织物毛细孔径分布与其组织结构及组分的关系.pdf
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1、第3 1 卷第4 期 2 0 1 0 年4 月 纺织学报 J o u r n a Io fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 1 ,N o 4 A p r ,2 0 1 0 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 5 0 0 5 织物毛细孔径分布与其组织结构及组分的关系 狄剑锋,杜文琴,齐宏进 ( 五邑大学纺织服装系,广东江门5 2 9 0 2 0 ) 摘要由于织物组织结构及组分对织物毛细孑L 半径及其分布有影响,采用质量分级法,测定5 种组织结构的棉 和涤棉机织物的毛细孔半径分布。分别考察纱线线密度、织物经纬密度
2、和组分对织物毛细孔径分布曲线的影响。 结果表明:这些织物的孔径分布曲线大都由4 个区段构成;随着纱线线密度的减小,整个孔径范围明显扩展,其中 最小孔径略有增加,最大孔径显著增加,最大比例孔径显著减小;随着经纬密度的降低,分布曲线的部分区段被压 缩甚至和其他区段归并,织物孔径分布趋于简单化和均匀化;织物的组分并不影响其孔径分布曲线的特征形状,只 是在不同区段曲线略有压缩和伸展变形。 关键词毛细孔径;分布;棉织物;涤棉织物;组织;质量分级 中图分类号:T S1 0 1 9 l文献标志码:A R e l a t i o n s h i pb e t w e e nc a p i l l a r ys
3、 i z ed i s t r i b u t i o n ,t e x t i l ew e a v e a n df i b e rc o n t e n ti nw o v e nf a b r i c s D IJ i a n f e n g ,D UW e n q i n ,Q IH o n g j i n ( T e x t i l ea n dC l o t h e sD e p a r t m e n t ,W u y iU n i v e r s i t y ,J i a n g m e n ,G u a n g d o n g5 2 9 0 2 0 ,C h i n a )
4、 A b s t r a c t T h ew i c k i n gp r o p e r t yo ff a b r i ccanb ec o n t r o l l e db yc h a n g i n gw e a v es t r u c t u r eb e c a u s eo ft h e e f f e c to fw e a v es t r u c t u r ea n df i b e rc o n t e n to nc a p i l l a r ys i z ea n di t sd i s t r i b u t i o n E m p l o y i n g
5、t h ew e i g h t c l a s s i f i c a t i o nm e t h o d ,t h ep o r es i z ed i s t r i b u t i o no f f i v ew o v e nc o t t o na n dp o l y e s t e r c o t t o nf a b r i c sw i t h d i f f e r e n tw e a v e sw a sd e t e r m i n e dr e s p e c t i v e l y T h ee f f e c to fy a r nl i n e a r d
6、 e n s i t y ,w a r pd e n s i t y ,w e f t d e n s i t ya n df i b e rc o n t e n to np o r es i z ed i s t r i b u t i o ncurvew a si n v e s t i g a t e d T h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l lt h e p o r es i z ed i s t r i b u t i o nc u i w e sc o n s i s to ff o u rr e g i o n s W i t ht h
7、 ed e c r e a so ft h ey a ml i n e a rd e n s i t y ,t h ep o r e s i z er e g i o ni se x t e n d e dw i t hs l i g h ti n c r e a s ei nt h es m a l lp o r es i z e ,s i g n i f i c a n ti n c r e a s ei nt h eb i go n e ,a n d c o n s i d e r a b l ed e c r e a s ei nt h ea m o u n to ft h em a
8、x i m u mr a t i op o r es i z e D e c r e a s i n gt h ew a r pd e n s i t ya n d w e f td e n s i t y ,t h ec o m p r e s s i o na n dm e r g eo fs o m et y p i c a lr e g i o n so c c u r ,a n dp o r es i z ed i s t r i b u t i o nt e n d st o b em o r es i m p l ea n du n i f o r m F i b e rc o
9、n t e n th a sl i t t l ee f f e c to nt h ec h a r a c t e r i s t i cs h a p eo ft h ep o r es i z e d i s t r i b u t i o nc u r v e ,e x c e p tt h a ts l i g h tc o m p r e s s e d e x t e n d e dd e f o r m a t i o ne x h i b i t si ns o m ed i f f e r e n tr e g i o n s K e yw o r d sc a p i
10、l l a r ys i z e ;d i s t r i b u t i o n ;c o t t o nf a b r i c ;p o l y e s t e r c o t t o nf a b r i c ;w e a v e ;w e l g h tc l a s s i f i c a t i o n 液体对固体的润湿性在很大程度上取决于固体 的化学本性和表面结构。尽管柔软的纱线在经纬向 呈规整排布,但加捻过程中的扭曲以及毛羽的随机 取向又产生一定程度的无序性,作为具有较大比表 面的两端开口、部分有序的毛细孔集合体,织物的润 湿性通常与其毛细孔分布密切相关,因为无论在传 统的湿加
11、工或者服用过程中,水分及汗液的输运都 主要是在毛细孔中进行。其中涉及的吸附扩散、渗 透、蒸发等过程,除与液体性质和原料种类,包括形 状、粗糙度、结构等因素有关外1 。2 。,很大程度上决 定于织物内毛细孔径尺寸和分布1 ,所以定量表示 织物在毫米一微米层级的微细结构是很有必要的。 国内外传统的通过织物几何结构参数计算织物平均 孔径和最大及最小孔径的方法“1 ,难以满足定量 收稿日期:2 0 0 9 0 3 0 9修回日期:2 0 0 9 1 2 2 6 作者简介:狄剑锋( 1 9 5 6 一) ,男,教授。主要研究方向为功能织物研发。齐宏进,通讯作者,E - m a i l :q i h o
12、n g j i n 1 6 3 c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第4 期狄剑锋等:织物毛细孔径分布与其组织结构及组分的关系 5 1 表征种类纷繁的因织物结构导致的润湿行为的差 异,因为即使同种平均孔径的织物可以对应多种纱 线线密度、经纬密度和组织结构,这些几何构型的差 异又造成毛细孔分布不同和粗细孑L 的比例不同,他 们之间可以产生相当大的润湿性能差异,进而对染 色、后整理甚至织物的热湿舒适性等造成重要影响。 长期以来,已有文献对垂
13、直织物平面和沿织物平面 的毛细孑L 半径分布做了一系列探索研究,提出测定 织物毛细孔半径分布的方法_ “一,但是由于织物结 构的复杂性,还必须做大量的多角度的对比分析研 究,以逐步了解纱线线密度、经纬密度、紧度、组分等 诸多因素对织物毛细孔半径分布的对应关系和影 响。作为系列研究的一部分,本文利用文献 9 提 出的质量分级法测定了不同结构织物的毛细孔径分 布,针对棉和涤棉机织物的纱线线密度、经纬密度 及组分对毛细孔半径分布的影响做了初步探讨,探 寻这2 类织物孔径分布的整体规律,几何参数与孔 径分布间的对应关系等,为进一步控制织物结构进 而控制润湿性能提供参考。 1 实验部分 1 1 实验原理
14、及方法 根据表面化学和流体力学原理,假定织物中两 端开口部分有序的毛细孔为圆柱形,可以得到毛细 孔半径与平衡毛细上升高度问关系,根据下端浸于 水中的垂直悬挂试样的毛细上升达到平衡时不同高 度处织物中含液量的差异,通过分级、称量和差减, 代入经推导得到的公式计算得到各个分级中含液 量,进而计算得到毛细孑L 半径分布的直方图、曲线图 和累计图,并通过加权平均得到该织物的平均毛细 孔半径。具体原理及方法参见文献 9 。 1 2 实验装置 利用自行设计的垂直悬挂测定装置,在温度为 ( 2 0 2 ) ,相对湿度为( 6 5 3 ) ,标准大气压下 于恒温恒湿室中进行毛细上升实验和后续分级实 验。详见文
15、献 8 。 1 3 实验材料 为提高实验精度和保证良好的数据重现性,润 湿液体采用二次蒸馏水( 2 0 表面张力为7 2 7 5 1 0 。N m ) 。为探讨织物结构和原料种类对毛细孑L 半径分布的影响,实验所选用的试样为纯棉和涤棉 机织坯布。为对比纱线线密度、经纬密和原料种类 的影响,选取5 种组织结构和2 种成分的织物,其结 构参数见表1 。 表1 织物结构参数 T a b 1F a b r i cs t r u c t u r ep a r a m e t e r s 注:试样的组织均为平纹。 2 结果与讨论 2 1 纱线线密度对毛细孔径分布的影响 如表1 所示,1 。和2 “试样都是
16、平纹结构的棉织 物,具有相同组分、经纬密和不同的纱线线密度。其 直方图、曲线图和累计图如图1 所示。 从图中可看出孔百分比随孔径增长的整体趋 势。结合直方图和累积图可知,14 和2 8 试样孔径分 布曲线整体形状类似,都依次呈现4 个典型区间:缓 增区、平台区、尖峰区和缓减区。随着孔径增加,孔 百分比都是先缓慢地近于线性增加,只是在后部增 速稍大直至到达第1 个最大值,此为缓增区,是毛细 孔体积百分比随孔径缓慢增加的区段;此后,曲线水 平延伸并保持一段区间,此为平台区,随着孑L 径增加 孔百分比基本维持不变;后面紧接着出现一个尖锐 峰,百分比急剧增加至出现极大值后急剧减小,此为 尖峰区,是孔密
17、集区;然后再转折、减小、趋缓,直至 最小比例值,此段为缓减区,是百分比很小的大孔区 段。上述特征初步表明,对于棉织物,当组织结构 ( 都是平纹) 和经纬密相同,纱线线密度不同时,其 毛细孔径分布的整体形状基本相同。这是由于整体 组织结构基本相同决定的,这4 个区段所含的孔对 应纤维内、纱线内和纱线间的不同几何构型的各类 特征空隙,但是2 种曲线的4 种典型区段的纵横坐 标不同,这意味着曲线在不同区段产生了明显压缩 和伸展变形,这可能是由于纱线线密度差别造成的。 具体看4 个区段孔的分配,18 试样的孔较小时,孑L 百 分比随孔径增加而增加,达到1 1 7 “m 时,孑L 百分比 达到第1 区段
18、的最大值7 ,而24 的小孑L 百分比随 孑L 径增加达到1 8 4 “m 时,该孔百分比才达到第1 区 段的最大值9 。此后二者的平台区位置和宽度亦 不同,分别在1 1 7 1 5 0 斗m 及1 8 4 2 1 5 斗m 。1 和 2 。试样在尖峰区以前的缓增区和平台区即孔径为 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 5 2 纺织学报第3 I 卷 2 0 1 8 1 6 1 4 芝1 2 丑1 0 焱8 叮6 4 2 0 2 5 2 0 薹- s 禽,
19、。 5 0 ;一一。蠡。臻。蕊 蓖露 ? r t _ l 勉。 4 6 4 8 5 0 5 3 5 5 5 8 6 2 6 6 7 0 7 58 l8 8 9 61 0 5I71 3 l1 5 017 5 2 1 0 2 6 33 5 05 2 6 1 0 5 1 毛细孔径l a m ( a ) 1 0 5 15 4 5 6 5 96 I6 4 6 8 7 2 7 6 8 0 8 69 2 9 91 0 7 1 1 7 1 2 9 1 4 3 1 6 1 1 8 4 2 l5 2 5 7 3 2 2 4 2 9 6 4 4 1 2 8 7 毛细孔径r t r n ( b ) 2 # 图1纯棉试
20、样的孔径分布 F i g 1C a p i l l a r yr a d i u sd i s t r i b u t i o n o fc o t t o nf a b r i c 1 5 0I x m 和2 1 5 仙m 以下的所有孔的百分比分别为 5 0 5 和7 0 5 ,纱线变细导致缓增区和平台区中 小孔百分比的增加。他们的尖峰区分别在1 5 0 3 5 0I x m 和2 1 5 4 2 9 “m 区间,孔百分比分别为4 5 和2 8 。尽管峰值对应的孔所占百分比接近( 1 。试 样的最大比例孔即孔径为2 1 0I x m 的孔占1 9 ,2 试 样的最大比例孔即孑L 径为2 5
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- 织物 细孔 分布 与其 组织 结构 组分 关系
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