間隔織物頂破性能研究

朱芳琴，陳慰來

（浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州　310018）

一定大小的圓形試樣，在規(guī)定的環(huán)境下實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)條件調(diào)濕后，對其施加一個(gè)逐漸增強(qiáng)的垂直集中負(fù)荷作用，研究試樣發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)陷直至破裂時(shí)的最大作用力。它的測試方法主要有氣壓式和彈子式[1-3]。國內(nèi)采用比較多的是彈子式。試樣受垂直作用力頂壓時(shí)，由于力的作用是相互的，故試樣是受多方向拉伸的作用。試樣受無數(shù)單向拉伸，試樣的斷裂處基本都是強(qiáng)度值比較低[4]。低強(qiáng)度值導(dǎo)致該方向的低變形量，因此，整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成了試樣被頂破，在頂破強(qiáng)度低的地方，變形量低的[5]，故產(chǎn)生囊口而破裂。

1　頂破性能測試

（1）試驗(yàn)儀器：HDO26N織物頂破強(qiáng)力儀。

（2）實(shí)驗(yàn)條件:孔洞直徑為3cm，頂破強(qiáng)力的速度是100 mm/m in。

（3）實(shí)驗(yàn)樣品：選取8種間隔織物。試樣的規(guī)格是d=10 cm。

孔洞直徑是3 cm，具體參照表1。

表1　織物的基本參數(shù)

每種試樣取三組，取平均值分析，頂破實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　織物的頂破參數(shù)

1.1　頂破裂口分析

試樣被頂破后，裂口基本呈直線狀，這是因?yàn)榫暰幙椢锸怯删€圈串套形成的織物，從橫向上看，它是由一根紗線有規(guī)律地彎曲，與下一路紗線互相串套成圈，當(dāng)某個(gè)線圈的紗線被頂破斷開后，與之毗鄰的其他線圈隨之脫散，該處的強(qiáng)度值急速下降，繼而產(chǎn)生連環(huán)效應(yīng)[6]。由于連接紗一般以集圈的形式嵌織在織物中，因此，當(dāng)表層線被頂破斷裂時(shí)，搭附在該線圈上的間隔紗也會(huì)隨之脫散或斷裂，且間隔紗的斷裂形狀在直觀上不會(huì)有明顯形狀，下層織物的斷裂原理類似，故頂破后織物的裂口近乎呈直線狀[7]。如圖1所示。

圖1　緯編試樣頂破裂口圖

1.2　頂破強(qiáng)力的比較和分析

取間隔紗細(xì)度為70dtex的試樣來分析織物的總密度、厚度與頂破強(qiáng)力的關(guān)系，如圖2所示。

圖2　間隔紗為70D時(shí)織物厚度與織物頂破強(qiáng)力圖

取間隔紗細(xì)度為100dtex的試樣來分析織物的總密度、厚度與頂破強(qiáng)力的關(guān)系，如圖3所示。

圖3　間隔紗為100D時(shí)織物厚度與織物頂破強(qiáng)力圖

由圖2、3分析，在間隔紗細(xì)度、厚度近乎等同的情況下，我們探究緯編間隔織物的頂破強(qiáng)力與總密度大小的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)，隨著織物總密度的提高，其需要的頂破強(qiáng)力也越大，二者呈正相關(guān)的關(guān)系[8]。這是由于織物總密度代表的是25cm2內(nèi)所具有的線圈數(shù)量，總密度值越大，說明線圈數(shù)越多。在織物受到恒定面積上的集中負(fù)荷時(shí)，織物受負(fù)荷時(shí)會(huì)迅速將力轉(zhuǎn)移擴(kuò)散由其他線圈一起承擔(dān)，由于單個(gè)線圈的承受力恒等，因此，線圈數(shù)多的織物頂破時(shí)需要的強(qiáng)力更大，即總密度相對大的織物，需要的頂破強(qiáng)力也越大。

在間隔紗細(xì)度、總密度近乎等同的情況下，我們探究間隔織物的厚度與頂破強(qiáng)力的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)，織物越厚，需要的頂破強(qiáng)力也相應(yīng)提高。即頂破強(qiáng)力與厚度呈正相關(guān)的關(guān)系。這是由于織物的厚度即是織物上下兩個(gè)表面層之間的距離，距離越大，頂破行程就越大，集中負(fù)荷是一個(gè)持續(xù)增強(qiáng)的力的作用，因此，厚度相對大的織物，需要的頂破強(qiáng)力也較大[9]。

綜合以上兩個(gè)分析圖進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)：在織物厚度、總密度相差無幾的情況下，間隔紗的細(xì)度越大，所需的頂破強(qiáng)力稍微大一些。除去實(shí)驗(yàn)因素，實(shí)際生產(chǎn)中，間隔織物的頂破強(qiáng)力還可能與上下表面層組織結(jié)構(gòu)，表紗原料，后整理工藝等有關(guān)。

2　結(jié)論

結(jié)果表明，在間隔紗細(xì)度、厚度近乎等同的情況下，隨著織物總密度的提高，其需要的頂破強(qiáng)力也越大，二者呈正相關(guān)的關(guān)系。在間隔紗細(xì)度、總密度近乎等同的情況下，我們探究間隔織物的厚度與頂破強(qiáng)力的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)：織物越厚，需要的頂破強(qiáng)力也相應(yīng)提高。在織物厚度、總密度相差無幾的情況下，間隔紗的細(xì)度越大，所需的頂破強(qiáng)力稍微大一些。除去實(shí)驗(yàn)因素，實(shí)際生產(chǎn)中，間隔織物的頂破強(qiáng)力還可能與上下表面層組織結(jié)構(gòu)，表紗原料，后整理工藝等有關(guān)。

[1]李曉英,蔣高明,馬丕波,聶小林. 三維橫編間隔織物的編織工藝及其性能[J]. 紡織學(xué)報(bào),2016,07:66-70.

[2]徐艷華. 雙軸向交織緯編針織復(fù)合材料加工制造及其拉伸性能研究[D].東華大學(xué),2011.

[3]張明俊. 三維機(jī)織間隔復(fù)合材料的開發(fā)和性能結(jié)構(gòu)的研究[D].江南大學(xué),2006.

[4]Levent Onal,Mustafa Yildirim. Fundamental geometric model of 3D knitted spacer fabric[J]. World Journal of Engineering,2013:101.

[5]Chen Fuxing,Hu Hong,Liu Yanping. Development of weft-knitted spacer fabrics w ith negative stiffness effect in a special range of compression displacement[J]. Textile Research Journal,2015:8516.

[6]Liu Yanping,Hu Hong. Com pressive mechanics of warp-knitted spacer fabrics. Part II: a dynam ic model[J].Textile Research Journal,2015:8519.

[7]Liu, Yanping,Hu, Hong. Compressive mechanics of warp-knitted spacer fabrics. Part I: a constitutive model[J]. Textile Research Journal,2016:861.