(東華大學紡織面料技術教育部重點實驗室,上海,201620)
機織松緊帶是由滌綸長絲和乳膠絲包覆紗交織而成的彈性織物,它用途廣泛,是縫制游泳衣褲、內(nèi)褲、運動褲、玩具以及體育護身和醫(yī)療繃扎、工業(yè)及家居用品等的必要輔料,國內(nèi)外市場對各類配套松緊帶產(chǎn)品的需求量較大[1]。例如,減肥衣的四肢、腰部、領口的開口處均采用松緊帶束扣在人體上,為了能滿足人們對減肥衣穿著舒適、緊身和保形性好的要求,要求松緊帶具有優(yōu)良的彈性回復性;運動眼鏡、軍用眼鏡、激光防護眼鏡、滑雪鏡及摩托車風鏡等的鏡腿用松緊帶則要求彈性相當持久耐用,彈性回復性好,在運動過程中不會脫落,耐用性強,適合于各種極限運動。此外,沙發(fā)帶、汽車用安全帶等都對所用松緊帶的彈性有一定要求。但是關于松緊帶的理論研究,特別是有關其彈性回復率的研究很少。本文以普通機織松緊帶為研究對象,試圖建立其彈性回復率模型[2]。
假設機織松緊帶的彈性回復率ρ只與經(jīng)紗彈性回復率有關,與緯紗無關,即與構成織物組織結構的兩組經(jīng)紗——乳膠絲包覆紗的彈性回復率ρ1和滌綸長絲的彈性回復率ρ2有關,則機織松緊帶的彈性回復率可表示為:
(1)
式中:k——修正系數(shù);
m——松緊帶中乳膠絲包覆紗經(jīng)紗根數(shù);
n——松緊帶中滌綸長絲經(jīng)紗根數(shù)。
模擬人體穿著松緊帶的規(guī)律,對滌綸長絲和乳膠絲包覆紗進行定伸長拉伸試驗,求得同類性能、不同直徑d1的乳膠絲包覆紗的彈性回復率ρ1和同類性能、不同直徑d2的滌綸長絲的彈性回復率ρ2。通過擬合d1與ρ1、d2與ρ2的關系曲線可得:
(2)
(3)
式中,a1、b1、c1、a2、b2、c2為常數(shù)。
將式(2)和式(3)代入式(1)得:
(4)
式(4)即為機織松緊帶彈性回復率的計算式。
以下將確定有關參數(shù)并進行實際修正。
參照FZ/T 50007—1994《氨綸絲彈性試驗方法》[3],在XN-1A型氨綸強伸度彈性測試儀上測試乳膠絲包覆紗的彈性回復率。采用循環(huán)定伸長彈性測試方法,循環(huán)拉伸5次,前4次拉伸循環(huán)中沒有停頓,第5次循環(huán)拉伸至300%伸長率時停頓30 s,回到原位后再停30 s,然后進行拉伸。根據(jù)式(5)計算其彈性回復率,共測3次,取其平均值。
(5)
式中:L0——試樣初始長度,mm;
L1——試樣拉伸至定伸長的長度,mm;
L2——試樣最后一次加載拉伸至預張力時的長度,mm。
不同直徑乳膠絲包覆紗的彈性回復率見表1。
表1 不同直徑乳膠絲包覆紗的彈性回復率
乳膠絲包覆紗的號數(shù)是指在25.4 mm內(nèi)能并排排列的膠絲根數(shù)。圓形膠絲的號數(shù)可用25.4除以膠絲的直徑而得。
為了建立表1中直徑與彈性回復率之間的關系式,以乳膠絲包覆紗直徑d1為自變量,彈性回復率ρ1為因變量,擬合表1中的樣本點,所得結果如圖1所示。
圖1 乳膠絲包覆紗直徑與彈性回復率的關系
擬合得到乳膠絲包覆紗直徑與彈性回復率的關系如下:
(6)
本試驗所用滌綸長絲均為33.3 tex。松緊帶在初始拉伸階段,彈性主要由乳膠絲包覆紗貢獻[5],滌綸長絲的伸長很小。所以人為設定取定伸長2%狀態(tài)下測得的滌綸長絲彈性回復率97%作為ρ2。
機織松緊帶的組織結構圖如圖2所示。
圖2 機織松緊帶的組織結構圖
圖2中經(jīng)紗1、2和緯紗均為33.3 tex滌綸長絲,3為乳膠絲包覆紗經(jīng)紗。緯紗每次引入2根滌綸長絲,經(jīng)紗為單根紗線。經(jīng)紗配量都是按照2根滌綸長絲配置1根乳膠絲包覆紗,每個松緊帶的經(jīng)紗根數(shù)為滌綸長絲84根、乳膠絲包覆紗43根,乳膠絲包覆紗號數(shù)分別為32、37、42、52、63號。
表2 機織松緊帶的理論彈性回復率
本試驗采用定伸長拉伸法來測定松緊帶的彈性回復率[4]。按照FZ/T 60021—2010標準,定伸長50%,反復拉伸5次,根據(jù)式(7)計算其彈性回復率,共測3次,取其平均值。
(7)
式中:L0——隔距長度,mm;
L1——試樣拉伸至定伸長的長度,mm;
L2——試樣回復至零位停置3 min再施加預張力后的長度,mm。
機織松緊帶的實測彈性回復率ρ00如表3所示。
表3 機織松緊帶的實測彈性回復率
根據(jù)以上結果,計算出實際修正系數(shù)k值,即:
(8)
式中:ρ00——實測彈性回復率;
ρ0——理論彈性回復率。
k值的計算結果如表4所示。
表4 實際修正系數(shù)k值
為了擴大模型的代表性和適用范圍,求得5個不同直徑修正系數(shù)的平均值k=3.04。
通過式(9)計算偏差百分率w(%)來驗證這種人為修定的有效性。當w≤5.0%時,即認為模型可以用于實際預測;反之,則要重新對k取值。
(9)
式中:ρk——采用修正k值后,重新計算的理論彈性回復率,%;
ρ00——實測彈性回復率,%。
計算彈性回復率的偏差百分率w(%),如表5所示。
表5 彈性回復率的偏差百分率
由表5可見,w≤5.0%,即認為彈性回復率的模型可以用于實際預測。
機織松緊帶彈性回復率的修正公式為:
(0.40≤d1≤0.79)
[1] 奚志根.松緊帶生產(chǎn)新技術及其效益[J].上海紡織科技,1984,12(6):19-23.
[2] 李星. 粘扣帶剝離強度力學模型研究[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011,29(10):19-22.
[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.FZ/T 50007—1994氨綸絲彈性試驗方法[S].北京:中國標準出版社,1994.
[4] 中國紡織工業(yè)協(xié)會.FZ/T 60021—2010織帶產(chǎn)品物理機械性能試驗方法[S].北京:中國標準出版社,2010.
[5] 張旭棠.DOWXLA彈性針織物的加工及性能測試與分析[D] .蘇州:蘇州大學,2010.