玻璃纖維紗耐磨性能研究

馬 芹

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院， 河南 鄭州 450007)

玻璃纖維紗耐磨性能研究

馬 芹

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院， 河南 鄭州 450007)

在Y731D型抱合力機(jī)上分別改變摩擦?xí)r的預(yù)加張力、摩擦速度與紗線線密度等參數(shù)，對(duì)玻璃纖維紗的耐磨性能進(jìn)行了測(cè)試分析.結(jié)果表明，在預(yù)加張力較小時(shí)，玻璃纖維紗的耐磨性隨張力的增大而增強(qiáng)，當(dāng)張力增加到一定值時(shí),其耐磨性會(huì)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，故存在一個(gè)最佳張力；在一定速度范圍內(nèi)，隨速度增加紗線耐磨次數(shù)增加，當(dāng)速度過(guò)高時(shí)紗線的耐磨性會(huì)有所下降；隨著紗線線密度的增加，玻璃纖維紗的耐磨性會(huì)逐漸增強(qiáng).

玻璃纖維紗；耐磨性；預(yù)加張力；摩擦速度；線密度

玻璃纖維通?？捎米鲝?fù)合材料中的增強(qiáng)材料、電絕緣材料、絕熱保溫材料和電路基板，也可用于制造防火織物和工業(yè)用的過(guò)濾材料[1].玻璃纖維具有高強(qiáng)低伸、易彎曲脆斷等性能，在加工過(guò)程中容易受到拉伸、彎曲、摩擦等外力作用而導(dǎo)致?lián)p傷，出現(xiàn)毛絲、斷頭等問(wèn)題，嚴(yán)重影響加工和使用[2].特別是在織造過(guò)程中，許多斷頭都是由紗線的磨損引起的，而且玻璃纖維紗在織造過(guò)程中因摩擦而起毛還直接影響著玻璃纖維織物的表面性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)[3]，故對(duì)玻璃纖維紗線耐磨性的研究至關(guān)重要.

在玻璃纖維紗摩擦性能的研究中，文獻(xiàn)[4]分析了纖維成分、捻度、線密度、浸潤(rùn)劑、退并捻參數(shù)等對(duì)耐磨性能的影響.文獻(xiàn)[5]通過(guò)對(duì)玻璃纖維紗織造過(guò)程的耐磨性實(shí)驗(yàn)，得出了玻璃纖維紗的耐磨性能與玻璃纖維織物質(zhì)量之間的關(guān)系，認(rèn)為紗線品種和試樣所受張力為顯著因素，其中紗線品種為高度顯著性因素，磨損角度及速度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著影響.

本研究在Y731D型抱合力機(jī)上，分別改變摩擦?xí)r的預(yù)加張力、摩擦速度與紗線線密度等參數(shù)，對(duì)玻璃纖維紗的耐磨性能進(jìn)行了測(cè)試與分析.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)選擇最常用的生產(chǎn)批量最大的玻璃纖維紗品種，即由洛玻晶緯玻璃纖維有限公司提供的無(wú)堿玻璃纖維紗，除線密度不同，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同.線密度有51 tex，64 tex，92 tex(46 tex×2)，102 tex(51 tex×2)，138 tex(46 tex×3)，153 tex(51 tex×3)，192 tex(48 tex×4).

實(shí)驗(yàn)儀器為Y731D型抱合力實(shí)驗(yàn)機(jī)，通過(guò)測(cè)試長(zhǎng)絲紗的磨斷次數(shù)來(lái)反映纖維間的抱合力.

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

紗線在織造加工過(guò)程中會(huì)承受反復(fù)的摩擦而受到損傷，會(huì)起毛糾纏，導(dǎo)致開(kāi)口不清、經(jīng)紗斷頭，直接影響織造效率和產(chǎn)品質(zhì)量.選擇影響最顯著的幾個(gè)因素進(jìn)行了模擬測(cè)試和分析研究，在Y731D型抱合力實(shí)驗(yàn)機(jī)上，改變摩擦速度、摩擦?xí)r對(duì)紗線的預(yù)加張力和紗線線密度，測(cè)試玻璃纖維紗的耐磨性.為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀準(zhǔn)確，每組參數(shù)條件下的測(cè)試次數(shù)均為20，測(cè)試結(jié)果計(jì)平均值.

2 結(jié)果與分析

2.1 定速度定線密度改變預(yù)加張力

實(shí)驗(yàn)條件：定速度為100次/min、定線密度為102 tex，改變預(yù)加張力，根據(jù)紗線強(qiáng)力確定張力分別為25 cN，50 cN，75 cN，100 cN，125 cN，150 cN，175 cN和200 cN，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1 定速定線密度改變預(yù)加張力條件下的耐磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Test results of abrasion resistance under the condition of constant friction speed, fixed linear density, changing the pretension

圖1 預(yù)加張力與耐磨次數(shù)的關(guān)系Fig.1 Relationship between the pretension and abrasion resistance

用Excel軟件對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出耐磨次數(shù)的變化曲線和擬合曲線，見(jiàn)圖1.由表1與圖1可知，在預(yù)加張力很小時(shí)，102 tex的玻璃纖維紗的耐磨性能隨著預(yù)加張力的增大而增強(qiáng)，當(dāng)張力增加到一定值時(shí)，玻璃纖維紗的耐磨性隨著張力的增加反而呈降低趨勢(shì)，存在一個(gè)最佳張力100 cN.當(dāng)張力很小時(shí)，玻璃纖維長(zhǎng)絲之間的抱合力很小，在外界條件一定的情況下，玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)減少.隨著預(yù)加張力的增大，玻璃纖維紗逐漸張緊，紗中的長(zhǎng)絲也逐漸張緊，長(zhǎng)絲之間的抱合力也相應(yīng)增加，玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)也增加.當(dāng)張力增加到一定值以后，玻璃纖維紗中的長(zhǎng)絲已經(jīng)全部伸直并處于拉伸狀態(tài)，長(zhǎng)絲的耐磨性因自身的伸長(zhǎng)而降低，耐磨次數(shù)相應(yīng)減少.紗線粗細(xì)不同，可承受的張力不同，紗線越粗，耐磨性最佳張力越大，最佳張力為100 cN/102 tex，約為1 cN/tex.

2.2 定線密度定預(yù)加張力改變速度

實(shí)驗(yàn)條件：根據(jù)2.1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇最佳張力值，確定預(yù)加張力為100 cN，定紗線的線密度為102 tex，改變摩擦速度，摩擦速度值分別設(shè)定為80次/min，90次/min，100次/min，110次/min，120次/min和130次/min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

表2 定線密度定預(yù)加張力改變摩擦速度條件下的耐磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test results of abrasion resistance under the condition of fixed linear density, constant the pretension, changing friction speed

圖2 摩擦速度與耐磨次數(shù)的關(guān)系Fig.2 Relationship between the friction speed and abrasion resistance

用Excel軟件對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出實(shí)際曲線和擬合曲線，見(jiàn)圖2.從表2和圖2可以看出，在預(yù)加張力恒定時(shí)，改變摩擦速度，102 tex玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)隨著摩擦速度的增加呈現(xiàn)先增后減的變化規(guī)律.在一定范圍內(nèi)，速度加快，摩擦?xí)r間縮短，它的耐磨次數(shù)就會(huì)多一些；當(dāng)速度過(guò)高，運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈，紗線的耐磨性會(huì)下降.考慮到速度過(guò)高對(duì)紗線的摩擦損傷加劇，織造速度必須控制在一定的范圍內(nèi)才能滿足織造要求.

2.3 定速度定預(yù)加張力改變線密度

實(shí)驗(yàn)條件：根據(jù)2.1與2.2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)摩擦速度為110次/min左右時(shí)，耐磨次數(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定；當(dāng)預(yù)加張力為1 cN/tex時(shí)，耐磨性最好.定預(yù)加張力為1.042 cN/tex、速度為110次/min，改變紗線的線密度，線密度分別設(shè)為51 tex，64 tex，92 tex(46 tex×2)，102 tex(51 tex×2)，138 tex(46 tex×3)，153 tex(51 tex×3)和192 tex(48 tex×4)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

表3 定速度定預(yù)加張力改變線密度條件下的耐磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test results of abrasion resistance under the condition of fixed friction speed, constant the pretension, changing linear density

圖3 紗線線密度與耐磨次數(shù)的關(guān)系Fig.3 Relationship between the linear density and abrasion resistance

用Excel軟件對(duì)表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出實(shí)際曲線和擬合曲線，見(jiàn)圖3.從表3和圖3可以看出，隨著線密度的增加，玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)也增加，紗線越粗，在擠壓作用下纖維間的抱合力越大，承受摩擦的纖維根數(shù)也越多，耐磨性提高.

3 結(jié)論

(1)在預(yù)加張力較小時(shí)，玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)隨著預(yù)加張力的增大而增多，當(dāng)張力增加到一定值時(shí)，玻璃纖維紗的耐磨性隨著張力的增加反而呈降低趨勢(shì)，存在一個(gè)最佳張力值，即張力為1 cN/tex左右時(shí)，玻璃纖維紗的耐磨性最好.

(2)在一定摩擦速度范圍內(nèi)，摩擦速度增加、時(shí)間縮短，紗線的耐磨次數(shù)就會(huì)多一些.當(dāng)摩擦速度過(guò)高、運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈時(shí)，紗線的耐磨性會(huì)有所下降.考慮到摩擦速度過(guò)高對(duì)紗線的摩擦損傷加劇，織造速度必須控制在一定的范圍內(nèi).

(3)隨著線密度的增加，玻璃纖維紗的耐磨次數(shù)也增加.紗線越粗，在擠壓作用下纖維間的抱合力越大，承受摩擦的纖維根數(shù)也越多，耐磨性提高.

[1] 徐鳳,聶瓊,徐紅.玻璃纖維的性能及其產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[J].輕紡工業(yè)與技術(shù),2011,40(5):40-41.

[2] 朱進(jìn)忠，蘇玉恒.玻璃纖維紗線力學(xué)性質(zhì)損傷的測(cè)試分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011,23(1):11-14.

[3] 陳在學(xué),胡紅.電腦橫機(jī)上玻璃纖維紗線編織工藝的探討[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2005,31(5):48-52.

[4] 劉曉明,蔣金華,陳南梁,等.玻璃纖維紗線的摩擦性能及其影響因素的研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2008(2):28-32.

[5] 宋孝浜.玻璃纖維紗織造過(guò)程的耐磨性研究[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2002,15(2):40-43.

Study on the abrasive resistance of the glass fiber yarn

MA Qin

(CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

The abrasive resistance of the glass fiber yarn is studied in this paper. The Y731D cohesive force measuring and test instruments are used to test the abrasive resistance of the glass fiber in different pretensions, friction speeds and linear densities of yarn. The result shows that, the abrasive resistance of the glass fiber yarn will increase with the increase of the pretension. When the pretension increases to a certain value, the relevant abrasive resistance of the yarn will be reduced, and there is an optimal pretension. In a certain speed range, the abrasive resistance will increase with the increase of the friction speed, when the friction speed is too high, the wear resistance will fall. With the increase of yarn density, the abrasive resistance of the glass fiber yarn will increase gradually.

glass fiber yarn; abrasive resistance; pretension; friction speed; linear density

2015-09-29

馬芹(1966-)，女，河南許昌人，教授，主要研究方向?yàn)榭椩旃に嚰夹g(shù)與新產(chǎn)品開(kāi)發(fā).

TS102.4

A

1674-330X(2016)02-0006-03