不同细度氨纶机械性能对比分析

王剑英,于立莹,曾双穗,于 菲

(浙江方圆检测集团股份有限公司,浙江 杭州310013)

氨纶作为一种弹性纺织纤维原料,因其低模量、高弹性、高回弹率及高断裂伸长率的性能特点[1],广泛应用于内衣、牛仔裤、运动服、袜子、医用绷带以及纸尿裤等领域,一方面随着氨纶纤维的加入上述产品的穿着使用舒适性得到提升,另一方面产品本身能够增加产品附加值[2]。

随着纺织加工技术与氨纶技术的发展,氨纶的应用领域越来越广泛,为了更好地开发应用氨纶,有诸多的国内外学者对氨纶进行了大量研究,重点集中在拉伸对氨纶纤维结构以及疲劳性能的影响[3-4]、氨纶耐老化性能影响因素[5]、拉伸速率对氨纶力学性能的影响[6]、纺丝原液含量对氨纶丝应力松弛[7]的影响等关于氨纶纤维弹性回复与应力松弛方面的研究与探索,也有部分学者将氨纶纤维用于开发纱线与面料弹性回复塑性形变方面的研究[8-12],鲜有学者对不同细度氨纶的机械性能进行了对比分析。生产企业在应用氨纶开发面料或产品时更多的是根据生产成本去选择不同细度的氨纶,鲜有从不同细度氨纶本身的机械性能去考虑使用氨纶。因此对不同细度氨纶的机械性能进行对比分析,为更好地开发设计氨纶产品提供参考。

1 试验部分

1.1 样品

选择细度规格不同的氨纶丝试样5个,试样规格见表1。

表1 氨纶丝试样规格

1.2 仪器

HD009N型电子单丝强力仪(南通宏大纺织仪器有限公司)。

1.3 测试步骤

1.3.1 沸水收缩测试

参照标准GB/T 6505-2017《化学纤维 长丝热收缩率试验方法(处理后)》中的单根法进行测试,测试长度为50 cm,每个试样测试10次,取平均值。

1.3.2 线密度变异系数测试

参照标准FZ/T 50005-2013《氨纶丝线密度试验方法》进行线密度变异系数的测试,每次取2 m 氨纶丝萃取后烘干称重,每个试样测试10次,计算得出线密度变异系数(CV 值)。

1.3.3 拉伸性能测试

参照标准FZ/T 50007-2013《氨纶丝拉伸性能试验方法》对氨纶丝的断裂强度、断裂伸长率、300%伸长时强度以及300%伸长时强度变异系数4个指标进行测试,夹钳间隔距为50 mm,拉伸速度为500 mm/min,每个试样测试10次取平均值,并计算变异系数。

1.3.4 弹性恢复率测试

参照标准FZ/T 50006-2013《氨纶丝弹性试验方法》对氨纶丝的拉伸300%的弹性回复率进行测试,夹钳间隔距为50 mm,拉伸速度为500 mm/min;试样从0%伸长处L0被拉伸至300%伸长处L1,然后回复至0%伸长,拉伸回复循环4次,在第5次拉伸至300%伸长时,记录力值F,延时30 s,记录力值F2,再回复至0%伸长,延时30 s,进行第6次拉伸,记录试样拉伸至预加张力处的长度L2。 参照公式(1)计算300%弹性回复率,每个试样测试10次取平均值。

式中 E 为单根试样的300%弹性回复率,%;L1为300%伸长时的长度,mm;L2为第6次加载拉伸至预加张力处的长度,mm;L0为0%伸长时的夹持长度,mm。

2 结果与分析

2.1 试验结果

5个不同细度规格氨纶丝的指标测试结果见表2。

表2 测试数据

2.2 分析

2.2.1 沸水收缩率

从表2可知,试样的沸水收缩率随着细度的增加呈现下降的趋势,这可能是由于细度较细时,氨纶丝在沸水中处理时,受热收缩较为明显,从而导致收缩率较高。

2.2.2 线密度CV值

试样的线密度CV 值随着氨纶丝细度的增大,明显下降,见表2,这可能是由于氨纶丝细度较小时在生产过程中易受到外界的影响,而导致其细度出现不匀,最终体现在线密度的CV 值较高。

2.2.3 拉伸性能

对于氨纶丝的断裂强度、断裂伸长率、300%伸长时强度以及300%伸长时强度变异系数4个拉伸性能指标而言,其中300%伸长时的强度随细度的变化不明显,这是由于氨纶丝纤维拉伸断裂伸长率远大于300%,因此在氨纶纤维被外力作用拉伸至300%时氨纶纤维处于弹性形变状态,此过程氨纶纤维内部微结构主要是氨纶软链段被拉伸,虽然试验对象细度不同,但是纤维内部结构相同,因此体现在300%伸长强度不同细度变化不明显。断裂强度随氨纶丝细度的增加呈现先增后减的现象,这是由于氨纶丝细度较小时,氨纶丝线密度变异系数(CV 值)较大,表现在细度小的氨纶丝纵向上粗细变化较大,导致其强度较小;当氨纶丝细度增加后,其变异系数(CV 值)降低,纵向粗细变化较小,氨纶丝纵向弱节少,故反应在其断裂强度上较大。断裂伸长率随着细度增加呈现增加的趋势,拉伸300%时强度的CV 值随着氨纶丝细度的增加呈现下降的趋势。

2.2.4 弹性回复率

从表2可知,氨纶丝试样拉伸300%时弹性回复率随着细度的增加呈现下降的趋势,即相对细度较细的氨纶丝弹性回复性能较好,这也与氨纶实际应用相符,在常见的服用面料中,氨纶以3.33～5.55 tex居多,这也是由其回弹性能决定的。

3 结论

(1)氨纶丝的沸水收缩率随着细度的增加呈现下降的趋势;氨纶丝的线密度CV 值随着氨纶丝细度的增大,明显下降;

(2)对于氨纶丝的断裂强度、断裂伸长率、300%伸长时强度以及300%伸长时强度变异系数4个拉伸性能指标而言,其中300%伸长时的强度随细度的变化不明显,断裂强度随氨纶丝细度的增加呈现先增后减的现象,断裂伸长率随着细度增加呈现增加的趋势,拉伸300%时强度的CV 值随着氨纶丝细度的增加呈现下降的趋势;

(3)氨纶丝试样拉伸300%时弹性回复率随着细度的增加呈现下降的趋势,即相对细度较细的氨纶丝弹性回复性能较好。