氨包芯紗蠕變性能研究-論文.pdf

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1、第220412卷年第31月期JOURNAL河OF南H工E程N(yùn)A學(xué)N院IN學(xué)ST報IT(U自TE然O科F學(xué)E版NG)INEERINGVo1．24，No．1M83"．2011純大豆蛋白纖維紗及豆／氨包芯紗蠕變性能研究靳需嶺，李營建(I．河南省服裝研究所有限公司，河南鄭州450007．河南工程學(xué)院紡織工程系，河南鄭州450007)摘要：測試分析了純大豆蛋白纖維紗和大豆／氨綸包芯紗的蠕變及特征，分析描述了紗線黏彈體的基本模型。認(rèn)為四元素模型能夠比較準(zhǔn)確地描述純紗及大豆／氨綸包芯紗的蠕變過程，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立了紗線蠕變伸長的擬合

2、方程，進(jìn)一步分析得出了四元素模型的特征參數(shù)，深入研究了影響氨綸包芯紗蠕變性能的工藝因素．關(guān)鍵詞：包芯紗；預(yù)牽伸；四元素模型；蠕變；擬合方程；特征參數(shù)中圖分類號：TS101．92文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674—330X(2012)01—0022—05氨綸包芯紗是在氨綸彈性纖維外包覆各種短纖維制成的一種復(fù)合紗線?．紗芯氨綸長絲可提供優(yōu)良的彈性，外包短纖維則提供良好的手感、外觀和服用的舒適性，其力學(xué)性能兼具彈性固體和黏性流體的變形特征，是一種性能明顯的黏彈體材料．在紡紗過程中，采用不同工藝參數(shù)紡制的氨綸包芯紗的黏彈性有明顯

3、的區(qū)別．本研究在測試大豆蛋白纖維純紗和不同氨綸絲預(yù)牽伸倍數(shù)大豆／氨綸包芯紗蠕變的基礎(chǔ)上，選擇四元素力學(xué)模型，建立了在定負(fù)荷作用下蠕變時應(yīng)變隨時間變化的關(guān)系式．利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，得出了不同工藝條件下蠕變的擬合方程，并進(jìn)一步求解力學(xué)模型在不同工藝條件下的特征參數(shù)，深入研究了影響氨綸包芯紗蠕變性能的因素．1蠕變試驗紗線在恒定拉伸力的作用下變形隨時間而變化的現(xiàn)象，就是“蠕變”[2]．通過蠕變試驗，結(jié)合四元素模型應(yīng)力、應(yīng)變與時間關(guān)系的描述，了解不同預(yù)牽伸倍數(shù)對氨綸包芯紗蠕變性能的影響．1．1紗線品種和規(guī)格14．6tex大豆

4、蛋白纖維紗，14．6tex(44dtex)大豆蛋白纖維氨綸包芯紗，氨綸絲分別采用3．0倍、3．25倍和3．5倍的預(yù)牽伸倍數(shù)J．1．2試驗裝置及方法蠕變試驗采用如下測試方法：握持紗線的一端，另一端引出通過滑輪懸掛一定重量的重錘或砝碼，用米尺測量隨時間變化的伸長量，再換算成伸長率．每種紗樣取50個試樣，試樣的原長為50cm，拉伸定重選50cNE．由于氨綸包芯紗有較大的彈性，自然狀態(tài)下易卷曲，故在量取初始長度和撤去拉伸力讓紗線回彈時，需掛上4cN重的砝碼，使紗線伸直．1．3試驗結(jié)果及分析測試數(shù)據(jù)見表1．收稿日期：2012—0

5、1—22作者簡介：靳需嶺(1958一)，男，河南鄭州人，高級工程師，主要從事紡織品設(shè)計及服裝研發(fā)第1期靳需嶺，等：純大豆蛋白纖維紗及豆／氨包芯紗蠕變性能研究·23·表1不同預(yù)牽伸倍數(shù)時的成紗蠕變性能Tab．1Thedraftupthediferentwhenyarncreepproperties蠕變試驗結(jié)果表明：(1)大豆蛋白纖維純紗和大豆／氨包芯紗均是黏彈性材料，在定負(fù)荷作用下，其伸長由急彈性形變、緩彈性形變與塑性形變3部分組成；(2)由于氨綸絲的存在，包芯紗的蠕變現(xiàn)象比純紗明顯，其在各個階段的伸長率均明顯高于純紗；

6、(3)采用不同的預(yù)牽伸倍數(shù)時氨綸絲產(chǎn)生的應(yīng)力不同，故對氨綸包芯紗的蠕變性能有影響．試驗數(shù)據(jù)顯示，隨著預(yù)牽伸倍數(shù)的增加，在同等負(fù)荷下氨綸包芯紗的伸長率逐步增加，即適當(dāng)增加預(yù)牽伸倍數(shù)可提高成紗彈性，但預(yù)牽伸倍數(shù)過大將導(dǎo)致大分子在結(jié)晶區(qū)中被抽拔滑動，其塑性變形會隨之增加．2紗線黏彈體的基本模型為深人研究和理解黏彈性的本質(zhì)，引入了多元素力學(xué)模型，可以更加直觀、形象地描述紗線的蠕變現(xiàn)象．在常用的力學(xué)模型中，麥克思威爾模型只能體現(xiàn)松弛現(xiàn)象，不能表示蠕變；開爾文模型雖能體現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，卻又無法表示應(yīng)力松弛．因此，要描述紗線的急彈性形變

7、、緩彈性形變與塑性形變，需要有更多元件組成模型．三元素模型由一根彈簧和開爾文模型串聯(lián)而成，外力去除后，只要保持足夠長的時間，該模型的變形將全部消失，不能反映材料的塑性變形．四元素模型是在三元素模型的基礎(chǔ)上再串聯(lián)一個阻尼器，如圖1所示，該模型可產(chǎn)生永久性的塑性變形．根據(jù)表l可知，紗線的形變由急彈性形變、緩彈性形變和塑性圖1四元素模型形變3個部分組成，所以四元素模型特征與成紗的蠕變特征比較Fig．1Four-elementmodel·24·河南工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2012車吻合，我們可借助四元素模型比較直觀、準(zhǔn)確地描

8、述氨綸包芯紗的蠕變性能．3模型蠕變伸長時應(yīng)變與時間的關(guān)系在應(yīng)力or的作用下，四元素模型中彈簧、開爾文模型和阻尼器吼將分別產(chǎn)生形變，。和，三者共同組成四元素模型的總形變．進(jìn)行蠕變試驗時，氨綸包芯紗上所加應(yīng)力為不變負(fù)荷，依據(jù)初始條件t=0時=0，可得到四元素模型蠕變伸長時應(yīng)變隨時間變化的關(guān)系式]．如下：占一=(詈+)一(詈+)×e·(