經(jīng)編蚊帳織物的力學(xué)性能評(píng)價(jià)

楊昆+張?zhí)┤?/p>

摘要：通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)方法研究分析了蚊帳用經(jīng)編網(wǎng)孔織物的力學(xué)性能，研究結(jié)果表明所用原料和網(wǎng)孔形狀都對(duì)織物的頂破性能和拉伸性能有影響，而且當(dāng)有紗線斷裂后，織物力學(xué)性能快速降低，另外觀測(cè)結(jié)果表明織物的網(wǎng)孔形狀對(duì)頂破過(guò)程有影響。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編蚊帳；力學(xué)性能；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TS186.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Evaluation of Mechanical Properties of Warp Knitted Mosquito Nets

Abstract： In this study， mechanical properties of warp knitted nets were evaluated by using experiment and observation methods. Results show that both the net shape and the fineness of yarn have influences on the bursting and tensile properties of the resultant warp knitted nets， and fabric mechanical properties decrease when there is yarn breakage. In addition， observation shows that net shape also affects bursting process.

Key words： warp knitted mosquito nets； mechanical property； evaluation

瘧疾是一種對(duì)人類健康以及世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大危害作用的寄生蟲類疾病，是一種由雌性按蚊所傳播的疾病，其本質(zhì)為瘧原蟲引起的寄生蟲病。消滅蚊蟲，阻止按紋叮咬是預(yù)防瘧疾的主要手段，而蚊帳的使用成為主要的預(yù)防方法。因?yàn)槲脦さ幕际墙?jīng)編網(wǎng)孔織物，所以研究蚊帳用經(jīng)編網(wǎng)孔織物的力學(xué)性能及其影響因素對(duì)研究和延長(zhǎng)蚊帳使用壽命具有重要意義。

1經(jīng)編蚊帳與經(jīng)編網(wǎng)孔織物

經(jīng)編網(wǎng)孔織物是一種以經(jīng)編組織為結(jié)構(gòu)，表面呈現(xiàn)網(wǎng)孔外觀效應(yīng)的針織物。經(jīng)編織物由于其同一根紗線只在經(jīng)向上成圈，所以非常容易通過(guò)部分線圈橫向不連接，形成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)編網(wǎng)孔織物廣泛用于制造漁網(wǎng)、蚊帳等產(chǎn)品。

經(jīng)編網(wǎng)孔織物通常在少梳櫛單針床經(jīng)編機(jī)上完成編織，梳櫛數(shù)一般2～3把。棉紗曾經(jīng)是蚊帳用經(jīng)編網(wǎng)孔織物的主要原料，近些年來(lái)，聚酯、聚乙烯等成為了生產(chǎn)蚊帳織物的主要原料。常見的網(wǎng)孔形狀有四邊形（四角菱形）和六邊形（六角形），網(wǎng)孔尺寸與不相連的線圈橫列數(shù)有關(guān)。

2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1經(jīng)編蚊帳用網(wǎng)孔織物

本研究共使用了6種經(jīng)編蚊帳織物，原料皆為聚酯纖維，其中N1—N4的網(wǎng)孔形狀為四角，N5和N6的網(wǎng)孔形狀為六角。表1列出了6種織物的規(guī)格參數(shù)。

2.2織物性能測(cè)試

本研究主要針對(duì)織物的頂破、拉伸等性能進(jìn)行了測(cè)試。為更好地模擬實(shí)際使用條件下蚊帳小破洞的使用情況，通過(guò)剪斷一根紗線，研究破洞對(duì)織物力學(xué)性能的影響。

2.2.1頂破性能測(cè)試

織物的頂破強(qiáng)力測(cè)試參照GB/T19976—2005《紡織品頂破強(qiáng)力的測(cè)定鋼球法》，采用YG026D電子多功能織物強(qiáng)力儀。測(cè)試時(shí)，頂破速度100mm/min、隔距200mm、夾具內(nèi)徑45mm、鋼球直徑26mm。每種織物測(cè)試10塊試樣，其中5個(gè)試樣不作任何處理，另外5個(gè)試樣都在中間處剪斷1根紗線，以更好地模擬現(xiàn)實(shí)使用條件。

為了解經(jīng)編網(wǎng)孔織物的頂破機(jī)理，在頂破測(cè)試過(guò)程中，建立了一套觀測(cè)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以在頂破測(cè)試時(shí)從經(jīng)編網(wǎng)孔織物的實(shí)際變化以及應(yīng)力應(yīng)變兩方面進(jìn)行觀測(cè)，有利于研究織物頂破機(jī)理。系統(tǒng)包含IDTy3高速攝像機(jī)1臺(tái)（主攝影機(jī)）、高速攝像機(jī)配套的聚光燈1部（由于高速攝像機(jī)快門速度過(guò)快導(dǎo)致通光量低，需專用光源照射被拍攝物）、普通攝影機(jī)和PC等設(shè)備。采用IDTy3高速攝像機(jī)作為主要拍攝設(shè)備，其拍攝速度為900幀/s。同時(shí)采用普通攝影機(jī)以0.5s的間隔拍攝織物的頂伸長(zhǎng)度以及鋼球的受力數(shù)值。2.2.2拉伸性能測(cè)試

織物拉伸性能測(cè)試參照GB/T3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能》，采用YG065型電子織物強(qiáng)力試驗(yàn)儀。在試驗(yàn)中，該儀器的拉伸速度為100mm/min、夾持距離為200mm、預(yù)張力為0.1N。織物分橫向和縱向分別取樣，每種規(guī)格的織物各測(cè)試3組，記錄斷裂強(qiáng)力與伸長(zhǎng)率并取平均值。

3結(jié)果與分析

3.1頂破性能測(cè)試結(jié)果及分析

表2為織物頂破測(cè)試結(jié)果。從表2可以看出，織物的頂破強(qiáng)力與織物編織所用紗線的細(xì)度有關(guān)，即紗線線密度數(shù)值（D）越大，則織物頂破強(qiáng)力數(shù)值越大。同時(shí)從表2還可看出，六角網(wǎng)孔織物的頂破強(qiáng)力值較相同細(xì)度的四角網(wǎng)孔織物強(qiáng)力值大。本研究還在織物中心紗線剪斷后對(duì)其頂破強(qiáng)力進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，織物中心紗線斷裂后，其頂破強(qiáng)力大幅度降低（33.55%～42.50%），這可以說(shuō)明蚊帳有破損后，即使是很小的破洞都會(huì)大大降低其頂破力學(xué)性能，從而降低其使用性能。

圖1和圖2分別為織物N2和N6在破裂瞬間的相鄰兩幀照片（時(shí)間間隔為1/900s），其中（a）為破裂前照片，（b）為破裂后照片。

通過(guò)對(duì)織物頂破過(guò)程觀察發(fā)現(xiàn)，所有試樣都不是從頂破中心點(diǎn)開始破裂的。這可以解釋為鋼球與織物之間存在摩擦力，織物的斷裂位置在織物與鋼球接觸的邊緣且稍微偏向織物中心。該觀點(diǎn)與李育民等人的研究結(jié)果相印證。觀察還發(fā)現(xiàn)經(jīng)編蚊帳織物的破裂速度很快。當(dāng)?shù)谝桓w維斷裂后，織物快速形成破洞。造成這種現(xiàn)象的原因一方面是由于織物普遍存在的應(yīng)力集中，另一方面可歸結(jié)為針織物的脫散性。較普通經(jīng)編織物而言，經(jīng)編網(wǎng)孔組織紗線排列更稀疏，脫散的程度更大，因此破裂速度更快。

在鋼球頂破法測(cè)試織物頂破強(qiáng)力過(guò)程中，織物的各向受力大致是均勻的。由圖1和圖2可以看出，織物在斷裂前的一瞬間，其結(jié)構(gòu)特別是網(wǎng)孔形狀沒有發(fā)生明顯的改變，也沒有在織物表面觀察到織物的屈曲現(xiàn)象。這說(shuō)明紗線相互間角度未發(fā)生顯著變化。

從破裂前后的兩張照片可以看出，不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔經(jīng)編織物的破裂程度是不同的。這是由于試樣的原料及網(wǎng)孔規(guī)格不同造成破裂后應(yīng)力集中的程度也不相同，較大的集中應(yīng)力會(huì)加劇網(wǎng)孔針織物的脫散。另外，由于破洞形狀基本呈圓形，在破洞邊緣的網(wǎng)孔靠近破洞的一角被拉直，阻礙破洞進(jìn)一步擴(kuò)大。角度的改變使紗線的接觸更緊密，結(jié)接更牢固，形成一種自鎖的現(xiàn)象。故角度變化越大，阻止破洞進(jìn)一步擴(kuò)大的能力越好。這可以解釋四角經(jīng)編網(wǎng)孔織物N2破裂后脫散形成的破洞會(huì)比同一水平的六角織物N6要小的現(xiàn)象。

3.2拉伸性能測(cè)試結(jié)果及分析

表3和表4分別為織物拉伸和織物中心紗線剪斷后的測(cè)試結(jié)果。從表3可以看出原料線密度是影響織物拉伸強(qiáng)力的重要因素，D值越大則織物拉伸強(qiáng)力值越大，這與OleSkovmand等人的研究結(jié)果相符。研究還發(fā)現(xiàn)，織物的橫向和縱向的拉伸強(qiáng)力數(shù)值有很大差異，即織物橫向拉伸強(qiáng)力小于織物縱向強(qiáng)力。從表4中的數(shù)值也可以得到相似的結(jié)論。

比較表3和表4可以看出，當(dāng)織物中心有紗線斷裂后，拉伸強(qiáng)力值減少幅度并不是很大，這可能是在拉伸時(shí)，紗線的斷裂可使斷裂點(diǎn)周圍的線圈排列更為緊密，增加了紗線之間的摩擦力，部分補(bǔ)償了紗線斷裂造成的織物強(qiáng)力降低。

4結(jié)論

本文通過(guò)測(cè)試和觀察對(duì)生產(chǎn)蚊帳用的經(jīng)編網(wǎng)孔織物的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，原料線密度對(duì)其頂破強(qiáng)力和拉伸強(qiáng)力都有很大影響；拉伸強(qiáng)力與拉伸方向有關(guān)，一般縱向拉伸強(qiáng)力大于橫向拉伸強(qiáng)力。同時(shí)還模擬測(cè)試了織物的破損情況，測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)剪斷織物中心紗線后，織物的頂破強(qiáng)力和拉伸強(qiáng)力都有不同程度的降低。這些為進(jìn)一步研究蚊帳織物的力學(xué)性能，改進(jìn)其設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)其使用壽命提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：楊 昆，男，博士、副教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)榧喚€和針織物結(jié)構(gòu)與性能研究以及智能紡織品研究。

作者單位：天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院。