不同混纺比的竹浆／棉混纺纱线的力学性能研究

西安工程科技学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　第２ｌ卷第ｌ期（总８３期）　２００７年２月　Ｖｏ１．２１，Ｎｏ．１（Ｓｕｍ　Ｎｏ．８３）　文章编号：１６７１－８５０Ｘ（２００７）０１—００１９—０３　不同混纺比的竹浆／棉混纺纱线的力学性能研究　陈美玉，范立红，沈兰萍　（西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安７１００４８）　摘要：对不同混纺比例的竹浆／棉混纺纱线的力学性能进行了测试和分析．结果表明，随着混纺纱　线中棉含量的增加，其混纺纱线的断裂伸长率呈下降趋势，断裂强力则随着混纺纱线的混纺比的　变化出现一个极低值，其曲线呈下凹形；而随着竹浆／棉混纺纱线的混纺比的变化，其弹性恢复率　几乎不变．　关键词：竹浆／棉混纺纱线；混纺比；力学性能；测试　中图分类号：ＴＳ　１０１．９２　２．３　文献标识码：Ａ　竹浆纤维是以天然竹子为原料，采用物化法制成浆粕，经粘胶法湿法纺丝生产的再生纤维素纤维，是　可降解、可循环再生的生物质资源的纤维原料．竹纤维手感柔滑，具有很好的透气性以及特有的天然抗菌　功能，因此备受广大消费者的青睐．采用混纺工艺常常可做到优势互补，赢得消费者的厚爱．为此，一些生　产厂家纷纷尝试用竹浆纤维与棉纤维混纺，以改善织物性能．苏玉恒、刘泽桢等ｒ　。　探索了竹浆纤维与棉纤　维混纺的纺纱工艺；张本孟等［３　研究了６０／４０竹浆纤维／精梳棉混纺纱线的生产工艺．然而，对于不同混纺　比的竹浆／棉纱线的力学性能的规律探讨，则很少有文献报道．本文着重研究不同混纺比的竹浆／棉混纱线　的力学性能，探讨不同的混纺比例对其纱线的力学性能的影响规律，并与纯竹浆纱和纯棉纱的力学性能进　行对比分析，为竹浆／棉混纺产品的设计开发提供一定的理论指导．　１　实验原料及测试方法　１．１实验原料　选用的纱线均由１．５５ｄｔｅｘ×３８ｒａｍ竹浆纤维和平均线密度为１．７９ｄｔｅｘ的１２９细绒棉按不同的比例　混纺而成．包括５种不同混纺比例的竹浆／棉混纺纱线以及纯竹浆纱线和纯棉纱线，其规格均为１８．４５ｔｅｘ，　竹浆／棉的混纺比例为０／１００，２５／７５，５０／５０，６０／４０，７０／３０，８ｏ／２ｏ和１００／０．　１．２测试仪器及测试方法　力学性能试验选用Ｉｎｓｔｒｏｎ　５５６５型万能强力拉伸仪，实验环境条件为温度２０℃±２℃，相对湿度６５　±２　．　（１）纤维的一次拉伸实验隔距长度ｌＯｍｍ，拉伸速度１０ｍｍ／ｍｉｎ，预加张力为０．５０±０．０５ｃＮ，每种　试样测试次数为２０次．　（２）纱线的一次拉伸实验隔距长度３００ｍｍ，拉伸速度３００ｍｍ／ｍｉｎ，预加张力为１．Ｏ０±０．０５　ｃＮ，每　收稿日期：２００６－１２—１２　基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目（Ｏ６ＪＫ２９Ｏ）　通讯作者：陈美玉（１９６６一），女，江苏省靖江市人，西安工程大学工程师，主要从事纺织材料结构与性能研究，Ｅ－ｍａｉｌ　ｙｕａｎｓｈｉｊｉｄｉ＠１６３．ｃｏｒｎ　　’维普资讯 http://www.cqvip.com

２０　西安工程科技学院学报　第２１卷　种试样测试次数为２Ｏ次．　（３）纱线的循环拉伸实验采用定伸长率法（３　和５　）测定纱线的弹性回复率，隔距长度３００ｍｍ，　拉伸速度３０ｒａｍ／ｒａｉｎ，预加张力为１．００＋＿０．０５　ｃＮ．拉伸时，先加载拉伸到定伸长率３　和５　，然后卸载　以相同速度回到起始位置，反复循环５次．每种试样测试５次．定伸长弹性回复率（　）＝＝＝ｒ（Ｌ。一Ｌ　）／Ｌ。］　×ｉ００　．式中Ｌ。为定伸长值（ｍｍ）；Ｌ。　为第５次卸载后的残余伸长值（ｍｍ）．　２　结果与分析　２．１竹浆纤维与棉纤维的力学性能对比　表１为竹浆纤维和棉纤维的一次拉伸断裂强力、断裂伸长率和初始模量的测试结果．图１为竹浆纤维　与棉纤维的拉伸曲线对比图．　表１竹浆纤维与棉纤维的力学性能测试结果　由表ｌ及图１可以明显看出，竹浆纤　维的断裂强力和初始模量均低于棉纤维，　但其断裂伸长率远远超过棉纤维．产生这　一现象的主要原因为，由于棉纤维属天然　纤维，而竹浆纤维属再生纤维素纤维，因　此竹浆纤维中大分子的取向度低于棉纤　维．当纤维中大分子的取向度低时，大分　子或基原纤排列的平行度就较差，即大分　子或基原纤长度方向与纤维的轴向的平　行程度较差．因此，在拉伸过程中，竹浆纤　维承受拉伸力的基原纤和大分子的根数　图１棉纤维和竹浆纤维的拉伸曲线对比图　——就较少，其强度就低，初始模量较小．当竹　棉纤维；…一竹浆纤维　浆纤维拉伸到纤维断裂时，大分子滑移量较大，即伸展量较大，所以竹浆纤维的拉伸断裂伸长率较大．　２．２不同混纺比的竹浆／棉纱线的力学性能　表２为竹浆／棉混纺纱线的断裂强力和断裂伸长率的测试结果．图２为竹浆／棉混纺纱线的断裂强力　与含棉量的关系．　表２　竹浆／棉混纺纱线的断裂强力、断裂伸长率和模量的测试结果　断裂强力　断裂伸长率　断裂强力　断裂仲长率　“　ｍ　１Ｔ　ｉ－Ｔ　平均值ＩｃＮ　ＣＶ／　平均值Ｉ　ＣＶ／　平均值ＩｃＮ　Ｃｖ／　平均值／　ＣＶ／　纯竹浆　２２６．３７　３．２０　１５．８７　４．２６　５０／５０竹浆／棉　１７４．７１　８．１９　７．１２　１．６６　８０／２０竹浆／棉　Ｉ７８．４９　６．２５　１２．６５　５．６Ｉ　２ｓ／７５竹浆／棉　２６Ｉ．８　５．９５　６．７０　６．２３　７０／３０竹浆／棉　１６９．２４　７．２１　１０．２９　７．３２　纯棉纱　３５０．５　１４．５１　６．５１　９．４３　６０／４０竹浆／棉　１７１．２５　４．５４　８．８７　１１．８３　由表２和图２可以明显地看出，竹浆／棉混纺纱线的混纺比对其力学性能影响较大．混纺比对竹浆／棉　混纺纱线的断裂伸长率的影响比较单一，随着混纺纱线中含棉量的增加，其混纺纱线的断裂伸长率呈下降　趋势，且刚开始下降较快，当混纺纱线中含棉量达到５Ｏ　时，其断裂伸长率下降较缓慢，几乎与纯棉纱相　接近．其主要原因在于棉纤维的断裂伸长率较竹浆纤维小的多．这一点在上述实验中已经得到证实．然而，　混纺比对竹浆／棉混纺纱线的断裂强力的影响比较复杂．随着竹浆／棉混纺纱线中含棉量的增加，竹浆／棉　混纺纱线的断裂强力呈现先下降后上升趋势．在含棉量约为３Ｏ　时，其混纺纱线的断裂强力出现最低值．　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　不同混纺比的竹浆／棉混纺纱线的力学性能研究　２１　此后，随着竹浆／棉混纺纱线中含棉量的继续增加，其混纺　纱线的断裂强力也随之增大．究其原因，理论上竹浆／棉混　纺纱线的断裂强力应为竹浆纤维和棉纤维的强力之和．但　由于竹浆／棉混纺纱线中的两种纤维组分的拉伸断裂伸长　能力不同，棉纤维的拉伸断裂伸长能力比竹浆纤维小许　多，此时必然产生纤维分阶段拉伸断裂，即断裂伸长率较　小的棉纤维先受到拉伸断裂后，断裂伸长率较大的竹浆纤　维才承受拉伸力直至被拉断，最终竹浆／棉混纺纱线的断　裂强力表现为两组分中能承受较大拉伸力的组分的强力．　而且，随着竹浆／棉混纺纱线中含棉比例的增加，棉纤维所　能承受的拉伸力呈上升趋势，而竹浆纤维所能承受的拉伸　含棉置　图２竹浆／棉混纺纱线的断裂强力与含棉量的关系　力则呈下降趋势．因此，两者必然存在一个交点，此处混纺纱线的断裂强力值最低．且两组分的断裂强力相　差越大，则最低值越偏向断裂强力较小的一边．由此可见，实测结果与理论分析完全一致．　２．３不同混纺比的竹浆／棉纱线的弹性恢复性能　表３为竹浆／棉混纺纱线分别在定伸长３　和５　时测得的弹性恢复率．由表３可以看出，在定伸长　３　和５　这两种情况下，随着竹浆／棉混纺纱线的混纺比的提高，混纺纱线的弹性恢复率几乎不变．其原　因从表３的测试结果可以看出，纯竹浆纱的弹性恢复性能与棉非常接近，因此混纺比的变化对其混纺纱线　的弹性恢复率几乎没有影响．由此也推断，纯竹浆织物的抗变形能力较差．为此，竹浆纤维最好能与弹性恢　复率较好的纤维进行混纺，以改善其最终织物的服用性能．　表３竹浆／棉混纺纱线的弹性恢复性能　３　结　论　（１）　竹浆纤维的断裂强力和初始模量均低于棉纤维，但其断裂伸长率远远超过棉纤维．　（２）　随着混纺纱线中含棉量的增加，其混纺纱线的断裂伸长率呈下降趋势．　（３）　随着混纺纱线中含棉量的增加，其断裂强力先减小至一个极低值，然后逐渐增大．竹浆／棉混纺　纱线的断裂强力曲线呈下凹形态．　（４）　随着竹浆／棉混纺纱线的混纺比的变化，其弹性恢复率几乎不变．　因此，建议生产厂家对竹浆纤维按断裂伸长率进行分类，分成毛型竹浆纤维和棉型竹浆纤维．棉型竹　浆纤维的断裂伸长率尽量与棉纤维相当，适合与棉混纺；而毛型竹浆纤维的断裂伸长率尽量与毛纤维相　当，用于与毛混纺．充分利用混纺纱线的各组分的强力，使混纺纱线的力学性能更加优良．　参考文献：　［１］苏玉恒，陈理，周蓉，等．竹棉混纺纱工艺探讨［Ｊ］．上海纺织科技．２００６（５）：４９—５１．　Ｌｚ］刘泽桢，马艺华．甘世定　等．中细特竹浆纤维纺纱技术探讨［Ｊ］．广西纺织科技，２００６（２）：２－５．　［３３　张本孟，孟宪昶，李纪强．竹纤维精梳棉混纺纱的生产［Ｊ］．棉纺织技术．２００６（６）：４９—５１．　（下转第３２页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

３２　西安工程科技学院学报　第２１卷　（４）　陕西绿色棉纤维素含量高，所以断裂强度比棕色棉大．　参考文献：　［１］　陈英，宋心远，刘书芳，等．彩色棉中色素对纤维微结构的影响［Ｊ］．印染，２００４（６）：４．　１－２３　姚穆，周锦芳，黄淑珍，等．纺织材料学［Ｍ］．２版．北京：中国纺织出版社，２００３．　１－３３　张镁，胡伯陶，赵向前．天然彩色棉的基础和应用［Ｍ３．北京：中国纺织出版社，２００５．　［４］　中国标准出版社．中国国家标准汇编［Ｍ］．北京：中国标准出版社，１９８４：１０８—１２１．　Ｉｓ］　ＴＡＫＥＤＡ　Ｔ，ＳＥＫＩ　Ｍ，ＦＵＲＵＳＡＫＩ　Ｓ．Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｃｕｌｔｕｒｅｄ　ｃｅｌｌｓ　ｏｆ　ｃａｒｔｈａｍｕｓ　ｔｉｎｃｔｏｒｉｕｓ　ｉｎ　ａ　ｓｔｉｒｒｅｄ　ｔａｎｋ　ｒｅａｃｔｏｒ　－ｌＪ］．Ｊ　Ｃｈｅｍ　Ｅｎｇ　Ｊｐｎ，１９９４（２７）：４６６—４７１．　［６］　赵书经．纺织材料实验教程［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，２００３：７７—８５．　［７］　张镁，吴红霞，马长华，等．彩棉纤维的形态结构、超微结构和主要化学组成［Ｊ］．印染，２００２（６）：１—５．　－１８］　刘丽，陈昌江．棉纤维成熟度的测定［Ｊ］．盐城工学院学报，１９９７，１０（２）：３９—４１．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｉｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　ＸＵ　Ｙａｎｇ．ＳＵＮ　Ｗｅｉ—ｇｕｏ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｘｉ　ａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｎｕｒｔｕｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　ａｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｎ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｏｌｄ＆ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｌｋａｌｉ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａ１．ｐｈｅｎ～　ｅｔｈｙｌ　ａｌｃｏｈｏｌ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｌｉｇｎｉｎ，ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｐｅｃｔｉｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｂｙ　Ｇｅｏｃｏｌｏｒ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ　ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ　ｉｓ　ｍａｄｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｓ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｔｔｏｎ；ｃｈｅｍｉｃａ】ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　编辑：武晖；校对：黄燕萍　（上接第２１页）　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂａｍｂｏｏ　ｐｕｌｐ／ｃｏｔｔｏｎ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｙａｒｎｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏｓ　ＣＨＥＮ　Ｍｅｉ—ｙｕ，ＦＡＮ　Ｌｉ—ｈｏｎｇ，ＳＨＥＮ　Ｌａｎ—ｐｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｘｉ　ａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂａｍｂｏｏ　ｐｕｌｐ／ｃｏｔｔｏｎ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｙａｒｎｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｃｏｔｔｏｎ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ　ｅｌｏｎｇａ—　ｔｉｏｎ　ａｔ　ｂｒｅａｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｙａｒｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ａ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｐ—　ｐｅａｒｅｄ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｕｒｖｅ　ｉｓ　ｄｏｗｎ　ｃｏｎｃａｖｅ　ｉｎ　ｓｈａｐｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｙａｒｎｓ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｒｅｍａｉｎｅｄ　ｓｔａｂｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏ　ｐｕｌｐ／ｃｏｔｔｏｎ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｙａｒｎ；ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏ；ｍｅｃｈａｎｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｅｓｔ　编辑：武晖；校对：黄燕萍