芳綸紗羅織物的織造及防刺性能研究

劉文麗 楊彩云

(天津工業大學，天津，300387)

芳綸紗羅織物的織造及防刺性能研究

劉文麗 楊彩云

(天津工業大學，天津，300387)

通過改造電腦織樣機來織造芳綸紗羅織物并對絞紗組織的開口循環進行了詳細分析。進而測試芳綸紗羅組織不同點的防刺性能，闡述了釘狀物刺入紗羅組織不同點的防刺機理。然后將芳綸紗羅織物與芳綸平紋的防刺性能進行對比測試分析。結果表明，芳綸紗羅織物的防刺性能優于芳綸平紋，更適用于防刺復合織物基布以提高織物的防刺性能。

芳綸紗羅組織，防刺性能，電腦織樣機改造，組織不同點，芳綸平紋組織

紗羅組織是絞紗組織和羅組織的總稱。絞、地經不斷扭絞并與緯紗交織不僅在織物表面形成均勻分布的空隙使織物具有良好的透氣性，而且使織物的組織結構非常穩定［1］。將紗羅織物運用于防刺復合織物的基布，可很好地提高織物的防穿透力、穩定性及透氣性。

1 芳綸紗羅織物的織造

1.1 上機參數與組織圖設計

實驗使用的原料為芳綸，屬荷蘭產品，型號為TWARON-SE-16-type 1111，織造時將紗線合股，股線特數為42×2。芳綸纖維為無捻長絲，屬中模量對位芳綸，織造過程中起球不易脫落，并且受到絞綜裝置開口限制，紗羅織物密度不宜過大。實驗采用一絞一紗羅組織，右穿法。選用筘號為70#，每筘穿入數2。織物組織圖如圖1所示。

1.2 改造織樣機

紗羅組織的絞經與地經之所以能夠扭絞，在于織造這種織物時，使用了特殊的絞綜裝置和穿綜方法，有時還配合了必要的輔助機構。絞綜有線制和金屬絞綜兩種，圖2所示為本實驗使用的是金屬絞綜。

圖1 組織圖

圖2 絞綜裝置

首先，將基綜1、2分別穿進綜片2、3的特制綜框條上并安裝到綜框上，半綜的下端分別由特制的綜框條穿上，并將其垂于1、2綜片和3、4綜片之間，這樣可以增加半綜運動過程中的摩擦力，使半綜不因綜框的上下運動而產生滑移。

其次，選用距離絞綜裝置3～4片綜的7、8片綜片作為后綜、地綜。將第8片綜提高，使高于第7片綜約4 cm左右，這樣可使地經在半綜上部3～4 cm，有利于織造形成梭口［1］，如圖3所示。

最后，起絞轉梭口時，由于絞、地經扭絞，絞經承受的張力較大，織樣機上并未安裝張力調節裝置，開口較普通機織物要小，因此穿梭時采用頭端帶鉤的金屬細棒將緯紗引入。這樣織樣機改造完成。

圖3 改造后的小樣機

1.3 絞紗組織織造

紗羅織物織造時，若根據開口時絞經與地經不同的相對位置，梭口形式可分為普通梭口、開放梭口和絞轉梭口三種。地經不動，左側基綜提起，絞經從地經左側上升，右側基綜提起，絞經從地經右側上升。右穿法起絞過程為，地綜上升，形成“普通梭口”;左基綜上升，絞經在地經左側形成“絞轉梭口”;右基綜與后綜同時上升，絞經在地經右側形成“開放梭口”。

實驗織造絞紗組織，只需交替使用絞轉梭口和開放梭口，絞經時而在地經左側，時而在地經右側，相互扭絞而形成紗孔。圖4(a)綜平狀態時，地經高出半綜頂端4～5 cm，這樣有利于形成梭口。綜框3、7和8不動，綜框2帶動半綜上升，絞紗從地經左側上升，形成圖4(b)絞轉梭口。綜框2、8不動，綜框3、7上升，形成開放梭口。開放梭口使綜平狀態下地經與半綜上部形成3～4 cm的固定距離。

圖4 絞紗組織織造

2 芳綸紗羅織物防刺性能測試

防刺性能測試針對紗羅組織上的不同點進行，并且將芳綸紗羅織物與芳綸平紋進行防刺性能對比分析，突出紗羅織物做復合材料基布防刺性能的優越性。

2.1 試樣選取

試樣在實驗室小樣機上試織，其基本參數如表1所示。

表1 織物基本參數

2.2 實驗儀器及方法

實驗在INSTRON材料強力機上采用釘狀物刺入，不必考慮經緯向，刺入速度均控制為3.7 mm/min。試樣均進行5次測試，得出強力—位移曲線。

3 防刺實驗結果與分析

3.1 紗羅組織不同點刺入分析

根據所得強力—位移曲線就釘狀物對紗羅織物不同點刺入進行分析?？煞譃閳D5所示的A經緯交織點、B扭絞點、C緯紗、D空隙處四點，圖6為釘狀物刺入芳綸紗羅織物不同點所得載荷—位移曲線圖。

釘狀物頭端是圓錐型，在刺入織物的過程中，頭端先接觸織物表面。隨著強力機載荷的增加，織物承受頭端的壓力也隨之增加，織物開始變形。壓力不斷增大，頭端下部直接接觸的纖維將會出現斷裂，織物變形逐漸增大，頭端將略微穿過織物。當釘狀物頭端下部纖維完全斷裂時，第一個峰值出現。這個過程中，力的增大不僅有來自釘狀物頭端擠斷紗線的力，還有由于織物的變形及頭端的不斷刺入，紗線對圓錐部分的擠壓力。緊接著，釘狀物的頭端繼續以恒速擠開紗線，強力機載荷不斷增加，紗線所受擠壓力不斷增大，當頭端完全穿過織物時，便達到第二個峰值。釘狀物下部為圓柱型，繼續下移也就不會再出現力的變化。

圖5 芳綸紗羅組織示意圖及刺入點分布

結果顯示，釘狀物刺入紗羅組織不同點的載荷—位移曲線是有差異的，但均由兩個峰值組成，在載荷變化的過程中有一些小抖動，大體方向一致。這說明，防刺機理大體一致，但前后峰值的具體大小有所區別。釘狀物頭端在交織點上時，頂端同時壓著經緯兩個方向的三股紗線，穿透織物所需穿刺力比較大，因此圖6(a)曲線中，第一個峰值點與其他峰值點相比較大;當達到第一個峰值后，頭端已部分進入紗線中，這時僅需較小的穿刺力就可穿透織物，因此第二個峰值要小一些。圖6(b)曲線為刺入扭絞點情況，釘狀物頭端刺入的是兩股經紗，絞、地經雖然扭絞，與交織點的穿刺力相比略小一些。在第一個峰值形成的過程中，頭端部分進入紗線，但紗線扭絞使纖維間抱合力很大，釘狀物頭端擠開紗線的力也較大，因此第二個峰值略大于第一個，這一點與圖6(a)曲線有區別。圖6(c)曲線為釘狀物刺入緯紗過程穿刺力與位移的變化，由于交織點與交織點比較緊密，所以釘狀物難免會壓住經紗的部分纖維，這樣緯紗上的刺入可以看成緯紗與部分經紗的刺入，其穿刺力要比交織點、扭絞點上的穿刺力小。圖6(d)載荷—位移是釘狀物刺入空隙過程穿刺力與位移的變化，此時也難免會壓住部分纖維，因此刺入也符合釘狀物刺入的機理，第一個峰值的形成是壓斷頭端下部的纖維，第二個峰值的形成是未穿過的釘狀物頭端擠開紗線的過程。釘狀物刺入空隙的過程，倘若未壓住任何紗線，可推理為僅有圖6(d)曲線的第二個峰。

圖6 紗羅織物不同點刺入載荷—位移曲線

釘狀物刺入紗羅組織不同點的過程中，基本都達到兩個峰值，有表2可知，其最大穿刺力在釘狀物刺入交織點時出現，最小穿刺力在釘狀物刺入空隙處時出現。根據第二峰值處壓縮位移可見，刺入交織點時織物最易變形，而刺入緯紗時織物最不易變形，當然壓縮位移受邊緣涂層、邊緣固定裝置、穿刺力大小等多方面影響。

表2 不同刺入點分析

3.2 不同組織織物的防刺性能測試分析

釘狀物刺入人體的過程中，織物變形過大，即使未穿透也會傷害人體，但考慮到現在所做研究為復合防刺裝甲的基布，因而暫不考慮織物變形量，僅以織物臨界刺割比強度pc進行比較，見式(1)。臨界刺割比強度是衡量織物抗刺割性的主要指標之一［2］。

式中:PC——臨界刺割力(N);

w——織物面密度(g·m－2)。

表3是芳綸紗羅組織和芳綸平紋的防刺性能對比。實驗針對兩種織物組織的不同點分別進行5次測試，測試1#紗羅組織的防刺性能時，分別在經緯交織點、扭絞點、緯紗上、空隙處及扭絞點與經緯交織點之間進行測試;測試2#平紋組織的防刺性能時，分別在經緯組織點、非組織點進行測試。測試得出載荷—位移曲線，取曲線最大峰值為臨界刺割力。

表3 紗羅與平紋防刺性能對比表

結果顯示，1#紗羅pc＞2#平紋pc即面密度相同的條件下，1#紗羅組織的防刺能力優于2#平紋組織。但表2中紗羅組織在空隙處穿刺力大小與表3中平均值PC1#相差較大，將紗羅織物與其他織物復合即用于防刺復合裝甲的基布即可。由于芳綸纖維的價格較高，將其織制成紗羅織物既可以提高防刺裝甲的平均防刺性能，又可以節省原料。

4 結論

通過對芳綸紗羅織物和芳綸平紋織物的防刺性能測試并對相關實驗結果的分析，得到以下結論:

(1)芳綸紗羅組織不同點的防刺機理基本相同，均為兩個峰值，其最大穿刺力在釘狀物刺入交織點時出現，最小穿刺力在釘狀物刺入空隙處時出現。

(2)芳綸紗羅織物的防刺性能優于芳綸平紋，某些點穿刺力與平均值PC相比有較大差異，適于做防刺復合織物的基布，既可提高織物的防刺性能，也相應節省原料。

［1］顧平.織物結構與設計學［M］.上海:東華大學出版社，2006:135-143.

［2］于偉東.紡織材料學［M］.北京:中國紡織出版社，2006:313-315.

［3］季友偉，尤紅.紗羅組織馬?；氐脑O計與生產［J］.毛紡科技，2002(3):37-39.

［4］LEE C H，LOU Chingwen，CHEN Jinmao，et al.Process technology and performance evaluation of Nylon 6/PU stab resistance fabric matrix［J］.Engineering Materials，2010(443):631-636.

The weaving and research of stab resistance on Twaron leno fabrics

Liu Wenli，Yang Caiyun
(Tianjin Polytechnic University)

Twaron leno fabric was weaved through remoulding computer weaving machine and shedding cycle of leno weave was analyzed in detail.And then，the stab resistance of different points of Twaron leno fabric were tested and the stab resistance mechanism of different points of leno weave were elaborated.Lastly，the stab resistance of Twaron leno fabric and Twaron plain fabric were tested and compared.The result showed that in term of anti-stabbing force，the Twaron leno fabric has distinct advantages over the Twaron plain fabric to use on composite stab-resistant fabrics that can improve the stab-resistant performance.

Twaron leno fabrics，stab-resistant performance，remoulding computer weaving machine，different point of weave，Twaron plain fabric

TS101.923

A

1004－7093(2012)04－0006－04

2011－08－14

劉文麗，女，1984年生，在讀碩士研究生。主要研究方向為機織復合織物的防刺性能。