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颯卓科紡: 化學(xué)纖維的品質(zhì)指標(biāo)(二)——物理性能指標(biāo)

閱讀:49      發(fā)布時間:2025-1-13
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化學(xué)纖維的品質(zhì)指標(biāo)可以分為物理性能指標(biāo)、機(jī)械性能指標(biāo)、穩(wěn)定性能指標(biāo)、加工和使用性能指標(biāo)。本節(jié)分享化學(xué)纖維的機(jī)械性能指標(biāo)。

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二、機(jī)械性能指標(biāo)

1. 拉伸性能

(1) 斷裂強(qiáng)度:

a:應(yīng)力-應(yīng)變曲線:纖維拉伸過程受力與變形的關(guān)系曲線 ( 圖中t點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值σt  )。

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纖維典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線

b:斷裂強(qiáng)力P (也稱絕對強(qiáng)力或斷裂負(fù)荷):是纖維抵抗拉伸力能力的量度,以試樣拉伸至斷裂時所能承受的最大負(fù)荷來表示(單位為N 或cN )。

斷裂強(qiáng)度的三種表示方法:

   ① 相對強(qiáng)度(Pdt):單位線密度纖維或紗線的斷裂強(qiáng)力,單位N/tex 或者cN/dtex:

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   ② 斷裂長度(Lp):以纖維自身重量使其斷裂時的纖維的長度,單位為Km;

   ③ 強(qiáng)度極限(σ):試樣單位面積上所能承受的最大強(qiáng)力,單位為N/mm2。

(2) 打結(jié)強(qiáng)度(結(jié)節(jié)強(qiáng)度):

將一根纖維在中央打結(jié)后測得的斷裂強(qiáng)度。反應(yīng)纖維耐彎曲、扭轉(zhuǎn)的能力,用于特種制品,如漁網(wǎng)線的強(qiáng)度測試。

(3) 鉤結(jié)強(qiáng)度:

將兩根纖維互套成環(huán)后測得的斷裂強(qiáng)度。與纖維抗彎性能有關(guān),鉤結(jié)強(qiáng)度高,加工成織物的耐折性和耐磨性較好。

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(4) 斷裂伸長:

是指試樣在拉伸至斷裂時產(chǎn)生的伸長。斷裂伸長有兩種表示方法:

① 絕對伸長:是指試樣在拉伸至斷裂時試樣的長度與原長度之差,單位mm。

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② 相對伸長(即斷裂伸長率):是絕對伸長與試樣長度之比,以百分率表示。

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適用于紡織用的纖維斷裂伸長率一般在10%-30%

(5) 模量:

纖維的模量定義為應(yīng)力與應(yīng)變的比值。

  • 初始模量:在彈性限度內(nèi),應(yīng)力變化與應(yīng)變變化的比值。單位N/tex 或cN/dtex 。

    纖維的初始模量是在小負(fù)荷下變形的難易程度,反應(yīng)了纖維的剛性。普通纖維的初始模量一般通過測量其1%的負(fù)荷求出

  • 屈服:纖維受外力到一定程度時,即使不增加負(fù)荷,仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性形變,這種現(xiàn)象稱為屈服

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     轉(zhuǎn)折點(diǎn) P稱為屈服點(diǎn),屈服點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變分別稱為屈服應(yīng)力(屈服強(qiáng)度)σp 和屈服應(yīng)變(屈服伸長) εp

  • 斷裂功:纖維拉伸至斷裂時外力所做的功。是負(fù)荷-伸長曲線下的面積。

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  • 斷裂比功:單位纖度的斷裂功。是應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積。

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  • 功系數(shù):負(fù)荷-伸長曲線下的面積與斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長乘積之比稱為功系數(shù)

     斷裂功、斷裂比功、功系數(shù)反映的時纖維的韌性,其他條件不變,斷裂功、斷裂比功越大,纖維的韌性及其制品的耐磨和耐沖擊性越好。

纖維典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析

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纖維典型應(yīng)力應(yīng)變曲線

1.  橫坐標(biāo)是應(yīng)變,縱坐標(biāo)是應(yīng)力,a點(diǎn)稱為比例極限。

2. Oa 近乎一條直線,表示應(yīng)力與應(yīng)變的比值,直線的斜率即為纖維試樣的彈性模量E(Modulus of elasticity)又稱楊氏模量,它表示纖維材料伸長的難易程度。

3. 直線越陡,斜率越大,則彈性模量越大,纖維越硬越難伸長;

4. Y點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)(yielding point),與該點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力 σy 稱為屈服強(qiáng)度(yield strength)或屈服應(yīng)力(yield stress);對應(yīng)的應(yīng)變 εy 稱為屈服強(qiáng)度(yield elongation);

5. t點(diǎn)稱為斷裂點(diǎn)(Breaking point), σt 稱為拉伸強(qiáng)度(fracture strength)或斷裂應(yīng)力(break strength), εt 稱為斷裂伸長率(elongation rate at break)。

常用描述纖維力學(xué)性能(應(yīng)力-應(yīng)變曲線)的術(shù)語:

“軟(柔)"和“硬(剛)"---形容模量的低或高。

“強(qiáng)"和“弱"---指強(qiáng)度的大小。

“脆"---無屈服現(xiàn)象而且斷裂伸長很小。

“韌"---斷裂伸長和斷裂應(yīng)力都較高。

2. 彎曲性能

  • 撓曲性:指纖維具有在不損傷情況下反復(fù)彎曲和回復(fù)的能力。撓曲性與纖維的剛性有關(guān)。

紡織纖維在同等條件下越細(xì),纖維的柔曲性越好,因此對于高模量的纖維必須拉伸的足夠細(xì),柔曲性才能滿足紡織的應(yīng)用需求

  • 抗彎剛度:Rf 較大時,纖維受到橫向力作用時產(chǎn)生的彎曲變形撓度較小。

  • 相對抗彎剛度:把抗彎剛度折合成相同線密度(1tex )時的抗彎剛度,叫做相對抗彎剛度。

3. 扭轉(zhuǎn)和剪切性能

  • 抗扭剛度:纖維受到扭矩作用時,會產(chǎn)生扭變形。Rt 越大,越不易產(chǎn)生扭曲變形。

  • 相對抗扭剛度:將抗扭剛度折合成線密度為1tex 時的抗扭剛度,即為相對抗扭剛度。

隨著扭轉(zhuǎn)變形的增大,纖維中剪切應(yīng)力增大,在傾斜螺旋面上相互滑移剪切,在纖維中,它造成結(jié)晶區(qū)破碎和非晶區(qū)大分子鏈被拉斷,沿縱向劈裂。在紗線中,它會造成纖維的相互滑動。(剪切強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度小的多)

4. 壓縮性能

  • 壓縮性能:為了方便運(yùn)輸和存儲,需要壓縮纖維集合體的體積。承受外界壓力時,纖維集合體中的纖維彼此交叉排列,往往會發(fā)生彎曲和剪切作用,但以壓縮變形為主。

5. 回彈性

  • 回彈性:纖維在外力作用下伸長和釋放外力后恢復(fù)到原始狀態(tài)的能力稱為回彈性。纖維回彈性的表示方法有兩種。

① 一次負(fù)荷回彈性質(zhì)---回彈率和彈性功

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② 多次循環(huán)負(fù)荷回彈性質(zhì)

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  • 纖維在使用時不可能經(jīng)過一次拉伸而斷裂,因此循環(huán)負(fù)荷-伸長曲線更能比較真實(shí)的反應(yīng)纖維在實(shí)際應(yīng)用過程中的回彈性

  • 經(jīng)過多次循環(huán)負(fù)荷后,剩余伸長值ORn 是回彈性的量度

  • 纖維的回彈性與其制品的尺寸穩(wěn)定性和褶皺性密切相關(guān)

  • 回彈性高的纖維制成的服裝不易起褶皺,具有挺括性好, 保形性好的特點(diǎn)

6. 摩擦性

  • 摩擦性能:當(dāng)一個物體在另一個物體表面滑動時,會產(chǎn)生一個阻礙相對運(yùn)動的力,稱之為摩擦力

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7. 卷曲性

(1) 卷曲數(shù):纖維掛0.0018cN/dtex 輕負(fù)荷時,單位長度內(nèi)的卷曲的個數(shù)被稱為卷曲數(shù)。

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(2) 卷曲率:表示卷曲程度的指標(biāo)。與卷曲數(shù)和卷曲深度有關(guān)。

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注:輕負(fù)荷為0.0018 cN/dtex,重負(fù)荷,維、錦、丙、氯綸0.05cN/dtex,滌、腈綸0.075cN/dtex

(3) 卷曲回復(fù)率:表示纖維受力后卷曲回復(fù)的能力,時反應(yīng)卷曲牢度的指標(biāo)。

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(4) 卷曲彈性率:

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(5) 卷縮伸長率:表示變形加彈絲彈性及卷縮程度指標(biāo),是變形絲加重負(fù)荷時的長度與加輕負(fù)荷時長度之差,與輕負(fù)荷時的長度之比。

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(6) 卷縮彈性回復(fù)率:表示變形絲彈性及卷縮穩(wěn)定性的指標(biāo),是變形絲加重負(fù)荷時的長度與去重負(fù)荷在加輕負(fù)荷下回復(fù)長度之差,對重負(fù)荷時長度與輕負(fù)荷時初始長度之差的百分率。

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(7) 卷縮特性:表示變形絲卷縮收縮性能指標(biāo)。

變形絲的卷縮性能對纖維制品的風(fēng)格使用性能有較大影響,與織物或針織物加工時的工藝設(shè)計有密切關(guān)系。如用于襪類和內(nèi)衣類變形絲要求織物尺寸伸縮余地大些,故卷曲率要高。

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