麻織物力學性能探討

王琨琳，李長龍

（安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖 241000）

麻纖維是世界上最早被人類所使用的天然纖維，被譽為涼爽和高貴的纖維.麻纖維的品種繁多，有亞麻、苧麻、黃麻、大麻、羅布麻等，同時其優(yōu)勢明顯，即吸濕散濕快、透氣性好、穿著涼爽、抑菌防霉、易于存放、防紫外輻射能力強、抗靜電等［1］.服裝用麻中最受人們青睞的是亞麻和苧麻，而被譽為“野生纖維之王”的羅布麻也越來越受到人們的重視.本文選取亞麻、苧麻及羅布麻類純紡及其與棉混紡織物為研究對象，以拉伸、撕裂、頂破和耐磨性能為指標，研究了不同麻類純紡及混紡織物的力學性能.研究表明，不同類型麻類織物的拉伸、撕裂、頂破及耐磨性存在明顯差異.研究結(jié)果為更好地開發(fā)不同麻類紡織品提供參考.

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

選擇規(guī)格相近的羅布麻織物、羅布麻/棉混紡織物、亞麻織物、亞麻/棉混紡織物、苧麻織物、苧麻/棉混紡織物以及棉織物，所選實驗材料均為坯布.具體規(guī)格如表1所示.

表1 織物規(guī)格

1.2 實驗方法

（1）拉伸性能.實驗儀器：YG065H型電子織物強力機.實驗方法：采用拆邊紗法.將7組樣品在標準大氣中調(diào)濕，分別沿經(jīng)向和緯向隨機剪取5塊樣品，試樣長300mm、寬60mm.實驗隔距長度為200mm，預(yù)加張力為2N，拉伸速度為100mm/min.國標標準：GB/T 3923.1－1997條樣法.

（2）撕裂性能.實驗儀器：YG033B落錘式織物撕裂儀.實驗方法：采用落錘法.將7組樣品在標準大氣中調(diào)濕，分別沿經(jīng)向和緯向隨機剪取5塊樣品，實驗中加裝小重錘A.國標標準：GB/T 3917.1－2009.

（3）頂破性能.實驗儀器：YG031D－250型電子頂破強力機.實驗方法：采用彈子式頂破法.將7種樣品在標準大氣中調(diào)濕，分別沿經(jīng)向和緯向隨機剪取5塊樣品，樣品直徑為6cm，再對每組試樣分別進行5次頂破性能測試.國標標準：GB/T 19976－2005.

（4）耐磨性能.實驗儀器：YG522N圓盤式織物耐磨儀.實驗方法：采用平磨法.將7種樣品在標準大氣中調(diào)濕，分別隨機剪取5塊樣品，樣品直徑為125mm.本次實驗不加磨料，選擇250g的加壓重錘，平磨60次，以前后的質(zhì)量損失率做耐磨指標.國標標準：GB/T 13775－1992.

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 拉伸性能

織物拉伸實驗測試結(jié)果如表2所示.由表2可以看出，棉織物和麻織物都具有較好的拉伸性能，這與棉纖維和麻纖維具有較高的結(jié)晶度有一定關(guān)系.纖維結(jié)晶度高，微晶排列緊密，相互間的結(jié)合力較大，纖維的斷裂強度、初始模量會有所提高［2－3］.麻織物的斷裂強力明顯大于棉織物，斷裂伸長率小于棉織物.這主要是因為棉麻纖維雖然均具有較高的取向度，但棉纖維受次生層排列的螺旋角的影響［4］，內(nèi)部大分子鏈與纖維軸向傾角大，強度比麻纖維低，伸長率較大.

在織物組織結(jié)構(gòu)和紗線結(jié)構(gòu)完全相同的情況下，纖維的性質(zhì)作為織物拉伸斷裂的決定因素，主要包括纖維的長度、細度、強度、摩擦性能等方面.對于3組麻織物，苧麻織物強力最大，亞麻織物次之，羅布麻織物強力最小.苧麻纖維長度較長，強力利用率較高，并且其結(jié)晶度最大、強度最高，這些均有利于其紗線強力的提高.對于亞麻纖維和羅布麻纖維，亞麻纖維的長度不勻率較羅布麻纖維低，紗條條干均勻度較高，強力弱環(huán)相對較少.羅布麻纖維粗細差異較大，結(jié)晶度較亞麻纖維低［5］.在紡紗形狀方面，羅布麻纖維是單纖維紡紗，亞麻纖維是工藝紡紗［6］.亞麻纖維的豎紋較為明顯，表面摩擦系數(shù)較大，拉伸過程中，纖維不易滑脫，這些原因均使得亞麻織物強力要略大于羅布麻織物強力.

對于麻棉混紡織物，在經(jīng)向方面，亞麻/棉織物強力最大，羅布麻/棉與苧麻/棉織物強力較為接近.混紡紗的斷裂強度與混紡組分纖維的拉伸性能和混紡比密切相關(guān)［4］，麻纖維強力大于棉纖維強力，亞麻/棉混紡織物中，麻纖維的含量比例較大，有利于提高紗線強力.同時，亞麻/棉混紡織物的紗線線密度略高，斷裂強度較高.此外，織物密度相同時，紗線較粗，織物緊度提高，紗線的切向滑動阻力增加，織物斷裂強力提高.觀察實驗數(shù)據(jù)，6?？椢锞曄驈娏Υ笥诮?jīng)向強力，這是因為苧麻/棉混紡織物的緯向密度大于經(jīng)向密度，有利于緯向強力的提高.

表2 織物拉伸性能測試結(jié)果

2.2 撕裂性能

織物撕裂實驗測試結(jié)果如表3所示.由表3可以看出，棉織物的撕裂強力最小，撕裂性能最差.織物撕裂性能與受力三角區(qū)的大小和紗線強度有著較為密切的關(guān)系.織物的撕裂強力與紗線強力成近似正比關(guān)系［4］.拉伸性能實驗結(jié)果表明棉紗強力較麻紗小，因此織物撕裂強力也較小.

對于3種純麻織物，羅布麻織物的撕裂強力略大，苧麻織物與亞麻織物撕裂性能較為接近.苧麻紗線斷裂伸長率較小，亞麻紗線是工藝紡紗，彈性較低［4］，羅布麻紗線斷裂伸長率相對較大，摩擦系數(shù)也相對較小，這些特性使得羅布麻織物在拉伸過程中的受力三角區(qū)較大，受力的紗線根數(shù)較多，撕裂強力略有提高.

麻/棉混紡織物中，苧麻/棉混紡織物強力最大，甚至大于苧麻和亞麻織物，與羅布麻織物強力接近.這是因為苧麻/棉織物的經(jīng)緯密度均較低，經(jīng)緯紗間交織點少，撕裂過程中容易產(chǎn)生相對滑動，能夠形成較大的受力三角形，受力的紗線根數(shù)較多，提高了撕裂強力［4］.亞麻/棉織物的撕裂強力大于羅布麻/棉織物，這同樣取決于混紡纖維的種類和混紡比，亞麻織物強力較羅布麻織物強力大，而且亞麻/棉織物中麻的含量較多，有利于提高紗線強力.

表3 織物撕裂性能測試結(jié)果

2.3 頂破性能

織物頂破實驗測試結(jié)果如表4所示.由表4中可以看出，3種麻織物中，苧麻織物強力最大，亞麻織物次之，羅布麻織物強力最小.織物頂破性能的實質(zhì)為織物中的紗線伸長而斷裂［7］，因此，一般情況下，織物經(jīng)緯向拉伸強力越大，頂破強力也越大.在拉伸試驗中，苧麻織物拉伸強力最大，羅布麻織物強力最小，頂破性能試驗同樣證明了這一結(jié)果.棉織物的拉伸斷裂強力最小，其頂破強力也最小.

機織物經(jīng)緯向結(jié)構(gòu)差異對其頂破強力有較大的影響.當經(jīng)緯紗的斷裂伸長率和經(jīng)緯密接近時，經(jīng)緯兩系統(tǒng)的紗線同時發(fā)揮分擔負荷的最大作用，頂破強力較大；反之，首先在伸長能力差的系統(tǒng)斷裂，頂破強力較?。?］.測試結(jié)果中苧麻/棉織物的頂破強力最小.從拉伸性能試驗結(jié)果來看，苧麻/棉織物的經(jīng)向斷裂伸長率要遠大于緯向斷裂伸長率，同時其緯向斷裂伸長率低于另外兩組混紡織物.由上述分析可知，道苧麻/棉織物在斷裂時，緯向紗線易先斷裂，使得其頂破強力較低.羅布麻/棉織物與亞麻/棉織物的頂破強力較為接近，表明兩者頂破性能接近.亞麻/棉的拉伸強力大于羅布麻/棉的拉伸強力，但測試結(jié)果中兩者頂破強力較為接近，這可能是由于羅布麻/棉織物的斷裂伸長率相對較高引起的.

表4 織物頂破性能測試結(jié)果

2.4 耐磨性能

織物耐磨實驗測試結(jié)果如表5所示.織物的摩擦損失率用摩擦前后的質(zhì)量損失來表征.

其中：W表示織物的摩擦損失率；m1表示織物摩擦前的質(zhì)量；m2表示織物摩擦后的質(zhì)量.從式中可以看出，織物的質(zhì)量損失率越大，織物的耐磨性能越差.

由表5中可以看出，3組純麻織物中，苧麻織物耐摩擦性相對較好、羅布麻織物次之、亞麻織物最差.在織物組織和紗線結(jié)構(gòu)一致的情況下，纖維的長度、細度、截面形態(tài)等對織物的耐磨性能均有影響.苧麻纖維長度較長，纖維間抱合力較大，同時，苧麻纖維強度較大，截面多呈腰圓形，紗線結(jié)構(gòu)較為緊密，摩擦過程中纖維不易從紗線中抽出，因此，苧麻織物的耐磨性能相對較好.羅布麻纖維斷裂伸長率較亞麻纖維大，耐磨性能相對較好.此外，羅布麻纖維較細，纖維抱合較為緊密，抗彎性能相對較好.同時，羅布麻纖維截面多呈橢圓形，亞麻纖維多呈多邊形，這些特性均有利于羅布麻織物耐磨性能的提高.

表5 織物摩擦性能測試結(jié)果

混紡紗的耐磨性與混紡紗的組分、纖維分布及比例等有關(guān).亞麻/棉織物耐磨性最差，同樣是因為麻纖維比例較大，而麻纖維不如棉纖維耐磨，耐摩擦性能有所降低.羅布麻/棉織物的耐磨性能略差于苧麻/棉織物，這是因為苧麻/棉織物的經(jīng)緯密度較低，摩擦時纖維易于移動，減少磨損.

3 結(jié)論

麻織物的斷裂強力大于棉織物和麻/棉混紡織物，斷裂伸長率小于棉織物和麻/棉混紡織物.麻織物中，苧麻織物斷裂強力最大，亞麻次之，羅布麻織物強力最??；三者斷裂伸長率較為接近.混紡織物中，亞麻/棉織物強力最大，苧麻/棉織物的緯向斷裂強力大于羅布麻/棉織物，經(jīng)向方面兩者較為接近；三者的斷裂伸長率，經(jīng)向方面6＃＞2＃＞4＃，緯向方面2＃＞4＃＞6＃.羅布麻織物的撕裂性能最好，與密度較小的苧麻/棉織物性能接近；亞麻織物撕裂性能與苧麻織物接近，棉織物的撕裂性能最差；亞麻/棉織物撕裂性能優(yōu)于苧麻/棉織物.苧麻織物頂破強力最大，亞麻織物次之，羅布麻織物最??；麻織物的頂破性能優(yōu)于棉織物及麻/棉混紡織物；亞麻/棉和羅布麻/棉織物的頂破強力要大于苧麻/棉織物.棉織物的耐磨性能優(yōu)于麻織物.麻織物中，苧麻織物耐磨性最好、羅布麻次之、亞麻織物最差；混紡織物中，苧麻/棉織物耐磨性相對較好，羅布麻/棉次之，亞麻/棉織物最差.

［1］ 邱莉.麻類家用紡織品的開發(fā)［J］.無梭織機新產(chǎn)品開發(fā)，2005（12）：234－236.

［2］ 李棟高.纖維材料學［M］.北京：中國紡織出版社，2006.

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［4］ 于偉東.紡織材料學［M］.北京：中國紡織出版社，2006.

［5］ 雷建功，倪一忠.羅布麻纖維性能初探［J］.絲綢技術(shù)，1996（2）：31－34.

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［7］ 姜懷.紡織材料學［M］.上海：東華大學出版社，2009.