氨綸彈性織物的結(jié)構(gòu)與性能

氨綸彈性織物的結(jié)構(gòu)與性能

1彈性織物測(cè)試許多因素影響了氨基丙烯酸織物的彈性，這些因素相互作用，相互影響。因此，彈性與各因素之間的關(guān)系非常復(fù)雜。為了得出結(jié)構(gòu)因素包括經(jīng)緯紗密度及組織配置對(duì)彈性的影響,在上機(jī)織造時(shí),采用31.25tex×2滌粘紗作為經(jīng)紗,31.25tex×2滌粘紗和40D氨綸絲的合捻線為緯紗,通過改變部分參數(shù),如經(jīng)紗密度、緯紗密度、組織等,得到多塊結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的樣品,根據(jù)ASTMD3107-75標(biāo)準(zhǔn)彈力織物測(cè)試方法,測(cè)試多塊試樣在恒定負(fù)荷下的緯向伸長(zhǎng)率(簡(jiǎn)稱彈性率),根據(jù)彈性值的大小分析各結(jié)構(gòu)因素與彈性的關(guān)系,再加以總結(jié),得出結(jié)構(gòu)因素對(duì)彈性的綜合影響。在本文中采用了煮練后狀態(tài)下測(cè)試的織物彈性率作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),未涉及坯布及成品的規(guī)格和彈性率。這是因?yàn)榭椢锵聶C(jī)后,坯布中氨綸的彈性回縮,使織物已具有了一定的彈性,但是由于氨綸絲的回彈力很小(彈性模量低),處于紗線、織物中的氨綸絲受到外包纖維對(duì)它摩擦力和交織點(diǎn)阻力的作用,其實(shí)際恢復(fù)總是小于氨綸絲應(yīng)有的回復(fù)率,織物具有潛在的收縮。因此,坯布狀態(tài)時(shí)的織物尺寸并不穩(wěn)定,會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)尺寸收縮的現(xiàn)象,其彈性率也會(huì)隨之而變化,坯布所測(cè)試的數(shù)據(jù)受到坯布存放時(shí)間的影響,其值不能穩(wěn)定的用于分析和計(jì)算。后整理特別是熱定形的溫、濕度條件及拉幅程度對(duì)最終成品的彈性影響很大。氨綸的回縮是有一定限度的,這種極限在煮練或汽蒸時(shí)可以達(dá)到,當(dāng)氨綸絲的回縮達(dá)到這個(gè)極限時(shí),織物尺寸達(dá)到極限小,此時(shí)織物彈性比較穩(wěn)定,不會(huì)再因時(shí)間的延長(zhǎng)而改變,在此狀態(tài)下所測(cè)試的值有利于研究分析,由此得出的規(guī)律亦具有代表性。2織物彈性的變化很多文獻(xiàn)中均提及單位長(zhǎng)度中的經(jīng)紗根數(shù)的配置對(duì)織物彈性的獲得有著很大的影響,為了分析經(jīng)紗密度與彈性值之間的關(guān)系,在織物生產(chǎn)中僅改變筘齒密度,其它工藝相同,獲得有關(guān)數(shù)據(jù),并作圖(見圖1～圖4),上機(jī)經(jīng)密分別采用157、177、177、177根/10cm。由圖1～圖4可以看到,在上機(jī)緯密相同時(shí),盡管采用的組織不同,但織物的彈性值與上機(jī)密度值之間卻都存在著一定的關(guān)系,且這種關(guān)系具有相同的走勢(shì)。即隨著織物上機(jī)密度的增大,坯布彈性和煮練后的彈性均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì),且這種減小的幅度并不均衡,織物彈性隨著上機(jī)密度的逐漸增大,其減小的幅度趨于緩和。同樣,對(duì)于圖1和圖2來講,盡管緯紗密度配置不同,但織物的彈性值和上機(jī)密度之間仍呈現(xiàn)出相同的規(guī)律?？椢飶椥缘墨@得與氨綸紗的彈性回縮有關(guān),緯向的彈性收縮越大,織物所能獲得的彈性越大。當(dāng)經(jīng)紗密度增大時(shí),單位面積內(nèi)的經(jīng)緯紗交織點(diǎn)增多,單根緯紗上所受到經(jīng)紗對(duì)它的側(cè)向作用力增加,這種作用力對(duì)緯紗的回縮起著阻力作用。所以,氨綸彈力紗在從下機(jī)到煮練張力松弛時(shí)的回縮所受到的阻力增大,相應(yīng)地,氨綸彈力紗的收縮幅度降低。因此,經(jīng)紗密度配置大的織物所能獲得的彈性小。在關(guān)系圖中將根據(jù)織物的彈性值和上機(jī)密度值所畫的點(diǎn)用曲線進(jìn)行擬合,從圖中曲線的形態(tài)可以看出,它們之間的關(guān)系較符合冪函數(shù)的分布規(guī)律。為此,將各組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理采用冪函數(shù)作為數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合,計(jì)算出相應(yīng)的彈性率與上機(jī)經(jīng)密之間的冪函數(shù)關(guān)系式,并檢驗(yàn)線性相關(guān)性。設(shè):x為織物的上機(jī)經(jīng)密,y為煮練后的織物所獲得的彈性率,得平紋織物上機(jī)緯密為157根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)經(jīng)密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=712170x-2.704(1)平紋織物在上機(jī)緯密為177根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)經(jīng)密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=995154x-2.8344(2)3/1斜紋織物在上機(jī)緯密為177根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)經(jīng)密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=4999.9x-1665(3)2/2斜紋織物在上機(jī)緯密為177根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)經(jīng)密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=5169.6x-16.82(4)以上數(shù)學(xué)關(guān)系式中x與y之間線性相關(guān)顯著,即織物彈性率與上機(jī)經(jīng)密之間符合各自的冪函數(shù)關(guān)系。由此可見,采用冪函數(shù)作為氨綸彈力織物彈性率與上機(jī)經(jīng)密之間的關(guān)系模型是成功的。通過對(duì)冪函數(shù)關(guān)系式(1)與(2)中的參數(shù)分析可得出,當(dāng)緯紗密度選用越小時(shí),冪函數(shù)中冪級(jí)數(shù)的絕對(duì)值也就越小,織物彈性受經(jīng)紗密度值的影響大。3緯密對(duì)織物彈性的影響一般認(rèn)為經(jīng)紗密度的大小對(duì)于織物的彈性有著很大的影響,而很少有人談到緯紗與彈性的關(guān)系,緯紗密度的大小對(duì)織物的彈性是否有影響,相互關(guān)系如何?為此,通過改變上機(jī)緯密,其它工藝不變,根據(jù)所得樣品測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)來觀察緯密對(duì)于彈性的影響。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,緯密的大小同樣影響著織物所能獲得的彈性大小,其關(guān)系見圖5～圖7,上機(jī)經(jīng)密分別采用181、228、252根/10cm。圖5～圖7呈現(xiàn)相同的規(guī)律,即織物的彈性隨著緯紗密度的增大而減小,并且隨著緯密的增大,彈性減小的趨勢(shì)趨于緩和。這樣的關(guān)系和經(jīng)紗密度與織物彈性的關(guān)系相似。緯密的增大,雖然使單位面積內(nèi)的氨綸絲含量增大,有著回縮趨勢(shì)增大的可能,但是,由于緯密的增大,使經(jīng)紗的屈曲程度增大,從而增加了交織點(diǎn)處經(jīng)紗對(duì)緯紗的側(cè)向壓力,也就增加了氨綸彈力紗回縮時(shí)的阻力。同時(shí),由于緯紗密度的增大,使緯紗與緯紗之間排列趨于緊密,增大了同一系統(tǒng)紗線之間的摩擦力,使氨綸彈力紗回縮時(shí)承受的其它緯紗的摩擦阻力相應(yīng)增大。由此,緯密對(duì)于織物彈性的影響與經(jīng)密的作用曲線相似。根據(jù)圖上的點(diǎn)所畫的曲線同樣符合冪函數(shù)值的分布,對(duì)于緯密的大小與織物所能獲得的彈性值之間的關(guān)系曲線,仍采用冪函數(shù)來描述。根據(jù)前面擬合數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法,得出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式如下:平紋織物在上機(jī)經(jīng)密為181根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)緯密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=180926x-2.498(5)2/1斜紋織物在上機(jī)經(jīng)密為228根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)緯密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=59193x-2.276(6)2/2斜紋織物在上機(jī)經(jīng)密為252根/10cm時(shí)彈性率和織物上機(jī)緯密之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為y=374339x-2.6554(7)其中y為煮練后的織物所獲得的彈性率;x為織物的上機(jī)緯密。由以上關(guān)系式可以看出,經(jīng)密的大小亦影響著緯密與彈性冪函數(shù)關(guān)系式中冪級(jí)數(shù)的大小,配置的經(jīng)密越大,緯紗密度的變化對(duì)彈性值的影響越大。4織物彈性的比較將相同紗線(經(jīng)紗規(guī)格為31.25tex×2,緯紗規(guī)格為31.25tex×2/40D),相同上機(jī)經(jīng)緯密度,相同織造工藝的4種不同組織的織物彈性值列于表1。由表1可以看到,織物的組織不同,它們所獲得的彈性值亦不同。在平紋、2/1斜紋、3/1斜紋和2/2斜紋中,以組織配置為平紋的織物所獲得的彈性最小,其次是2/1斜紋,3/1斜紋和2/2斜紋織物的彈性為最大。氨綸織物的彈性來源于氨綸絲在織物中的回縮,氨綸在回縮的過程中受到外包纖維的摩擦力和經(jīng)緯紗交織點(diǎn)處的阻力作用,交織點(diǎn)越少,這種阻力作用越小?？偟膩碚f,織物最有效的收縮是在織物中相對(duì)自由的緯浮長(zhǎng)部分。對(duì)于平紋,其緯紗與每根經(jīng)紗均要進(jìn)行交織,平均浮長(zhǎng)為1,而2/1斜紋的平均浮長(zhǎng)為1.5;2/2,3/1斜紋的平均浮長(zhǎng)為2。由此可見,彈力織物所選用的組織交織點(diǎn)越少,即平均浮長(zhǎng)越大,織物沿著緯向的收縮所受到的阻力越小,氨綸絲的回縮程度大,賦予織物的彈性也就越大。2/2、3/1斜紋組織的浮長(zhǎng)大,織物的彈性要比同情況下的平紋和2/1斜紋大。從以上不同組織的織物彈性值與經(jīng)緯密度的冪函數(shù)關(guān)系式中的參數(shù)對(duì)比可以看出,織物組織的平均浮長(zhǎng)越大,冪函數(shù)關(guān)系式中冪級(jí)數(shù)的絕對(duì)值越小。相同的經(jīng)緯密度下,織物的彈性率越大,經(jīng)緯密度的變化對(duì)于織物的彈性影響也越大。5結(jié)構(gòu)因素對(duì)織物彈性的綜合影響5.1u3000經(jīng)、緯紗密度對(duì)織物彈性的影響從前面所建立的經(jīng)緯紗與彈性值之間的冪函數(shù)模型著手,來分析結(jié)構(gòu)因素的綜合影響。設(shè)在相同組織下經(jīng)緯紗密度與彈性值之間的關(guān)系為S=apb111b1pb222b2(8)其中S為煮練后織物的最大彈性值;p1為上機(jī)經(jīng)紗密度;p2為上機(jī)緯紗密度。將以上平紋織物的有關(guān)數(shù)據(jù)以(8)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算,得經(jīng)、緯紗密度與彈性值之間的關(guān)系式為S=5.43×1012×p?2.82911-2.829p?2.8222-2.82(9)對(duì)此關(guān)系式進(jìn)行線性回歸顯著性分析,回歸效果顯著,因此,經(jīng)緯紗密度值和煮練后的織物彈性值之間符合此數(shù)學(xué)模型的數(shù)值分布。同樣,根據(jù)2/2斜紋的有關(guān)數(shù)據(jù)亦可求出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為S=4.05×1010×p?1.69711-1.697p?3.06322-3.063(10)同時(shí),進(jìn)行線性回歸顯著性分析,回歸效果顯著。從以上2式可以看出,在經(jīng)緯紗規(guī)格相同的情況下,在(9)式中b1/b2約為1,即平紋織物的上機(jī)經(jīng)緯紗密度的改變對(duì)于彈性的作用幾乎相同;而(10)式中b1/b2約為2,經(jīng)紗密度值的改變對(duì)彈性的影響遠(yuǎn)大于緯密。在函數(shù)關(guān)系式中,經(jīng)、緯紗冪級(jí)數(shù)的大小與組織的選擇有關(guān),由于上述2式中b1/b2的值均接近于組織的平均浮長(zhǎng),是否組織的平均浮長(zhǎng)決定了經(jīng)緯紗的冪級(jí)數(shù)之比,由于2/1斜紋的數(shù)據(jù)不足,沒有得出相應(yīng)的函數(shù)式,目前還無法確定,有待于作進(jìn)一步的研究。5.2極限應(yīng)力密度的確定根據(jù)杜邦公司和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),彈力織物的彈性率應(yīng)大于15%,煮練后的織物彈性率達(dá)到最大,如果煮練后織物的彈性小于15%,則織物成品的彈性將不會(huì)達(dá)到彈性率要求。因此,根據(jù)先前建立的數(shù)學(xué)模型可以計(jì)算出織物所能配置的最大經(jīng)緯密度值。對(duì)于式(1)～(4)在彈性值y=0.15時(shí),上機(jī)經(jīng)紗極限密度分別為294、253、514、511根/10cm。在工藝條件與前面相同的情況下,采用平紋組織,上機(jī)經(jīng)緯密為253×177試織,測(cè)試織物在煮練后的彈性率為15.2%。由此可見,在采用此數(shù)學(xué)關(guān)系式預(yù)算織物的極限經(jīng)緯密度值是可行的。對(duì)于任何一個(gè)品種的氨綸彈力織物來說,都存在著一個(gè)經(jīng)緯紗密度的極限值,在經(jīng)緯上機(jī)密度設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)避免超過極限值。由于一般情況下,緯密配置較小,不會(huì)達(dá)到這個(gè)極限值,而經(jīng)紗密度一般大于緯密,應(yīng)特別注意?？椢锏臉O限經(jīng)紗密度隨上機(jī)緯密的增大而減小,隨組織的浮長(zhǎng)增大而增大,因此,對(duì)于組織采用平紋,而緯紗上機(jī)密度又大的織物必須注意經(jīng)紗的密度設(shè)計(jì)是否超過極限經(jīng)紗密度,以免成品彈性達(dá)不到要求造成損失。6織物結(jié)構(gòu)因素不同彈力織物的彈性除結(jié)構(gòu)因素之外,還受其他因素的影響,冪函數(shù)關(guān)系式中的各參數(shù)值會(huì)因此而不同。如果織物中氨綸絲的自身回復(fù)性能好,回縮時(shí)受到的阻力小,則冪函數(shù)關(guān)系式中a和b1、b2的絕對(duì)值相應(yīng)就大。由于煮練后織物的彈性達(dá)到最大,所以如果煮練后織物所獲得的彈性值大,將有利于在隨后的整理特別是熱定形時(shí)對(duì)織物彈性的控制,成品因此更易于達(dá)到彈性要求,反之則成品的彈性不好。但如果煮練后織物的彈性過大,織物沿緯向收縮劇烈,造成幅寬過小,將會(huì)給后加工帶來困難。因此對(duì)于任何一個(gè)品種的氨綸彈力織物,根據(jù)織物最終所需的風(fēng)格和性能要求,要合理設(shè)計(jì)織物的結(jié)構(gòu)因素。一般來說,如采用普通規(guī)格織物的經(jīng)緯密度,由于氨綸彈力織物幅向收縮程度大,成品中的經(jīng)緯密度則大于普通織物。因此在對(duì)此類織物的上機(jī)密度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),可以考慮在普通規(guī)格織物經(jīng)緯密度的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低,一方面有利于織物在具有彈性的同時(shí)能保持類似普通織物的風(fēng)格,另一方面又有利于彈性