銅改性聚酯纖維織物的性能測試與分析

馬順彬，陸 艷，李淑臣，李彥晨

(江蘇工程職業(yè)技術學院，江蘇 南通226007)

隨著科學技術不斷進步，各種具有抗菌、保暖、吸濕排汗等功能的新型紡織纖維不斷涌現(xiàn)，如生物質石墨烯纖維、雅賽爾纖維、超高分子量聚乙烯短纖維、竹炭纖維、銅改姓聚酯纖維等，打破了傳統(tǒng)紡織纖維在生產(chǎn)制造及應用過程中的一些瓶頸，促進中國紡織業(yè)向創(chuàng)新制造的紡織強國轉變。銅改性聚酯纖維是將抗菌銅材料經(jīng)高科技加工處理，使其粒徑達到納米級后，通過添加交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等紡絲助劑，使其與特殊處理后的聚酯切片熔體紡絲加工而制成的一種功能性纖維[1]。本文以14.7tex滌/棉(65/35)混紡紗做為經(jīng)紗，分別采用18.4tex銅改性聚酯純紡紗和14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗線作為緯紗，在GA747型劍桿織機上織造了6款織物，并測試與分析其斷裂強力、重量損失率、彎曲長度、彎曲剛度和抗彎彈性模量，為其在紡織領域的推廣應用提供參考。

1 纖維規(guī)格及性能

銅改性聚酯纖維由湖州珠力納米材料科技開發(fā)有限公司提供，其規(guī)格為1.67dtex×38mm，斷裂強度為3.41cN/dtex，初始模量為69.81cN/dtex，斷裂伸長率為13.42%，彈性回復率82.94%。棉纖維的斷裂強度為2.51cN/dtex，初始模量為68.12cN/dtex，斷裂伸長率為 6.24%，彈性回復率為74%[2－3]。

2 紗線規(guī)格與性能

用銅改性聚酯纖維紡制了18.4tex銅改性聚酯純紡紗和14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗，經(jīng)測試，18.4tex銅改性聚酯純紡紗的斷裂強力為397cN，14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗的斷裂強力為280.5cN，14.7tex滌/棉(65/35)混紡紗的斷裂強力為312.7cN。

3 試樣規(guī)格設計與制備

織物組織均為平紋，織物經(jīng)紗均采用14.7tex滌/棉(65/35)混紡紗，經(jīng)紗顏色排列為白色6根，蘭色4根，且經(jīng)密均為260根/10cm，經(jīng)向緊度為37.88%，織物緯紗分別采用18.4tex銅改性聚酯純紡紗和14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗，其緯密分別為160根/10cm、180根/10cm、200根/10cm。試樣采用GA747型劍桿織機織造，織物的規(guī)格及相關參數(shù)見下頁表1。

表1 織物規(guī)格及相關參數(shù)

4 測試設備、標準及參數(shù)設置

根據(jù)國家標準GB/T 3923.1－2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》使用YG065電子織物強力機測試織物拉伸斷裂強力，隔距長度200mm，布樣寬度50mm，拉伸速度為100mm/min，伸長速率50%/min，預加張力2N。

使用Y522型圓盤式織物平磨儀測試織物耐磨性，工作圓盤轉速為70r/min，加壓重量為500g，磨料為細砂輪A－280，摩擦次數(shù)為120次。

根據(jù)國家標準GB/T 18318.1－2009《紡織品彎曲性能的測定 第1部分:斜面法》采用LLY－01織物電子硬挺度儀測試織物剛度，試樣長度250mm，試樣寬度25mm，測試角度41.5°，推進速度4mm/s。

5 測試結果與分析

為確保測試結果的準確性，對織物進行了退漿處理，將織物上的漿料、雜質等去除。織物的斷裂強力、重量損失率、彎曲長度、彎曲剛度和抗彎彈性模量等指標測試與計算結果見表2所示。

表2 織物性能指標測試與計算結果

5.1 斷裂強力測試結果與分析

5.1.1 當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗原料對斷裂強力的影響分析。

緯紗原料對斷裂強力的影響見圖1和表2所示。從圖1和表2得出，當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，織物的經(jīng)向斷裂強力大于緯向斷裂強力；用18.4tex銅改性聚酯純紡紗做緯紗的織物斷裂強力比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物的斷裂強力高。這是因為在織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，纖維的性質決定了織物的拉伸性能，纖維的強伸度大，織物的強伸度也大[4]，銅改性聚酯纖維斷裂強度為3.41cN/dtex，棉纖維的斷裂強度為2.51cN/dtex，在線密度相同的情況下，若將銅改性聚酯纖維與棉纖維混紡后，銅改性聚酯纖維純紡紗比銅/棉混紡紗的強度高，18.4tex銅改性聚酯純紡紗的斷裂強力為397cN，14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗的斷裂強力為280.5cN，由于18.4tex銅改性聚酯純紡紗比14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗粗，用18.4tex銅改性聚酯純紡紗作為緯紗的織物緊度也大，織物緊度見表1所示，緊度大，則紗線之間的摩擦阻力增加，所以用18.4tex銅改性聚酯純紡紗比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗織造的織物強力高。由于經(jīng)密比緯密大，織物的經(jīng)向斷裂強力大于緯向斷裂強力。

圖1 緯紗原料對拉伸斷裂強力的影響

5.1.2 當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密對斷裂強力的影響分析。

當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密對斷裂強力的影響見圖2、圖3所示。從圖2、圖3可以看出，當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密的增加，織物的經(jīng)向斷裂強力和緯向斷裂強力也隨之增大，且經(jīng)向斷裂強力大于緯向斷裂強力。

這是因為當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，織物的緯密對織物的拉伸強度的影響十分顯著，隨著緯密的增加，織物的斷裂強度也隨著增加，這是因為經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，經(jīng)向緊度不變，而緯向緊度和總緊度增加，紗線之間的摩擦阻力增加，織物的拉伸斷裂強度增加。

圖2 18.4tex銅改性聚酯純紡紗做緯紗時，緯密對斷裂強力的影響

圖3 14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗做緯紗時，緯密對斷裂強力的影響

5.2 耐平磨性測試結果與分析

5.2.1 當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗原料對耐平磨性的影響分析。

從表2中可以看出，當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗的織物重量損失率比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物的重量損失率小，說明當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗織物的耐平磨性更好。這是因為當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，纖維的斷裂伸長率和彈性回復率是影響織物耐磨性的決定性因素，因為在織物磨損過程中，纖維疲勞而斷裂是最基本的破壞形式，纖維斷裂伸長率大、彈性回復率高和斷裂比功大的織物的耐磨性比較好[4]。銅改性聚酯纖維的斷裂伸長率為13.42%，卷曲彈性回復率為82.94%；棉纖維的斷裂強度2.51cN/dtex，斷裂伸長率6.24%，卷曲彈性回復率74%。

5.2.2 當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密對耐平磨性的影響分析。

從表2中可以看出，當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密的增加，織物的耐平磨性越好，重量損失率越小。這是因為當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密增加，織物越厚，纖維受束縛點增多，摩擦時纖維不易抽出，這有利于織物耐磨性，織物厚度測試結果見上頁表1所示，與對應上頁表2中的重量損失率對照，織物越厚耐平磨性越好；由于織物組織均為平紋，織物中紗線越粗，織物的支持面越大，織物受摩擦時實際面積越大，不易產(chǎn)生應力集中，而且成紗截面上包括的纖維根數(shù)多，磨損時，需要抽出或磨損較多根的纖維后紗線才會解體，這些都有利于增強織物的耐平磨性[4]。

5.2.3 剛柔性測試結果與分析

彎曲剛度是單位寬度的織物所具有的抗彎剛度，彎曲剛度越小，表示織物越柔軟?？箯潖椥阅Ａ空f明組成織物的材料拉伸和壓縮的彈性模量，抗彎彈性模量數(shù)值越小，表示材料剛性越小，容易彎曲變形[5]。彎曲長度、彎曲剛度和抗彎彈性模量的測試與計算結果見表2所示。

(1)當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗原料對織物剛柔性的影響分析

緯紗原料對織物剛柔性的影響見表2所示。從表2可以看出，當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗的織物彎曲長度、彎曲剛度和抗彎彈性模量比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物大，剛性較好，柔軟性較差。這是因為當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，纖維初始模量是織物剛柔性的決定性因素，纖維初始模量大的，織物剛性也大，銅改性聚酯纖維的初始模量為69.81cN/dtex，棉纖維的初始模量為68.12 cN/dtex，且18.4tex銅改性聚酯純紡紗比14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗粗，其織物較硬挺。

(2)當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密對織物剛柔性的影響分析

緯密對織物剛柔性的影響見下頁圖4和下頁圖5所示。從下頁圖4和下頁圖5中可以看出，當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密增加，織物的抗彎長度、抗彎剛度、抗彎彈性模量也隨之增加。這是因為當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，緯密增加，織物厚度也相應增加，織物剛性顯著增加，身骨變得硬挺。

圖4 緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗時，緯密對織物剛柔性的影響

圖5 緯紗為14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗時，緯密對織物剛柔性的影響

6 結論

(1)當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，織物的經(jīng)向斷裂強力大于緯向斷裂強力；用18.4tex銅改性聚酯純紡紗做緯紗的織物斷裂強力比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物的斷裂強力高。

(2)當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密的增加，織物的經(jīng)向斷裂強力和緯向斷裂強力也隨之增大，且經(jīng)向斷裂強力大于緯向斷裂強力。

(3)當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗的織物重量損失率比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物的重量損失率小。

(4)當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密的增加，織物的耐平磨性越好，重量損失率越小。

(5)當織物的經(jīng)密、緯密和組織結構相同時，緯紗為18.4tex銅改性聚酯純紡紗的織物彎曲長度、彎曲剛度和抗彎彈性模量比用14.7tex棉/銅(60/40)混紡紗為緯紗的織物的大，剛性較好，柔軟性較差。

(6)當織物的經(jīng)密、緯紗原料和組織結構相同時，隨著緯密增加，織物的抗彎長度、抗彎剛度、抗彎彈性模量也隨之增加。