玻璃纖維噴氣變形紗表面結(jié)構(gòu)研究

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1、玻璃纖維噴氣變形紗表面結(jié)構(gòu)研究2007年第12期產(chǎn)業(yè)用紡織品專論磚,夠磺移毒事礴印_盲-宏元(浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧波,3l5211)'---摘要:由于纖維材料的特殊性,玻璃纖維噴氣變形紗的紗線結(jié)構(gòu)不同于一般合成纖維噴氣變形紗.對(duì)玻璃纖維變形紗進(jìn)行了大量的觀察實(shí)驗(yàn),對(duì)其表面形態(tài)進(jìn)行了詳盡的分析,并在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)玻璃纖維變形紗表面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型以及反映其表面形態(tài)的度量指標(biāo).關(guān)鍵詞:玻璃纖維,噴氣變形紗,表面結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào):TS102.42;TS104.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004—7093(2007)l2—0o29一o4玻璃纖維是一種工程材料,具有

2、不燃,耐腐蝕,耐高溫,吸溫性小,變形系數(shù)小等優(yōu)良的特性.玻璃纖維變形紗改善了玻璃長(zhǎng)絲的性能,它在一定程度上兼具連續(xù)長(zhǎng)絲紗的強(qiáng)度,連續(xù)性,紡織加工性能和短纖維紗的蓬松,彈力,卷曲,柔軟的性能,因此適用范圍較廣,可用于工業(yè)與民用材料.如:裝飾織物,過(guò)濾織物,涂層紗及織物,防護(hù)衣,管道和其他熱絕緣材料以及電氣工業(yè)材料.紗線的外觀與紗線的表層結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,變形紗的外觀,手感,光澤以及表面粗糙程度,摩擦性能等,在纖維材料一定的情況下,主要是由變形紗表層的幾何結(jié)構(gòu)決定的.人們對(duì)合成纖維變形紗的研究較深,但合成纖維與與玻璃纖維的性能有很大的不同,導(dǎo)致了它們成紗紗線結(jié)構(gòu)上的差異

3、,因此有必要對(duì)玻璃纖維噴氣變形紗結(jié)構(gòu)中的一些規(guī)律及特點(diǎn)進(jìn)行研究,據(jù)此擬定比較好的變形工藝條件,找出反映玻璃纖維噴氣變形紗本質(zhì)的質(zhì)量指標(biāo),建立比較完善的測(cè)試手段,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討適合于玻璃纖維噴氣變形紗特點(diǎn)的加工工藝,使玻璃纖維噴氣變形紗的獨(dú)特結(jié)構(gòu)在后道工序中不致被破壞.1玻璃纖維噴氣變形紗的表面光澤紗線的表面光澤是紗線外觀效應(yīng)的一個(gè)十分收稿日期:2007—10—10作者簡(jiǎn)介:言宏元,男,1954年生,副教授.主要從事紡紗和非織造布的研究.重要的指標(biāo).變形紗的光學(xué)性質(zhì),包括它的透射,反射,折射,吸收等性能.當(dāng)光線作用到變形紗上時(shí),在纖維與空氣的界面上,光線產(chǎn)生反

4、射與折射.折射光線在變形紗內(nèi)部進(jìn)行,其中部分光線被纖維吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?部分在到達(dá)另一界面時(shí)再產(chǎn)生反射與折射.光澤的強(qiáng)弱,主要由變形紗表面對(duì)光線的反射情況而定.玻璃纖維和絲束表面平直光滑,反射集中,反射率高,必然耀眼.而玻璃纖維噴氣變形紗長(zhǎng)絲束中的單絲被開松,卷曲,由平直狀變?yōu)榍ɑ蚧∪?單絲之間蓬松,排列紊亂,對(duì)反射光強(qiáng)度的分布起到了良好的調(diào)節(jié)作用.玻璃纖維噴氣變形紗表面反射光的分廠布比較均勻,呈漫反射,光澤變得比較晦暗,達(dá)到了良好的消光效果.因此玻璃纖維噴氣變形紗光澤柔和,已完全改善了普通玻璃纖維產(chǎn)品的外觀.2玻璃纖維噴氣變形紗的表面形態(tài)玻璃纖維噴

5、氣變形紗看上去光澤柔和,毛聳感強(qiáng),但它和合成纖維噴氣變形紗的表面形態(tài)畢竟有很大的不同(圖1).我們借助于電子顯微系統(tǒng),對(duì)各種噴氣變形紗進(jìn)行了大量的觀察,注意到合成纖維噴氣變形紗的表面各種形態(tài)可歸納為弧圈,拱圈和交圈三種基本形式,很少有單絲斷裂現(xiàn)象,它表面的各種形式的弧圈充當(dāng)了紗線毛羽的角色.玻璃纖維噴氣變形紗則不同,它一般只含有弧圈和拱圈,交圈幾乎不出現(xiàn),它表面還存在著不少斷裂了的玻璃纖維單絲.這主要是因?yàn)椴ＡЮw維的彈性模量較大,彎曲剛度大,不易形成交圈狀,并且易斷一29—專論產(chǎn)業(yè)用紡織品總第207期裂,斷裂后呈僵直聳立狀.這部分?jǐn)嗔褑谓z的頭端類似于玻璃纖維短纖紗中

6、紗線毛羽.這類斷裂單絲的多少與單絲的直徑以及噴氣氣流速度的大小有關(guān).(a)合成纖維噴氣變形紗(b)玻璃纖維噴氣變形紗圖1兩種不同纖維噴氣變形紗的表面形態(tài)2.1單絲直徑的影響讓我們對(duì)一根單絲在彎曲過(guò)程中的受力情況作一基本的分析.如圖2,單絲在受力彎曲時(shí),和任何梁的彎曲一樣,各部分的變形是不同的,中性層外側(cè)受拉伸,中性層內(nèi)側(cè)受壓縮,彎曲曲率愈大(曲率半徑r.愈小),各層變形差異也愈大.曲率半徑過(guò)小時(shí)發(fā)生折斷.直徑為d的單絲的拉伸最外層伸長(zhǎng)率為,:—L~—-AB×.O01100%—■二-×4日(r0+)一r0=——————————一ro即:r0:5—0—d(1)l當(dāng).達(dá)到

7、纖維的斷裂伸長(zhǎng)率時(shí),此時(shí)的r.值就為單絲的臨界曲率半徑,即一30—50d,,,,(2)一旦單絲受力彎曲在rn<rp時(shí),單絲就會(huì)在G處開始斷裂(圖2),也就是說(shuō),臨界曲率半徑r.愈大,單絲斷裂的可能性亦愈大.同種原料的玻璃纖維的斷裂伸長(zhǎng)率是相同的,此時(shí)r0就完全取決于纖維的直徑并與直徑成正比,即纖維直徑大,發(fā)生斷裂的可能性增大.我們對(duì)單絲直徑分別為6和9的玻璃長(zhǎng)絲進(jìn)行噴氣變形處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和我們的分析完全吻合.0圖2玻璃單絲受力彎曲此外,合成纖維的斷裂伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于玻璃纖維的斷裂伸長(zhǎng)率,因此從(2)式可知,玻璃纖維的斷裂臨界曲率半徑要比合成纖維大得多,從而在玻