氨包芯纱蠕变性能研究-论文.pdf

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1、第220412卷年第31月期JOURNAL河OF南H工E程NA学N院IN学ST报IT(U自TE然O科F学E版NG)INEERINGVo1．24，No．1M83"．2011纯大豆蛋白纤维纱及豆／氨包芯纱蠕变性能研究靳需岭，李营建(I．河南省服装研究所有限公司，河南郑州450007．河南工程学院纺织工程系，河南郑州450007)摘要：测试分析了纯大豆蛋白纤维纱和大豆／氨纶包芯纱的蠕变及特征，分析描述了纱线黏弹体的基本模型。认为四元素模型能够比较准确地描述纯纱及大豆／氨纶包芯纱的蠕变过程，根据实测数据建立了纱线蠕变伸长的拟合

2、方程，进一步分析得出了四元素模型的特征参数，深入研究了影响氨纶包芯纱蠕变性能的工艺因素．关键词：包芯纱；预牵伸；四元素模型；蠕变；拟合方程；特征参数中图分类号：TS101．92文献标志码：A文章编号：1674—330X(2012)01—0022—05氨纶包芯纱是在氨纶弹性纤维外包覆各种短纤维制成的一种复合纱线⋯．纱芯氨纶长丝可提供优良的弹性，外包短纤维则提供良好的手感、外观和服用的舒适性，其力学性能兼具弹性固体和黏性流体的变形特征，是一种性能明显的黏弹体材料．在纺纱过程中，采用不同工艺参数纺制的氨纶包芯纱的黏弹性有明显

3、的区别．本研究在测试大豆蛋白纤维纯纱和不同氨纶丝预牵伸倍数大豆／氨纶包芯纱蠕变的基础上，选择四元素力学模型，建立了在定负荷作用下蠕变时应变随时间变化的关系式．利用DPS数据处理系统，得出了不同工艺条件下蠕变的拟合方程，并进一步求解力学模型在不同工艺条件下的特征参数，深入研究了影响氨纶包芯纱蠕变性能的因素．1蠕变试验纱线在恒定拉伸力的作用下变形随时间而变化的现象，就是“蠕变”[2]．通过蠕变试验，结合四元素模型应力、应变与时间关系的描述，了解不同预牵伸倍数对氨纶包芯纱蠕变性能的影响．1．1纱线品种和规格14．6tex大豆

4、蛋白纤维纱，14．6tex(44dtex)大豆蛋白纤维氨纶包芯纱，氨纶丝分别采用3．0倍、3．25倍和3．5倍的预牵伸倍数J．1．2试验装置及方法蠕变试验采用如下测试方法：握持纱线的一端，另一端引出通过滑轮悬挂一定重量的重锤或砝码，用米尺测量随时间变化的伸长量，再换算成伸长率．每种纱样取50个试样，试样的原长为50cm，拉伸定重选50cNE．由于氨纶包芯纱有较大的弹性，自然状态下易卷曲，故在量取初始长度和撤去拉伸力让纱线回弹时，需挂上4cN重的砝码，使纱线伸直．1．3试验结果及分析测试数据见表1．收稿日期：2012—0

5、1—22作者简介：靳需岭(1958一)，男，河南郑州人，高级工程师，主要从事纺织品设计及服装研发第1期靳需岭，等：纯大豆蛋白纤维纱及豆／氨包芯纱蠕变性能研究·23·表1不同预牵伸倍数时的成纱蠕变性能Tab．1Thedraftupthediferentwhenyarncreepproperties蠕变试验结果表明：(1)大豆蛋白纤维纯纱和大豆／氨包芯纱均是黏弹性材料，在定负荷作用下，其伸长由急弹性形变、缓弹性形变与塑性形变3部分组成；(2)由于氨纶丝的存在，包芯纱的蠕变现象比纯纱明显，其在各个阶段的伸长率均明显高于纯纱；

6、(3)采用不同的预牵伸倍数时氨纶丝产生的应力不同，故对氨纶包芯纱的蠕变性能有影响．试验数据显示，随着预牵伸倍数的增加，在同等负荷下氨纶包芯纱的伸长率逐步增加，即适当增加预牵伸倍数可提高成纱弹性，但预牵伸倍数过大将导致大分子在结晶区中被抽拔滑动，其塑性变形会随之增加．2纱线黏弹体的基本模型为深人研究和理解黏弹性的本质，引入了多元素力学模型，可以更加直观、形象地描述纱线的蠕变现象．在常用的力学模型中，麦克思威尔模型只能体现松弛现象，不能表示蠕变；开尔文模型虽能体现蠕变现象，却又无法表示应力松弛．因此，要描述纱线的急弹性形变

7、、缓弹性形变与塑性形变，需要有更多元件组成模型．三元素模型由一根弹簧和开尔文模型串联而成，外力去除后，只要保持足够长的时间，该模型的变形将全部消失，不能反映材料的塑性变形．四元素模型是在三元素模型的基础上再串联一个阻尼器，如图1所示，该模型可产生永久性的塑性变形．根据表l可知，纱线的形变由急弹性形变、缓弹性形变和塑性图1四元素模型形变3个部分组成，所以四元素模型特征与成纱的蠕变特征比较Fig．1Four-elementmodel·24·河南工程学院学报(自然科学版)2012车吻合，我们可借助四元素模型比较直观、准确地描

8、述氨纶包芯纱的蠕变性能．3模型蠕变伸长时应变与时间的关系在应力or的作用下，四元素模型中弹簧、开尔文模型和阻尼器吼将分别产生形变，。和，三者共同组成四元素模型的总形变．进行蠕变试验时，氨纶包芯纱上所加应力为不变负荷，依据初始条件t=0时=0，可得到四元素模型蠕变伸长时应变随时间变化的关系式]．如下：占一=(詈+)一(詈+)×e·(