朱進忠，蘇玉恒

(河南工程學(xué)院 紡織工程系，河南 鄭州 450007)

玻璃纖維與金屬纖維、棉、麻、絲及其他人造纖維相比具有耐高溫、抗腐蝕、強度高、比重輕、吸濕低、延伸小及電絕緣性能好等一系列優(yōu)異性能，它在機械、電氣、光學(xué)、耐腐蝕、隔熱及吸聲等方面具有無可比擬的優(yōu)越性，現(xiàn)已遍及電子、通訊、機械、冶金、化工、建筑、車船、航空、航海、信息、環(huán)保及遺傳工程、微電子技術(shù)等高新技術(shù)領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前途[1].中國是世界紡織工業(yè)大國，玻璃纖維已成為其必不可少的原材料.因此，研究分析玻璃纖維的有關(guān)問題，日益受到人們的重視[2].

本文測試了玻璃纖維紗線的線密度、捻度及斷裂強力等物理性能指標(biāo)，建立了玻璃纖維紗線強力與捻度的回歸曲線，求出了臨界捻度并討論了玻璃纖維紗線的強力與捻度的關(guān)系.這些工作對生產(chǎn)上精選設(shè)計及快速調(diào)整捻度具有生產(chǎn)實用價值.

1 實 驗

1．1 實驗材料和主要儀器

實驗材料是由洛玻晶緯玻璃纖維有限公司提供的兩種三股玻璃纖維紗線：50 tex×3和22 tex×3，是由玻璃纖維無捻紗合股加捻而成.

主要儀器是HD02N型電子織物強力儀、Y331N型紗線捻度儀等.

1．2 實驗方法[3,4]

先測出兩種玻璃纖維紗線的捻度分別為：84.4捻/m和65.1捻/m，然后通過對紗線進行不同捻度的追加自制出若干組紗樣(捻度追加情況見表1、表2).在同等條件下，測試每組紗樣的斷裂強力值(見表3、表4)，繪出各種玻璃纖維紗線強力—捻度關(guān)系圖，并擬合出相關(guān)方程，確定出臨界捻度，以作為生產(chǎn)上設(shè)計的參考依據(jù).

表1 50 tex×3玻璃纖維紗線追加捻度后結(jié)果Tab.1 The added twist for 50 tex×3 glass fiber yarn

表2 22 tex×3玻璃纖維紗線追加捻度后結(jié)果Tab.2 The added twist for 22 tex×3 glass fiber yarn

表3 50 tex×3玻璃纖維紗線強力測試結(jié)果Tab.3 Strength test of 50 tex×3 glass fiber yarn

表4 22 tex×3玻璃纖維紗線強力測試結(jié)果Tab.4 Strength test of 22 tex×3 glass fiber yarn

2 實驗結(jié)果與分析

2．1 紗線強度與捻度的關(guān)系圖

根據(jù)表3與表4畫出紗線強度與捻度關(guān)系見圖1與圖2.從圖1與圖2可以看出，紗線的強力隨著捻度的增加而增加，當(dāng)增加到一定時，強力又隨著捻度的增加而降低.這是由于加捻后纖維的傾斜使其所能承受的軸向力有所減小，捻度增加到一定程度時紗線強力達到最大值，此后捻度在增加紗線強力反而減小,其強力最高時的捻度就是臨界捻度.

圖1 50 tex×3玻璃纖維紗線強力-捻度曲線圖Fig.1 Streng th-twist curve for 50 tex×3 glass fiber yarn

圖2 22 tex×3玻璃纖維紗線強力-捻度曲線圖Fig.2 Streng th-twist curve for 22 tex×3 glass fiber yarn

2．2 紗線強度與捻度回歸方程的建立

應(yīng)用Matlab數(shù)學(xué)分析軟件對數(shù)據(jù)進行擬合得到兩種玻璃纖維紗線回歸方程并按回歸方程計算臨界捻度和最大強力.

由上述計算和紗線強力—捻度曲線圖可知，50 tex×3玻璃纖維紗線的臨界捻度為42.665捻/m，臨界捻度前紗線的強力隨著捻度的增加而增加，在臨界捻度之后，強力又隨著捻度的增加而降低.22 tex×3玻璃纖維紗線在臨界捻度為36.533 6捻/m，紗線的強力隨捻度的變化規(guī)律和前一品種相同，在臨界捻度附近紗線強力達到最大.

2．3 紗線捻度對強度的影響分析

紗線加捻后，紗線的加捻程度不僅影響紗線的直徑、光澤等外觀，也影響紗線的強度、彈性、伸長等內(nèi)在質(zhì)量和手感，這里主要分析捻度對強力的影響.

玻璃纖維紗線屬長絲紗線，并不是加捻程度越大紗線的強力就越大，原因是加捻既存在有利于紗線強力提高的因素，又存在不利于紗線強力的因素[5,6].有利因素是加捻使紗線在長度方向的強力不均勻性降低.紗線受力時，斷裂總是發(fā)生在紗線強力最弱處，紗線的強力就是弱環(huán)處所能承受的外力.加捻時，弱環(huán)處分配到的捻回較多，使該處強力的提高較其他地方大，導(dǎo)致紗線強力不均勻性降低，從而使紗線強力提高.不利因素有：(1)加捻使紗中纖維傾斜，導(dǎo)致纖維承受的軸向分力減小而使紗線的強力降低；(2)加捻過程中使紗中纖維產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，致使紗線受力時纖維再承擔(dān)外力的能力降低.加捻對紗線強力的影響，是以上有利因素和不利因素的對立統(tǒng)一.在捻度較小時，有利因素占主導(dǎo)地位，表現(xiàn)為紗線強力隨捻度的增加而升高.當(dāng)捻度達到臨界捻度后，則表現(xiàn)為不利因素起主導(dǎo)作用，紗線的強力隨捻度的增加而下降.

工藝設(shè)計中一般采用小于臨界捻度的捻度，以在保證紗線強力的前提下提高紗線的生產(chǎn)效率.

3 結(jié) 語

通過測試的玻璃纖維紗線的線密度、捻度和斷裂強力等物理性能指標(biāo)，建立了玻璃纖維紗線強力與捻度的回歸曲線，求出了臨界捻度并討論了玻璃纖維紗線的強力與捻度的關(guān)系.

分析表明,玻璃纖維紗線的強力隨著捻度的增加而增加，增加到一定捻度時又隨著捻度的增加而降低，50 tex×3和22 tex×3玻璃纖維紗線強力最高時的捻度即臨界捻度分別為42.665捻/m和36.533 6捻/m，其對應(yīng)的臨界捻系數(shù)分別為51.7和22.5.

參考文獻：

[1] 劉 明．玻璃纖維紗線的最佳強力捻系數(shù)研究[J]．上海紡織科技，2009，37(9)：26-27，57.

[2] 劉 妍，劉士廣，姜華強．細紗捻系數(shù)與紗線強力的相關(guān)性分析[J]．棉紡織技術(shù)，2008， 36(8)：15-18.

[3] GB/T 7690.2-2001．增強材料 紗線試驗方法 捻度的測定[S]．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[4] GB/T 7690.3-2001．增強材料 紗線試驗方法 玻璃纖維斷裂強力和斷裂伸長的測定[S]．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[5] 張一心，朱進忠，袁傳剛．紡織材料[M]．北京：中國紡織出版社，2005.177-197.

[6] 朱進忠．實用紡織商品學(xué)[M]．北京：中國紡織出版社,2006.28-31.