棉织物紧度对其力学耐久性的影响

刘 倩，沈兰萍，卢士艳

（西安工程大学 纺织与材料学院，陕西 西安710048）

天然棉纤维织物具有柔软舒适的贴身感觉，其吸湿性好、保暖性强及不易滋生细菌等优点使其一直深受大众的欢迎。尤其是近年来对婴儿和童装服饰面料的重视，使得棉织物经久不衰。但是由于棉自身性能关系使得其面料耐久性差，如何通过合理的织物设计来改善就是一种考验。由于织物紧度对织物的耐久性有较大影响，本文从织物紧度与其机械性能之间的关系角度，分析了其对耐久性的影响，为面料设计提供一定依据。

1 试验部分

1.1 试样制备

经纬纱均选用18.2tex纯棉纱，设计试织6种组织相同、密度不同的样品，下机后织物经退浆、洗涤、热定形处理。织物规格见表1。

表1 棉织物试样规格参数

1.2 测试仪器和方法

测试棉织物的撕裂性采用YG033A织物撕裂仪；拉伸断裂性采用YG026－250D型电子强力机；顶破性采用YG026D－250型电子强力机；耐磨性采用Y522织物磨损试验机。测试方法参照相关国标进行，每种试样取3块进行测试，取其平均值。

2 结果和分析

织物抵抗因外力引起损坏的性质即为织物的耐久性，其大多是通过测试织物的拉伸断裂、顶破、撕裂及耐磨性等来反映的［1－2］。

2.1 撕裂性能

织物撕裂是日常中较常见和容易发生的一种破坏形式，织物往往由于局部撕裂破坏而使服装失去实用价值。同时织物的其他力学破坏形式如磨损、顶裂等也常以撕破为最终的破坏形式［3－4］。试样的撕裂强力测试数据如表2所示。

表2 织物撕裂强力测试结果

织物开始撕裂时首先是屈曲的纱线进行伸展，从而扩大织物上承受外力的区域，提高了织物纱线的撕裂强力。在织物紧度较小时纱线间交织点少使得纱线易滑落，形成的受力三角形较大，撕裂强力较大。分析表2中数据可知，随着紧度的增大，撕裂强力呈现波动增大趋势；当织物紧度增加至85%左右时，随着屈曲纱线的伸直和拉长及纱线密度的增大，使得纱线间摩擦阻力增加，受力三角形变小，织物的撕裂强力趋于下滑。即随着织物紧度的增大，织物的撕裂强力呈现出先增大后减小的趋势。

2.2 拉伸断裂性能

织物的拉伸断裂性能不仅反映了织物的耐穿性，而且与织物的装饰美学性也关系密切［5－6］。织物的经纬向拉伸断裂测试数据如表3、表4所示。

表3 织物经向拉伸断裂测试结果

表4 织物纬向拉伸断裂测试结果

由表3、表4数据可得出，织物的拉伸断裂强力随紧度增大而增大，直到织物紧度增大到80%左右时其拉伸断裂状态、耐用性能较好；超过这一数值时随着织物经纬密度的增加，纱线所受张力、屈曲程度等增加过多，对织物强力和织造都不利。同时因纬向织率大原因，使得纬向伸长率和伸长值普遍比经向的大。

2.3 顶破性能

机织物在强度和变形方面呈现各向异性，织物在穿着时受到一垂直于织物平面的集中负荷作用时首先在变形大、强度最薄弱的一处使纱线断裂，然后出现撕裂、滑脱，这种情况较常出现在服饰的膝部、肘部等处，尤其是儿童服装［7－8］。织物顶破强力测试值见表5。

表5 织物顶破强力测试结果

织物的顶破取决于经纬向纱线的受力和相互作用，经纬密度比值越接近于1时，顶破时经纬纱越能同时发挥作用，分解顶破力，使得其纱线间的各项异性较小，织物的顶破强力较高。分析表5中数据可知，随着经纬密度的增大织物顶破强力不断增大，但增长趋势较小，到第三块织物时其扩张度达到最大。同时织物的拉伸断裂强度对顶破有直接影响，即随着经纬向拉伸强力的增加，顶破强力明显提高。综合分析得出，织物紧度在80%左右即经纬密度接近时有较好的顶破性能，继续增大紧度，其顶破强度增长趋势不明显且扩张度有所降低。

2.4 耐磨性能

磨损是织物损坏的主要原因之一，织物的磨损总是先从纱线凸起部位开始，即从屈曲波峰的外缘开始，逐渐向内发展；当部分纤维断裂纤维端伸出，使织物起毛，断裂摩擦又使部分纤维磨断脱落或抽拔滑脱时纱线变细，织物变薄，组织破坏，直至出现破洞［9］。本次试验采用平磨试验方法来模拟衣服袖部与臀部的磨损状态，以研究织物紧度与耐磨性之间的关系，对评定织物的服用牢度有很重要意义。试验结果按照磨损所需的转数列表，如表6所示。

表6 织物耐磨性测试结果

分析表6数据可得出，随着织物经密的增大，紧度增加的同时使得经纱屈曲增大，织物的支持面增大，使织物承受磨损的实际面积、纱线磨损根数增大，同时织物的平方米重、厚度等也增加，这有利于提高织物的耐磨性。另一方面紧密的织物，其纱线间的摩擦力增大，使得受力纤维在织物内产生弹性转移的可能性小，在磨损时不利于纱线移动，又不利于提高织物的耐磨牢度。在紧度较小时前者的影响因素占据主导地位，但随着紧度增大后者影响越来愈大。综合分析可得，织物的耐磨性与经纬密度之间的关系较复杂，变化规律较拉伸、撕裂等不明显，但随着紧度的增大仍呈现出不断波动增大的趋势。

3 结论

（1）织物紧度影响织物撕裂时受力三角的大小和受力纱线根数，与撕裂性关系密切。紧度较小时随着紧度的增大，撕裂强力不断增大；当紧度增大到一定数值时对织物的撕裂强力影响较小。

（2）紧度对织物的拉伸断裂性影响有一定的规律性，在纱线线密度相同时织物的拉伸断裂强度随着紧度增大呈波动增长趋势。

（3）随着紧度的增大织物顶破强力不断增大，但增长趋势较小，到紧度80%时织物扩张度达到最大。

（4）织物紧度对其耐磨性的影响较复杂，变化规律较拉伸、撕裂等不明显，但随着紧度的增大仍呈现出不断波动增大的趋势。

［1］周璐英.现代服装材料学（第2版）［M］.北京：中国纺织出版社，2000.3－4.

［2］于伟东.纺织材料学［M］.北京：中国纺织出版社，2006.305－306.

［3］范立红，沈兰萍.纺织品检测实验［M］.陕西：西安工程科技学院，2002.26－27.

［4］杨以雄，近田富士雄.机织物撕裂现象的探讨［J］.中国纺织大学学报，1990，（6）：39－44.

［5］王廷荣，齐大鹏.织物结构相与拉伸断裂性能关系分析［J］.轻纺工业与技术，2010，39（6）：3－5.

［6］张 辉，沈兰萍.迷彩织物服用性能测试分析［J］.纺织科技进展，2005，（4）：54－55.

［7］李 焰，谭 磊.服用机织物力学性能各相异性的分析［J］.纺织学报，2003，（2）：30－32.

［8］刘 琳.织物组织结构与性能关系的研究［J］.中国纤维，2008，（9）：43－46.

［9］余序芬.纺织材料实验技术［M］.北京：中国纺织出版社，2008.254－256.