粘膠基調(diào)溫纖維基本力學(xué)性能研究

楊 琳，包肖婧，劉津瑋，金曉東

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032；3.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

粘膠基調(diào)溫纖維基本力學(xué)性能研究

楊 琳1,2，包肖婧3，劉津瑋3，金曉東1，2

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032；3.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

為研究粘膠基調(diào)溫纖維的力學(xué)性能，采用不同的試驗(yàn)方案對(duì)絲維爾纖維、Outlast粘膠纖維及相關(guān)纖維的基本力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析。

粘膠基調(diào)溫纖維；力學(xué)性能；摩擦性能

含有相變材料的紡織品可主動(dòng)地、智能地調(diào)節(jié)溫度，為人體提供舒適的“衣內(nèi)微氣候”環(huán)境，使人體始終處于一種舒適的狀態(tài)[1]。絲維爾纖維屬于粘膠纖維的功能化品種,是將相變調(diào)溫材料技術(shù)和粘膠纖維制造技術(shù)相結(jié)合開(kāi)發(fā)出的一種高科技產(chǎn)品[2]。Outlast空調(diào)微膠囊纖維也是以粘膠為基體的調(diào)溫纖維，具有良好的舒適性和透氣性[3]。目前有關(guān)粘膠基調(diào)溫纖維基本力學(xué)性能對(duì)比研究較少，本文對(duì)此做了研究。

1 實(shí)驗(yàn)樣品 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)中所用的絲維爾粘膠纖維、Outlast粘膠纖維及粘膠纖維, 其規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 三種纖維的主要規(guī)格

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試驗(yàn)條件

1.2.1 單纖維一次拉伸實(shí)驗(yàn) 單纖維結(jié)節(jié)及鉤接強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器: LLY-06E型電子單纖維強(qiáng)力儀。

實(shí)驗(yàn)條件: 拉伸速度15 mm/min，預(yù)加張力120 mg，拉伸距離10 mm，測(cè)試次數(shù)60次。

1.2.2 表面摩擦性能實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器: Y151型纖維摩擦系數(shù)儀。

實(shí)驗(yàn)條件: 采用絞盤(pán)法,選用100 mg的張力夾頭,共用5個(gè)纖維輥,共測(cè)得50個(gè)數(shù)值,求平均值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2．1 一次拉伸斷裂性能

2.1.1 斷裂性能基本指標(biāo)

絲維爾纖維、Outlast粘膠纖維及粘膠纖維分別在常溫干態(tài)和常溫濕態(tài)下的一次拉伸斷裂性能基本指標(biāo), 分別見(jiàn)表2和表3。

2.1.2 一次拉伸曲線

絲維爾纖維、Outlast粘膠纖維及粘膠纖維的常溫干態(tài)和濕態(tài)拉伸曲線,分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 三種纖維的常溫干態(tài)拉伸曲線

圖2 三種纖維的常溫濕態(tài)拉伸曲線

由表2及圖1可知，在常溫干態(tài)下，絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度小于粘膠纖維，二者斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的87.08%和81.09%。絲維爾纖維的斷裂伸長(zhǎng)率大于Outlast粘膠纖維和粘膠纖維，為二者的1.23倍和1.07倍。絲維爾纖維和粘膠纖維的斷裂功接近，均大于Outlast粘膠纖維。絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維的初始模量接近，均小于粘膠纖維。

由表3及圖2可知，在常溫濕態(tài)下，絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度均小于粘膠纖維，二者斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的90.81%和79.80%。粘膠纖維的斷裂伸長(zhǎng)率大于絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維，為二者的1.07倍和1.38倍。絲維爾纖維和粘膠纖維的斷裂功接近，均大于Outlast粘膠纖維。粘膠的初始模量大于絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維，分別為二者的1.08倍和1.25倍。

表2 三種纖維在常溫干態(tài)一次拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)

表3 三種纖維在常溫濕態(tài)一次拉伸斷裂性能的基本指標(biāo)

對(duì)比表2、表3可知，在常溫濕態(tài)下，絲維爾纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功和初始模量較常溫干態(tài)時(shí)低，分別為常溫干態(tài)時(shí)的92.55%、88.42%、93.75%和95.49%；常溫濕態(tài)時(shí)Outlast粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功和初始模量也小于常溫干態(tài)，分別為常溫干態(tài)的87.34%、84.55%、96.30%和89.43%。在常溫濕態(tài)下，Outlast粘膠纖維除斷裂功較干態(tài)損失比絲維爾纖維較小外，斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和初始模量的損失都較大。可見(jiàn)，在常溫濕態(tài)下，絲維爾纖維的一次拉伸性能略優(yōu)。

2.2 絲維爾種纖維和Outlast粘膠纖維在不同夾持方式下的斷裂性能

2.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

絲維爾纖維及Outlast粘膠纖維在不同夾持方式下的一次拉伸斷裂性能基本指標(biāo)，見(jiàn)表4；絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維在不同夾持方式下的拉伸曲線，見(jiàn)圖3、圖4。

由表4和圖3可以看出，絲維爾纖維在鉤接、結(jié)節(jié)拉伸狀態(tài)下的斷裂強(qiáng)度均小于直接拉伸狀態(tài)的斷裂強(qiáng)度，鉤接拉伸斷裂強(qiáng)度為直接拉伸斷裂強(qiáng)度的52.90%，結(jié)節(jié)拉伸斷裂強(qiáng)度為直接拉伸斷裂強(qiáng)度的76.99%；由表4和圖4可以看出，Outlast粘膠纖維在鉤接、結(jié)節(jié)拉伸狀態(tài)下的斷裂強(qiáng)度均小于直接拉伸狀態(tài)的斷裂強(qiáng)度，鉤接拉伸斷裂強(qiáng)度為直接拉伸斷裂強(qiáng)度的48.81%，鉤接拉伸斷裂強(qiáng)度為直接拉伸斷裂強(qiáng)度的58.57%，可見(jiàn)兩種纖維的鉤接、結(jié)節(jié)拉伸時(shí)斷裂強(qiáng)度損失明顯，鉤接拉伸時(shí)斷裂強(qiáng)度損失更加明顯。

表4 絲維爾纖維及Outlast粘膠纖維在不同夾持方式下的一次拉伸斷裂性能基本指標(biāo)

圖3 絲維爾纖維在不同夾持方式下的拉伸曲線

圖4 Outlast粘膠纖維在不同夾持方式下的拉伸曲線

由表4知，鉤接狀態(tài)下，絲維爾纖維的斷裂強(qiáng)度是Outlast粘膠纖維的1.16倍；結(jié)節(jié)狀態(tài)下，絲維爾纖維的斷裂強(qiáng)度是Outlast粘膠纖維的1.41倍。可見(jiàn)，鉤接和結(jié)節(jié)時(shí)，絲維爾纖維的抗彎性能要優(yōu)于Outlast粘膠纖維。

2.3 絲維爾和Outlast粘膠纖維的摩擦性能

2.3.1 絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維分別與纖維輥、金屬輥及橡膠輥接觸時(shí), 測(cè)得的靜摩擦系數(shù)、動(dòng)摩擦系數(shù)見(jiàn)表5。

表5 二種纖維與不同材料接觸時(shí)的摩擦性能

由表5中的數(shù)據(jù)可以看出，絲維爾纖維與Outlast粘膠纖維與不同材料之間的靜摩擦系數(shù)均大于動(dòng)摩擦系數(shù)；兩種纖維與金屬輥、橡膠輥之間的摩擦系數(shù)、均大于與纖維輥間的摩擦系數(shù)；由于絲維爾纖維與Outlast粘膠纖維與其它材料摩擦?xí)r的摩擦系數(shù), 均大于纖維自身摩擦?xí)r的摩擦系數(shù), 故紡紗過(guò)程中可以考慮適當(dāng)配置不同材料的導(dǎo)紗件, 以改善紡紗中的問(wèn)題。

由表5知，Outlast粘膠纖維的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于絲維爾纖維，這主要是由于Outlast纖維表面較平直光滑，纖維橫向形態(tài)較為規(guī)則所致。

3 結(jié) 論

在常溫干態(tài)下，絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度都小于粘膠纖維，其斷裂強(qiáng)度的為粘膠纖維的87.08%和81.09%。絲維爾纖維的斷裂伸長(zhǎng)率要大于Outlast粘膠纖維和粘膠纖維。在常溫濕態(tài)下，絲維爾纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均大于Outlast粘膠纖維，且都小于粘膠纖維；絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功、初始模量較常溫干態(tài)時(shí)低；絲維爾纖維的一次拉伸性能要略優(yōu)于Outlast粘膠纖維；Outlast粘膠纖維除斷裂功較干態(tài)損失比絲維爾纖維較小外，斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和初始模量的損失均大于絲維爾纖維。

絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維鉤接、結(jié)節(jié)拉伸時(shí)各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)下降明顯。Outlast粘膠纖維的下降程度要大于絲維爾纖維。

絲維爾纖維和Outlast粘膠纖維與纖維輥的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)均小于與金屬輥和橡膠輥的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)，絲維爾纖維的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)都大于竹漿纖維Outlast粘膠纖維。

[1] 石海峰，張興祥.蓄熱調(diào)溫紡織品的研究與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀[J].紡織學(xué)報(bào).2001，(5):335—337.

[2] 于林海.絲維爾智能調(diào)溫黏膠纖維的性能研究[J].針織工業(yè)，2008，(10):11—15.

[3] 董家瑞.Outlast空調(diào)纖維的性能及其應(yīng)用[J].針織工業(yè)，2007，(3):32—34.

[4] 梁燕，謝光銀，竇海萍，等.新型智能空調(diào)纖維面料的開(kāi)發(fā)[J].山東紡織科技，2011，52(1)：12—15.

[5] 魏敬敬，劉艷君.調(diào)溫纖維在紡織品中的應(yīng)用[J].山東紡織科技，2012，53(1)：37—40.

Basic Mechanical Properties of Viscose Based Temperature Regulating Fiber

YangLin1,2,BaoXiaojing3，LiuJinwei3，JinXiaodong1，2

(1.Shandong Textile Research Institute,Qingdao 266032,China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of Special Textiles Processing Technology,Qingdao 266032,China;3.Qingdao Textile Inspection Institute, Qingdao 266061,China)

To study the basic mechanical properties of viscose based temperature regulating fiber, the basic mechanical properties of Siwear fiber, Outlast viscose fiber and related fibers were analyzed by different tests.

viscose based temperature regulating fiber; mechanical property; friction property

2014-06-02

楊 琳(1986—)，男，山東青島人，助理工程師。

TS102.51

A

1009-3028(2014)06-0008-04