機(jī)織革基布基本性能研究

嚴(yán)濤海，陳東生，王建剛(.， 5008；.市紡織服裝行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心， 5008；.省服裝行業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)基地， 5008；.省高校紡織服裝技術(shù)工程研究中心， 5008)

1 前言

由于人口膨脹、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)需求的不斷增加，真皮已經(jīng)無(wú)法滿足人類生產(chǎn)生活的需要，加之皮革的運(yùn)用不僅局限于生活用，產(chǎn)業(yè)用皮革的需求也日益增多。然而，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于各國(guó)加大了對(duì)環(huán)境保護(hù)的力度，實(shí)行了退耕還林、退牧還草等恢復(fù)生態(tài)的措施，使得皮革工業(yè)產(chǎn)量在逐漸下降，人造合成革正被逐步用來(lái)替代真皮革的一部分，因此，為彌補(bǔ)天然皮革的不足及滿足人們更高層次的需要，人造合成革工業(yè)將具有更廣闊的發(fā)展空間。隨著人造革的發(fā)展，科技的進(jìn)步，設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新，在舒適性、透氣性、柔韌性、手感等諸多方面，人造合成革都能與天然皮革相媲美。此外，部分合成革，如超細(xì)纖維合成革在耐化學(xué)性、質(zhì)量均一性、大生產(chǎn)加工適應(yīng)性以及防水、防霉變性等方面甚至優(yōu)于天然皮革。革基布分為機(jī)織革基布，針織革基布和非織造革基布三大類。機(jī)織革基布具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，目前占據(jù)市場(chǎng)一半份額以上，因此研究機(jī)織革基布的性能顯得非常重要。

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果討論

2.1 機(jī)織革基布的制作原理

機(jī)織革基布是由相互垂直排列的經(jīng)、緯紗相互交織而制成的基布，經(jīng)染色、上柔軟劑、烘干、拉幅、起絨、剪毛、拉幅、定形而成。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

五種織物結(jié)構(gòu)相同，厚度不同，經(jīng)緯紗均為滌棉混紡的機(jī)織革基布；YG(B)141D數(shù)字式織物厚度儀；萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)；YG(B) 461D—Ⅱ型數(shù)字式織物透氣量?jī)x。

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

2.3.1機(jī)織革基布厚度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得試樣機(jī)織革基布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 機(jī)織革基布厚度實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)表

(1)試樣拉伸性能實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表2、表3)

表2 試樣經(jīng)向拉伸性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

表3 試樣緯向拉伸性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

織物的斷裂強(qiáng)力值取決于構(gòu)成織物的纖維成分、線的捻度、細(xì)度和織物的組織密度等多項(xiàng)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，影響機(jī)織物拉伸性能的因素有很多，首先是織物的屈曲，因?yàn)橛脵C(jī)織方法生產(chǎn)的機(jī)織物，經(jīng)緯紗線的相互交織，紗線在織物中呈波浪形屈曲。這種波浪形的屈曲使得織物在受到拉伸時(shí)，織物中的紗線或纖維先伸直再伸長(zhǎng)，造成大量不必要的伸長(zhǎng)；另外，織物受到拉伸時(shí)，交織點(diǎn)上的經(jīng)緯紗要相互擠壓，一部分紗線的潛能浪費(fèi)在與織物垂直的方向上，用來(lái)推開(kāi)其它紗線。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)織物中紗線的屈曲會(huì)導(dǎo)致纖維強(qiáng)力的損失達(dá)到20%。其次是纖維，纖維品種是織物拉伸強(qiáng)力的決定因素，在織物結(jié)構(gòu)相同的條件下，纖維的強(qiáng)伸度大，織物的強(qiáng)伸度也大。即使同種纖維，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，強(qiáng)伸度也有較大的差異。同時(shí)，織物的經(jīng)緯密度也是影響機(jī)織物的拉伸性能的重要因素之一。若緯密保持不變，增加經(jīng)紗密度，織物的經(jīng)向拉伸斷裂強(qiáng)力增大，緯向拉伸斷裂強(qiáng)力也有增大的趨勢(shì)。這是由于經(jīng)密增大，承受拉伸的紗線的根數(shù)增多，經(jīng)向強(qiáng)力增大，緯紗不易產(chǎn)生伸長(zhǎng)，結(jié)果使緯向強(qiáng)力也增大。若經(jīng)密保持不變，緯密增加，織物緯向強(qiáng)力增大而經(jīng)向強(qiáng)力有減小的趨勢(shì)，這是由于緯密增加，經(jīng)紗在織造過(guò)程中受反復(fù)拉伸的次數(shù)增加，經(jīng)紗承受的摩擦次數(shù)增加，使經(jīng)紗發(fā)生不同程度的疲勞，引起織物經(jīng)向強(qiáng)力下降。機(jī)織物的組織對(duì)織物的拉伸性質(zhì)的影響是：織物在一定的長(zhǎng)度內(nèi)紗線的交錯(cuò)次數(shù)多，浮線的長(zhǎng)度短時(shí)，織物的強(qiáng)力和伸長(zhǎng)大 。除此之外，織物的拉伸強(qiáng)力還受到紗線捻度的影響，無(wú)捻度紗線織成的織物緯向密度偏低，造成織物拉伸時(shí)纖維滑脫比例增大?？捎锰岣呖椢锞曄蛎芏鹊姆椒▉?lái)提高斷裂拉伸性能，從而提高緯向的機(jī)械強(qiáng)度。

由圖1、圖2可知：機(jī)織革基布實(shí)驗(yàn)試樣緯向斷裂強(qiáng)力由大到小的排序?yàn)椋篈> C > B >D>E。經(jīng)向斷裂強(qiáng)力由大到小的排序?yàn)椋篈> C > B >D>E。與一般織物不同，機(jī)織革基布的緯向斷裂強(qiáng)力大于經(jīng)向斷裂強(qiáng)力，緯向的斷裂伸長(zhǎng)小于經(jīng)向的斷裂伸長(zhǎng)，斷裂強(qiáng)力大的，其斷裂拉伸率較小。

結(jié)合機(jī)織革基布厚度實(shí)驗(yàn)分析，試樣E的厚度最大，但其織物強(qiáng)力卻是最小的，試樣A的厚度最小，其強(qiáng)力卻是最大。這是因?yàn)闄C(jī)織革基布是經(jīng)拉絨機(jī)拉絨工序，拉絨的絨長(zhǎng)越大革基布厚度越小，對(duì)紗線的結(jié)構(gòu)損傷也越大，同時(shí)對(duì)革基布的強(qiáng)力損失就越大。

圖1 試樣經(jīng)向拉伸性能實(shí)驗(yàn)曲線圖

圖2 試樣緯向拉伸性能實(shí)驗(yàn)曲線圖

2.3.2機(jī)織革基布撕裂性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

(1)試樣經(jīng)向撕裂性能實(shí)驗(yàn)

本次機(jī)織革基布撕裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用人工計(jì)算法。首先分割峰值曲線：從第一峰至最后一峰等分成4個(gè)區(qū)域。去除第一區(qū)域，在其余3個(gè)區(qū)域內(nèi)，每個(gè)區(qū)域選擇并標(biāo)出2個(gè)最高峰和2個(gè)最低峰，共12個(gè)峰值，按照規(guī)定進(jìn)行計(jì)算而選取峰值時(shí)，該峰兩側(cè)強(qiáng)力下降段的絕對(duì)值至少超過(guò)上升段的絕對(duì)值10%，否則不應(yīng)選取。其次，計(jì)算每個(gè)試樣12個(gè)峰的算術(shù)平均值。依據(jù)該試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的步驟，分析得出這五種機(jī)織革基布撕裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表4所示：

(2)撕裂性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率與織物的撕破強(qiáng)力關(guān)系密切，撕裂是織物中的紗線依次逐根斷裂，紗線本身強(qiáng)力大，織物撕破強(qiáng)力也大，紗線的斷裂伸長(zhǎng)率越大，受力三角形就拉得越大，三角形內(nèi)同時(shí)受力根數(shù)越多，織物撕破強(qiáng)力越大?？椏s也影響著織物的撕裂強(qiáng)度，當(dāng)織縮大時(shí)，織物的伸長(zhǎng)增加，織物中紗線的受力根數(shù)增加，受力三角形大，因而撕裂強(qiáng)度增加；當(dāng)織縮大時(shí)，紗線的彎曲程度增加，紗線間的相互擠壓和摩擦增加，使紗線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可能性減小，因而會(huì)降低撕裂強(qiáng)度。織物密度也影響撕裂，織物密度增加，而紗線間的摩擦阻力變化不大，則由于受力紗線根數(shù)增加，可能使撕裂強(qiáng)度提高，織物密度越大，紗的摩擦系數(shù)越大，則紗從織物內(nèi)拉出的阻力越大，形成的撕裂口越小，其結(jié)果是撕裂強(qiáng)度降低。

表4 試樣撕裂強(qiáng)力匯總表

同時(shí)，織物組織的不同，紗線在織物中的交錯(cuò)次數(shù)不同，使得紗線能作某些相對(duì)移動(dòng)的程度也不同，一般平紋組織的撕裂最小，方平組織織物最大，緞紋和斜紋組織織物處于兩者之間。捻度也影響著織物的撕裂強(qiáng)力，有捻紗中存在捻度，紗線可以承受一定的強(qiáng)力，所以撕裂三角區(qū)底部的邊長(zhǎng)可以超過(guò)主體纖維長(zhǎng)度，撕裂三角面積也比較大，可以承受較大的撕破強(qiáng)力。

機(jī)織革基布的撕裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)折線圖見(jiàn)圖3。

圖3 機(jī)織革基布撕裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)折線圖

如圖3可知：機(jī)織革基布實(shí)驗(yàn)試樣經(jīng)向撕裂強(qiáng)力由大到小的排序?yàn)椋篈> C > B >D>E。結(jié)合機(jī)織革基布厚度實(shí)驗(yàn)分析，試樣E的厚度最大，但其撕裂強(qiáng)力卻是最小的，試樣A的厚度最小，其撕裂強(qiáng)力卻是最大。這同樣是因?yàn)闄C(jī)織革基布是經(jīng)拉絨機(jī)拉絨工序，拉絨的絨長(zhǎng)越大革基布厚度越小，對(duì)紗線的結(jié)構(gòu)損傷也越大，紗線受力時(shí)更容易斷裂，同時(shí)革基布的撕裂強(qiáng)力就越小。

2.3.3機(jī)織革基布頂破性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

(1)機(jī)織革基布頂破性能實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表5)

表5 機(jī)織革基布頂破性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)匯總表

(2)頂破性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由于機(jī)織物和針織物在強(qiáng)度和變形方面是一種各向異性的物體，在頂力作用下各向伸長(zhǎng)，沿經(jīng)、緯(或直、橫)兩方向張力復(fù)合的剪應(yīng)力，首先在變形最大、強(qiáng)度最弱的一點(diǎn)上使紗線斷裂，接著沿經(jīng)向或緯向(直向或橫向)撕裂，因而裂口一般呈直角形或直線形。

由同種纖維組成經(jīng)緯紗的織物，一般表現(xiàn)為：織縮率大而經(jīng)緯向織縮率接近，則織物的頂破強(qiáng)度較高。這是由于經(jīng)、緯紗對(duì)頂裂強(qiáng)度同時(shí)發(fā)揮作用的緣故，其裂口形狀常為三角形。若經(jīng)緯向紗線的變形能力不同或織縮率相差大時(shí)，則變形能力小的或織縮率低的紗線在頂裂過(guò)程中首先到達(dá)斷裂伸長(zhǎng)而破裂，裂口常為一直線，這是由于經(jīng)緯向紗線沒(méi)有同時(shí)發(fā)揮最大作用，而頂裂強(qiáng)度較低；若經(jīng)緯向紗線變形能力相同，經(jīng)緯向密度差異大時(shí)，裂口也呈一直線。

針織物的頂裂過(guò)程是組成試樣的各線圈如同鉤接強(qiáng)度試驗(yàn)一樣聯(lián)成一片，共同承受伸長(zhǎng)變形，直至頂裂為止。可以推知，如果組成針織物紗線的鉤接強(qiáng)度越大，則頂裂強(qiáng)度也越大。針織物可通過(guò)改用較粗紗線號(hào)數(shù)與適當(dāng)提高針織物的針圈密度，也可用各種合成纖維混紡來(lái)提高頂裂強(qiáng)度。

利用織物頂裂強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)定織物的頂裂強(qiáng)力，通過(guò)試驗(yàn)掌握織物頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)的頂破原理和織物破裂特征。頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)有兩種類型，即擺錘式單子頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)和氣壓式織物頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)。前者是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定使用的儀器。氣壓式織物頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)在測(cè)得頂破強(qiáng)力的同時(shí)，還可測(cè)得頂破伸長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定，但氣壓式織物頂破強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)需用壓縮空氣作為動(dòng)力，設(shè)備比較復(fù)雜。

頂破的受力方式與單向拉伸斷裂不同，它屬于多向受力破壞?？椢镯斊茣r(shí)往往同時(shí)受到經(jīng)向、緯向、斜向等方面的外力，特別是某些針織品具有縱向延伸、橫向收縮的特征，縱向和橫向相互影響較大。如采用拉伸強(qiáng)力試驗(yàn)，必須對(duì)經(jīng)向、緯向和斜向分別測(cè)試，而頂破試驗(yàn)可對(duì)織物強(qiáng)力做一次性綜合評(píng)價(jià) 。影響織物頂破的因素有紗線的伸長(zhǎng)與斷裂強(qiáng)力，紗線的斷裂強(qiáng)力大、伸長(zhǎng)率大時(shí)，織物的頂破強(qiáng)力高。人造革運(yùn)用于服裝中特殊的部位諸如在人體的肘部、膝部的受力、鞋子等部位時(shí)，對(duì)革基布的頂破性能有特殊的要求。機(jī)織革基布的頂破強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)折線圖見(jiàn)圖4。

圖4 機(jī)織革基布頂破強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)折線圖

由實(shí)驗(yàn)機(jī)織革基布試樣頂破強(qiáng)力折線圖4可知，試樣頂破強(qiáng)力為：A> C > B >D>E。根據(jù)以上厚度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，厚度最厚的機(jī)織革基布試樣E，其頂破強(qiáng)力都是最小的，厚度最薄的試樣C的頂破強(qiáng)力卻是最大的。為此我們可知，這同樣是因?yàn)闄C(jī)織革基布是經(jīng)拉絨機(jī)拉絨工序產(chǎn)生厚度差異而引起的強(qiáng)力損失。

2.3.4機(jī)織革基布透氣性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

(1)機(jī)織革基布透氣性能實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表6、圖5)

表6 織物透氣率試驗(yàn)結(jié)果匯總表

圖5 機(jī)織革基布透氣性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)折線圖

(2)透氣性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)于服用織物來(lái)講，織物透氣性的大小關(guān)系到穿著者的舒適性?？椢锏耐笟庑灾苯佑绊懣椢锏姆眯阅?。織物的透氣性大小與纖維性狀、紗線性狀、織物幾何結(jié)構(gòu)以及后整理等因素有關(guān)，包括經(jīng)緯紗線的直徑、密度和厚度、織物緊度、平均浮長(zhǎng)和經(jīng)緯紗捻系數(shù)等。而對(duì)于涂層織物——人造革來(lái)說(shuō)，對(duì)其基布的透氣性能有更高的要求。

如圖5，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知五種機(jī)織革基布的透氣性能由好到差的排序?yàn)? A> C > B >D>E。結(jié)合機(jī)織革基布的厚度實(shí)驗(yàn)分析，厚度最大的機(jī)織革基布試樣E，它的透氣性能最差，織物最薄的試樣C其透氣性能是最好的，由此可知革基布厚度越大其透氣性能越差。

3 結(jié)論與前景展望

經(jīng)研究，革基布的性能與其拉絨工藝有很大的關(guān)系。革基布在我國(guó)的人造革工業(yè)發(fā)展中起著舉足輕重的作用，但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的革基布還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人造革合成工業(yè)的要求，在工藝技術(shù)、裝備水平、產(chǎn)品質(zhì)量及原料的選用上與國(guó)外相比還有很大差距，因此，為了適應(yīng)中國(guó)新環(huán)境，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)的革基布生產(chǎn)企業(yè)要加快技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高裝備技術(shù)水平，以便在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。

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