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技术文章 |
针织物胀破强力的影响因素分析
作者: 来源: 阅读: 时间:2015-06-12 11:26 字体:[  复制 

胀破强力是棉针织面料的一项重要物理测试指标﹐找到其影响因素﹐有利于更好地开发棉针织面料。本文按照通用的 ASTM D 3786-01 《薄膜法测定纺织品的鼓破 强力》的测试方法,对棉纬平针织物从纱线强力﹑线圈长度和染整 3 个方面分别进行了分析。


一、ASTM D 3786-01 测试方法简介

ASTM D 3786-01 采用常规油压测试方法,测试前要进行仪器的校准。 校准后,将面料平整固定在圆形卡盘上,在面料的下部,紧贴一弹性橡胶片﹐其直径为 48 mm。该弹性橡胶片为一油压装置的对外施力部分,当加压时,橡胶片被油压鼓起,继而作用在覆于其上的面料上。 随着压强的不断增大,弹性橡胶片形变越来越大,上部的面料也被越顶越紧,当压力增大到一定程度的时候,面料被鼓破,这时就可以在压强表盘上读出胀破时候的总强力﹐再减去施加在弹性橡胶片上的强力﹐就是面料的胀破强力。 如达到测试仪器的最大形变,面料依旧没有破裂,则结果显示为“Not Burst”。

二、试验结果及分析
2.1 纱线强力对胀破强力的影响从 ASTM D 3786 -01 测 试 仪器的设计原理可以看出﹐胶片是呈球形的形变来对面料施力,面料被固定在卡盘上,所以面料受力之后也是以近似球面的形式变化,如图1 所示。

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底面 A. 正圆形测试样品;球面 B.被充气橡胶片顶起后的样品形状;直 线 C 和 D.测 试样品 A 上的纵向线条; 球面曲线 E 和 F.纵向线条 C 和 D 被顶起后的弧形;直线 G.CE平面上的切线;直线 H.DF 平面上的切线;α和 β.弦切角。
图 1 ASTM D 3786-01 油压测试模拟图从图 1 可以看出﹐当面料被鼓起来后﹐其纵向线条也由直线变成了弧线。 假定直线 C 为通过底面的直径﹐设半径为 d﹐则 2d 便是包含弧 E﹐切线为 H 的圆上的弦长。 因α 为弦切角﹐所以弧 E 所在圆的半径为 d/sinα﹐并且弧 E 所对的角度为 2α﹐这样可以求得弧 E 的长度为﹕d/sinα·π·2α/180°。 这样可以求得伸长率如式(1)所示。(d/sinα·π·2α/180°-2d)/2d=π·α/(sinα·180°)-1 (1)同理﹐当取样分析的线段不是直径﹐而是其他任意线段 D 的时候﹐将 C 替换成 D,则 G 替换成 E、α 替换成 β,也可以得到类似式(1)的计算结果 π·β/(sinβ·180°)-1。即不论在测试样品中的任何位置﹐任何线段﹐虽然他们伸长的绝对量有区别﹐但是伸长率是完全相同的﹐也就是每条纱线受到的力是完 全等价的。
由此得出结论:纱线的断裂强力越大,胀破强度就越高,并且断裂总是最先发生在纱线强力相对薄弱的环节。 因此,从纱线的角度来看,胀破强度不是取决于一批纱线的强力平均值,而是由强力的最小值决定。
2.2 线圈长度对胀破强力的影响
对于平针织物,面料结构对胀破强力的影响﹐也主要是指线圈长度(单 位 为 cm/50 针)对 胀 破 强 力的影响。
从 ASTM D 3786-01 的设计来看﹐当面料织造比较紧密的时候﹐覆盖在弹性橡胶片的纱线条数比较多﹐顶起时需要更大的强力。通过如下实验方案来验证这一点﹕采用棉纱的线密度为 14.5 tex(40S)﹐同一设备﹐分别取 5 个不同的线圈长度各 织造 22.7 kg(50 磅)平 针 布 ﹐然后同时进行染色和后整理﹐对其成品进行胀破测试和拉伸测试﹐测试结果如表 1 所示。

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从 表 1 可 以 看 出 ﹐50 个 线 圈的长度从 13.2 cm 增大到 15.0 cm﹐在实际生产中已是非常大的变化量﹐但是胀破强力只降低了 4.5%。由此可以推断﹐随着线圈长度的增大﹐面料的胀破强力有逐渐降低的趋势﹐但并不显著。 这是因为当面
料比较稀疏时﹐纱线之间的缝隙会偏大一些﹐测试仪器上弹性橡胶片承受了更多的压力﹐但此位置的面积终究只占非常小的比例﹐导致其对胀破强力的 影响也比较小。 因此﹐通过改变织造工艺来改善胀破强力﹐不是有效的途径。从表 1 中还可以看出﹐在后整理和染色工艺完全一致的情况下﹐随织造线圈长度的增大﹐面料的纵﹑横向伸长率都有增大的趋势。当线圈长度为 16 cm 时﹐面料伸长率超过了测试仪器的最大形变﹐测试结果为“ Not Burst”。
2.3 染整对胀破强力的影响
染整对面料的胀破强力影响非常大﹐情况也非常复杂。 主要是不同的后整理剂和后整理方式对纱线的强力有不同的影响。
2.3.1 预定形
含有氨纶的棉针织布﹐通常都会进行预定形。 温度通常设定在190~200 ℃﹐时间通常为 40~60 s﹐在此条件下﹐有些棉纤维发生热裂解﹐使得布面泛黄、强力降低[2]。 有些面料﹐为改善卷边卷口现象﹐采用的温度和时间更长﹐棉纤维损伤就更为严重﹐胀破强力下降就更为明显。
2.3.2 前处理
前处理对棉平针面料强力的影响因情况而异。 棉织物多是在碱性条件下进行前处理﹐时间通常在1 h 内。 此过程通常近似有“碱缩”的效果﹐棉纱强力会略有提高。 但对有些颜色的棉织物﹐如白色﹑深黑等﹐需要在前处理时加双氧水(H2O2)进 行 漂白﹐使得纤维素中的羟基被氧化﹐聚合度下降﹐布面强力也随之下降[2]。 最终使得同一大货的不同颜色之间﹐胀破强力有较大的区别。
2.3.3 染色
棉针织物多是在碱性条件下进行缸内染色﹐正常染色对纱线的强力影响不大。 但很多情况下颜色不能一次染到位﹐需要追加染料,甚至剥色。 长时间煮布会造成布面强力降低﹐而剥色对布面强力影响更大。 目前,剥色主要是用保险粉(Na2S2O4)﹑双 氧 水 (H2O2)﹑漂 水(NaClO),它们都会破坏布面强力﹐使得胀破测试的结果偏低[2]。
如果是面料中混有少量的涤纶或锦纶﹐要求双染﹐情况就更为复杂。 总的来讲﹐涤纶和锦纶多在酸性条件下染色﹐而酸能使纤维素水解﹐从而降低布面强力。
2.3.4 成品定形
棉平针面料成品定形温度多在 150 ℃上下﹐同预定形一样﹐在此温度下棉纤维的聚合度会降低[2]﹐导致布面强力降低。 如大货规格不符﹐需要重修﹐则强力损失会更为严重。此外﹐防缩整理﹑抗皱整理﹑抗起毛起球整理等﹐能在纤维间形成网络胶联的整理﹐可以提高胀破强度﹔丝光可以提高棉纱的强力﹐从而提高胀破强度。 而烧毛﹑磨毛等﹐将大大降低面料的胀破强度。

3 结论
3.1 在 ASTM D 3786-01 方 法 的胀破测试中﹐测试样品各条纱线受力是等价的。 因而胀破总是发生在
最薄弱的环节﹐提高纱线的最低强力﹐降低纱线的断裂不匀率﹐可有效提高面料的胀破强力。
3.2 随织造线圈长度的增大﹐胀破强力有减小的趋势﹐但变化量不明显。
3.3 染色及后整理对面料的胀破强力有非常大的影响。 能增大纱线强力或在布面间产生胶联的整理﹐可以提高面料胀破强力。反之﹐对纱线有强氧化﹑腐蚀﹑破坏作用的整理﹐将导致面料的胀破强力下降。


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