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1、不锈钢纤维损伤机理初探杨强1，徐丰军2，陈国华1(1.青岛大学纺织服装学院，山东青岛266071)(2.青岛宏大纺织机械有限公司，山东青岛266000)摘要:测试不同细度的不锈钢纤维与传统纺织纤维的打结及钩接强度等性能并进行比较研究，分析纤维的弯曲剪切性能，结果表明金属长丝比短纤性能要好，偏低的弯曲剪切性能是造成断头、损伤大的重要影响因素，通过调整纺纱工艺特别是改变针的圆滑性及针的直径等，可在一定程度上降低纤维的损耗率。关键词:不锈钢纤维；弯曲剪切性；绕针性能中图分类号:TS101.2Theelementaryexplorationonthedam
2、agemechanismofstainless-steelfiberYangQiang1XuFengjun2ChenGuohua1(1.TextileandClothinginstituteofQingdaoUniversity,Qingdao266071)(2.QingdaoHongDaTextileMachineryCO.,LTD,Qingdao266071)AbstractTotestandstudytheknotandlooptenacityofstainless-steelfiberindifferentcountscomparingwi
3、ththecommonfibers,andanalyzetheircuringandcutproperties.Theresultsuggeststhatthepropertiesofsteelfilamentisbetterthanstaple,andpointoutthelowercuringandcutpropertiesarethemainfactorsthatcausethebreakageanddamage.Byadjustingthespinningprocess,especiallychangesmoothnessandthedia
4、meterofcardwire,candecreasethelossratioincertaindegree.KeyWordsstainless-steelfiber,curingandcutproperties,castoverproperty不锈钢纤维是近20年发展起来的新型功能材料，其体积质量大，导电性能好，耐腐蚀性好，耐热性好，在长度和细度方面都能达到纺纱的要求，具有一定的可纺性,其优异的防静电、防电磁辐射性能更使其得到广泛的应用[1]。由于金属长丝织造过程中的断头接续问题，很多企业倾向于使用不锈钢纤维短纤混纺。尽管不锈钢纤维的拉伸强度和模
5、量较之于棉、涤纶等均较大,如表1所示，但在实际生产中却发现不锈钢纤维在纺纱过程中，尤其在梳理过程中纤维损耗率高[2]，而这种短纤混纺的损伤问题会对最终布面质量状态、纺纱效率、生产成本等产生一系列影响。这就需要我们对不锈钢纤维的性能特点进行进一步的研究，以求找到短纤成纱损伤问题的机理及其解决办法。表1不锈钢纤维与其他纤维的比较纤维种类不锈钢纤维粘胶棉涤纶6μm8μm断裂强度(cN/dtex)1.94～1.981.48～1.752.22.9～5.03.50～4.56初始模量(cN/dtex)206.85129.9919.5～26.768～9317.7～
6、30.81力学模型及理论依据纤维在梳棉机上接受梳理时的简单模型[3]如图1所示,纤维集合体在被梳理的过程中就是要把纤维Ⅲ、纤维Ⅰ和纤维Ⅱ都分离开,使之成单纤维状。图中箭头代表梳棉机梳针对纤维的梳理力,在此梳理力作用下,可能产生3种不同的梳理结果:a.纤维Ⅲ将从纤维Ⅰ和纤维Ⅱ的握持下抽出来,实现纤维的单纤维状态；b.纤维Ⅲ弯曲,使纤维Ⅰ和纤维Ⅱ越来越靠近,最终3根纤维纠缠在一起形成纤维结；c.纤维Ⅲ被弯曲折断,形成短绒。由以上分析可知，纤维主要受弯曲剪切力及纤维间的摩擦力等的作用。纤维或纱线在弯曲过程中，和任何梁的弯曲一样，各部位的变形是不同的，如图
7、2所示。中性面以上受拉伸，中性面以下受压缩。弯曲曲率愈大(曲率半径ro愈小)，各层变形差异也愈大[4]。曲率半径过小的地方易发生折断，见图3。图2纤维或纱线弯曲时变形图3纤维或纱线弯曲破坏为此，建模型如图4、图5所示。即将纤维打结及两纤维互相穿套钩接后上下施加拉力。此时若设钩接绝对强力为P(cN)，纱线细度单位为Ntex时，则钩接相对强度为Pog=Pg/2Ntex(cN/tex)。打结强度也有相应的关系：打结相对强度为Id=Pd/Ntex(cN/tex)。图4打结强度实验图5钩接强度实验图6绕针模型通常情况下，纤维或纱线互相钩接或打结的地方，最容易
8、产生弯断。通过分析拉伸力学模型，可知纤维打结、钩接拉伸时所受的力可以在一定程度上反映纤维的剪切及弯曲性能[5]。因此，该拉
