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1、玻璃纤维喷气变形纱表面结构研究2007年第12期产业用纺织品专论砖,够磺移毒事礴印_盲-宏元(浙江纺织服装职业技术学院,宁波,3l5211)'---摘要:由于纤维材料的特殊性,玻璃纤维喷气变形纱的纱线结构不同于一般合成纤维喷气变形纱.对玻璃纤维变形纱进行了大量的观察实验,对其表面形态进行了详尽的分析,并在此基础上提出了一个玻璃纤维变形纱表面结构的简化模型以及反映其表面形态的度量指标.关键词:玻璃纤维,喷气变形纱,表面结构中图分类号:TS102.42;TS104.16文献标识码:A文章编号:1004—7093(2007)l2—0o29一o4玻璃纤维是一种工程材料,具有
2、不燃,耐腐蚀,耐高温,吸温性小,变形系数小等优良的特性.玻璃纤维变形纱改善了玻璃长丝的性能,它在一定程度上兼具连续长丝纱的强度,连续性,纺织加工性能和短纤维纱的蓬松,弹力,卷曲,柔软的性能,因此适用范围较广,可用于工业与民用材料.如:装饰织物,过滤织物,涂层纱及织物,防护衣,管道和其他热绝缘材料以及电气工业材料.纱线的外观与纱线的表层结构有密切的关系,变形纱的外观,手感,光泽以及表面粗糙程度,摩擦性能等,在纤维材料一定的情况下,主要是由变形纱表层的几何结构决定的.人们对合成纤维变形纱的研究较深,但合成纤维与与玻璃纤维的性能有很大的不同,导致了它们成纱纱线结构上的差异
3、,因此有必要对玻璃纤维喷气变形纱结构中的一些规律及特点进行研究,据此拟定比较好的变形工艺条件,找出反映玻璃纤维喷气变形纱本质的质量指标,建立比较完善的测试手段,并在此基础上进一步探讨适合于玻璃纤维喷气变形纱特点的加工工艺,使玻璃纤维喷气变形纱的独特结构在后道工序中不致被破坏.1玻璃纤维喷气变形纱的表面光泽纱线的表面光泽是纱线外观效应的一个十分收稿日期:2007—10—10作者简介:言宏元,男,1954年生,副教授.主要从事纺纱和非织造布的研究.重要的指标.变形纱的光学性质,包括它的透射,反射,折射,吸收等性能.当光线作用到变形纱上时,在纤维与空气的界面上,光线产生反
4、射与折射.折射光线在变形纱内部进行,其中部分光线被纤维吸收而转变为其他形式的能量,部分在到达另一界面时再产生反射与折射.光泽的强弱,主要由变形纱表面对光线的反射情况而定.玻璃纤维和丝束表面平直光滑,反射集中,反射率高,必然耀眼.而玻璃纤维喷气变形纱长丝束中的单丝被开松,卷曲,由平直状变为曲屈波或弧圈状,单丝之间蓬松,排列紊乱,对反射光强度的分布起到了良好的调节作用.玻璃纤维喷气变形纱表面反射光的分厂布比较均匀,呈漫反射,光泽变得比较晦暗,达到了良好的消光效果.因此玻璃纤维喷气变形纱光泽柔和,已完全改善了普通玻璃纤维产品的外观.2玻璃纤维喷气变形纱的表面形态玻璃纤维喷
5、气变形纱看上去光泽柔和,毛耸感强,但它和合成纤维喷气变形纱的表面形态毕竟有很大的不同(图1).我们借助于电子显微系统,对各种喷气变形纱进行了大量的观察,注意到合成纤维喷气变形纱的表面各种形态可归纳为弧圈,拱圈和交圈三种基本形式,很少有单丝断裂现象,它表面的各种形式的弧圈充当了纱线毛羽的角色.玻璃纤维喷气变形纱则不同,它一般只含有弧圈和拱圈,交圈几乎不出现,它表面还存在着不少断裂了的玻璃纤维单丝.这主要是因为玻璃纤维的弹性模量较大,弯曲刚度大,不易形成交圈状,并且易断一29—专论产业用纺织品总第207期裂,断裂后呈僵直耸立状.这部分断裂单丝的头端类似于玻璃纤维短纤纱中
6、纱线毛羽.这类断裂单丝的多少与单丝的直径以及喷气气流速度的大小有关.(a)合成纤维喷气变形纱(b)玻璃纤维喷气变形纱图1两种不同纤维喷气变形纱的表面形态2.1单丝直径的影响让我们对一根单丝在弯曲过程中的受力情况作一基本的分析.如图2,单丝在受力弯曲时,和任何梁的弯曲一样,各部分的变形是不同的,中性层外侧受拉伸,中性层内侧受压缩,弯曲曲率愈大(曲率半径r.愈小),各层变形差异也愈大.曲率半径过小时发生折断.直径为d的单丝的拉伸最外层伸长率为,:—L~—-AB×.O01100%—■二-×4日(r0+)一r0=——————————一ro即:r0:5—0—d(1)l当.达到
7、纤维的断裂伸长率时,此时的r.值就为单丝的临界曲率半径,即一30—50d,,,,(2)一旦单丝受力弯曲在rn<rp时,单丝就会在G处开始断裂(图2),也就是说,临界曲率半径r.愈大,单丝断裂的可能性亦愈大.同种原料的玻璃纤维的断裂伸长率是相同的,此时r0就完全取决于纤维的直径并与直径成正比,即纤维直径大,发生断裂的可能性增大.我们对单丝直径分别为6和9的玻璃长丝进行喷气变形处理,实验结果和我们的分析完全吻合.0图2玻璃单丝受力弯曲此外,合成纤维的断裂伸长率远大于玻璃纤维的断裂伸长率,因此从(2)式可知,玻璃纤维的断裂临界曲率半径要比合成纤维大得多,从而在玻
