經編蚊帳織物的力學性能評價

楊昆+張泰然

摘要：通過實驗和觀測方法研究分析了蚊帳用經編網孔織物的力學性能，研究結果表明所用原料和網孔形狀都對織物的頂破性能和拉伸性能有影響，而且當有紗線斷裂后，織物力學性能快速降低，另外觀測結果表明織物的網孔形狀對頂破過程有影響。

關鍵詞：經編蚊帳；力學性能；評價

中圖分類號：TS186.1

文獻標志碼：A

Evaluation of Mechanical Properties of Warp Knitted Mosquito Nets

Abstract： In this study， mechanical properties of warp knitted nets were evaluated by using experiment and observation methods. Results show that both the net shape and the fineness of yarn have influences on the bursting and tensile properties of the resultant warp knitted nets， and fabric mechanical properties decrease when there is yarn breakage. In addition， observation shows that net shape also affects bursting process.

Key words： warp knitted mosquito nets； mechanical property； evaluation

瘧疾是一種對人類健康以及世界經濟發展有著巨大危害作用的寄生蟲類疾病，是一種由雌性按蚊所傳播的疾病，其本質為瘧原蟲引起的寄生蟲病。消滅蚊蟲，阻止按紋叮咬是預防瘧疾的主要手段，而蚊帳的使用成為主要的預防方法。因為蚊帳的基布是經編網孔織物，所以研究蚊帳用經編網孔織物的力學性能及其影響因素對研究和延長蚊帳使用壽命具有重要意義。

1經編蚊帳與經編網孔織物

經編網孔織物是一種以經編組織為結構，表面呈現網孔外觀效應的針織物。經編織物由于其同一根紗線只在經向上成圈，所以非常容易通過部分線圈橫向不連接，形成網孔結構。經編網孔織物廣泛用于制造漁網、蚊帳等產品。

經編網孔織物通常在少梳櫛單針床經編機上完成編織，梳櫛數一般2～3把。棉紗曾經是蚊帳用經編網孔織物的主要原料，近些年來，聚酯、聚乙烯等成為了生產蚊帳織物的主要原料。常見的網孔形狀有四邊形（四角菱形）和六邊形（六角形），網孔尺寸與不相連的線圈橫列數有關。

2實驗準備

2.1經編蚊帳用網孔織物

本研究共使用了6種經編蚊帳織物，原料皆為聚酯纖維，其中N1—N4的網孔形狀為四角，N5和N6的網孔形狀為六角。表1列出了6種織物的規格參數。

2.2織物性能測試

本研究主要針對織物的頂破、拉伸等性能進行了測試。為更好地模擬實際使用條件下蚊帳小破洞的使用情況，通過剪斷一根紗線，研究破洞對織物力學性能的影響。

2.2.1頂破性能測試

織物的頂破強力測試參照GB/T19976—2005《紡織品頂破強力的測定鋼球法》，采用YG026D電子多功能織物強力儀。測試時，頂破速度100mm/min、隔距200mm、夾具內徑45mm、鋼球直徑26mm。每種織物測試10塊試樣，其中5個試樣不作任何處理，另外5個試樣都在中間處剪斷1根紗線，以更好地模擬現實使用條件。

為了解經編網孔織物的頂破機理，在頂破測試過程中，建立了一套觀測系統，這套系統可以在頂破測試時從經編網孔織物的實際變化以及應力應變兩方面進行觀測，有利于研究織物頂破機理。系統包含IDTy3高速攝像機1臺（主攝影機）、高速攝像機配套的聚光燈1部（由于高速攝像機快門速度過快導致通光量低，需專用光源照射被拍攝物）、普通攝影機和PC等設備。采用IDTy3高速攝像機作為主要拍攝設備，其拍攝速度為900幀/s。同時采用普通攝影機以0.5s的間隔拍攝織物的頂伸長度以及鋼球的受力數值。2.2.2拉伸性能測試

織物拉伸性能測試參照GB/T3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能》，采用YG065型電子織物強力試驗儀。在試驗中，該儀器的拉伸速度為100mm/min、夾持距離為200mm、預張力為0.1N。織物分橫向和縱向分別取樣，每種規格的織物各測試3組，記錄斷裂強力與伸長率并取平均值。

3結果與分析

3.1頂破性能測試結果及分析

表2為織物頂破測試結果。從表2可以看出，織物的頂破強力與織物編織所用紗線的細度有關，即紗線線密度數值（D）越大，則織物頂破強力數值越大。同時從表2還可看出，六角網孔織物的頂破強力值較相同細度的四角網孔織物強力值大。本研究還在織物中心紗線剪斷后對其頂破強力進行了測試。結果表明，織物中心紗線斷裂后，其頂破強力大幅度降低（33.55%～42.50%），這可以說明蚊帳有破損后，即使是很小的破洞都會大大降低其頂破力學性能，從而降低其使用性能。

圖1和圖2分別為織物N2和N6在破裂瞬間的相鄰兩幀照片（時間間隔為1/900s），其中（a）為破裂前照片，（b）為破裂后照片。

通過對織物頂破過程觀察發現，所有試樣都不是從頂破中心點開始破裂的。這可以解釋為鋼球與織物之間存在摩擦力，織物的斷裂位置在織物與鋼球接觸的邊緣且稍微偏向織物中心。該觀點與李育民等人的研究結果相印證。觀察還發現經編蚊帳織物的破裂速度很快。當第一根纖維斷裂后，織物快速形成破洞。造成這種現象的原因一方面是由于織物普遍存在的應力集中，另一方面可歸結為針織物的脫散性。較普通經編織物而言，經編網孔組織紗線排列更稀疏，脫散的程度更大，因此破裂速度更快。

在鋼球頂破法測試織物頂破強力過程中，織物的各向受力大致是均勻的。由圖1和圖2可以看出，織物在斷裂前的一瞬間，其結構特別是網孔形狀沒有發生明顯的改變，也沒有在織物表面觀察到織物的屈曲現象。這說明紗線相互間角度未發生顯著變化。

從破裂前后的兩張照片可以看出，不同結構的網孔經編織物的破裂程度是不同的。這是由于試樣的原料及網孔規格不同造成破裂后應力集中的程度也不相同，較大的集中應力會加劇網孔針織物的脫散。另外，由于破洞形狀基本呈圓形，在破洞邊緣的網孔靠近破洞的一角被拉直，阻礙破洞進一步擴大。角度的改變使紗線的接觸更緊密，結接更牢固，形成一種自鎖的現象。故角度變化越大，阻止破洞進一步擴大的能力越好。這可以解釋四角經編網孔織物N2破裂后脫散形成的破洞會比同一水平的六角織物N6要小的現象。

3.2拉伸性能測試結果及分析

表3和表4分別為織物拉伸和織物中心紗線剪斷后的測試結果。從表3可以看出原料線密度是影響織物拉伸強力的重要因素，D值越大則織物拉伸強力值越大，這與OleSkovmand等人的研究結果相符。研究還發現，織物的橫向和縱向的拉伸強力數值有很大差異，即織物橫向拉伸強力小于織物縱向強力。從表4中的數值也可以得到相似的結論。

比較表3和表4可以看出，當織物中心有紗線斷裂后，拉伸強力值減少幅度并不是很大，這可能是在拉伸時，紗線的斷裂可使斷裂點周圍的線圈排列更為緊密，增加了紗線之間的摩擦力，部分補償了紗線斷裂造成的織物強力降低。

4結論

本文通過測試和觀察對生產蚊帳用的經編網孔織物的力學性能進行了研究。研究結果表明，原料線密度對其頂破強力和拉伸強力都有很大影響；拉伸強力與拉伸方向有關，一般縱向拉伸強力大于橫向拉伸強力。同時還模擬測試了織物的破損情況，測試結果表明，當剪斷織物中心紗線后，織物的頂破強力和拉伸強力都有不同程度的降低。這些為進一步研究蚊帳織物的力學性能，改進其設計，延長其使用壽命提供了實驗依據。

參考文獻

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作者簡介：楊 昆，男，博士、副教授，主要研究領域為紗線和針織物結構與性能研究以及智能紡織品研究。

作者單位：天津工業大學紡織學院。