芳纶纱罗织物的织造及防刺性能研究

刘文丽 杨彩云

(天津工业大学，天津，300387)

芳纶纱罗织物的织造及防刺性能研究

刘文丽 杨彩云

(天津工业大学，天津，300387)

通过改造电脑织样机来织造芳纶纱罗织物并对绞纱组织的开口循环进行了详细分析。进而测试芳纶纱罗组织不同点的防刺性能，阐述了钉状物刺入纱罗组织不同点的防刺机理。然后将芳纶纱罗织物与芳纶平纹的防刺性能进行对比测试分析。结果表明，芳纶纱罗织物的防刺性能优于芳纶平纹，更适用于防刺复合织物基布以提高织物的防刺性能。

芳纶纱罗组织，防刺性能，电脑织样机改造，组织不同点，芳纶平纹组织

纱罗组织是绞纱组织和罗组织的总称。绞、地经不断扭绞并与纬纱交织不仅在织物表面形成均匀分布的空隙使织物具有良好的透气性，而且使织物的组织结构非常稳定［1］。将纱罗织物运用于防刺复合织物的基布，可很好地提高织物的防穿透力、稳定性及透气性。

1 芳纶纱罗织物的织造

1.1 上机参数与组织图设计

实验使用的原料为芳纶，属荷兰产品，型号为TWARON-SE-16-type 1111，织造时将纱线合股，股线特数为42×2。芳纶纤维为无捻长丝，属中模量对位芳纶，织造过程中起球不易脱落，并且受到绞综装置开口限制，纱罗织物密度不宜过大。实验采用一绞一纱罗组织，右穿法。选用筘号为70#，每筘穿入数2。织物组织图如图1所示。

1.2 改造织样机

纱罗组织的绞经与地经之所以能够扭绞，在于织造这种织物时，使用了特殊的绞综装置和穿综方法，有时还配合了必要的辅助机构。绞综有线制和金属绞综两种，图2所示为本实验使用的是金属绞综。

图1 组织图

图2 绞综装置

首先，将基综1、2分别穿进综片2、3的特制综框条上并安装到综框上，半综的下端分别由特制的综框条穿上，并将其垂于1、2综片和3、4综片之间，这样可以增加半综运动过程中的摩擦力，使半综不因综框的上下运动而产生滑移。

其次，选用距离绞综装置3～4片综的7、8片综片作为后综、地综。将第8片综提高，使高于第7片综约4 cm左右，这样可使地经在半综上部3～4 cm，有利于织造形成梭口［1］，如图3所示。

最后，起绞转梭口时，由于绞、地经扭绞，绞经承受的张力较大，织样机上并未安装张力调节装置，开口较普通机织物要小，因此穿梭时采用头端带钩的金属细棒将纬纱引入。这样织样机改造完成。

图3 改造后的小样机

1.3 绞纱组织织造

纱罗织物织造时，若根据开口时绞经与地经不同的相对位置，梭口形式可分为普通梭口、开放梭口和绞转梭口三种。地经不动，左侧基综提起，绞经从地经左侧上升，右侧基综提起，绞经从地经右侧上升。右穿法起绞过程为，地综上升，形成“普通梭口”;左基综上升，绞经在地经左侧形成“绞转梭口”;右基综与后综同时上升，绞经在地经右侧形成“开放梭口”。

实验织造绞纱组织，只需交替使用绞转梭口和开放梭口，绞经时而在地经左侧，时而在地经右侧，相互扭绞而形成纱孔。图4(a)综平状态时，地经高出半综顶端4～5 cm，这样有利于形成梭口。综框3、7和8不动，综框2带动半综上升，绞纱从地经左侧上升，形成图4(b)绞转梭口。综框2、8不动，综框3、7上升，形成开放梭口。开放梭口使综平状态下地经与半综上部形成3～4 cm的固定距离。

图4 绞纱组织织造

2 芳纶纱罗织物防刺性能测试

防刺性能测试针对纱罗组织上的不同点进行，并且将芳纶纱罗织物与芳纶平纹进行防刺性能对比分析，突出纱罗织物做复合材料基布防刺性能的优越性。

2.1 试样选取

试样在实验室小样机上试织，其基本参数如表1所示。

表1 织物基本参数

2.2 实验仪器及方法

实验在INSTRON材料强力机上采用钉状物刺入，不必考虑经纬向，刺入速度均控制为3.7 mm/min。试样均进行5次测试，得出强力—位移曲线。

3 防刺实验结果与分析

3.1 纱罗组织不同点刺入分析

根据所得强力—位移曲线就钉状物对纱罗织物不同点刺入进行分析。可分为图5所示的A经纬交织点、B扭绞点、C纬纱、D空隙处四点，图6为钉状物刺入芳纶纱罗织物不同点所得载荷—位移曲线图。

钉状物头端是圆锥型，在刺入织物的过程中，头端先接触织物表面。随着强力机载荷的增加，织物承受头端的压力也随之增加，织物开始变形。压力不断增大，头端下部直接接触的纤维将会出现断裂，织物变形逐渐增大，头端将略微穿过织物。当钉状物头端下部纤维完全断裂时，第一个峰值出现。这个过程中，力的增大不仅有来自钉状物头端挤断纱线的力，还有由于织物的变形及头端的不断刺入，纱线对圆锥部分的挤压力。紧接着，钉状物的头端继续以恒速挤开纱线，强力机载荷不断增加，纱线所受挤压力不断增大，当头端完全穿过织物时，便达到第二个峰值。钉状物下部为圆柱型，继续下移也就不会再出现力的变化。

图5 芳纶纱罗组织示意图及刺入点分布

结果显示，钉状物刺入纱罗组织不同点的载荷—位移曲线是有差异的，但均由两个峰值组成，在载荷变化的过程中有一些小抖动，大体方向一致。这说明，防刺机理大体一致，但前后峰值的具体大小有所区别。钉状物头端在交织点上时，顶端同时压着经纬两个方向的三股纱线，穿透织物所需穿刺力比较大，因此图6(a)曲线中，第一个峰值点与其他峰值点相比较大;当达到第一个峰值后，头端已部分进入纱线中，这时仅需较小的穿刺力就可穿透织物，因此第二个峰值要小一些。图6(b)曲线为刺入扭绞点情况，钉状物头端刺入的是两股经纱，绞、地经虽然扭绞，与交织点的穿刺力相比略小一些。在第一个峰值形成的过程中，头端部分进入纱线，但纱线扭绞使纤维间抱合力很大，钉状物头端挤开纱线的力也较大，因此第二个峰值略大于第一个，这一点与图6(a)曲线有区别。图6(c)曲线为钉状物刺入纬纱过程穿刺力与位移的变化，由于交织点与交织点比较紧密，所以钉状物难免会压住经纱的部分纤维，这样纬纱上的刺入可以看成纬纱与部分经纱的刺入，其穿刺力要比交织点、扭绞点上的穿刺力小。图6(d)载荷—位移是钉状物刺入空隙过程穿刺力与位移的变化，此时也难免会压住部分纤维，因此刺入也符合钉状物刺入的机理，第一个峰值的形成是压断头端下部的纤维，第二个峰值的形成是未穿过的钉状物头端挤开纱线的过程。钉状物刺入空隙的过程，倘若未压住任何纱线，可推理为仅有图6(d)曲线的第二个峰。

图6 纱罗织物不同点刺入载荷—位移曲线

钉状物刺入纱罗组织不同点的过程中，基本都达到两个峰值，有表2可知，其最大穿刺力在钉状物刺入交织点时出现，最小穿刺力在钉状物刺入空隙处时出现。根据第二峰值处压缩位移可见，刺入交织点时织物最易变形，而刺入纬纱时织物最不易变形，当然压缩位移受边缘涂层、边缘固定装置、穿刺力大小等多方面影响。

表2 不同刺入点分析

3.2 不同组织织物的防刺性能测试分析

钉状物刺入人体的过程中，织物变形过大，即使未穿透也会伤害人体，但考虑到现在所做研究为复合防刺装甲的基布，因而暂不考虑织物变形量，仅以织物临界刺割比强度pc进行比较，见式(1)。临界刺割比强度是衡量织物抗刺割性的主要指标之一［2］。

式中:PC——临界刺割力(N);

w——织物面密度(g·m－2)。

表3是芳纶纱罗组织和芳纶平纹的防刺性能对比。实验针对两种织物组织的不同点分别进行5次测试，测试1#纱罗组织的防刺性能时，分别在经纬交织点、扭绞点、纬纱上、空隙处及扭绞点与经纬交织点之间进行测试;测试2#平纹组织的防刺性能时，分别在经纬组织点、非组织点进行测试。测试得出载荷—位移曲线，取曲线最大峰值为临界刺割力。

表3 纱罗与平纹防刺性能对比表

结果显示，1#纱罗pc＞2#平纹pc即面密度相同的条件下，1#纱罗组织的防刺能力优于2#平纹组织。但表2中纱罗组织在空隙处穿刺力大小与表3中平均值PC1#相差较大，将纱罗织物与其他织物复合即用于防刺复合装甲的基布即可。由于芳纶纤维的价格较高，将其织制成纱罗织物既可以提高防刺装甲的平均防刺性能，又可以节省原料。

4 结论

通过对芳纶纱罗织物和芳纶平纹织物的防刺性能测试并对相关实验结果的分析，得到以下结论:

(1)芳纶纱罗组织不同点的防刺机理基本相同，均为两个峰值，其最大穿刺力在钉状物刺入交织点时出现，最小穿刺力在钉状物刺入空隙处时出现。

(2)芳纶纱罗织物的防刺性能优于芳纶平纹，某些点穿刺力与平均值PC相比有较大差异，适于做防刺复合织物的基布，既可提高织物的防刺性能，也相应节省原料。

［1］顾平.织物结构与设计学［M］.上海:东华大学出版社，2006:135-143.

［2］于伟东.纺织材料学［M］.北京:中国纺织出版社，2006:313-315.

［3］季友伟，尤红.纱罗组织马海花呢的设计与生产［J］.毛纺科技，2002(3):37-39.

［4］LEE C H，LOU Chingwen，CHEN Jinmao，et al.Process technology and performance evaluation of Nylon 6/PU stab resistance fabric matrix［J］.Engineering Materials，2010(443):631-636.

The weaving and research of stab resistance on Twaron leno fabrics

Liu Wenli，Yang Caiyun
(Tianjin Polytechnic University)

Twaron leno fabric was weaved through remoulding computer weaving machine and shedding cycle of leno weave was analyzed in detail.And then，the stab resistance of different points of Twaron leno fabric were tested and the stab resistance mechanism of different points of leno weave were elaborated.Lastly，the stab resistance of Twaron leno fabric and Twaron plain fabric were tested and compared.The result showed that in term of anti-stabbing force，the Twaron leno fabric has distinct advantages over the Twaron plain fabric to use on composite stab-resistant fabrics that can improve the stab-resistant performance.

Twaron leno fabrics，stab-resistant performance，remoulding computer weaving machine，different point of weave，Twaron plain fabric

TS101.923

A

1004－7093(2012)04－0006－04

2011－08－14

刘文丽，女，1984年生，在读硕士研究生。主要研究方向为机织复合织物的防刺性能。