剪切作用下棉織物撕裂曲線分類的研究

程浩南

(江西服裝學院，江西 南昌 330201 )

剪切作用下棉織物撕裂曲線分類的研究

程浩南

(江西服裝學院，江西 南昌 330201 )

文章通過對比16種純棉機織物試樣測試撕裂曲線的峰形特征，分析撕裂過程中紗線在織物中的滑動，撕裂三角區(qū)紗線的聚積情況及紗線的斷裂情況，并將撕裂曲線形狀進行分類。

撕裂性能；單縫法；純棉織物；撕裂曲線

織物撕裂性能直接影響著織物的耐用性能，也是評定服裝服用性能的一個重要指標[1]?，F(xiàn)有關于織物撕裂方面的研究，較多地集中在織物的撕裂機理、撕裂方法的對比，以及模型的建立等方面，而對于撕裂曲線形狀的研究較少?？椢锼毫亚€的波形特征表明了織物在撕裂中的行為，屬于全信息載體，因此對織物撕裂曲線分類的研究具有非常重要的意義。

紡織品在使用過程中，由于使用的環(huán)境不同而存在著多種撕裂破壞形式。根據(jù)破壞機理可分為兩大類：一類是織物在非拉伸方向紗線的拉伸、彎曲、剪切與抽拔，以及拉伸方向紗線拉伸的共同作用，簡單地說就是剪切作用，典型的測試方法為褲形試樣單縫法撕裂。另一類是織物在拉伸方向有較多的紗線作非等伸長拉伸，非拉伸系統(tǒng)的紗線作用很小，簡單地說就是拉伸作用，典型的測試方法為梯形法撕裂。本文采用褲形試樣單縫法對織物撕裂曲線進行分類的相關研究。

1　采用單縫法撕裂織物的機理

采用單縫法討論織物的撕裂過程[2～3]，當織物受力被拉伸時，隨著受力作用的增加，縱向受拉伸系統(tǒng)紗線會上下分開，其屈曲逐漸消失而伸直，且在橫向的非受拉伸系統(tǒng)紗線上發(fā)生滑動。滑動時經(jīng)緯交織點處產(chǎn)生切向滑動阻力使縱向紗線逐漸靠擾，形成一個近似三角形的撕破口。由于紗線間的摩擦阻力作用和受紗線斷裂強力的限制，滑動總是有限的[4]。在滑動過程中橫向非受拉伸系統(tǒng)紗線上的張力迅速增大，伸長變形也急劇增加，受力三角形隨拉伸過程不斷增大，受力三角形底邊上的第一根橫向紗線變形最大，承受張力也最大，其余紗線承受的張力隨離第一根紗線距離的增大而逐漸減小。當撕拉到第一根橫向紗線達到斷裂伸長率時，即首告斷裂，出現(xiàn)了撕裂過程中的第一個負荷峰值。這時除第一根紗線外，在受力三角形內(nèi)和第一根紗線相鄰近的其它橫向紗線也擔負著部分外力，但外力隨離開第一根紗線的漸遠而逐漸減小，所以撕裂強力的某一極大值遠比單紗強力大[5～6]。于是下一根橫向紗線開始成為受力三角形的底邊，撕拉到斷裂時又出現(xiàn)第二個負荷峰值，依次，橫向紗線由外向內(nèi)逐根斷裂，最后使織物撕破。

所以，織物采用單縫法撕破時試樣沿經(jīng)向受力拉伸時是緯紗發(fā)生斷裂；緯向受力拉伸時是經(jīng)紗發(fā)生斷裂。

2　實驗

2.1實驗材料及測試儀器

2.1.1實驗材料

實驗選用3種組織16種不同的純棉織物，具體見表1。

2.1.2測試儀器

HD026N型電子織物強力儀(南通宏大實驗儀器有限公司)。

2.2實驗環(huán)境及測試原理

溫度為20℃，濕度為65%的恒溫恒濕實驗室條件。測試原理參照國家標準《GB/T 3917.2—2009 紡織品織物撕破性能 第2部分：褲形試樣(單縫)撕破強力的測定》中相關規(guī)定[8]。

2.3試樣的制備

根據(jù)實驗要求每種織物剪取試樣規(guī)格為200 mm×50 mm(見圖1)，經(jīng)緯向各五塊(其中1塊作為備用)。實驗前將裁好的試樣在恒溫室內(nèi)平衡24 h。

表1　棉織物試樣

圖1　舌形試樣尺寸(mm)

2.4單縫法撕裂實驗步驟

(1)在溫度為25℃，濕度為65%的恒溫實驗室進行實驗。

(2)將拉伸試驗儀的隔距長度設定為100 mm。

(3)將試樣的每條褲腿各夾入一只夾具中，切割線與夾具的中心線對齊，試樣的未切割端處于自由狀態(tài)。注意保證每條褲腿固定于夾具中使撕裂開始時是平行于切口且在撕力所施的方向上。試驗不用預加張力。

(4)開動儀器，設定拉伸速率為100 mm/min，將試樣持續(xù)撕破至試樣的終點標記出。隔距每增大0.05 mm記錄一次跟蹤力值，最后在Excel中輸出數(shù)據(jù)。

(5)改變拉伸速率，分別以50 mm/min、150 mm/min、200 mm/min 的拉伸速率進行實驗，獲取數(shù)據(jù)。

3　實驗測試數(shù)據(jù)及分析

根據(jù)織物在撕裂過程中紗線的滑動、撕裂三角區(qū)紗線的聚積量，以及非拉伸系統(tǒng)紗線從織物中抽出的情況，單縫法撕裂曲線峰形不同，將單縫法撕裂曲線分為以下四大類。

3.1均勻撕裂曲線

此類曲線峰與峰之間的間距較為均勻，且峰距較小，峰值差異較小，峰的排列較為密集，曲線呈較為規(guī)則的鋸齒狀，如圖2所示。

出現(xiàn)這種撕裂曲線的織物在撕裂過程中受力紗線的滑動很小，紗線在撕裂三角區(qū)的滑移量很小，紗線的斷裂接近于均勻地逐根斷裂，C06、C07均屬于此類織物。

圖2　均勻撕裂曲線

3.2常見的撕裂曲線

此類撕裂曲線較為凌亂，峰距有大有小，峰值差異也是可大可小，峰的排列較均勻撕裂織物稀疏些，如圖3所示。

圖3　常見撕裂曲線

出現(xiàn)這種撕裂曲線的織物在撕裂過程中受力紗線有一定的滑動，紗線在撕裂三角區(qū)會出現(xiàn)一定的聚積，紗線的斷裂有逐根斷裂，也會出現(xiàn)少量束紗線的斷裂，撕裂曲線不規(guī)則。

3.3集束撕裂曲線

此類撕裂曲線由一系列的小峰間或幾個大峰構成，峰與峰之間的差異很大，峰距相對較大，峰的排列較為稀疏，如圖4所示。

圖4　集束撕裂曲線

出現(xiàn)此類撕裂曲線的織物在撕裂過程中受力紗線有明顯的滑動，紗線在撕裂三角大量聚積，出現(xiàn)較多束紗線的斷裂，甚至非拉伸系統(tǒng)紗線會出現(xiàn)從織物中抽出的現(xiàn)象。

3.4非正常撕裂

在單縫法撕裂過程中還有一些織物，由于經(jīng)緯紗單紗強力差異過大，受拉伸系統(tǒng)紗線會隨著力的增大而斷裂，無法得到正確的撕裂強力。此類織物不適用單縫法撕裂破壞實驗 。

4　結語

通過對棉織物試樣測試曲線的峰形特征，對比分析撕裂過程中紗線在織物中的滑動，撕裂三角區(qū)紗線的聚積情況，及紗線的斷裂情況，在褲形單縫法撕裂中，將織物撕裂破壞曲線分為均勻撕裂、常見撕裂、集束撕裂和非正常撕裂四大類。其中，均勻撕裂曲線峰與峰之間的間距較為均勻，且峰距較小，峰值差異較小，峰的排列較為密集，曲線呈較為規(guī)則的鋸齒狀；常見撕裂曲線較為凌亂，峰距有大有小，峰值差異也是可大可小，峰的排列較均勻撕裂織物稀疏些；集束撕裂曲線由一系列的小峰間或幾個大峰構成，峰與峰之間的差異很大，峰距相對較大，峰的排列相對最為稀疏；還有一些織物，由于經(jīng)緯紗單紗強力差異過大，受拉伸系統(tǒng)紗線會隨著力的增大而斷裂，無法得到正確的撕裂強力。

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Research on Classification of Tearing Curve about Cotton Fabrics under Shearing Action

ChengHaonan

(Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang 330201，China)

In this paper, the characteristics of curve peak shape of 16 kinds of woven fabric sample were compared, and the sliding of the yarn in the fabric, tearing triangle accumulation of yarn, and yarn fracture situation were analyzed.

tearing performance; single stitch; cotton fabrics; tearing curve

2015-05-14

程浩南(1986—)，男，河南周口人，助教。

TS 116

A

1009-3028(2015)05-0008-04