麻织物力学性能探讨

王琨琳，李长龙

（安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000）

麻纤维是世界上最早被人类所使用的天然纤维，被誉为凉爽和高贵的纤维.麻纤维的品种繁多，有亚麻、苎麻、黄麻、大麻、罗布麻等，同时其优势明显，即吸湿散湿快、透气性好、穿着凉爽、抑菌防霉、易于存放、防紫外辐射能力强、抗静电等［1］.服装用麻中最受人们青睐的是亚麻和苎麻，而被誉为“野生纤维之王”的罗布麻也越来越受到人们的重视.本文选取亚麻、苎麻及罗布麻类纯纺及其与棉混纺织物为研究对象，以拉伸、撕裂、顶破和耐磨性能为指标，研究了不同麻类纯纺及混纺织物的力学性能.研究表明，不同类型麻类织物的拉伸、撕裂、顶破及耐磨性存在明显差异.研究结果为更好地开发不同麻类纺织品提供参考.

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

选择规格相近的罗布麻织物、罗布麻/棉混纺织物、亚麻织物、亚麻/棉混纺织物、苎麻织物、苎麻/棉混纺织物以及棉织物，所选实验材料均为坯布.具体规格如表1所示.

表1 织物规格

1.2 实验方法

（1）拉伸性能.实验仪器：YG065H型电子织物强力机.实验方法：采用拆边纱法.将7组样品在标准大气中调湿，分别沿经向和纬向随机剪取5块样品，试样长300mm、宽60mm.实验隔距长度为200mm，预加张力为2N，拉伸速度为100mm/min.国标标准：GB/T 3923.1－1997条样法.

（2）撕裂性能.实验仪器：YG033B落锤式织物撕裂仪.实验方法：采用落锤法.将7组样品在标准大气中调湿，分别沿经向和纬向随机剪取5块样品，实验中加装小重锤A.国标标准：GB/T 3917.1－2009.

（3）顶破性能.实验仪器：YG031D－250型电子顶破强力机.实验方法：采用弹子式顶破法.将7种样品在标准大气中调湿，分别沿经向和纬向随机剪取5块样品，样品直径为6cm，再对每组试样分别进行5次顶破性能测试.国标标准：GB/T 19976－2005.

（4）耐磨性能.实验仪器：YG522N圆盘式织物耐磨仪.实验方法：采用平磨法.将7种样品在标准大气中调湿，分别随机剪取5块样品，样品直径为125mm.本次实验不加磨料，选择250g的加压重锤，平磨60次，以前后的质量损失率做耐磨指标.国标标准：GB/T 13775－1992.

2 实验结果与分析

2.1 拉伸性能

织物拉伸实验测试结果如表2所示.由表2可以看出，棉织物和麻织物都具有较好的拉伸性能，这与棉纤维和麻纤维具有较高的结晶度有一定关系.纤维结晶度高，微晶排列紧密，相互间的结合力较大，纤维的断裂强度、初始模量会有所提高［2－3］.麻织物的断裂强力明显大于棉织物，断裂伸长率小于棉织物.这主要是因为棉麻纤维虽然均具有较高的取向度，但棉纤维受次生层排列的螺旋角的影响［4］，内部大分子链与纤维轴向倾角大，强度比麻纤维低，伸长率较大.

在织物组织结构和纱线结构完全相同的情况下，纤维的性质作为织物拉伸断裂的决定因素，主要包括纤维的长度、细度、强度、摩擦性能等方面.对于3组麻织物，苎麻织物强力最大，亚麻织物次之，罗布麻织物强力最小.苎麻纤维长度较长，强力利用率较高，并且其结晶度最大、强度最高，这些均有利于其纱线强力的提高.对于亚麻纤维和罗布麻纤维，亚麻纤维的长度不匀率较罗布麻纤维低，纱条条干均匀度较高，强力弱环相对较少.罗布麻纤维粗细差异较大，结晶度较亚麻纤维低［5］.在纺纱形状方面，罗布麻纤维是单纤维纺纱，亚麻纤维是工艺纺纱［6］.亚麻纤维的竖纹较为明显，表面摩擦系数较大，拉伸过程中，纤维不易滑脱，这些原因均使得亚麻织物强力要略大于罗布麻织物强力.

对于麻棉混纺织物，在经向方面，亚麻/棉织物强力最大，罗布麻/棉与苎麻/棉织物强力较为接近.混纺纱的断裂强度与混纺组分纤维的拉伸性能和混纺比密切相关［4］，麻纤维强力大于棉纤维强力，亚麻/棉混纺织物中，麻纤维的含量比例较大，有利于提高纱线强力.同时，亚麻/棉混纺织物的纱线线密度略高，断裂强度较高.此外，织物密度相同时，纱线较粗，织物紧度提高，纱线的切向滑动阻力增加，织物断裂强力提高.观察实验数据，6＃织物纬向强力大于经向强力，这是因为苎麻/棉混纺织物的纬向密度大于经向密度，有利于纬向强力的提高.

表2 织物拉伸性能测试结果

2.2 撕裂性能

织物撕裂实验测试结果如表3所示.由表3可以看出，棉织物的撕裂强力最小，撕裂性能最差.织物撕裂性能与受力三角区的大小和纱线强度有着较为密切的关系.织物的撕裂强力与纱线强力成近似正比关系［4］.拉伸性能实验结果表明棉纱强力较麻纱小，因此织物撕裂强力也较小.

对于3种纯麻织物，罗布麻织物的撕裂强力略大，苎麻织物与亚麻织物撕裂性能较为接近.苎麻纱线断裂伸长率较小，亚麻纱线是工艺纺纱，弹性较低［4］，罗布麻纱线断裂伸长率相对较大，摩擦系数也相对较小，这些特性使得罗布麻织物在拉伸过程中的受力三角区较大，受力的纱线根数较多，撕裂强力略有提高.

麻/棉混纺织物中，苎麻/棉混纺织物强力最大，甚至大于苎麻和亚麻织物，与罗布麻织物强力接近.这是因为苎麻/棉织物的经纬密度均较低，经纬纱间交织点少，撕裂过程中容易产生相对滑动，能够形成较大的受力三角形，受力的纱线根数较多，提高了撕裂强力［4］.亚麻/棉织物的撕裂强力大于罗布麻/棉织物，这同样取决于混纺纤维的种类和混纺比，亚麻织物强力较罗布麻织物强力大，而且亚麻/棉织物中麻的含量较多，有利于提高纱线强力.

表3 织物撕裂性能测试结果

2.3 顶破性能

织物顶破实验测试结果如表4所示.由表4中可以看出，3种麻织物中，苎麻织物强力最大，亚麻织物次之，罗布麻织物强力最小.织物顶破性能的实质为织物中的纱线伸长而断裂［7］，因此，一般情况下，织物经纬向拉伸强力越大，顶破强力也越大.在拉伸试验中，苎麻织物拉伸强力最大，罗布麻织物强力最小，顶破性能试验同样证明了这一结果.棉织物的拉伸断裂强力最小，其顶破强力也最小.

机织物经纬向结构差异对其顶破强力有较大的影响.当经纬纱的断裂伸长率和经纬密接近时，经纬两系统的纱线同时发挥分担负荷的最大作用，顶破强力较大；反之，首先在伸长能力差的系统断裂，顶破强力较小［4］.测试结果中苎麻/棉织物的顶破强力最小.从拉伸性能试验结果来看，苎麻/棉织物的经向断裂伸长率要远大于纬向断裂伸长率，同时其纬向断裂伸长率低于另外两组混纺织物.由上述分析可知，道苎麻/棉织物在断裂时，纬向纱线易先断裂，使得其顶破强力较低.罗布麻/棉织物与亚麻/棉织物的顶破强力较为接近，表明两者顶破性能接近.亚麻/棉的拉伸强力大于罗布麻/棉的拉伸强力，但测试结果中两者顶破强力较为接近，这可能是由于罗布麻/棉织物的断裂伸长率相对较高引起的.

表4 织物顶破性能测试结果

2.4 耐磨性能

织物耐磨实验测试结果如表5所示.织物的摩擦损失率用摩擦前后的质量损失来表征.

其中：W表示织物的摩擦损失率；m1表示织物摩擦前的质量；m2表示织物摩擦后的质量.从式中可以看出，织物的质量损失率越大，织物的耐磨性能越差.

由表5中可以看出，3组纯麻织物中，苎麻织物耐摩擦性相对较好、罗布麻织物次之、亚麻织物最差.在织物组织和纱线结构一致的情况下，纤维的长度、细度、截面形态等对织物的耐磨性能均有影响.苎麻纤维长度较长，纤维间抱合力较大，同时，苎麻纤维强度较大，截面多呈腰圆形，纱线结构较为紧密，摩擦过程中纤维不易从纱线中抽出，因此，苎麻织物的耐磨性能相对较好.罗布麻纤维断裂伸长率较亚麻纤维大，耐磨性能相对较好.此外，罗布麻纤维较细，纤维抱合较为紧密，抗弯性能相对较好.同时，罗布麻纤维截面多呈椭圆形，亚麻纤维多呈多边形，这些特性均有利于罗布麻织物耐磨性能的提高.

表5 织物摩擦性能测试结果

混纺纱的耐磨性与混纺纱的组分、纤维分布及比例等有关.亚麻/棉织物耐磨性最差，同样是因为麻纤维比例较大，而麻纤维不如棉纤维耐磨，耐摩擦性能有所降低.罗布麻/棉织物的耐磨性能略差于苎麻/棉织物，这是因为苎麻/棉织物的经纬密度较低，摩擦时纤维易于移动，减少磨损.

3 结论

麻织物的断裂强力大于棉织物和麻/棉混纺织物，断裂伸长率小于棉织物和麻/棉混纺织物.麻织物中，苎麻织物断裂强力最大，亚麻次之，罗布麻织物强力最小；三者断裂伸长率较为接近.混纺织物中，亚麻/棉织物强力最大，苎麻/棉织物的纬向断裂强力大于罗布麻/棉织物，经向方面两者较为接近；三者的断裂伸长率，经向方面6＃＞2＃＞4＃，纬向方面2＃＞4＃＞6＃.罗布麻织物的撕裂性能最好，与密度较小的苎麻/棉织物性能接近；亚麻织物撕裂性能与苎麻织物接近，棉织物的撕裂性能最差；亚麻/棉织物撕裂性能优于苎麻/棉织物.苎麻织物顶破强力最大，亚麻织物次之，罗布麻织物最小；麻织物的顶破性能优于棉织物及麻/棉混纺织物；亚麻/棉和罗布麻/棉织物的顶破强力要大于苎麻/棉织物.棉织物的耐磨性能优于麻织物.麻织物中，苎麻织物耐磨性最好、罗布麻次之、亚麻织物最差；混纺织物中，苎麻/棉织物耐磨性相对较好，罗布麻/棉次之，亚麻/棉织物最差.

［1］ 邱莉.麻类家用纺织品的开发［J］.无梭织机新产品开发，2005（12）：234－236.

［2］ 李栋高.纤维材料学［M］.北京：中国纺织出版社，2006.

［3］ 蔡再生.纤维化学与物理［M］.北京：中国纺织出版社，2004.

［4］ 于伟东.纺织材料学［M］.北京：中国纺织出版社，2006.

［5］ 雷建功，倪一忠.罗布麻纤维性能初探［J］.丝绸技术，1996（2）：31－34.

［6］ 邵松生.麻类纺织品的开发前景［J］.纺织导报，2000（1）：66－68.

［7］ 姜怀.纺织材料学［M］.上海：东华大学出版社，2009.