蘇 輝 王 其 劉昌杰 郭超群

1. 東華大學(xué)紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620；2. 無(wú)錫百和織造股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 201101

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熱熔粘扣帶抗疲勞性能與黏結(jié)點(diǎn)的關(guān)系

蘇 輝1王 其1劉昌杰2郭超群2

1. 東華大學(xué)紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620；2. 無(wú)錫百和織造股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 201101

研究熱熔粘扣帶抗疲勞性能與黏結(jié)點(diǎn)的關(guān)系。普通鉤面帶在地組織經(jīng)緯紗中并入熱熔絲，熱熔絲熔融后在經(jīng)緯紗交織處形成一定數(shù)量的黏結(jié)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)粘扣帶進(jìn)行0～5 000次的抗疲勞試驗(yàn)，對(duì)抗疲勞性能衰減指數(shù)f與黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m進(jìn)行擬合得到非線性回歸方程。結(jié)果顯示，隨著黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，粘扣帶的抗疲勞性能先降低后提高。該回歸方程可以預(yù)測(cè)粘扣帶在不同黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)下的抗疲勞衰減指數(shù)，對(duì)研究粘扣帶的抗疲勞性能具有重要指導(dǎo)意義。

熱熔粘扣帶，抗疲勞性能，黏接點(diǎn)，非線性回歸方程

粘扣帶由一條表面帶有細(xì)小鉤子的織帶與另一條表面帶有毛圈的織帶組成。普通粘扣帶是用錦綸、滌綸等合成纖維材料制成的機(jī)織帶，它由鉤面帶和毛面帶組成，可自由粘合和分離[1]。

普通粘扣帶都要在背面上膠，以保持地組織穩(wěn)定，保證使用時(shí)不脫散、裁剪時(shí)不毛邊。熱熔粘扣帶是一種在傳統(tǒng)機(jī)織粘扣帶的地組織中加入熱熔纖維，通過(guò)加熱熱熔纖維使粘扣帶的地組織固結(jié)成一片，免去上膠工藝的一種新型粘扣帶產(chǎn)品，其使用時(shí)不脫散、裁剪時(shí)不毛邊。由于不上膠，粘扣帶在水中的穩(wěn)定性更好。

在普通機(jī)織鉤面帶的地組織經(jīng)、緯紗中并入熱熔絲，熱熔絲熔融后在經(jīng)、緯紗交織處形成一定數(shù)量的黏結(jié)點(diǎn)。隨著地組織經(jīng)緯紗中并入熱熔絲數(shù)量的增加，粘扣帶的黏結(jié)點(diǎn)數(shù)量增加。一方面，地組織黏結(jié)得更為牢固，粘扣帶的抗疲勞性能提高，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度衰減較慢；另一方面，織造時(shí)鉤圈受地組織兩種纖維的壓迫，加熱后兩種纖維的變形不同，使鉤圈發(fā)生扭轉(zhuǎn)，切鉤不勻增加，導(dǎo)致粘扣帶的抗疲勞性能下降，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度衰減較快。在上述兩方面的共同作用下，不同熱熔粘扣帶的抗疲勞性能的衰減速度不同。本文通過(guò)試驗(yàn)，測(cè)試不同熱熔粘扣帶的抗疲勞性能，分析熱熔粘扣帶的抗疲勞性能與黏結(jié)點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系。

1 熱熔鉤面帶結(jié)構(gòu)

普通鉤面帶的鉤圈結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 普通鉤面帶的鉤圈結(jié)構(gòu)

由圖1可見(jiàn)，鉤面帶相鄰兩排鉤交錯(cuò)排列，切鉤高度在鉤圈高度的2/3左右，鉤面帶和毛面帶貼合時(shí)，毛面帶的毛圈落入鉤面帶的鉤圈內(nèi)產(chǎn)生鉤掛。普通機(jī)織鉤面帶的一個(gè)完全組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 普通機(jī)織鉤面帶的一個(gè)完全組織結(jié)構(gòu)

由圖2可見(jiàn)，普通機(jī)織鉤面帶的一個(gè)完全組織內(nèi)含有8根地經(jīng)、8根地緯和2根鉤經(jīng)；地經(jīng)和地緯相互交織形成平紋地組織，每相互交織3次，鉤經(jīng)在地組織表面形成1個(gè)鉤圈；鉤經(jīng)成圈時(shí)，緯向跨過(guò)2根地經(jīng)，經(jīng)向跨過(guò)1根地緯；鉤經(jīng)不成圈時(shí)，與地緯相互交織形成平紋地組織[2]。

試驗(yàn)通過(guò)在普通鉤面帶地經(jīng)中并入熱熔絲，在地緯中并入和不并入熱熔絲，以改變粘扣帶的組織結(jié)構(gòu)。圖3所示為8種不同熱熔鉤面帶的完全組織結(jié)構(gòu)圖。

圖3 8種不同熱熔鉤面帶的完全組織結(jié)構(gòu)

2 熱熔粘扣帶的抗疲勞性能測(cè)試

粘扣帶的抗疲勞性能測(cè)試是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件(溫度25 ℃，相對(duì)濕度65%)下，將粘扣帶在疲勞測(cè)試儀上開(kāi)合一定次數(shù)后測(cè)試剩余的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度。

試驗(yàn)所用8種粘扣帶均在熱輥上進(jìn)行加熱，熱熔溫度設(shè)為120 ℃，熱熔時(shí)間設(shè)為5 min，切鉤高度設(shè)為鉤圈高度的2/3。測(cè)試樣品材料規(guī)格：地經(jīng)為錦綸6，140D/24f；地緯為錦綸6，200D/24f；鉤經(jīng)為錦綸66單絲，直徑為0.22 mm；熱熔絲為錦綸6，70D/12f。樣品其他參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 8種方案熱熔鉤面帶測(cè)試樣品參數(shù)

2.1 試驗(yàn)儀器

GT-7082-E型粘扣帶疲勞測(cè)試儀，AI-7000S型拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。

2.2 試樣制備

剪取長(zhǎng)650 mm、寬50 mm的鉤面帶和毛面帶各2片，組成2組試樣。

2.3 測(cè)試步驟

圖4為粘扣帶疲勞試驗(yàn)裝置的上、下滾輪示意圖。任取1組試樣，將鉤面帶和毛面帶分別包覆在上、下滾輪上。設(shè)定計(jì)數(shù)器上的粘扣帶疲勞試驗(yàn)次數(shù)，運(yùn)行試驗(yàn)，待達(dá)到規(guī)定的次數(shù)后取下試樣。將疲勞試驗(yàn)后的鉤面帶和毛面帶試樣分別剪成4段，每段長(zhǎng)100 mm、寬50 mm，并按照?qǐng)D5的方式扣合。用2 kg的滾輪將扣合部分在不受額外外力作用的情況下來(lái)回壓5次，然后在拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試。取第2組試樣，疲勞試驗(yàn)后按照?qǐng)D6的方式扣合，用2 kg的滾輪將扣合部分在不受額外外力作用的情況下來(lái)回壓5次，然后在拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試[3]。

圖4 粘扣帶疲勞試驗(yàn)用上、下滾輪

圖5 剪切強(qiáng)度試樣

圖6 剝離強(qiáng)度試樣

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

每種試樣的試驗(yàn)結(jié)果取4個(gè)試樣的平均值。8種熱熔鉤面帶在不同疲勞試驗(yàn)次數(shù)后的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度如圖7和圖8所示。

圖7 粘扣帶的剪切強(qiáng)度

圖8 粘扣帶的剝離強(qiáng)度

由圖7和圖8可知：(1)初始狀態(tài)(未進(jìn)行疲勞試驗(yàn))時(shí)，方案1的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度最大，方案5最小。當(dāng)緯紗中加入熱熔絲后，隨著經(jīng)紗中加入熱熔絲數(shù)量的增加，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度減?。划?dāng)緯紗中無(wú)熱熔絲時(shí)，隨著經(jīng)紗中加入熱熔絲數(shù)量的增加，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度亦減小。(2)隨著疲勞試驗(yàn)次數(shù)的增加，8種粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度的衰減速度各不相同。分析原因如下：普通機(jī)織鉤面帶在地組織經(jīng)緯紗中并入熱熔絲，熱熔絲熔融后在經(jīng)緯紗交織處形成一定數(shù)量的黏結(jié)點(diǎn)，隨著地組織經(jīng)緯紗中并入熱熔絲數(shù)量的增加，粘扣帶的黏結(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，一方面，地組織黏結(jié)得更為牢固，粘扣帶的抗疲勞性能提高，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度衰減減慢；另一方面，織造時(shí)，鉤圈受地組織兩種纖維的壓迫，加熱后兩種纖維的受熱變形不同，導(dǎo)致鉤圈扭轉(zhuǎn)，切鉤不勻增加，使粘扣帶的抗疲勞性能下降，粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度衰減加快。在這兩者的共同作用下，不同熱熔粘扣帶的抗疲勞性能的衰減速度不同。

3 熱熔粘扣帶抗疲勞性能與黏結(jié)點(diǎn)的關(guān)系

3.1 抗疲勞性能衰減指數(shù)f的確定

由圖7和圖8可知，隨著疲勞試驗(yàn)次數(shù)的增加，8種粘扣帶的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度整體都減小，其中剝離強(qiáng)度的減小更為明顯。由于疲勞試驗(yàn)前8種粘扣帶的強(qiáng)度各不相同，因此，不能直接用疲勞試驗(yàn)后的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度大小來(lái)評(píng)判某一種粘扣帶抗疲勞性能的優(yōu)劣。

假設(shè)粘扣帶的剪切強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度與疲勞試驗(yàn)次數(shù)成線性關(guān)系，則相對(duì)于疲勞試驗(yàn)前，粘扣帶剪切強(qiáng)度的衰減速度可以用直線的斜率K1的絕對(duì)值|K1|表示，|K1|越大，表示隨著疲勞試驗(yàn)次數(shù)的增加，粘扣帶剪切強(qiáng)度的衰減越大；粘扣帶剝離強(qiáng)度的衰減速度可以用直線的斜率K2的絕對(duì)值|K2|表示，|K2| 越大，表示隨著疲勞試驗(yàn)次數(shù)的增加，粘扣帶剝離強(qiáng)度的衰減越大。8種粘扣帶的K1和K2可通過(guò)一次線性擬合得到，如表2所示。

表2 8種粘扣帶的K1和K2

假設(shè)剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度對(duì)粘扣帶抗疲勞性能的貢獻(xiàn)均等，權(quán)重分配為0.5∶0.5，則抗疲勞性能衰減速度可以用衰減指數(shù)f表示，f=0.5×(|K1|+|K2|)， 如表3所示。

表3 粘扣帶抗疲勞性能衰減指數(shù)f

3.2 粘扣帶黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的確定

粘扣帶中熱熔絲熔融，使經(jīng)紗、緯紗、鉤經(jīng)相互黏結(jié)。為方便研究熱熔絲熔融后地組織的紗線黏結(jié)，本文規(guī)定了熱熔粘扣帶黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的統(tǒng)計(jì)方法，如表4所示。8種方案一個(gè)完全組織內(nèi)黏結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)如表5所示。

表4 熱熔粘扣帶黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的統(tǒng)計(jì)方法

表5 8種方案一個(gè)完全組織內(nèi)黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)

3.3 抗疲勞性能衰減指數(shù)f與黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的關(guān)系

圖9為采用MATLAB軟件對(duì)粘扣帶抗疲勞衰減指數(shù)f與黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m進(jìn)行非線性二次擬合得到的曲線。擬合方程為

f=(-0.001m2+0.206m-4.622)×10-4

由圖9可知，隨著黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的增加，粘扣帶的抗疲勞衰減指數(shù)f先增大后減小，粘扣帶的抗疲勞性能先減小后增大。對(duì)擬合方程進(jìn)行方差分析，如表6所示。

圖9 衰減指數(shù)f與黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m的擬合曲線

表6 擬合方程方差分析

查表得：F(0.05)(2,5)=5.79

4 結(jié)語(yǔ)

在粘扣帶地組織經(jīng)緯紗中并入熱熔絲，熱熔絲熔融后，在地組織經(jīng)緯紗交織處形成一定數(shù)量的黏結(jié)點(diǎn)，粘扣帶可以免于上膠。通過(guò)對(duì)粘扣帶進(jìn)行0～5 000 次抗疲勞試驗(yàn)，對(duì)抗疲勞性能衰減指數(shù)f與黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m進(jìn)行擬合得到非線性回歸方程。結(jié)果顯示，隨著黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，粘扣帶的抗疲勞性能先減小后增大。該回歸方程可以預(yù)測(cè)粘扣帶在不同黏結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)下的抗疲勞性能，對(duì)研究粘扣帶的抗疲勞性能具有重要指導(dǎo)意義。

[1] 何和智，陳蓉.粘扣帶鉤面的加工方法[J]. 塑料科技，2009，37(11)：66-68.

[2] 李星.粘扣帶的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[D].上海：東華大學(xué)，2012：13-15.

[3] 全國(guó)紡織品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì).GB/T 23315—2009 粘扣帶[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

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Relationship between anti-fatigue performance of Velcro and bonding points

SuHui1,WangQi1，LiuChangjie2，GuoChaoqun2

1. Key Lab of Textile Science & Technology, Ministry of Education,Donghua University, Shanghai 201620, China;2. Wuxi Paiho Textile Co., Ltd., Wuxi 201101, China

The relationship between anti-fatigue performance of Velcro, filled with hot-melt yarns, and bonding points was studied. Adding hot-melt yarns in warp or weft, bonding points could be formed in the position of interlace points. The fitting equation between anti-fatigue performance attenuation index and bonding points was obtained by the means of the nonlinear regression analysis of 0～5 000 times test. It was shown that with the increase of bonding point numbers, anti-fatigue performance declined first and then improved. The fitting equation could be used for forecasting the anti-fatigue performance attenuation index, which was important for studying the anti-fatigue performance of Velcro.

Velcro, anti-fatigue performance, bonding point, nonlinear regression equation

2014-12-03

蘇輝，男，1991年生，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)闊崛坼\綸粘扣帶及其力學(xué)性能

TS105.1

A

1004-7093(2016)02-0026-05