CN105181457A - Ptt/pet自卷曲丝弹性的工业化测试方法 - Google Patents

Ptt/pet自卷曲丝弹性的工业化测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、制作自卷曲丝绞丝；第二步、对绞丝进行干热处理；第三步、绞丝拉伸测试；第四步，弹性伸长率计算。本发明的有益效果是：(1)能够在纤维阶段准确预测自卷曲丝在织物中的弹性性能，比现行试制织物后测试弹性的方法大幅度节约了实验成本和时间；(2)操作简单，可方便地用于工业化生产；(3)绞丝的弹性伸长率比单丝的代表性大幅度提高，可减少实验次数，提高实验精度。

Description

PTT/PET自卷曲丝弹性的工业化测试方法
技术领域
本发明涉及纺织纤维测试领域，具体涉及一种PTT/PET并列复合型自卷曲长丝弹性的工业化测试方法。
背景技术
PTT/PET自卷曲丝问世以来，弹性纺织面料有了跳跃式发展，双组分复合丝的生产技术也有突飞猛进的发展。目前，类似的还有PET和改性聚酯并列复合丝等，不同高聚物和不同截面形态、不同组分比的并列复合丝的弹性等性能有明显差别。
PTT/PET自卷曲丝是由PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)并列复合纺丝而成。由于纤维中的PTT和PET组分材料在相同的拉伸或者热处理条件下的收缩率和模量不同，使这种复合长丝能够形成类似于羊毛纤维的三维螺旋卷曲结构，通常也被称为“自卷曲丝”，具有很好的延展性和回弹性。
对于PTT/PET自卷曲丝或其他自卷曲纤维而言，它的高频卷曲和弹性需要经过纤维热处理才能充分显现出来。自卷曲丝的湿热处理是研究领域评判纤维弹性的常用基础方法，但是，纤维的热处理工艺实施很不方便，松弛状态下的湿处理容易引起纤维间缠粘，在实际的工业生产中无法推广应用。至今为止，工业界一直通过试制成面料(经过织造和染整加工)评判该类纤维弹性，工序多，工艺复杂，工作量大，经济成本和时间成本都很高。
自卷曲丝的弹性与纤维截面形态、2组分的比例、纺丝工艺等因素有关，不同厂家生产的相同或者相近规格的自卷曲丝的弹性性能常常有差距。由于缺乏工业化检测方法，目前自卷曲丝产品只标注强力、伸长、均匀度类质量指标，不标识弹性。
为使纤维生产和应用企业等领域能够科学有效地评价PTT/PET自卷曲丝在织物中所呈现的弹性，有必要研究工业界方便实施的自卷曲丝弹性的检测方法。
目前，研究领域已经可以对PTT/PET自卷曲长丝的单根长丝进行干热处理后测试其弹性，进而准确评价PTT/PET自卷曲长丝在织物中的弹性。但是单根长丝测试的试验量大，单根复丝干热处理操作很不方便，干热处理时每根丝都要加张力，否则相邻数根复丝在热收缩引发的运动中会产生缠粘。
发明内容
本发明的目的是提供一种自卷曲长丝弹性的工业化检测方法，能够快速准确方便地检测PTT/PET自卷曲长丝的弹性。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、制作自卷曲丝绞丝：将PTT/PET自卷曲长丝绕成绞丝；
第二步、对绞丝进行干热处理；
第三步、绞丝拉伸性能测试：利用电子强力仪将绞丝拉伸，测得干热处理后的绞丝的负荷-伸长曲线；
第四步，弹性伸长率计算，包括以下步骤：
步骤1、选取负荷-伸长曲线上应力值为0.001～0.020cN/dtex的点作为起始点；
步骤2、作平行于起始点和负荷-伸长曲线上的绞丝断裂点连线的直线与负荷-伸长曲线相切，切点为绞丝弹性伸长的终结点；
步骤3、绞丝的弹性伸长量ΔL为起始点与终结点之间的伸长量；
步骤4、计算PTT/PET自卷曲丝的弹性伸长率：
式中，L0为绞丝原长，数值上等于起始点应力下仪器的上、下绞丝拉伸柱(即试样夹具)间的距离。
优选地，第一步中，绕成绞丝的工艺参数为：张力仅为导纱部件的摩擦力，绕10～300圈，圈长50～200cm。
优选地，第二步中，所述干热处理的工艺参数为：80～180℃恒温处理3～30分钟。
优选地，第三步中，拉伸测试的工艺参数为：隔距为绞丝圈长/10～绞丝圈长/2，拉伸速度10～300mm/min。
本发明的另一个技术方案是提供了一种整批PTT/PET自卷曲长丝试样进行弹性测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在整批PTT/PET自卷曲长丝试样中随机抽取3～30筒丝，采用如权利要求1所述的方法测得每筒丝的弹性伸长率，求得所有筒丝的弹性伸长率的平均值，则得到当前批次PTT/PET自卷曲长丝试样的弹性伸长率。
优选地，同时对各筒丝的绞丝进行干热处理，处理时，将各个绞丝放置在试样架的不同位置上，试样架的结构可确保相邻两个绞丝之间有足够距离，以便使相邻绞丝在热处理过程中不会发生纤维间粘连。
本发明的科学原理如下：
(1)关于拉伸曲线或弹性变形的起始点。因为自卷曲绞丝中存在大量的折叠、弯圈丝段，绞丝最初被拉伸的时候，是折叠、弯圈丝段的伸直，几乎没有应力产生。因此，需要确定一个合适的应力值，在该应力作用下，自卷曲绞丝的折叠、弯圈丝段已经全部伸直，但是纤维的“自卷曲”尚未变形。
(2)关于绞丝弹性伸长的终结点。因为绞丝具有“L”形拉伸曲线，拐点应为弹性伸长的终结点，我们筛选过数种确定弹性伸长终结点的方法，本发明选用了最佳方法。
(3)用此法计算的绞丝弹性伸长率与织物弹性伸长率高度一致。我们曾将3种不同厂家的PTT/PET自卷曲丝织成织物，经过现行获取弹性方法处理后测试其弹性伸长率。另一方面，用本发明的方法测得3种绞丝的弹性伸长率，证明绞丝弹性伸长率与织物弹性伸长率的Pearson相关系数高达0.963，具有显著性相关，说明该方法能有效地检测自卷曲丝在织物中体现的弹性。
本发明的有益效果是：(1)能够在纤维阶段准确预测自卷曲丝在织物中的弹性性能，比现行试制织物后测试弹性方法大幅度节约了实验成本和时间；(2)操作简单，可方便地用于工业化生产；(3)绞丝的弹性伸长率比单丝的代表性大幅度提高，可减少实验次数，提高实验精度。
附图说明
图1为自卷曲丝绞丝干热处理前实物图；
图2为自卷曲丝绞丝干热处理后实物图；
图3为弹力终结点确定方法；
图4为图3中的X部分的局部放大图；
图5为实施例1中PTT/PET自卷曲绞丝拉伸曲线；
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明提供了一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其步骤为：
第一步，制作自卷曲丝绞丝。利用缕纱测长机或类似机械，将PTT/PET自卷曲长丝绕成绞丝，参见图1。
绕绞工艺参数为：张力仅为导纱部件的摩擦力(预加张力器夹的张力调为0)，电动绕10～300圈，圈长50～200cm。若需要测试一批试样，则在该批长丝原料中随机抽取3～30筒丝，每筒绕1个绞丝。
第二步，绞丝干热处理。将绞丝套在不锈钢丝制作的试样架上对其进行干热处理，处理后的绞丝见图2。
干热处理的工艺为：80～180℃恒温处理3～30分钟。
若对多个绞丝同时进行干热处理，则需要将不同的绞丝放置在试样架的不同位置上，试样架的结构可确保相邻两个绞丝之间有足够距离，在热处理过程中可确保试样架上的相邻绞丝不能互相接触，避免在热处理过程中发生不同绞的纤维间粘连。
第三步，绞丝拉伸测试。将电子强力仪常用试样夹具改为上下布置的两个绞丝拉伸柱，测试热处理后绞丝的负荷-伸长曲线。
拉伸测试条件：隔距为绞丝圈长/10～绞丝圈长/2，拉伸速度10～300mm/min。
第四步，弹性伸长率计算。
(1)选取应力值为0.001～0.020cN/dtex的点作为拉伸曲线或弹性伸长的起始点，参见图3及图4；
(2)作平行于起始点和绞丝断裂点连线的直线与拉伸曲线相切，切点为绞丝弹性伸长的终结点，参见图3及图4；
(3)绞丝的弹性伸长量ΔL为起始点与终结点之间的伸长量；
(4)绞丝原长L0为起始点对应的仪器上、下绞丝拉伸柱即试样夹具间的距离；
(5)PTT/PET自卷曲丝的弹性伸长率计算公式如下：
每绞丝的弹性伸长率代表所在筒丝的弹性，所有绞丝的平均弹性伸长率为整批试样的弹性伸长率。
以下结合具体数据进一步说明本发明。
实施例1
原料：PTT/PET自卷曲长丝，线密度166.7dtex，单丝数64，组分比50/50。
(1)将PTT/PET自卷曲长丝利用YG086C缕纱测长机绕成绞丝，预加张力器的张力调为0，依靠导纱部件的摩擦张力绕丝，电动绕50圈，圈长100cm。每批试样随机抽取10筒丝，每筒绕1个绞丝。
(2)对绞丝进行干热处理，干热处理工艺为：在120℃恒温处理8分钟。
(3)用特制的绞丝拉伸柱对热处理后的绞丝试样进行拉伸测试，测试得到绞丝的负荷-伸长曲线，参见图5，测试条件：夹持距离100mm，拉伸速度100mm/min。
(4)在绞丝的拉伸曲线上，以应力0.01cN/dtex作为绞丝弹性伸长的起始点，作平行于起始点和绞丝断裂点连线的直线与拉伸曲线相切得到绞丝弹性伸长的终结点；绞丝的弹性伸长量ΔL为弹性伸长终结点与应力为0.010cN/dtex两点间的伸长量，绞丝原长L0为起始点应力为0.010cN/dtex处对应的仪器2拉伸柱间的距离。
采用公式(1)算得PTT/PET自卷曲丝的弹性伸长率的平均值为68.75％，变异系数为3.80％。
实施例2
原料：PTT/PET自卷曲长丝，线密度166.7dtex，单丝数48，组分比50/50。
参照实施例1对PTT/PET自卷曲长丝制作绞丝、热处理和拉伸测试。
测得PTT/PET自卷曲绞丝弹性伸长率的平均值为65.91％，变异系数为4.70％。
实施例3
原料：PTT/PET自卷曲长丝，线密度166.7dtex，单丝数72，组分比40/60。
参照实施例1对PTT/PET自卷曲长丝制作绞丝、热处理和拉伸测试。
测得PTT/PET自卷曲绞丝弹性伸长率的平均值为60.72％，变异系数为2.45％。

Claims (6)

1.一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、制作自卷曲丝绞丝：将PTT/PET自卷曲长丝绕成绞丝；
第二步、对绞丝进行干热处理；
第三步、绞丝拉伸测试：将绞丝拉伸后，利用电子强力仪测得干热处理后的绞丝的负荷-伸长曲线；
第四步，弹性伸长率计算，包括以下步骤：
步骤1、选取负荷-伸长曲线上应力值为0.001～0.020cN/dtex的点作为起始点；
步骤2、作平行于起始点和负荷-伸长曲线上的绞丝断裂点连线的直线与负荷-伸长曲线相切，切点为绞丝弹性伸长的终结点；
步骤3、绞丝的弹性伸长量ΔL为起始点与终结点之间的伸长量；
步骤4、计算PTT/PET自卷曲丝的弹性伸长率：
式中，L0为绞丝原长。
2.如权利要求1所述的一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，第一步中，绕成绞丝的工艺参数为：张力仅为导纱部件的摩擦力，绕10～300圈，圈长50～200cm。
3.如权利要求1所述的一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，第二步中，所述干热处理的工艺参数为：80～180℃恒温处理3～30分钟。
4.如权利要求1所述的一种用PTT/PET自卷曲丝的绞丝进行弹性测量的方法，其特征在于，第三步中，拉伸测试的工艺参数为：隔距为绞丝圈长/10～绞丝圈长/2，拉伸速度10～300mm/min。
5.一种整批PTT/PET自卷曲长丝试样进行弹性测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在整批PTT/PET自卷曲长丝试样中随机抽取3～30筒丝，采用如权利要求1所述的方法测得每个筒丝的弹性伸长率，求得所有筒丝的弹性伸长率的平均值，则得到当前批次PTT/PET自卷曲长丝试样的弹性伸长率。
6.如权利要求5所述的一种整批PTT/PET自卷曲长丝试样测试进行弹性测量的方法，其特征在于，同时对各筒丝的绞丝进行干热处理，处理时，将所有绞丝放置在试样架的不同位置，试样架的结构可确保相邻两个绞丝之间有足够距离，以保证试样架上的相邻绞丝在热处理过程中不会发生纤维间粘连。
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