機織革基布基本性能研究

嚴濤海，陳東生，王建剛(.， 5008；.市紡織服裝行業技術創新中心， 5008；.省服裝行業技術開發基地， 5008；.省高校紡織服裝技術工程研究中心， 5008)

1 前言

由于人口膨脹、環境保護和社會需求的不斷增加，真皮已經無法滿足人類生產生活的需要，加之皮革的運用不僅局限于生活用，產業用皮革的需求也日益增多。然而，進入20世紀90年代以來，由于各國加大了對環境保護的力度，實行了退耕還林、退牧還草等恢復生態的措施，使得皮革工業產量在逐漸下降，人造合成革正被逐步用來替代真皮革的一部分，因此，為彌補天然皮革的不足及滿足人們更高層次的需要，人造合成革工業將具有更廣闊的發展空間。隨著人造革的發展，科技的進步，設備技術的創新，在舒適性、透氣性、柔韌性、手感等諸多方面，人造合成革都能與天然皮革相媲美。此外，部分合成革，如超細纖維合成革在耐化學性、質量均一性、大生產加工適應性以及防水、防霉變性等方面甚至優于天然皮革。革基布分為機織革基布，針織革基布和非織造革基布三大類。機織革基布具有生產簡單、成本低廉、性能優越等特點，目前占據市場一半份額以上，因此研究機織革基布的性能顯得非常重要。

2 實驗與結果討論

2.1 機織革基布的制作原理

機織革基布是由相互垂直排列的經、緯紗相互交織而制成的基布，經染色、上柔軟劑、烘干、拉幅、起絨、剪毛、拉幅、定形而成。

2.2 實驗材料

五種織物結構相同，厚度不同，經緯紗均為滌棉混紡的機織革基布；YG(B)141D數字式織物厚度儀；萬能材料實驗機；YG(B) 461D—Ⅱ型數字式織物透氣量儀。

2.3 實驗數據結果與分析

2.3.1機織革基布厚度實驗數據分析

通過實驗，測得試樣機織革基布的實驗數據如表1所示：

表1 機織革基布厚度實驗測量數據表

(1)試樣拉伸性能實驗(見表2、表3)

表2 試樣經向拉伸性能實驗數據匯總表

表3 試樣緯向拉伸性能實驗數據匯總表

(2)實驗數據分析

織物的斷裂強力值取決于構成織物的纖維成分、線的捻度、細度和織物的組織密度等多項指標。一般來說，影響機織物拉伸性能的因素有很多，首先是織物的屈曲，因為用機織方法生產的機織物，經緯紗線的相互交織，紗線在織物中呈波浪形屈曲。這種波浪形的屈曲使得織物在受到拉伸時，織物中的紗線或纖維先伸直再伸長，造成大量不必要的伸長；另外，織物受到拉伸時，交織點上的經緯紗要相互擠壓，一部分紗線的潛能浪費在與織物垂直的方向上，用來推開其它紗線。國外研究發現，機織物中紗線的屈曲會導致纖維強力的損失達到20%。其次是纖維，纖維品種是織物拉伸強力的決定因素，在織物結構相同的條件下，纖維的強伸度大，織物的強伸度也大。即使同種纖維，由于其內部結構不同，強伸度也有較大的差異。同時，織物的經緯密度也是影響機織物的拉伸性能的重要因素之一。若緯密保持不變，增加經紗密度，織物的經向拉伸斷裂強力增大，緯向拉伸斷裂強力也有增大的趨勢。這是由于經密增大，承受拉伸的紗線的根數增多，經向強力增大，緯紗不易產生伸長，結果使緯向強力也增大。若經密保持不變，緯密增加，織物緯向強力增大而經向強力有減小的趨勢，這是由于緯密增加，經紗在織造過程中受反復拉伸的次數增加，經紗承受的摩擦次數增加，使經紗發生不同程度的疲勞，引起織物經向強力下降。機織物的組織對織物的拉伸性質的影響是：織物在一定的長度內紗線的交錯次數多，浮線的長度短時，織物的強力和伸長大 。除此之外，織物的拉伸強力還受到紗線捻度的影響，無捻度紗線織成的織物緯向密度偏低，造成織物拉伸時纖維滑脫比例增大。可用提高織物緯向密度的方法來提高斷裂拉伸性能，從而提高緯向的機械強度。

由圖1、圖2可知：機織革基布實驗試樣緯向斷裂強力由大到小的排序為：A> C > B >D>E。經向斷裂強力由大到小的排序為：A> C > B >D>E。與一般織物不同，機織革基布的緯向斷裂強力大于經向斷裂強力，緯向的斷裂伸長小于經向的斷裂伸長，斷裂強力大的，其斷裂拉伸率較小。

結合機織革基布厚度實驗分析，試樣E的厚度最大，但其織物強力卻是最小的，試樣A的厚度最小，其強力卻是最大。這是因為機織革基布是經拉絨機拉絨工序，拉絨的絨長越大革基布厚度越小，對紗線的結構損傷也越大，同時對革基布的強力損失就越大。

圖1 試樣經向拉伸性能實驗曲線圖

圖2 試樣緯向拉伸性能實驗曲線圖

2.3.2機織革基布撕裂性能實驗數據分析

(1)試樣經向撕裂性能實驗

本次機織革基布撕裂強力實驗數據分析，采用人工計算法。首先分割峰值曲線：從第一峰至最后一峰等分成4個區域。去除第一區域，在其余3個區域內，每個區域選擇并標出2個最高峰和2個最低峰，共12個峰值，按照規定進行計算而選取峰值時，該峰兩側強力下降段的絕對值至少超過上升段的絕對值10%，否則不應選取。其次，計算每個試樣12個峰的算術平均值。依據該試驗數據分析的步驟，分析得出這五種機織革基布撕裂強力實驗數據，如表4所示：

(2)撕裂性能實驗結果分析

紗線的斷裂強力和斷裂伸長率與織物的撕破強力關系密切，撕裂是織物中的紗線依次逐根斷裂，紗線本身強力大，織物撕破強力也大，紗線的斷裂伸長率越大，受力三角形就拉得越大，三角形內同時受力根數越多，織物撕破強力越大。織縮也影響著織物的撕裂強度，當織縮大時，織物的伸長增加，織物中紗線的受力根數增加，受力三角形大，因而撕裂強度增加；當織縮大時，紗線的彎曲程度增加，紗線間的相互擠壓和摩擦增加，使紗線的相對運動的可能性減小，因而會降低撕裂強度。織物密度也影響撕裂，織物密度增加，而紗線間的摩擦阻力變化不大，則由于受力紗線根數增加，可能使撕裂強度提高，織物密度越大，紗的摩擦系數越大，則紗從織物內拉出的阻力越大，形成的撕裂口越小，其結果是撕裂強度降低。

表4 試樣撕裂強力匯總表

同時，織物組織的不同，紗線在織物中的交錯次數不同，使得紗線能作某些相對移動的程度也不同，一般平紋組織的撕裂最小，方平組織織物最大，緞紋和斜紋組織織物處于兩者之間。捻度也影響著織物的撕裂強力，有捻紗中存在捻度，紗線可以承受一定的強力，所以撕裂三角區底部的邊長可以超過主體纖維長度，撕裂三角面積也比較大，可以承受較大的撕破強力。

機織革基布的撕裂強力實驗數據折線圖見圖3。

圖3 機織革基布撕裂強力實驗數據折線圖

如圖3可知：機織革基布實驗試樣經向撕裂強力由大到小的排序為：A> C > B >D>E。結合機織革基布厚度實驗分析，試樣E的厚度最大，但其撕裂強力卻是最小的，試樣A的厚度最小，其撕裂強力卻是最大。這同樣是因為機織革基布是經拉絨機拉絨工序，拉絨的絨長越大革基布厚度越小，對紗線的結構損傷也越大，紗線受力時更容易斷裂，同時革基布的撕裂強力就越小。

2.3.3機織革基布頂破性能實驗數據分析

(1)機織革基布頂破性能實驗(見表5)

表5 機織革基布頂破性能實驗測量數據匯總表

(2)頂破性能實驗結果分析

由于機織物和針織物在強度和變形方面是一種各向異性的物體，在頂力作用下各向伸長，沿經、緯(或直、橫)兩方向張力復合的剪應力，首先在變形最大、強度最弱的一點上使紗線斷裂，接著沿經向或緯向(直向或橫向)撕裂，因而裂口一般呈直角形或直線形。

由同種纖維組成經緯紗的織物，一般表現為：織縮率大而經緯向織縮率接近，則織物的頂破強度較高。這是由于經、緯紗對頂裂強度同時發揮作用的緣故，其裂口形狀常為三角形。若經緯向紗線的變形能力不同或織縮率相差大時，則變形能力小的或織縮率低的紗線在頂裂過程中首先到達斷裂伸長而破裂，裂口常為一直線，這是由于經緯向紗線沒有同時發揮最大作用，而頂裂強度較低；若經緯向紗線變形能力相同，經緯向密度差異大時，裂口也呈一直線。

針織物的頂裂過程是組成試樣的各線圈如同鉤接強度試驗一樣聯成一片，共同承受伸長變形，直至頂裂為止。可以推知，如果組成針織物紗線的鉤接強度越大，則頂裂強度也越大。針織物可通過改用較粗紗線號數與適當提高針織物的針圈密度，也可用各種合成纖維混紡來提高頂裂強度。

利用織物頂裂強力試驗機來測定織物的頂裂強力，通過試驗掌握織物頂破強力試驗機的頂破原理和織物破裂特征。頂破強力試驗機有兩種類型，即擺錘式單子頂破強力試驗機和氣壓式織物頂破強力試驗機。前者是國家標準中規定使用的儀器。氣壓式織物頂破強力試驗機在測得頂破強力的同時，還可測得頂破伸長，試驗結果比較穩定，但氣壓式織物頂破強力試驗機需用壓縮空氣作為動力，設備比較復雜。

頂破的受力方式與單向拉伸斷裂不同，它屬于多向受力破壞。織物頂破時往往同時受到經向、緯向、斜向等方面的外力，特別是某些針織品具有縱向延伸、橫向收縮的特征，縱向和橫向相互影響較大。如采用拉伸強力試驗，必須對經向、緯向和斜向分別測試，而頂破試驗可對織物強力做一次性綜合評價 。影響織物頂破的因素有紗線的伸長與斷裂強力，紗線的斷裂強力大、伸長率大時，織物的頂破強力高。人造革運用于服裝中特殊的部位諸如在人體的肘部、膝部的受力、鞋子等部位時，對革基布的頂破性能有特殊的要求。機織革基布的頂破強力實驗數據折線圖見圖4。

圖4 機織革基布頂破強力實驗數據折線圖

由實驗機織革基布試樣頂破強力折線圖4可知，試樣頂破強力為：A> C > B >D>E。根據以上厚度實驗數據，厚度最厚的機織革基布試樣E，其頂破強力都是最小的，厚度最薄的試樣C的頂破強力卻是最大的。為此我們可知，這同樣是因為機織革基布是經拉絨機拉絨工序產生厚度差異而引起的強力損失。

2.3.4機織革基布透氣性能實驗數據分析

(1)機織革基布透氣性能實驗(見表6、圖5)

表6 織物透氣率試驗結果匯總表

圖5 機織革基布透氣性實驗數據折線圖

(2)透氣性能實驗結果分析

對于服用織物來講，織物透氣性的大小關系到穿著者的舒適性。織物的透氣性直接影響織物的服用性能。織物的透氣性大小與纖維性狀、紗線性狀、織物幾何結構以及后整理等因素有關，包括經緯紗線的直徑、密度和厚度、織物緊度、平均浮長和經緯紗捻系數等。而對于涂層織物——人造革來說，對其基布的透氣性能有更高的要求。

如圖5，通過實驗可知五種機織革基布的透氣性能由好到差的排序為: A> C > B >D>E。結合機織革基布的厚度實驗分析，厚度最大的機織革基布試樣E，它的透氣性能最差，織物最薄的試樣C其透氣性能是最好的，由此可知革基布厚度越大其透氣性能越差。

3 結論與前景展望

經研究，革基布的性能與其拉絨工藝有很大的關系。革基布在我國的人造革工業發展中起著舉足輕重的作用，但目前國內生產的革基布還遠遠不能滿足人造革合成工業的要求，在工藝技術、裝備水平、產品質量及原料的選用上與國外相比還有很大差距，因此，為了適應中國新環境，增強國際競爭力，國內的革基布生產企業要加快技術創新和產業升級，不斷調整產業結構，提高裝備技術水平，以便在激烈的市場競爭中占有一席之地。

[1] 馮庶君．人造革合成革的發展現狀[J]．國外塑料，2005，(10)：30—32．

[2] 徐蘊燕，仲岑然．織物性能與檢測[M]．北京：中國紡織出版社，2007．

[3] H.M.WANG,R.POSTLE．Preparation menthod of bamboo fiber[J]．Textile Research Journal，2004，74(9)：781—786.

[4] 江麗華，李煒．軸向經編織物拉伸性能及其影響因素的研究[J]．山東紡織科技，2005，46(5)：4—7．

[5] 朱進忠．紡織標準學[M]．北京：中國紡織出版社，2007．

[6] 夏兆鵬，馬會英．無捻紗平紋機織物機械強力研究[J]．上海紡織科技，2007，(35)：16—17．

[7] 何艷芬，鄭娟，張偉健．雙面異性針織物工藝研究及產品設計[J]．毛紡科技，2009，(9)：40—43．

[8] 劉劍宇，吳堅．機織物緊密度與紗線線密度對織物透氣性的影響[J]．大連輕工業學院學報，2001，(3)：218—220．

[9] 蔣耀興，姚桂芬．紡織品檢驗學[M]．北京：中國紡織出版社，2008．