5中空工业涤纶丝帐篷基布的开发及性能研究

中空工业涤纶丝帐篷基布的开发及性能研究陈南梁周韦韦高琳(东华大学纺织学院)（浙江海利得新材料有限公司)摘要：应用最新研制成功的中空工业涤纶长丝在剑杆小样织机上进行平纹布的试织，然后和经过相同织造工艺、组织结构、设计纤度的常规涤纶织物，进行相同的拉伸、撕破、保暖试验，经过对试验结果的分析研究，证明中空工业涤纶丝试样保暖性能明显优于常规涤纶试样，其拉伸断裂强力、撕破强力虽小于常规涤纶试样，但仍满足目前帐篷基布的强力要求，说明这种最新研制成功的中空工业涤纶长丝用来织造帐篷基布是完全可行的。关键词：中空工业涤纶长丝；拉伸性能；撕破性能；保暖性能ProductDevelopmentandPerformanceResearchoftheHollowShapedPolyesterTentBaseClothChenNanliangZhouWeiweiGaoLin(DonghuaUniversity)(ZheJiangHailideNewMaterialCo..Ltd.)Abstract:weavingthetabbyclothwiththehollowshapedpolyesterfilamentofthelatestdesignandtheroutinepolyesterfilamentrespectivelyontherapierloom,thesetwotypesoffabricusetthesameweavingtechnique、histologicalstructureandtechnologicfineness.Thentestingandanalyzingtheirtensileperformance,tearperformanceandthermalproperty.Theresultsprovethatthethermalpropertyofthehollowshapedpolyesterfabricismuchbetterthantheroutinepolyesterfabric,butitstensilestrength、tearstrengthisnotasgoodastheroutinepolyesterfabric,butitisstilltotallyavailabletoweavethetentbaseclothbecauseofitshighstrength.Keywords:hollowshapedpolyesterfilament;tensileproperty;tearproperty;warmproperty前言帐篷布是产业用纺织品中传统的大类产品，广泛用于车站，港口码头，野外作业和堆货场等方面，用作遮盖仓储物资的毡布和车船运输中用的盖布。随着国民经济的发展，货物运输量的增加，游览区的开发和美化现代都市建筑等，篷盖材料的需求呈不断增长的趋势。基布是帐篷布的骨架,它的性能在很大程度上影响着最终产品的性能。在上个世纪,我国70年代以前基本上都是用棉质帆布。由于棉帆布易霉、怕腐蚀、布身重,使用一年左右就因发霉、暴纱而失去使用价值。自80年代开始试制了维纶帆布,维纶强力高、耐腐蚀、不易霉烂,故予以推广使用,取得了较好的经济效益社会效益。90年代,随着化纤业的迅速发展,涤纶以其独特的优势在纺织业中占据了相当重要的地位。涤纶大分子内几乎没有亲水基团，干、湿状态下的机械性能没有多大差异；它初始模量高，纤维在小负荷作用下不易变形，耐磨性能好，热稳定性强。目前，我国推广使用的是涤纶篷盖布，而涤纶长丝以优于涤纶短纤纱的优良性能成为蓬盖布基布的首选原料。目前帐篷的种类丰富多样，基本满足了人们的需要，然而在一些特殊条件下，帐篷则需要有比较高的保暖性能，而我国目前在采用新型材料研制高附加值的帐篷布这一方面的研究则较少。中空纤维由于其独特的空腔结构可以储存较多的静止空气，因此本文采用浙江海利得新材料股份有限公司最新研制成功的1000D和500D涤纶中空长丝来试织涤纶帐篷基布，并与相同设计纤度的常规涤纶帐篷基布进行比较，以期开发出一种力学性能优良而保暖性能好的新型帐篷基布。1涤纶试样制备本文采用的长丝分别为1000D和500D的中空工业涤纶长丝和常规工业涤纶长丝，两类长丝具有相同的设计纤度，纱线的规格如表1所示。试样在全自动剑杆小样机上织制，织物结构采用目前帐篷基布最常用的机织平纹布，根据纱线的细度和织机的性能设定试样的经密，然后根据打纬力，决定其纬向密度。试样的实际规格如表2所示。表1纱线的规格试样特数断裂强力（N）断裂伸长率E(%)断裂伸长L(mm)1000D常规涤纶长丝1100dtex/72f80.2912.8632.151000D中空涤纶长丝770dtex/96f51.6720.9852.57500D常规涤纶长丝556dtex/96f37.8855.7822.31500D中空涤纶长丝392dtex/96f25.2018.7946.97表2试样的实际规格试样织物组织实测经纬密度（根/10cm）克重（g/m2)厚度(mm)紧度1000D常规涤纶试样2/2纬平纹180×104390.50.5682％1000D中空涤纶试样2/2纬平纹180×128253.00.4676％500D常规涤纶试样2/2纬平纹260×160286.50.3884％500D中空涤纶试样2/2纬平纹260×200203.10.3679％2涤纶试样拉伸性能测试及分析2.1拉伸性能测试本试验采用扯边纱条样法，根据GB/T3917—1997，在YG065型电子织物强力仪上进行试验，夹持长度为200mm，拉伸速度为100mm/min。拉伸强力比较见图1。050010001500200025003000350040001000D经向500D经向1000D纬向500D纬向常规涤纶试样拉伸强力中空涤纶试样拉伸强力图1中空和常规试样拉伸强力比较2.2拉伸性能分析试样在拉伸外力作用下破坏的主要和基本方式是受力纱线被拉断,纱线开始受拉伸时首先由弯曲状态变成伸直,并且压迫非拉伸系统的纱线;继续承受外力时,受力系统的纱线开始变细,织物变薄,横向非拉伸系统的纱线由于切向滑动阻力的作用,两边的纱线向里凹进,织物呈现“束腰形”,最后纱线逐根断裂,整个织物解体。由图1可以看出，对于同一块试样，其经向拉伸强力总是大于纬向拉伸强力，其原因有二，一是经向密度大于纬向密度，二是纬纱在织造过程中，由于打纬受到一定的损伤。同样设计纤度的中空涤纶试样和常规涤纶试样比较，不管经向还是纬向，都是常规涤纶试样强力较高，在本试验中，对试样强力影响最大的因素是长丝的强力。虽然中空涤纶织物与常规涤纶织物相比，拉伸断裂强力存在一定的差异，但差值并不大，其强力仍大于目前第四代军用帐篷的强力。3涤纶试样撕破性能测试与分析3.1撕破性能测试本实验由于没有确定的测试标准，采用反复试验后，采用梯形撕裂法，同样在YG065型电子织物强力仪上进行，夹持长度为100mm，拉伸速度为100mm/min。撕破强力比较见下图2。01002003004005006007008009001000D经向1000D纬向500D经向500D纬向撕破强力常规涤纶试样撕破强力中空涤纶试样撕破强力图2中空和常规试样撕破强力比较3.2撕破性能分析织物在撕裂过程中,对其中每根纱线讲,可视作一个简单的拉伸过程。对于整体而言，撕裂则是织物中的纱线依次逐根断裂。关于撕裂机理,Krook等对其撕裂破坏过程作了观察和摄影,提出了撕裂三角形区del的概念,指出是del区中的纱线性质决定织物的撕破强力。织物的撕裂强度与纱线强度大约成正比,同时纱线的断裂伸长率越大,受力三角形愈大,同时受力纱线根数越多,因而撕裂强度越大。研究表明,断裂伸长率与单纱强度对撕裂强力的影响具有一致性。由图2可知，虽然织物组织，密度等对织物的撕破强力也有一定的影响，但在本试验中，试样采用相同的组织结构，经向密度也相同，纬向密度差别不大，因此相对于纱线强力的影响来说，可以忽略不记，因此试样的撕破强力也具有如拉伸强力相似的特性：同样设计纤度的中空涤纶试样和常规涤纶试样相比，不论经向还是纬向，常规涤纶试样撕破强力总是大于中空涤纶试样撕破强力。同一块试样，其经向撕破强力总是大于纬向撕破强力。3.3撕破强力和拉伸断裂强力相关性分析050010001500200025003000350040001000D常规经纬500D常规经纬1000D中空经纬500D中空经纬拉伸断裂强力撕破强力图3撕破强力和拉伸断裂强力比较按照织物两种破坏形式的测试结果,以试样品种为横坐标,实测撕裂强力和断裂强力为纵坐标,见图3。从图中可以看出,同一种织物的断裂强力远大于撕裂强力,这主是由于拉伸断裂是拉伸系统所有纱线同时受力断裂,而撕裂则是织物中纱线依次逐根断裂所致。同时也看出两者有相似的变化规律。为了研究织物撕裂强力和断裂强力之间的关系,根据测得的数据作出散点图4，从散点图中可以看出撕裂强力和断裂强力之间大至成线性关系。因此,我们用回归分析的方法处理两变量之间的关系,找出两者之间关系的经验公式。050010001500200025003000350040000100200300400500600700800900撕破强力拉伸断裂强力图4撕破强力和拉伸断裂强力散点图利用上图中的数据做一元线性回归方程分析，得到这四种涤纶试样的撕破强力与拉伸断裂强力值的线性方程如下：Y=3.3635X＋970.47根据试验数据所得出的理论分析式表明撕裂强力指标和断裂强力指标有良好的线性相关,相关系数为0.944087。由于撕裂强力和断裂强力之间良好的相关性,可以用撕裂强力指标代替断裂强力指标来评定经过柔软整理、抗皱整理和涂层整理的纺织产品的耐用程度和内在质量,从而减少织物检测项目和节约原材料。4涤纶试样保暖性能测试与分析4.1保能性能测试隔热保暖是产业用纺织品的重要性能，本试验采用平板式织物保暖仪，测试依据为GB11048－1989《纺织品保温性实验方法》。根据试验所测得结果如表3所示。无试样试验散热量Q0：0.49820。无试样试验传热系数U0：7.9712。表3保暖性测试结果试样QUCLO1000D常规涤纶试样25.5923.320.27911000D中空涤纶试样34.3115.220.4249500D常规涤纶试样23.4226.070.2491500D中空涤纶试样30.4917.960.364.2保暖性能分析纺织品作为纺织纤维和空气的集合体，其传热途径包括传导、对流、辐射和伴随着水汽传输而发生的潜热传递。由于纺织品内部的纤维之间、纱线之间或纱线中的纤维之间的缝隙孔洞相对较小，对一般纺织品而言，对流和辐射的传热效果在常规使用条件下小于热传导对传热的贡献。由于空气的导热系数很小，纤维的导热系数远远大于静止空气的导热系数，因而纤维和空气组合体－织物的保暖性,主要决定于纤维层中夹持空气的数量和状态，纤维集合体中静止空气量越多,则保温性越好。针对本试验而言，由上述数据可知：1、传热系数越大，其传导的热量越多，热阻小，克罗值和保温率越低。2、上述四种织物的保暖性大小分别为：1000D中空涤纶试样＞500D中空涤纶试样＞1000D常规涤纶试样＞500D常规涤纶试样。3、织物厚度，经纬向密度，纤维的细度对织物的保暖性虽都有一定的影响，但在本试验中，相对于中空长丝中的静止空气来说，这些方面的影响处于次要地位，因此本试验中中空涤纶试样的保暖性主要是受中空涤纶长丝中静止空气的影响。5结论1、通过对试样拉伸性能和撕破性能的测试，阐明了同样设计纤度的中空工业涤纶长丝和常规工业涤纶长丝，在经过相同的上机工艺织造后，长丝本身的性能，即长丝的断裂强力，断裂伸长率对拉伸和撕破性能的影响是最大的。2、试样撕裂强力和断裂强力之间存在良好的相关性,因此可以用撕裂强力指标代替断裂强力指标来评定纺织产品的耐用程度和内在质量,从而减少织物检测项目和节约原材料。3、中空工业涤纶试样其保暖性明显优于常规工业涤纶试样。4、中空工业涤纶试样拉伸强力和撕破强力都小于相同设计纤度的常规工业涤