鎳鈦記憶合金絲面料及其性能

嚴(yán)濤海

(1.福建華峰新材料有限公司，福建莆田 351152；2.福建華峰運(yùn)動(dòng)用品科技有限公司，福建莆田 351144；3.莆田華峰工貿(mào)有限公司，福建莆田 351144)

鎳鈦記憶合金絲面料及其性能

嚴(yán)濤海1,2,3

(1.福建華峰新材料有限公司，福建莆田 351152；2.福建華峰運(yùn)動(dòng)用品科技有限公司，福建莆田 351144；3.莆田華峰工貿(mào)有限公司，福建莆田 351144)

鎳鈦記憶合金是一種形狀記憶材料,在各個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用廣泛,而面料對(duì)鎳鈦記憶合金絲運(yùn)用還很少。在現(xiàn)有鎳鈦記憶合金絲的生產(chǎn)技術(shù)下，選定直徑為0.3mm的合金絲與直徑也為0.3mm滌綸紗線研究試織鎳鈦記憶合金絲機(jī)織面料，并測(cè)試鎳鈦記憶合金絲面料的透氣性、耐磨性、硬挺度和斷裂拉伸性等各指標(biāo)，推測(cè)鎳鈦記憶合金絲面料的服用發(fā)展前景。

鎳鈦記憶合金 面料 硬挺度 服用

1963年，美國(guó)海軍軍械研究室在一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，偶然發(fā)現(xiàn)了鎳鈦合金在室溫形變階段，接觸到高溫后自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的直線狀態(tài)后，形狀記憶金屬就開始被人發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用[1]。近些年，市面上流行一款高附加值的金屬絲面料，消靜電、抗輻射和光澤性等強(qiáng)大的功能讓它成為了市場(chǎng)上的新寵，金屬絲面料是以滌棉、錦棉、錦滌、全棉等紗線為主，金屬絲為輔，金屬絲含量一般在5%左右，按一定的方式織造形成的[2-3]。鎳鈦合金作為金屬的一種，而其又有比一般金屬更為強(qiáng)大的特殊性能，將鎳鈦合金引入到紡織面料中是一種新的方向，意大利一家公司利用鎳鈦合金記憶纖維與尼龍按一定比例織造，制造了一種智能化面料，在衣服洗完變褶皺后，給其施加一定的溫度后能自動(dòng)使襯衣變回平整，鎳鈦合金記憶金屬擁有這隨著周圍溫度的變化而使自己的形狀恢復(fù)到原來(lái)樣子的特性[4]。日本專家利用鎳鈦合金的形狀記憶效應(yīng)去應(yīng)用到溫度控制窗簾，當(dāng)內(nèi)部溫度偏低時(shí)，窗簾會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，來(lái)保證室內(nèi)溫度不散失，利用白天和黑夜的溫度差來(lái)設(shè)計(jì)形狀記憶金屬的恢復(fù)溫度，從而達(dá)到窗簾自動(dòng)控制室內(nèi)采光的目的[5]。英國(guó)專家發(fā)明了一種可以隔熱的服裝，這樣當(dāng)穿著特制服裝的人體外溫度超過人類可以承受的溫度或者遇到火災(zāi)時(shí)，記憶金屬面料就會(huì)變成螺旋狀，從而讓人的皮膚遠(yuǎn)離溫度過高的外界，達(dá)到暫時(shí)性保護(hù)的效果[6]。鎳鈦合金記憶金屬的運(yùn)用是面料發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，它為面料的智能化、多樣性以及原料跨界使用提供了基礎(chǔ)和研究保障。

1 原料與設(shè)備

1.1 原料

鎳鈦記憶合金絲(鎳和鈦各占50%)，直徑0.3mm；100%滌綸(100tex)，直徑0.3mm。

1.2 設(shè)備

SGA598型全自動(dòng)劍桿織樣機(jī)，YG(B)461D-Ⅱ型數(shù)字式織物透氣量?jī)x，YG(B)401D型全自動(dòng)織物平磨儀，INSTRON3365萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)。

2 方法

2.1 面料織造

鎳鈦記憶合金絲面料的經(jīng)紗為鎳鈦記憶合金絲與100%滌綸紗線，每25根經(jīng)紗間隔一根鎳鈦記憶合金絲，緯紗為100%滌綸紗線，設(shè)計(jì)了5種紋板圖，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平和緯重平，采用順穿法來(lái)穿綜，綜頁(yè)為4頁(yè)。滌綸面料的經(jīng)緯紗都為100%滌綸，紋板圖、穿綜圖等與鎳鈦記憶合金絲面料一致。

2.2 透氣實(shí)驗(yàn)

適用于GB/T5453-97的標(biāo)準(zhǔn)，YG(B)461D-Ⅱ型數(shù)字式織物透氣量?jī)x。實(shí)驗(yàn)對(duì)象：第一組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，樣本規(guī)格為50cm2；第二組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，規(guī)格50cm2。設(shè)置噴嘴號(hào)碼，壓強(qiáng)差為100Pa，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次，取平均值。

2.3 平磨實(shí)驗(yàn)

依據(jù)GB/T 21196 標(biāo)準(zhǔn)第二部分，利用YG(B)401D型全自動(dòng)織物平磨儀。實(shí)驗(yàn)對(duì)象：第一組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，樣本規(guī)格為直徑20mm圓形織物；第二組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，規(guī)格為直徑20mm圓形織物。以織物中至少兩根獨(dú)立的紗線完全斷裂來(lái)確定耐磨次數(shù)，實(shí)驗(yàn)五次，取平均值。

由于監(jiān)察機(jī)關(guān)的取證行為是由調(diào)查人員做出，因此檢察機(jī)關(guān)和法院根據(jù)《刑事訴訟法》可以要求調(diào)查人員對(duì)自己取證行為的合法性進(jìn)行證明，如果現(xiàn)有證據(jù)不能證明證據(jù)是以合法方法收集的，法院可以通知相關(guān)人員或其他人員出庭。相關(guān)人員需要對(duì)證據(jù)收集作證并說明情況，也需要回答控辯雙方的提問，接受質(zhì)證。概言之，即使取證行為是合法的，但如果沒有錄音錄像等證據(jù)證明辦案人員合法取證，則不能使審判人員排除非法取證的可能性，根據(jù)《刑事訴訟法》及相關(guān)司法解釋，該證據(jù)不得作為定案根據(jù)。所以，重要取證過程中的錄音錄像在一定程度上為監(jiān)察機(jī)關(guān)自身提供了保護(hù)。

2.4 硬挺度實(shí)驗(yàn)

依據(jù)ZBWO4003-87標(biāo)準(zhǔn)，YG(B)022D型自動(dòng)織物硬挺度試驗(yàn)儀。實(shí)驗(yàn)對(duì)象：第一組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，樣本規(guī)格為25cm×2.5cm矩形織物；第二組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，規(guī)格為25cm×2.5cm矩形織物。鎳鈦記憶合金絲面料的金屬絲在經(jīng)向，實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)面料的經(jīng)向硬挺度，每個(gè)試樣要檢測(cè)正反兩面，實(shí)驗(yàn)10次取平均值。

2.5 斷裂拉伸實(shí)驗(yàn)

依據(jù)GB/T3923.1-1997A，INSTRON3365萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象：第一組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的鎳鈦記憶合金絲面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，樣本規(guī)格為6cm×25cm矩形織物；第二組，五種不同紡織結(jié)構(gòu)的滌綸面料，分別為平紋、斜紋、緞紋、經(jīng)重平以及緯重平，規(guī)格為6cm×25cm矩形織物。實(shí)驗(yàn)10次，取平均值記錄數(shù)據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)及討論

成品規(guī)格：鎳鈦記憶合金絲面料幅寬20cm，面料厚度1mm，經(jīng)紗密度210根/10cm，緯紗密度120根/10cm，面料硬挺，光澤度較好，面料手感干爽，經(jīng)向韌性好，彈性好，不褶皺；滌綸面料面料幅寬20cm，面料厚度1mm，經(jīng)紗密度230根/10cm，緯紗密度120根/10cm，面料較柔軟，手感厚實(shí)，較不易褶皺。

3.1 面料透氣性分析

測(cè)得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的透氣率如表1。

表1 面料透氣率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 面料耐磨性分析

測(cè)得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料耐磨次數(shù)如表2。

表2 面料耐磨性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)對(duì)比，鎳鈦記憶合金絲面料的耐磨性能比滌綸面料好，兩種面料的耐磨性從大到小排列為緞紋、緯重平、平紋、經(jīng)重平、斜紋。組織結(jié)構(gòu)相同條件下，鎳鈦記憶合金絲面料在耐磨性上能夠優(yōu)越于滌綸面料，鎳鈦合金絲為一種金屬，其耐磨性能必然優(yōu)于纖維紗線，由于鎳鈦合金絲的耐磨性能強(qiáng)，同時(shí)鎳鈦合金絲表明光滑平整能夠減輕滌綸紗線的摩擦力度和接觸面，使面料整體耐磨擦力增強(qiáng)。同種面料，不同組織結(jié)構(gòu)間耐磨性能不同的規(guī)律是一樣的，由于織物密度和經(jīng)緯紗線交織沉浮規(guī)律的影響，本實(shí)驗(yàn)面料由于紗線直徑相對(duì)比較大，使面料整體密度變大，緞紋經(jīng)緯交織點(diǎn)最少，摩擦受力面平均，在相同條件作用下，能夠耐摩擦次數(shù)更多。

3.3 面料硬挺性分析

測(cè)得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的抗彎長(zhǎng)度和抗彎剛度如表3。

表3 面料抗彎實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表3可知，鎳鈦記憶合金絲面料的平均抗彎長(zhǎng)度和抗彎剛度比滌綸面料要長(zhǎng)要好，兩種面料的抗彎長(zhǎng)度和抗彎剛度從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、經(jīng)重平、緞紋。在紗線性狀上，紗線較粗時(shí)，織物硬挺性就好，反之，織物就較柔軟，鎳鈦記憶合金絲強(qiáng)力高，硬挺性好，直接影響鎳鈦記憶合金絲面料的硬挺性，導(dǎo)致鎳鈦合金記憶金絲面料比滌綸面料硬挺性好。在織物組織結(jié)構(gòu)上，經(jīng)緯紗線交織點(diǎn)越多，浮長(zhǎng)越短，面料面料的凹凸就越多，經(jīng)緯紗線間的位移可能性就越小，面料就越硬挺，平紋交織點(diǎn)最多，斜紋次之，緞紋最少，所以硬挺性呈現(xiàn)這種基本規(guī)律。

3.4 拉伸斷裂分析

測(cè)得鎳鈦記憶合金絲面料和滌綸面料的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率表4。

表4 面料拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表4可知，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強(qiáng)力比滌綸面料的斷裂強(qiáng)力大，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂伸長(zhǎng)率比滌綸面料的伸長(zhǎng)率低，兩種面料的斷裂強(qiáng)力從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、緞紋、經(jīng)重平，兩種面料的斷裂伸長(zhǎng)率從大到小排列為平紋、斜紋、緯重平、緞紋、經(jīng)重平。鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強(qiáng)力比滌綸面料高，意味著鎳鈦記憶合金絲面料抵抗外力拉伸的最大承受度比滌綸面料好，鎳鈦記憶合金絲具有超強(qiáng)的韌性，較滌綸紗線，金屬絲能夠承受的外力作用更大，鎳鈦記憶合金絲面料是由鎳鈦記憶合金絲和滌綸紗線構(gòu)成，在面料受到外力作用時(shí)，金屬絲能夠平均分擔(dān)所受的外力，減小面料中滌綸紗線受到力的作用，增加了整體面料的斷裂強(qiáng)力。不同組織結(jié)構(gòu)間的斷裂強(qiáng)力變化，體現(xiàn)在織物結(jié)構(gòu)對(duì)面料的斷裂強(qiáng)力的影響，平紋面料經(jīng)緯紗線交織頻繁，浮點(diǎn)多，浮長(zhǎng)短，使紗線相互之間的接觸面積和摩擦力相對(duì)較大，面料整體能夠接受的拉力變大，所以平紋斷裂強(qiáng)力最大，斜紋次之，兩個(gè)重平紋居中，紗線交織點(diǎn)最少的緞紋最小。滌綸面料的斷裂伸長(zhǎng)率大于鎳鈦記憶合金絲面料，金屬絲的結(jié)構(gòu)較紗線更為穩(wěn)定，在外力作用下，雖然不易被拉斷但是在被拉斷前被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度也是有限的，而滌綸紗線作為一種纖維紗線，其結(jié)構(gòu)更為松散，能夠在外力作用下發(fā)生比金屬絲更長(zhǎng)的長(zhǎng)度變化，鎳鈦記憶合金絲面料在接受外力時(shí)，金屬絲直接決定了面料的伸長(zhǎng)率。而滌綸面料就相對(duì)可以更長(zhǎng)了。因此，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強(qiáng)力比滌綸面料大，斷裂伸長(zhǎng)率小于滌綸面料，鎳鈦記憶合金絲面料彈性較差，面料不易變形，不易被扯壞，而滌綸面料相對(duì)彈性較好，但是較鎳鈦記憶合金絲面料更容易變形。

4 結(jié)論

鎳鈦記憶合金絲面料的透氣性相對(duì)純滌綸面料要好，鎳鈦記憶合金絲面料的耐磨性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于一般紗線面料，由于鎳鈦記憶合金絲超強(qiáng)的彈力和回復(fù)力，鎳鈦記憶合金絲面料的硬挺性比滌綸要大8～9倍，是一款硬挺度特別高的面料，鎳鈦記憶合金絲面料的斷裂強(qiáng)力大，比滌綸面料要高2倍左右，面料空間尺寸穩(wěn)定，不易變形，不易損壞，適合特種服裝對(duì)面料的特殊要求，鎳鈦記憶合金絲面料的伸長(zhǎng)率很低，面料彈性較差，在服飾應(yīng)用中對(duì)服裝設(shè)計(jì)和打板尺寸要求比較高。鎳鈦合金記憶金屬面料具有其記憶保型特有的特征的同時(shí)，面料透氣性良好，空間尺寸穩(wěn)定，具有多種優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)多樣服裝對(duì)面料的要求。鎳鈦合金記憶面料開發(fā)中，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成為了一種時(shí)尚和潮流，各式各樣的的鎳鈦合金記憶面料將會(huì)不斷被開發(fā)出來(lái)，不斷去滿足社會(huì)對(duì)服裝的各種需求。

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2017-04-06

TS101.92+3.9

A

1008-5580(2017)03-0041-04

作者：嚴(yán)濤海(1983-)，男，碩士，工程師，研究方向：紡織新產(chǎn)品開發(fā)。