紡織參數對生物基PA56機織物力學性能的影響

王靜茹，孫紅玉，李 寧，賈榮霞，劉曉敏，蘆青波，李興華

（1.華紡股份有限公司技術中心，山東濱州 256600；2.濱州華紡工程技術研究院有限公司，山東濱州 256600；3.山東省短流程印染新技術重點實驗室，山東濱州 256600）

織物的力學性能是最基本的性能，是織物在各種機械外力作用下所呈現的性能。織物的斷裂強力、撕裂強力、頂破強力等性能直接影響織物的耐久性，是評價織物質量的重要指標。

紡織參數會影響紡織品的力學性能，掌握這些規律對充分掌握紡織品的力學性能趨勢有重要作用。本實驗主要探討織物斷裂強力和撕破強力。系統研究生物基纖維PA56的結構及性能，以及染整、后整理對性能的影響，對該纖維的應用及推廣具有現實意義，對促進我國紡織行業的技術進步和產業化水平提高具有重要意義。

1 實驗

1.1 織物設計

1.1.1 材料選擇

錦綸是現代工業最重要的材料之一，錦綸的吸濕性能好于聚酯纖維，在服裝面料等織物中具有更好的耐磨性、懸垂性和撓曲性能，手感更加柔軟，特別是其化學結構的90%與人體蛋白質相似［1］，故有很好的親膚性；在物理性能方面，錦綸具有較好的回彈性和耐磨性，因而錦綸面料在戶外運動產品、軍需品及休閑服裝等領域具有較大的優勢。

目前應用最普遍的品種有錦綸6（PA6纖維）、錦綸66（PA66纖維）和錦綸56（PA56纖維）。但它們的原材料主要依賴石油化工產品，從經濟和環境角度出發，用生物質資源來代替石化原料是研發的重點。而新型的生物基錦綸56合成用的單體戊二胺由生物法制備，具有綠色、可再生的優點，與錦綸6和錦綸66的原料相比，在來源上具有很大的優勢。為了使生物基錦綸56盡快實現工業化，研究生物基錦綸56混紡織物的性能非常有必要［2］。

1.1.2 規格設計

織物的經緯紗由錦綸56與長絨棉纖維混紡而成，線密度均為18.4 tex；織物的經密為480根/10 cm，緯密為236根/10 cm，組織為平紋方格。織物規格見表1。

表1 織物的規格

1.2 處理流程

坯布到成品需要經過染整加工，這會使織物的結構和性能發生很大的改變。為了避免定形、絲光、染色等染整工序對織物力學性能造成的影響和多方面不確定因素改變造成的誤差，織物染整流程為：坯布→燒毛→退漿。

1.3 實驗方案

改變原料混紡比、紗線捻度、紡紗方式3個工藝參數，分析紡織參數對生物基PA56混紡織物斷裂強力和撕破強力的影響。整個實驗過程中，嚴格按照檢測的標準規范操作，嚴格控制單個變量，保證數據的精準性。

1.4 測試

斷裂強力和斷裂伸長率：參考GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率（條樣法）》測試。

撕破強力：參考GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能第1部分：沖擊擺錘法撕破強力的測定》測試。

2 結果與討論

2.1 紡紗方式對織物力學性能的影響

主要探究環錠紡、緊密紡、賽絡紡、賽絡緊密紡4種紡紗方式對生物基PA56混紡機織物力學性能的影響。4種規格紗線和織物的斷裂強力和撕破強力見表2、表3。

表2 紗線的斷裂強力和斷裂伸長率

由表2可以看出，紗線的斷裂強力從大到小為賽絡緊密紡、緊密紡、賽絡紡、環錠紡，在其他參數一致的情況下，織物的斷裂強力（見表3）取決于紗線的斷裂強力。

表3 織物的斷裂強力和撕破強力

由表3可知，織物的斷裂強力和撕破強力從大到小為：4#、2#、3#、1#；不同紡紗方式所得織物的斷裂強力和斷裂伸長率由大到小為：賽絡緊密紡、緊密紡、賽絡紡、環錠紡。在其他參數相同的情況下，賽絡緊密紡的織物斷裂強力和撕破強力最高。賽絡緊密紡與緊密紡紡紗設備在賽絡紡和環錠紡的基礎上增加了集束裝置，氣流的收縮和集聚作用使得纖維的端頭被緊密地凝聚加捻到了紗線中，紗線結構緊密、表面光滑，大大提高了紗線的強力。而賽絡緊密紡在緊密紡設備的基礎上，由兩根粗紗牽伸、加捻而成，所紡紗線強力更高，結構更緊密，指標更好。

由表2、表3可以看出，織物的斷裂強力與紗線的斷裂強力呈正相關的關系，紡紗方式為賽絡緊密紡的錦棉面料斷裂強力最好。撕裂破壞主要是撕裂三角形區域的局部應力場作用［3］。此次實驗采用沖擊落錘法，因此測得的撕破強力是沖擊撕破強力。4種紡紗方式中，賽絡緊密紡的紗線斷裂伸長率最大，當紗線的斷裂伸長率大時，紗線斷裂時的彈性變大，紗線在撕破三角區內同時承擔撕破強力的根數多，因此織物的撕裂強力大。織物的撕破強力與紗線斷裂伸長率關系較大，和斷裂強力成近似正比的關系。由以上數據可以看出，紗線使用賽絡緊密紡可提高面料的強力性能。

2.2 紗線捻度對織物力學性能的影響

組成織物2#、7#、8#的紗線捻度分別為880、980、1 080捻/m，3種織物的紗線斷裂強力和斷裂伸長率見表4，織物的斷裂強力和撕破強力見表5。

表4 紗線的斷裂強力和斷裂伸長率

表5 織物的斷裂強力和撕破強力

由表4、表5可以看出，紗線和織物的斷裂強度從大到小均為：8#、7#、2#，織物的斷裂強力與紗線的斷裂強力呈近似正相關的關系。織物的撕破強力從大到小為：8#、7#、2#。由表4可看出，織物2#、7#、8#的紗線斷裂伸長率從大到小為：2#、7#、8#。織物2#、7#、8#的紗線捻度相差較大，捻度越大，經緯紗線間的摩擦阻力越大，對織物的撕破強力有消極影響。當摩擦阻力大時，兩系統的紗線不易滑動，撕破三角區變小，同時承擔外力的紗線根數少，因此織物的撕裂強力小。所以，影響織物撕破強力的因素中，當紗線斷裂伸長率相差不大時，捻度為主要因素。

2.3 紗線纖維配比對織物力學性能的影響

織物2#、5#、6#為纖維配比對織物性能影響的對比試樣，紗線中生物基PA56與棉纖維混紡比分別為65/35、35/65、50/50，3種織物的斷裂強力和斷裂伸長率見表6，織物的斷裂強力和撕破強力見表7。

表6 紗線的斷裂強力和斷裂伸長率

表7 織物的斷裂強力和撕破強力

由表6、表7可以看出，隨著錦綸56纖維質量分數的增加，紗線的斷裂強力和撕破強力隨之增大，因為錦綸56纖維的斷裂強力大于長絨棉纖維。紗線、織物的斷裂強力從大到小均為：2#、6#、5#。隨著紗線中高強力纖維質量分數的增加，紗線的斷裂強力增大，織物的斷裂強力和撕破強力也隨之增大。這說明織物的斷裂強力與紗線的斷裂強力呈近似正相關的關系，織物的撕破強力和紗線的斷裂強力關系密切。織物設計中，可與高性能纖維混紡，通過增加紗線的強力來提高織物的斷裂強力和撕破強力。

3 結語

為了提高生物基PA56機織物的力學性能，合理選擇組成該織物的紗線原料，如與高性能纖維混紡；合理選擇紗線的捻度、織物紡紗方式，如捻度偏大設計，采用賽絡緊密紡等，都能改善生物基PA56機織物的力學性能，對實際生產有一定的指導意義。