不同細度氨綸機械性能對比分析

王劍英,于立瑩,曾雙穗,于 菲

(浙江方圓檢測集團股份有限公司,浙江 杭州310013)

氨綸作為一種彈性紡織纖維原料,因其低模量、高彈性、高回彈率及高斷裂伸長率的性能特點[1],廣泛應用于內衣、牛仔褲、運動服、襪子、醫用繃帶以及紙尿褲等領域,一方面隨著氨綸纖維的加入上述產品的穿著使用舒適性得到提升,另一方面產品本身能夠增加產品附加值[2]。

隨著紡織加工技術與氨綸技術的發展,氨綸的應用領域越來越廣泛,為了更好地開發應用氨綸,有諸多的國內外學者對氨綸進行了大量研究,重點集中在拉伸對氨綸纖維結構以及疲勞性能的影響[3-4]、氨綸耐老化性能影響因素[5]、拉伸速率對氨綸力學性能的影響[6]、紡絲原液含量對氨綸絲應力松弛[7]的影響等關于氨綸纖維彈性回復與應力松弛方面的研究與探索,也有部分學者將氨綸纖維用于開發紗線與面料彈性回復塑性形變方面的研究[8-12],鮮有學者對不同細度氨綸的機械性能進行了對比分析。生產企業在應用氨綸開發面料或產品時更多的是根據生產成本去選擇不同細度的氨綸,鮮有從不同細度氨綸本身的機械性能去考慮使用氨綸。因此對不同細度氨綸的機械性能進行對比分析,為更好地開發設計氨綸產品提供參考。

1 試驗部分

1.1 樣品

選擇細度規格不同的氨綸絲試樣5個,試樣規格見表1。

表1 氨綸絲試樣規格

1.2 儀器

HD009N型電子單絲強力儀(南通宏大紡織儀器有限公司)。

1.3 測試步驟

1.3.1 沸水收縮測試

參照標準GB/T 6505-2017《化學纖維 長絲熱收縮率試驗方法(處理后)》中的單根法進行測試,測試長度為50 cm,每個試樣測試10次,取平均值。

1.3.2 線密度變異系數測試

參照標準FZ/T 50005-2013《氨綸絲線密度試驗方法》進行線密度變異系數的測試,每次取2 m 氨綸絲萃取后烘干稱重,每個試樣測試10次,計算得出線密度變異系數(CV 值)。

1.3.3 拉伸性能測試

參照標準FZ/T 50007-2013《氨綸絲拉伸性能試驗方法》對氨綸絲的斷裂強度、斷裂伸長率、300%伸長時強度以及300%伸長時強度變異系數4個指標進行測試,夾鉗間隔距為50 mm,拉伸速度為500 mm/min,每個試樣測試10次取平均值,并計算變異系數。

1.3.4 彈性恢復率測試

參照標準FZ/T 50006-2013《氨綸絲彈性試驗方法》對氨綸絲的拉伸300%的彈性回復率進行測試,夾鉗間隔距為50 mm,拉伸速度為500 mm/min;試樣從0%伸長處L0被拉伸至300%伸長處L1,然后回復至0%伸長,拉伸回復循環4次,在第5次拉伸至300%伸長時,記錄力值F,延時30 s,記錄力值F2,再回復至0%伸長,延時30 s,進行第6次拉伸,記錄試樣拉伸至預加張力處的長度L2。 參照公式(1)計算300%彈性回復率,每個試樣測試10次取平均值。

式中 E 為單根試樣的300%彈性回復率,%;L1為300%伸長時的長度,mm;L2為第6次加載拉伸至預加張力處的長度,mm;L0為0%伸長時的夾持長度,mm。

2 結果與分析

2.1 試驗結果

5個不同細度規格氨綸絲的指標測試結果見表2。

表2 測試數據

2.2 分析

2.2.1 沸水收縮率

從表2可知,試樣的沸水收縮率隨著細度的增加呈現下降的趨勢,這可能是由于細度較細時,氨綸絲在沸水中處理時,受熱收縮較為明顯,從而導致收縮率較高。

2.2.2 線密度CV值

試樣的線密度CV 值隨著氨綸絲細度的增大,明顯下降,見表2,這可能是由于氨綸絲細度較小時在生產過程中易受到外界的影響,而導致其細度出現不勻,最終體現在線密度的CV 值較高。

2.2.3 拉伸性能

對于氨綸絲的斷裂強度、斷裂伸長率、300%伸長時強度以及300%伸長時強度變異系數4個拉伸性能指標而言,其中300%伸長時的強度隨細度的變化不明顯,這是由于氨綸絲纖維拉伸斷裂伸長率遠大于300%,因此在氨綸纖維被外力作用拉伸至300%時氨綸纖維處于彈性形變狀態,此過程氨綸纖維內部微結構主要是氨綸軟鏈段被拉伸,雖然試驗對象細度不同,但是纖維內部結構相同,因此體現在300%伸長強度不同細度變化不明顯。斷裂強度隨氨綸絲細度的增加呈現先增后減的現象,這是由于氨綸絲細度較小時,氨綸絲線密度變異系數(CV 值)較大,表現在細度小的氨綸絲縱向上粗細變化較大,導致其強度較小;當氨綸絲細度增加后,其變異系數(CV 值)降低,縱向粗細變化較小,氨綸絲縱向弱節少,故反應在其斷裂強度上較大。斷裂伸長率隨著細度增加呈現增加的趨勢,拉伸300%時強度的CV 值隨著氨綸絲細度的增加呈現下降的趨勢。

2.2.4 彈性回復率

從表2可知,氨綸絲試樣拉伸300%時彈性回復率隨著細度的增加呈現下降的趨勢,即相對細度較細的氨綸絲彈性回復性能較好,這也與氨綸實際應用相符,在常見的服用面料中,氨綸以3.33～5.55 tex居多,這也是由其回彈性能決定的。

3 結論

(1)氨綸絲的沸水收縮率隨著細度的增加呈現下降的趨勢;氨綸絲的線密度CV 值隨著氨綸絲細度的增大,明顯下降;

(2)對于氨綸絲的斷裂強度、斷裂伸長率、300%伸長時強度以及300%伸長時強度變異系數4個拉伸性能指標而言,其中300%伸長時的強度隨細度的變化不明顯,斷裂強度隨氨綸絲細度的增加呈現先增后減的現象,斷裂伸長率隨著細度增加呈現增加的趨勢,拉伸300%時強度的CV 值隨著氨綸絲細度的增加呈現下降的趨勢;

(3)氨綸絲試樣拉伸300%時彈性回復率隨著細度的增加呈現下降的趨勢,即相對細度較細的氨綸絲彈性回復性能較好。