镍钛记忆合金丝面料及其性能

严涛海

(1.福建华峰新材料有限公司，福建莆田 351152；2.福建华峰运动用品科技有限公司，福建莆田 351144；3.莆田华峰工贸有限公司，福建莆田 351144)

镍钛记忆合金丝面料及其性能

严涛海1,2,3

(1.福建华峰新材料有限公司，福建莆田 351152；2.福建华峰运动用品科技有限公司，福建莆田 351144；3.莆田华峰工贸有限公司，福建莆田 351144)

镍钛记忆合金是一种形状记忆材料,在各个领域运用广泛,而面料对镍钛记忆合金丝运用还很少。在现有镍钛记忆合金丝的生产技术下，选定直径为0.3mm的合金丝与直径也为0.3mm涤纶纱线研究试织镍钛记忆合金丝机织面料，并测试镍钛记忆合金丝面料的透气性、耐磨性、硬挺度和断裂拉伸性等各指标，推测镍钛记忆合金丝面料的服用发展前景。

镍钛记忆合金 面料 硬挺度 服用

1963年，美国海军军械研究室在一次科学实验中，偶然发现了镍钛合金在室温形变阶段，接触到高温后自动恢复原来的直线状态后，形状记忆金属就开始被人发现和应用[1]。近些年，市面上流行一款高附加值的金属丝面料，消静电、抗辐射和光泽性等强大的功能让它成为了市场上的新宠，金属丝面料是以涤棉、锦棉、锦涤、全棉等纱线为主，金属丝为辅，金属丝含量一般在5%左右，按一定的方式织造形成的[2-3]。镍钛合金作为金属的一种，而其又有比一般金属更为强大的特殊性能，将镍钛合金引入到纺织面料中是一种新的方向，意大利一家公司利用镍钛合金记忆纤维与尼龙按一定比例织造，制造了一种智能化面料，在衣服洗完变褶皱后，给其施加一定的温度后能自动使衬衣变回平整，镍钛合金记忆金属拥有这随着周围温度的变化而使自己的形状恢复到原来样子的特性[4]。日本专家利用镍钛合金的形状记忆效应去应用到温度控制窗帘，当内部温度偏低时，窗帘会自动关闭，来保证室内温度不散失，利用白天和黑夜的温度差来设计形状记忆金属的恢复温度，从而达到窗帘自动控制室内采光的目的[5]。英国专家发明了一种可以隔热的服装，这样当穿着特制服装的人体外温度超过人类可以承受的温度或者遇到火灾时，记忆金属面料就会变成螺旋状，从而让人的皮肤远离温度过高的外界，达到暂时性保护的效果[6]。镍钛合金记忆金属的运用是面料发展中的重要环节，它为面料的智能化、多样性以及原料跨界使用提供了基础和研究保障。

1 原料与设备

1.1 原料

镍钛记忆合金丝(镍和钛各占50%)，直径0.3mm；100%涤纶(100tex)，直径0.3mm。

1.2 设备

SGA598型全自动剑杆织样机，YG(B)461D-Ⅱ型数字式织物透气量仪，YG(B)401D型全自动织物平磨仪，INSTRON3365万能材料实验机。

2 方法

2.1 面料织造

镍钛记忆合金丝面料的经纱为镍钛记忆合金丝与100%涤纶纱线，每25根经纱间隔一根镍钛记忆合金丝，纬纱为100%涤纶纱线，设计了5种纹板图，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平和纬重平，采用顺穿法来穿综，综页为4页。涤纶面料的经纬纱都为100%涤纶，纹板图、穿综图等与镍钛记忆合金丝面料一致。

2.2 透气实验

适用于GB/T5453-97的标准，YG(B)461D-Ⅱ型数字式织物透气量仪。实验对象：第一组，五种不同纺织结构的镍钛记忆合金丝面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，样本规格为50cm2；第二组，五种不同纺织结构的涤纶面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，规格50cm2。设置喷嘴号码，压强差为100Pa，实验次数为10次，取平均值。

2.3 平磨实验

依据GB/T 21196 标准第二部分，利用YG(B)401D型全自动织物平磨仪。实验对象：第一组，五种不同纺织结构的镍钛记忆合金丝面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，样本规格为直径20mm圆形织物；第二组，五种不同纺织结构的涤纶面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，规格为直径20mm圆形织物。以织物中至少两根独立的纱线完全断裂来确定耐磨次数，实验五次，取平均值。

由于监察机关的取证行为是由调查人员做出，因此检察机关和法院根据《刑事诉讼法》可以要求调查人员对自己取证行为的合法性进行证明，如果现有证据不能证明证据是以合法方法收集的，法院可以通知相关人员或其他人员出庭。相关人员需要对证据收集作证并说明情况，也需要回答控辩双方的提问，接受质证。概言之，即使取证行为是合法的，但如果没有录音录像等证据证明办案人员合法取证，则不能使审判人员排除非法取证的可能性，根据《刑事诉讼法》及相关司法解释，该证据不得作为定案根据。所以，重要取证过程中的录音录像在一定程度上为监察机关自身提供了保护。

2.4 硬挺度实验

依据ZBWO4003-87标准，YG(B)022D型自动织物硬挺度试验仪。实验对象：第一组，五种不同纺织结构的镍钛记忆合金丝面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，样本规格为25cm×2.5cm矩形织物；第二组，五种不同纺织结构的涤纶面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，规格为25cm×2.5cm矩形织物。镍钛记忆合金丝面料的金属丝在经向，实验主要针对面料的经向硬挺度，每个试样要检测正反两面，实验10次取平均值。

2.5 断裂拉伸实验

依据GB/T3923.1-1997A，INSTRON3365万能材料实验机。实验对象：第一组，五种不同纺织结构的镍钛记忆合金丝面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，样本规格为6cm×25cm矩形织物；第二组，五种不同纺织结构的涤纶面料，分别为平纹、斜纹、缎纹、经重平以及纬重平，规格为6cm×25cm矩形织物。实验10次，取平均值记录数据。

3 实验及讨论

成品规格：镍钛记忆合金丝面料幅宽20cm，面料厚度1mm，经纱密度210根/10cm，纬纱密度120根/10cm，面料硬挺，光泽度较好，面料手感干爽，经向韧性好，弹性好，不褶皱；涤纶面料面料幅宽20cm，面料厚度1mm，经纱密度230根/10cm，纬纱密度120根/10cm，面料较柔软，手感厚实，较不易褶皱。

3.1 面料透气性分析

测得镍钛记忆合金丝面料和涤纶面料的透气率如表1。

表1 面料透气率实验数据

3.2 面料耐磨性分析

测得镍钛记忆合金丝面料和涤纶面料耐磨次数如表2。

表2 面料耐磨性实验数据

根据表1数据对比，镍钛记忆合金丝面料的耐磨性能比涤纶面料好，两种面料的耐磨性从大到小排列为缎纹、纬重平、平纹、经重平、斜纹。组织结构相同条件下，镍钛记忆合金丝面料在耐磨性上能够优越于涤纶面料，镍钛合金丝为一种金属，其耐磨性能必然优于纤维纱线，由于镍钛合金丝的耐磨性能强，同时镍钛合金丝表明光滑平整能够减轻涤纶纱线的摩擦力度和接触面，使面料整体耐磨擦力增强。同种面料，不同组织结构间耐磨性能不同的规律是一样的，由于织物密度和经纬纱线交织沉浮规律的影响，本实验面料由于纱线直径相对比较大，使面料整体密度变大，缎纹经纬交织点最少，摩擦受力面平均，在相同条件作用下，能够耐摩擦次数更多。

3.3 面料硬挺性分析

测得镍钛记忆合金丝面料和涤纶面料的抗弯长度和抗弯刚度如表3。

表3 面料抗弯实验数据

根据表3可知，镍钛记忆合金丝面料的平均抗弯长度和抗弯刚度比涤纶面料要长要好，两种面料的抗弯长度和抗弯刚度从大到小排列为平纹、斜纹、纬重平、经重平、缎纹。在纱线性状上，纱线较粗时，织物硬挺性就好，反之，织物就较柔软，镍钛记忆合金丝强力高，硬挺性好，直接影响镍钛记忆合金丝面料的硬挺性，导致镍钛合金记忆金丝面料比涤纶面料硬挺性好。在织物组织结构上，经纬纱线交织点越多，浮长越短，面料面料的凹凸就越多，经纬纱线间的位移可能性就越小，面料就越硬挺，平纹交织点最多，斜纹次之，缎纹最少，所以硬挺性呈现这种基本规律。

3.4 拉伸断裂分析

测得镍钛记忆合金丝面料和涤纶面料的断裂强力和断裂伸长率表4。

表4 面料拉伸断裂实验数据

根据表4可知，镍钛记忆合金丝面料的断裂强力比涤纶面料的断裂强力大，镍钛记忆合金丝面料的断裂伸长率比涤纶面料的伸长率低，两种面料的断裂强力从大到小排列为平纹、斜纹、纬重平、缎纹、经重平，两种面料的断裂伸长率从大到小排列为平纹、斜纹、纬重平、缎纹、经重平。镍钛记忆合金丝面料的断裂强力比涤纶面料高，意味着镍钛记忆合金丝面料抵抗外力拉伸的最大承受度比涤纶面料好，镍钛记忆合金丝具有超强的韧性，较涤纶纱线，金属丝能够承受的外力作用更大，镍钛记忆合金丝面料是由镍钛记忆合金丝和涤纶纱线构成，在面料受到外力作用时，金属丝能够平均分担所受的外力，减小面料中涤纶纱线受到力的作用，增加了整体面料的断裂强力。不同组织结构间的断裂强力变化，体现在织物结构对面料的断裂强力的影响，平纹面料经纬纱线交织频繁，浮点多，浮长短，使纱线相互之间的接触面积和摩擦力相对较大，面料整体能够接受的拉力变大，所以平纹断裂强力最大，斜纹次之，两个重平纹居中，纱线交织点最少的缎纹最小。涤纶面料的断裂伸长率大于镍钛记忆合金丝面料，金属丝的结构较纱线更为稳定，在外力作用下，虽然不易被拉断但是在被拉断前被拉长的长度也是有限的，而涤纶纱线作为一种纤维纱线，其结构更为松散，能够在外力作用下发生比金属丝更长的长度变化，镍钛记忆合金丝面料在接受外力时，金属丝直接决定了面料的伸长率。而涤纶面料就相对可以更长了。因此，镍钛记忆合金丝面料的断裂强力比涤纶面料大，断裂伸长率小于涤纶面料，镍钛记忆合金丝面料弹性较差，面料不易变形，不易被扯坏，而涤纶面料相对弹性较好，但是较镍钛记忆合金丝面料更容易变形。

4 结论

镍钛记忆合金丝面料的透气性相对纯涤纶面料要好，镍钛记忆合金丝面料的耐磨性能远远优越于一般纱线面料，由于镍钛记忆合金丝超强的弹力和回复力，镍钛记忆合金丝面料的硬挺性比涤纶要大8～9倍，是一款硬挺度特别高的面料，镍钛记忆合金丝面料的断裂强力大，比涤纶面料要高2倍左右，面料空间尺寸稳定，不易变形，不易损坏，适合特种服装对面料的特殊要求，镍钛记忆合金丝面料的伸长率很低，面料弹性较差，在服饰应用中对服装设计和打板尺寸要求比较高。镍钛合金记忆金属面料具有其记忆保型特有的特征的同时，面料透气性良好，空间尺寸稳定，具有多种优点，能够适应多样服装对面料的要求。镍钛合金记忆面料开发中，国内外已经成为了一种时尚和潮流，各式各样的的镍钛合金记忆面料将会不断被开发出来，不断去满足社会对服装的各种需求。

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2017-04-06

TS101.92+3.9

A

1008-5580(2017)03-0041-04

作者：严涛海(1983-)，男，硕士，工程师，研究方向：纺织新产品开发。