棉織物緊度對(duì)其力學(xué)耐久性的影響

劉 倩，沈蘭萍，盧士艷

（西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，陜西 西安710048）

天然棉纖維織物具有柔軟舒適的貼身感覺(jué)，其吸濕性好、保暖性強(qiáng)及不易滋生細(xì)菌等優(yōu)點(diǎn)使其一直深受大眾的歡迎。尤其是近年來(lái)對(duì)嬰兒和童裝服飾面料的重視，使得棉織物經(jīng)久不衰。但是由于棉自身性能關(guān)系使得其面料耐久性差，如何通過(guò)合理的織物設(shè)計(jì)來(lái)改善就是一種考驗(yàn)。由于織物緊度對(duì)織物的耐久性有較大影響，本文從織物緊度與其機(jī)械性能之間的關(guān)系角度，分析了其對(duì)耐久性的影響，為面料設(shè)計(jì)提供一定依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試樣制備

經(jīng)緯紗均選用18.2tex純棉紗，設(shè)計(jì)試織6種組織相同、密度不同的樣品，下機(jī)后織物經(jīng)退漿、洗滌、熱定形處理?？椢镆?guī)格見(jiàn)表1。

表1 棉織物試樣規(guī)格參數(shù)

1.2 測(cè)試儀器和方法

測(cè)試棉織物的撕裂性采用YG033A織物撕裂儀；拉伸斷裂性采用YG026－250D型電子強(qiáng)力機(jī)；頂破性采用YG026D－250型電子強(qiáng)力機(jī)；耐磨性采用Y522織物磨損試驗(yàn)機(jī)。測(cè)試方法參照相關(guān)國(guó)標(biāo)進(jìn)行，每種試樣取3塊進(jìn)行測(cè)試，取其平均值。

2 結(jié)果和分析

織物抵抗因外力引起損壞的性質(zhì)即為織物的耐久性，其大多是通過(guò)測(cè)試織物的拉伸斷裂、頂破、撕裂及耐磨性等來(lái)反映的［1－2］。

2.1 撕裂性能

織物撕裂是日常中較常見(jiàn)和容易發(fā)生的一種破壞形式，織物往往由于局部撕裂破壞而使服裝失去實(shí)用價(jià)值。同時(shí)織物的其他力學(xué)破壞形式如磨損、頂裂等也常以撕破為最終的破壞形式［3－4］。試樣的撕裂強(qiáng)力測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 織物撕裂強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果

織物開(kāi)始撕裂時(shí)首先是屈曲的紗線進(jìn)行伸展，從而擴(kuò)大織物上承受外力的區(qū)域，提高了織物紗線的撕裂強(qiáng)力。在織物緊度較小時(shí)紗線間交織點(diǎn)少使得紗線易滑落，形成的受力三角形較大，撕裂強(qiáng)力較大。分析表2中數(shù)據(jù)可知，隨著緊度的增大，撕裂強(qiáng)力呈現(xiàn)波動(dòng)增大趨勢(shì)；當(dāng)織物緊度增加至85%左右時(shí)，隨著屈曲紗線的伸直和拉長(zhǎng)及紗線密度的增大，使得紗線間摩擦阻力增加，受力三角形變小，織物的撕裂強(qiáng)力趨于下滑。即隨著織物緊度的增大，織物的撕裂強(qiáng)力呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。

2.2 拉伸斷裂性能

織物的拉伸斷裂性能不僅反映了織物的耐穿性，而且與織物的裝飾美學(xué)性也關(guān)系密切［5－6］?？椢锏慕?jīng)緯向拉伸斷裂測(cè)試數(shù)據(jù)如表3、表4所示。

表3 織物經(jīng)向拉伸斷裂測(cè)試結(jié)果

表4 織物緯向拉伸斷裂測(cè)試結(jié)果

由表3、表4數(shù)據(jù)可得出，織物的拉伸斷裂強(qiáng)力隨緊度增大而增大，直到織物緊度增大到80%左右時(shí)其拉伸斷裂狀態(tài)、耐用性能較好；超過(guò)這一數(shù)值時(shí)隨著織物經(jīng)緯密度的增加，紗線所受張力、屈曲程度等增加過(guò)多，對(duì)織物強(qiáng)力和織造都不利。同時(shí)因緯向織率大原因，使得緯向伸長(zhǎng)率和伸長(zhǎng)值普遍比經(jīng)向的大。

2.3 頂破性能

機(jī)織物在強(qiáng)度和變形方面呈現(xiàn)各向異性，織物在穿著時(shí)受到一垂直于織物平面的集中負(fù)荷作用時(shí)首先在變形大、強(qiáng)度最薄弱的一處使紗線斷裂，然后出現(xiàn)撕裂、滑脫，這種情況較常出現(xiàn)在服飾的膝部、肘部等處，尤其是兒童服裝［7－8］。織物頂破強(qiáng)力測(cè)試值見(jiàn)表5。

表5 織物頂破強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果

織物的頂破取決于經(jīng)緯向紗線的受力和相互作用，經(jīng)緯密度比值越接近于1時(shí)，頂破時(shí)經(jīng)緯紗越能同時(shí)發(fā)揮作用，分解頂破力，使得其紗線間的各項(xiàng)異性較小，織物的頂破強(qiáng)力較高。分析表5中數(shù)據(jù)可知，隨著經(jīng)緯密度的增大織物頂破強(qiáng)力不斷增大，但增長(zhǎng)趨勢(shì)較小，到第三塊織物時(shí)其擴(kuò)張度達(dá)到最大。同時(shí)織物的拉伸斷裂強(qiáng)度對(duì)頂破有直接影響，即隨著經(jīng)緯向拉伸強(qiáng)力的增加，頂破強(qiáng)力明顯提高。綜合分析得出，織物緊度在80%左右即經(jīng)緯密度接近時(shí)有較好的頂破性能，繼續(xù)增大緊度，其頂破強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)不明顯且擴(kuò)張度有所降低。

2.4 耐磨性能

磨損是織物損壞的主要原因之一，織物的磨損總是先從紗線凸起部位開(kāi)始，即從屈曲波峰的外緣開(kāi)始，逐漸向內(nèi)發(fā)展；當(dāng)部分纖維斷裂纖維端伸出，使織物起毛，斷裂摩擦又使部分纖維磨斷脫落或抽拔滑脫時(shí)紗線變細(xì)，織物變薄，組織破壞，直至出現(xiàn)破洞［9］。本次試驗(yàn)采用平磨試驗(yàn)方法來(lái)模擬衣服袖部與臀部的磨損狀態(tài)，以研究織物緊度與耐磨性之間的關(guān)系，對(duì)評(píng)定織物的服用牢度有很重要意義。試驗(yàn)結(jié)果按照磨損所需的轉(zhuǎn)數(shù)列表，如表6所示。

表6 織物耐磨性測(cè)試結(jié)果

分析表6數(shù)據(jù)可得出，隨著織物經(jīng)密的增大，緊度增加的同時(shí)使得經(jīng)紗屈曲增大，織物的支持面增大，使織物承受磨損的實(shí)際面積、紗線磨損根數(shù)增大，同時(shí)織物的平方米重、厚度等也增加，這有利于提高織物的耐磨性。另一方面緊密的織物，其紗線間的摩擦力增大，使得受力纖維在織物內(nèi)產(chǎn)生彈性轉(zhuǎn)移的可能性小，在磨損時(shí)不利于紗線移動(dòng)，又不利于提高織物的耐磨牢度。在緊度較小時(shí)前者的影響因素占據(jù)主導(dǎo)地位，但隨著緊度增大后者影響越來(lái)愈大。綜合分析可得，織物的耐磨性與經(jīng)緯密度之間的關(guān)系較復(fù)雜，變化規(guī)律較拉伸、撕裂等不明顯，但隨著緊度的增大仍呈現(xiàn)出不斷波動(dòng)增大的趨勢(shì)。

3 結(jié)論

（1）織物緊度影響織物撕裂時(shí)受力三角的大小和受力紗線根數(shù)，與撕裂性關(guān)系密切。緊度較小時(shí)隨著緊度的增大，撕裂強(qiáng)力不斷增大；當(dāng)緊度增大到一定數(shù)值時(shí)對(duì)織物的撕裂強(qiáng)力影響較小。

（2）緊度對(duì)織物的拉伸斷裂性影響有一定的規(guī)律性，在紗線線密度相同時(shí)織物的拉伸斷裂強(qiáng)度隨著緊度增大呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

（3）隨著緊度的增大織物頂破強(qiáng)力不斷增大，但增長(zhǎng)趨勢(shì)較小，到緊度80%時(shí)織物擴(kuò)張度達(dá)到最大。

（4）織物緊度對(duì)其耐磨性的影響較復(fù)雜，變化規(guī)律較拉伸、撕裂等不明顯，但隨著緊度的增大仍呈現(xiàn)出不斷波動(dòng)增大的趨勢(shì)。

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