孫德斌,楊 琳,譚 磊,楊慶斌
(青島大學紡織服裝學院,山東 青島 266071)
天然竹纖維是指采用獨特的工藝從竹子中直接分離出來的纖維。一般是根據(jù)紡織廠采用的紡紗系統(tǒng),將天然的竹材鋸成生產(chǎn)上所需要的長度,采用機械、物理的方法去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質(zhì),從竹材中直接提取竹原纖維[1~3]。天然竹纖維與采用化學處理的方法生產(chǎn)的竹漿黏膠纖維(再生纖維素竹纖維)有著本質(zhì)上的區(qū)別。前者是純粹的天然纖維,屬綠色環(huán)保型纖維,纖維性能優(yōu)異,具有特殊的風格,服用性能極佳,保健功效顯著。有學者對竹漿纖維的基本力學性能、熱穩(wěn)定性以及紡紗性能進行了研究[4-6],但對竹原纖維的研究較少。 隨著人們環(huán)保意識的增強,竹原纖維產(chǎn)品的開發(fā)日益受到重視,本文重點研究竹原纖維的基本力學性能。
實驗用竹原纖維為浙江麗水晉云竹木有限公司提供采用物理、機械的方法制得的,細度為6.01 dtex。
實驗用竹漿纖維為河北吉藁化纖廠生產(chǎn),細度為1.67 dtex,長度為38 mm的棉型竹漿纖維。
2.2.1 竹原纖維、竹漿纖維的基本拉伸性能實驗
實驗儀器:YG001N型電子式單纖維強力儀。
實驗條件:拉伸性能測試按照 GB/T14337—1993 進行。試樣的夾持長度為10 mm,拉伸速度為 10 mm/min,預(yù)加張力為0.5 cN/tex,夾持方式分別為直接拉伸、鉤接拉伸和結(jié)節(jié)拉伸,實驗次數(shù)為50次。
2.2.2 竹原纖維、竹漿纖維的摩擦性能實驗
表面摩擦性能實驗:
實驗儀器:Y151型纖維摩擦系數(shù)儀。
試驗條件:采用絞盤法,選用100 mg的張力夾頭,共用5個纖維輥,共測得50個數(shù)值求平均值。
3.1.1 竹原纖維、竹漿纖維一次拉伸性能
竹原纖維、竹漿纖維的一次拉伸性能實驗結(jié)果見表1。
表1 竹原、竹漿纖維干態(tài)與濕態(tài)拉伸性能對比表
從表1可見,竹原纖維為高強低伸長型纖維,在常溫常態(tài)下,竹原纖維具有很高的強度,達到6.86 cN/dtex,且竹原纖維有很高的初始模量,但它的伸長率低,僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強伸度發(fā)生變化。潤濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強度是干態(tài)時的71.9%,斷裂伸長率比干態(tài)時高8.78%,濕態(tài)時的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時也有明顯下降。
常態(tài)下的竹原纖維的強度明顯大于竹漿纖維,約為后者的2.96倍,而斷裂伸長率卻僅為竹漿纖維的21.2%。潤濕態(tài)時竹原纖維的強度、斷裂伸長率、初始模量、斷裂功等的變化與竹漿纖維的趨勢相同。潤濕態(tài)時竹原纖維的強度是竹漿纖維的2.31倍,斷裂伸長率為竹漿纖維的20.3%。圖1為竹原纖維和竹漿纖維干濕態(tài)拉伸曲線,從拉伸曲線的類型來說,竹原纖維和竹漿纖維的拉伸類別不同,竹原纖維屬于高強低伸長類型,但竹漿纖維屬于低強高伸長類型。此外竹原纖維的初始模量較大,說明具有較大抵抗變形的能力。
圖1 竹原纖維和竹漿纖維干濕態(tài)拉伸曲線
3.1.2 竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)力學拉伸性能
表2 竹原纖維(6.01 dtex)鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能
表3 竹漿纖維(1.67 dtex×38 mm)鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能
圖2 竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)一次拉伸曲線
圖3 竹漿纖維鉤接和結(jié)節(jié)一次拉伸曲線
表2和表3分別為竹原纖維和竹漿纖維鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能,圖2和圖3分別為竹原纖維和竹漿纖維鉤接與結(jié)節(jié)拉伸曲線,從實驗結(jié)果可以看出:竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)時的斷裂強度急劇下降,均不到干態(tài)時強度的20%,結(jié)節(jié)時的強度比鉤接時略大。此時的斷裂伸長率也顯著減小,分別為干態(tài)時的44.2%和75%。斷裂功尤其減小。
竹原、竹漿纖維鉤接、結(jié)節(jié)后的力學性能都有明顯降低。竹原纖維的下降程度顯著大于竹漿纖維。竹原纖維的鉤接強度比竹漿纖維高22.4%,斷裂伸長率卻為竹漿纖維的39.7%。竹原纖維的結(jié)節(jié)強度比竹漿纖維高25.8%,斷裂伸長率卻為竹漿纖維的33.9%。
3.2.1 竹原纖維與不同材料接觸時的摩擦性能
竹原纖維與不同材料摩擦時的摩擦性能見表4。
從表4中看出,竹原纖維與不同材料接觸時其摩擦系數(shù)是不同的,竹原纖維與金屬輥和橡膠輥的摩擦系數(shù)大于與纖維輥的摩擦系數(shù),在紡織加工中應(yīng)加以注意。
表4 竹原纖維與不同材料接觸時的摩擦性能
3.2.2 竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)比較
竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)比較見表5。從表5可以看出竹原纖維的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)均小于竹漿纖維,這主要是由于竹原纖維表面平直光滑所致。
表5 竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)
竹原纖維為高強低伸長型纖維,在常溫常態(tài)下,竹原纖維具有很高的強度,達到6.86 cN/dtex,且竹原纖維有很高的初始模量,但它的伸長率低,僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強伸度發(fā)生變化,強度減小,伸長增加。潤濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強度是干態(tài)時的71.9%,斷裂伸長率比干態(tài)時高8.78%,濕態(tài)時的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時也有明顯下降。
竹原纖維和竹漿纖維鉤結(jié)、結(jié)節(jié)后的力學性能指標都有明顯降低。竹原纖維的下降程度顯著大于竹漿纖維。
竹原纖維與金屬輥和橡膠輥的摩擦系數(shù)大于與纖維輥的摩擦系數(shù),竹原纖維的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)均小于竹漿纖維。
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