铜改性聚酯纤维织物的性能测试与分析

2021-06-07马顺彬李淑臣李彦晨

纺织科学与工程学报 2021年2期

马顺彬，陆艳，李淑臣，李彦晨

(江苏工程职业技术学院，江苏南通226007)

随着科学技术不断进步，各种具有抗菌、保暖、吸湿排汗等功能的新型纺织纤维不断涌现，如生物质石墨烯纤维、雅赛尔纤维、超高分子量聚乙烯短纤维、竹炭纤维、铜改姓聚酯纤维等，打破了传统纺织纤维在生产制造及应用过程中的一些瓶颈，促进中国纺织业向创新制造的纺织强国转变。铜改性聚酯纤维是将抗菌铜材料经高科技加工处理，使其粒径达到纳米级后，通过添加交联剂、偶联剂等纺丝助剂，使其与特殊处理后的聚酯切片熔体纺丝加工而制成的一种功能性纤维[1]。本文以14.7tex涤/棉(65/35)混纺纱做为经纱，分别采用18.4tex铜改性聚酯纯纺纱和14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱线作为纬纱，在GA747型剑杆织机上织造了6款织物，并测试与分析其断裂强力、重量损失率、弯曲长度、弯曲刚度和抗弯弹性模量，为其在纺织领域的推广应用提供参考。

1 纤维规格及性能

铜改性聚酯纤维由湖州珠力纳米材料科技开发有限公司提供，其规格为1.67dtex×38mm，断裂强度为3.41cN/dtex，初始模量为69.81cN/dtex，断裂伸长率为13.42%，弹性回复率82.94%。棉纤维的断裂强度为2.51cN/dtex，初始模量为68.12cN/dtex，断裂伸长率为 6.24%，弹性回复率为74%[2－3]。

2 纱线规格与性能

用铜改性聚酯纤维纺制了18.4tex铜改性聚酯纯纺纱和14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱，经测试，18.4tex铜改性聚酯纯纺纱的断裂强力为397cN，14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱的断裂强力为280.5cN，14.7tex涤/棉(65/35)混纺纱的断裂强力为312.7cN。

3 试样规格设计与制备

织物组织均为平纹，织物经纱均采用14.7tex涤/棉(65/35)混纺纱，经纱颜色排列为白色6根，兰色4根，且经密均为260根/10cm，经向紧度为37.88%，织物纬纱分别采用18.4tex铜改性聚酯纯纺纱和14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱，其纬密分别为160根/10cm、180根/10cm、200根/10cm。试样采用GA747型剑杆织机织造，织物的规格及相关参数见下页表1。

表1 织物规格及相关参数

4 测试设备、标准及参数设置

根据国家标准GB/T 3923.1－2013《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》使用YG065电子织物强力机测试织物拉伸断裂强力，隔距长度200mm，布样宽度50mm，拉伸速度为100mm/min，伸长速率50%/min，预加张力2N。

使用Y522型圆盘式织物平磨仪测试织物耐磨性，工作圆盘转速为70r/min，加压重量为500g，磨料为细砂轮A－280，摩擦次数为120次。

根据国家标准GB/T 18318.1－2009《纺织品弯曲性能的测定第1部分:斜面法》采用LLY－01织物电子硬挺度仪测试织物刚度，试样长度250mm，试样宽度25mm，测试角度41.5°，推进速度4mm/s。

5 测试结果与分析

为确保测试结果的准确性，对织物进行了退浆处理，将织物上的浆料、杂质等去除。织物的断裂强力、重量损失率、弯曲长度、弯曲刚度和抗弯弹性模量等指标测试与计算结果见表2所示。

表2 织物性能指标测试与计算结果

5.1 断裂强力测试结果与分析

5.1.1 当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱原料对断裂强力的影响分析。

纬纱原料对断裂强力的影响见图1和表2所示。从图1和表2得出，当织物的经密、纬密和组织结构相同时，织物的经向断裂强力大于纬向断裂强力；用18.4tex铜改性聚酯纯纺纱做纬纱的织物断裂强力比用14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱为纬纱的织物的断裂强力高。这是因为在织物的经密、纬密和组织结构相同时，纤维的性质决定了织物的拉伸性能，纤维的强伸度大，织物的强伸度也大[4]，铜改性聚酯纤维断裂强度为3.41cN/dtex，棉纤维的断裂强度为2.51cN/dtex，在线密度相同的情况下，若将铜改性聚酯纤维与棉纤维混纺后，铜改性聚酯纤维纯纺纱比铜/棉混纺纱的强度高，18.4tex铜改性聚酯纯纺纱的断裂强力为397cN，14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱的断裂强力为280.5cN，由于18.4tex铜改性聚酯纯纺纱比14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱粗，用18.4tex铜改性聚酯纯纺纱作为纬纱的织物紧度也大，织物紧度见表1所示，紧度大，则纱线之间的摩擦阻力增加，所以用18.4tex铜改性聚酯纯纺纱比用14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱织造的织物强力高。由于经密比纬密大，织物的经向断裂强力大于纬向断裂强力。

图1 纬纱原料对拉伸断裂强力的影响

5.1.2 当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密对断裂强力的影响分析。

当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密对断裂强力的影响见图2、图3所示。从图2、图3可以看出，当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，随着纬密的增加，织物的经向断裂强力和纬向断裂强力也随之增大，且经向断裂强力大于纬向断裂强力。

这是因为当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，织物的纬密对织物的拉伸强度的影响十分显著，随着纬密的增加，织物的断裂强度也随着增加，这是因为经密、纬纱原料和组织结构相同时，经向紧度不变，而纬向紧度和总紧度增加，纱线之间的摩擦阻力增加，织物的拉伸断裂强度增加。

图2 18.4tex铜改性聚酯纯纺纱做纬纱时，纬密对断裂强力的影响

图3 14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱做纬纱时，纬密对断裂强力的影响

5.2 耐平磨性测试结果与分析

5.2.1 当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱原料对耐平磨性的影响分析。

从表2中可以看出，当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱为18.4tex铜改性聚酯纯纺纱的织物重量损失率比用14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱为纬纱的织物的重量损失率小，说明当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱为18.4tex铜改性聚酯纯纺纱织物的耐平磨性更好。这是因为当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纤维的断裂伸长率和弹性回复率是影响织物耐磨性的决定性因素，因为在织物磨损过程中，纤维疲劳而断裂是最基本的破坏形式，纤维断裂伸长率大、弹性回复率高和断裂比功大的织物的耐磨性比较好[4]。铜改性聚酯纤维的断裂伸长率为13.42%，卷曲弹性回复率为82.94%；棉纤维的断裂强度2.51cN/dtex，断裂伸长率6.24%，卷曲弹性回复率74%。

5.2.2 当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密对耐平磨性的影响分析。

从表2中可以看出，当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，随着纬密的增加，织物的耐平磨性越好，重量损失率越小。这是因为当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密增加，织物越厚，纤维受束缚点增多，摩擦时纤维不易抽出，这有利于织物耐磨性，织物厚度测试结果见上页表1所示，与对应上页表2中的重量损失率对照，织物越厚耐平磨性越好；由于织物组织均为平纹，织物中纱线越粗，织物的支持面越大，织物受摩擦时实际面积越大，不易产生应力集中，而且成纱截面上包括的纤维根数多，磨损时，需要抽出或磨损较多根的纤维后纱线才会解体，这些都有利于增强织物的耐平磨性[4]。

5.2.3 刚柔性测试结果与分析

弯曲刚度是单位宽度的织物所具有的抗弯刚度，弯曲刚度越小，表示织物越柔软。抗弯弹性模量说明组成织物的材料拉伸和压缩的弹性模量，抗弯弹性模量数值越小，表示材料刚性越小，容易弯曲变形[5]。弯曲长度、弯曲刚度和抗弯弹性模量的测试与计算结果见表2所示。

(1)当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱原料对织物刚柔性的影响分析

纬纱原料对织物刚柔性的影响见表2所示。从表2可以看出，当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纬纱为18.4tex铜改性聚酯纯纺纱的织物弯曲长度、弯曲刚度和抗弯弹性模量比用14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱为纬纱的织物大，刚性较好，柔软性较差。这是因为当织物的经密、纬密和组织结构相同时，纤维初始模量是织物刚柔性的决定性因素，纤维初始模量大的，织物刚性也大，铜改性聚酯纤维的初始模量为69.81cN/dtex，棉纤维的初始模量为68.12 cN/dtex，且18.4tex铜改性聚酯纯纺纱比14.7tex棉/铜(60/40)混纺纱粗，其织物较硬挺。

(2)当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密对织物刚柔性的影响分析

纬密对织物刚柔性的影响见下页图4和下页图5所示。从下页图4和下页图5中可以看出，当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，随着纬密增加，织物的抗弯长度、抗弯刚度、抗弯弹性模量也随之增加。这是因为当织物的经密、纬纱原料和组织结构相同时，纬密增加，织物厚度也相应增加，织物刚性显著增加，身骨变得硬挺。