張喜昌，張海霞

(河南工程學(xué)院 紡織工程學(xué)院，河南 鄭州 450007)

隨著紡織技術(shù)的快速發(fā)展，阻燃紡織品在很多領(lǐng)域都有非常廣闊的應(yīng)用[1]。阻燃紡織品不僅要有較好的阻燃特性，而且需要具有天然纖維的透濕透氣性、吸濕性和柔軟性等各種特征[2-3]。目前，阻燃紡織纖維主要有阻燃滌綸纖維、阻燃黏膠纖維、阻燃腈綸纖維、芳綸纖維、維綸纖維、丙綸纖維、芳砜綸纖維和PBI纖維等[4]。在紡織企業(yè)使用的阻燃纖維中，阻燃腈綸有良好的阻燃性能，但其織物的舒適性較差；阻燃黏膠纖維的舒適性較好，但其極限氧指數(shù)較低。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和用途，采用適當(dāng)混紡比的阻燃腈綸纖維、阻燃黏膠纖維和棉纖維多組分混紡，這樣既能充分發(fā)揮混紡纖維的自身特點(diǎn)與性能優(yōu)勢(shì)，又能提高阻燃織物的舒適性，可達(dá)到擴(kuò)大阻燃紡織品應(yīng)用領(lǐng)域的目的[5]。本研究主要對(duì)線密度均為18.45 tex的不同混紡比阻燃腈綸(A)/阻燃黏膠(R)/棉(C)混紡紗線及純阻燃黏膠紗線和純阻燃腈綸紗線的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析，以期為阻燃紡織品的開(kāi)發(fā)和利用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

試樣為阻燃腈綸/阻燃黏膠/棉混紡紗線(RA70/C30)、阻燃腈綸/阻燃黏膠/棉混紡紗線(RA50/C50)、阻燃腈綸/阻燃黏膠/棉混紡紗線(RA30/C70)、純阻燃黏膠紗線和純阻燃腈綸紗線共5種，線密度均為18.45 tex，RA70 、RA50 、RA30分別表示阻燃黏膠纖維和阻燃腈綸纖維各占35%、25%、15%。

1.2 測(cè)試儀器與方法

紗線的一次拉伸斷裂性能使用HD021NS型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試，拉伸速度設(shè)置為500 mm/min，夾持長(zhǎng)度設(shè)置為500 mm，試樣的預(yù)加張力設(shè)置為0.5 cN/tex，每種紗線的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為50。

紗線的拉伸彈性和疲勞性能使用YG061F/PC型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試，拉伸速度選擇50 mm/min，夾持長(zhǎng)度設(shè)置為500 mm，預(yù)加張力為0.5 cN/tex，定伸長(zhǎng)為15 mm，拉伸停置時(shí)間為30 s，回復(fù)停置時(shí)間為30 s，每種試樣測(cè)試2次。拉伸彈性實(shí)驗(yàn)反復(fù)循環(huán)1次，疲勞性能測(cè)試反復(fù)循環(huán)5次。

紗線的蠕變性能使用電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，隔距設(shè)置為500 mm，預(yù)加張力為0.5 cN/tex，時(shí)間為500 s，載荷為100 cN，拉伸速度為50 mm/s。

紗線的耐磨性能使用LFY-109B型電腦紗線耐磨儀測(cè)試，張力重錘質(zhì)量為5 g，砂紙型號(hào)為No.400，磨輥的往復(fù)速度設(shè)計(jì)為60次/min，每種紗線的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為30。

紗線的彎曲性能使用HD021NS型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試，拉伸速度設(shè)置為500 mm/min，夾持紗線長(zhǎng)度為500 mm，試樣的預(yù)加張力按0.5 cN/tex計(jì)算，每種紗線的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為50。

紗線的扭轉(zhuǎn)性能使用Y331N型紗線捻度儀測(cè)試，試樣長(zhǎng)度為10 mm，速度為1 000 r/min，試樣捻向?yàn)閆捻，試樣預(yù)加張力按0.5 cN/tex計(jì)算，每種紗線的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為30，測(cè)得捻斷次數(shù)。捻斷次數(shù)是指單位長(zhǎng)度的紗線同向加捻到斷裂時(shí)的回轉(zhuǎn)次數(shù)。

紗線的壓縮性能使用YG141D型數(shù)字式織物厚度儀和Y381型黑板機(jī)測(cè)試，黑板厚度為2.00 mm，砝碼取1 000 cN。將纏好紗線的黑板放在YG141D型數(shù)字式織物厚度儀上測(cè)試試樣厚度，加壓30 s后再一次測(cè)試試樣厚度，取下載荷休息10 min后第三次測(cè)試試樣厚度，紗線直徑為試樣厚度減去黑板厚度的二分之一。紗線的壓縮主要表現(xiàn)為徑向受壓，紗線在受壓方向被壓扁、在受力垂直方向變寬。紗線的壓縮性能指標(biāo)包括以下兩個(gè)：

(1)加壓直徑變化率

(1)

式中：d0為紗線的原始直徑，mm；d為紗線壓縮后的直徑，mm。

(2)卸壓后直徑剩余變化率

(2)

式中：d0為紗線的原始直徑，mm；dn為紗線回復(fù)后的直徑，mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 紗線的拉伸性能

2.1.1紗線的一次拉伸斷裂性能

紗線的一次拉伸斷裂性能測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 紗線的一次拉伸斷裂性能結(jié)果Fig.1 Test results of yarn tensile breakage property

由圖1可知，5種紗線中純阻燃腈綸紗線的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最大，說(shuō)明其拉伸斷裂性能最好，純阻燃黏膠紗線的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最小。3種混紡紗線中，RA50/C50的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最大，拉伸斷裂性能較好，RA70/C30和RA30/C70的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較小且比較接近。因此，從紗線的一次拉伸斷裂性能角度考慮，在混紡時(shí)建議選擇RA50/C50的混紡比。

2.1.2紗線的拉伸彈性和疲勞性能

紗線的拉伸彈性和疲勞性能測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 紗線的拉伸彈性測(cè)試結(jié)果Tab.1 Test results of yarn tensile elasticity property

表2 紗線的疲勞性能測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of yarn fatigue property

由表1可知，純阻燃腈綸紗線和純阻燃黏膠紗線的塑性變形均大于3種混紡紗線，彈性回復(fù)率均小于3種混紡紗線，RA50/C50混紡紗線的塑性變形最小，彈性回復(fù)率最大，說(shuō)明其拉伸彈性最好。

反復(fù)循環(huán)5次后的紗線疲勞性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，5種紗線中RA30/C70混紡紗線的塑性變形最大，與純阻燃腈綸紗線和純阻燃黏膠紗線的塑性變形比較接近， RA50/C50混紡紗線的塑性變形最小，彈性回復(fù)率最大，說(shuō)明其疲勞性能最好。另外，5種紗線的塑性變形較一次拉伸時(shí)普遍偏大，而彈性回復(fù)率普遍偏小。

2.1.3紗線的蠕變性能

紗線的蠕變曲線如圖2所示。

圖2 紗線的蠕變曲線Fig.2 Yarn creep curve

由圖2可知，5種紗線的位移隨著時(shí)間變化逐漸變大，然后趨于穩(wěn)定。在500 s時(shí)，純阻燃腈綸紗線的位移為57.61 mm，明顯高于其他紗線，說(shuō)明純阻燃腈綸紗線更容易發(fā)生蠕變，其次是純阻燃黏膠紗線，位移為18.3 mm。3種混紡紗線中，RA70/C30的位移為13.17 mm， RA30/C70的位移為12.02 mm，RA50/C50的位移為11.19 mm。RA50/C50的位移最小，說(shuō)明其蠕變性能最好，不容易發(fā)生蠕變，有利于保持織物尺寸的穩(wěn)定性。

2.2 紗線的耐磨性能

測(cè)試得到RA70/C30、RA50/C50和RA30/C70混紡紗線的磨斷次數(shù)分別為60、41和36，純阻燃黏膠紗線和純腈綸紗線的磨斷次數(shù)分別為29和88。由此可見(jiàn)，5種紗線中純阻燃腈綸紗線的耐磨性能最好，這是因?yàn)樽枞茧婢]纖維的斷裂強(qiáng)度較高、摩擦系數(shù)較小。純阻燃黏膠紗線的磨斷次數(shù)在5種紗線中最小，耐磨性能最差。3種混紡紗線中，RA70/C30的磨斷次數(shù)最大，RA30/C70的磨斷次數(shù)最小。因此，阻燃黏膠和其他纖維混紡可以提高紗線的耐磨性能。

2.3 紗線的彎曲性能

紗線的勾接強(qiáng)度和打結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表3和表4。

由表3和表4可以看出：純阻燃腈綸紗線和純阻燃黏膠紗線的勾接強(qiáng)度、打結(jié)強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率高于3種混紡紗線，說(shuō)明這兩種紗線的彎曲性能較好；3種混紡紗線中RA70/C30的勾接強(qiáng)度、打結(jié)強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較大，RA30/C70的最小。

表3 紗線的勾接強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results of yarn hook joint strength

表4 紗線的打結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果Tab.4 Test results of yarn knot strength

2.4 紗線的扭轉(zhuǎn)性能

測(cè)試得到RA70/C30、 RA50/C50和RA30/C70混紡紗線的捻斷次數(shù)分別為132.2、130.6和144.8，純阻燃黏膠紗線和純腈綸紗線的捻斷次數(shù)分別為116.5和180.0。由此可見(jiàn)，5種紗線中純阻燃腈綸紗線的捻斷次數(shù)最大，說(shuō)明其扭轉(zhuǎn)性能最強(qiáng)，紗線不容易扭轉(zhuǎn)斷裂，純阻燃黏膠紗線的捻斷次數(shù)最小，扭轉(zhuǎn)性能最差；3種混紡紗線的捻斷次數(shù)比較接近，RA30/70的捻斷次數(shù)略大，RA50/C50的捻斷次數(shù)略小。

2.5 紗線的壓縮性能

紗線的加壓直徑變化率和卸壓后直徑剩余變化率見(jiàn)表5。

表5 紗線的直徑變化率測(cè)試結(jié)果Tab.5 Test results of yarn diameter change rate

由表5可以看出，5種紗線中RA30/C70混紡紗線的加壓直徑變化率最大，高于純阻燃黏膠紗線和純阻燃腈綸紗線，卸壓后直徑剩余變化率最小，說(shuō)明其壓縮性能在5種紗線中最好，其次是純阻燃黏膠紗線。

3 結(jié)論

紗線的拉伸實(shí)驗(yàn)表明，純阻燃腈綸紗線的拉伸斷裂性能在5種紗線中最好，但其拉伸彈性較差，容易發(fā)生蠕變，RA50/C50混紡紗線的拉伸彈性最好，疲勞性能好，且不容易發(fā)生蠕變，3種混紡紗線中RA50/C50的拉伸斷裂性能較好。紗線的耐磨實(shí)驗(yàn)表明，5種紗線中純阻燃腈綸紗線的耐磨性能最好，純阻燃黏膠紗線的耐磨性能最差，3種混紡紗線中RA70/C30的磨斷次數(shù)最大，RA30/C70的磨斷次數(shù)最小。紗線的彎曲實(shí)驗(yàn)表明，純阻燃腈綸紗線和純阻燃黏膠紗線的彎曲性能優(yōu)于3種混紡紗線，3種混紡紗線中RA70/C30的勾接強(qiáng)度、打結(jié)強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較大，彎曲性能較好。紗線的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)表明，純阻燃腈綸紗線捻斷次數(shù)最大，扭轉(zhuǎn)性能較強(qiáng)，3種混紡紗線捻斷次數(shù)比較接近，但均優(yōu)于純阻燃黏膠紗線。5種紗線中RA30/C70混紡紗線的壓縮性能最好。