芳纶1313混纺织物力学性能的测试研究

研究报告
近些年，随着阻燃服装的越发普及，社会对纺织品的阻燃问题越来越重视。

众所周知，芳纶1313具有非常优异的耐高温和
阻燃性能，是目前使用最为广泛的阻燃纤维。

将芳纶1313纤维与棉、毛等天然纤维进行混纺，并根据需要选择适当的后处理，不
仅可以提高阻燃织物的服用舒适性，丰富产品的多样性，而且可以降低成本。

根据耐热、阻燃需求，选择不同纤维、不同混纺比例的芳纶混纺织物，使其各自优势在混纺织物中互补，实现功能多样化[6]。

该文对芳纶1313/棉混纺织物、芳纶1313/羊毛混纺织物的力学性能进行了测试，对混纺比与其力学性能之间关系进行了研究。

1 实验
1.1 实验材料
混纺比分别为100/0、85/15、65/35、55/45、50/50、15/85的芳纶1313/棉织物；混纺比分别为50/50，60/40的芳纶1313/毛混纺织物。

1.2 实验仪器
YG141型织物厚度仪、YG 026H 型多功能电子织物强力机、织物密度镜、圆盘取样器、万分之一精密电子天平。

每个试样测量三次，取其平均值。

2 实验结果与数据处理分析
2.1 芳纶1313纤维混纺织物的规格和实验结果
见表1,表2。

2.2 试验结果分析
2.2.1 断裂强力(1)经向断裂强力见表3。

x表示芳纶1313棉混纺织物的混纺比，y表示经向断裂强力值
织物的经向断裂强力值随混纺比的变化趋势如图1所示。

(2)纬向断裂强力见表4。

x 表示芳纶1313/棉混纺织物的混纺比，y表示纬向断裂强力值
织物的纬向断裂强力值随混纺比的变化趋势如图2所示。

图1、2表明：芳纶1313/棉混纺织物经纬向的断裂强力值随着芳纶1313纤维含量增加而增大，其原因是芳纶1313纤维的断裂强力大于棉纤维，随着芳纶1313纤维含量的增加，织物的拉伸断裂强度随之上升，同
样织物的耐磨性随着芳纶1313纤维含量的
芳纶1313混纺织物力学性能的测试研究
曾翠霞 朱江波
(广东职业技术学院纺织系 广东佛山 528041)
摘　要：不同种纤维的不同比例混纺，对芳纶混纺织物的力学性能有较大的影响。

该文分别用棉和羊毛与芳纶1313进行混纺，并且改变其混纺比例，然后对织物的力学性能进行测试研究，得出了芳纶1313混纺织物的混纺比与其力学性能之间的关系。

关键词：芳纶1313纤维 混纺织物 混纺比 力学性能中图分类号：TS103 文献标识码:
A
文章编号：
1674-098X(2014)03(b)-0001-03
图1 芳纶1313/棉织物混纺比与经向断裂强力的关系
图2 芳纶1313/棉混纺织物混纺比与纬向断裂强力的关系
图3 芳纶1313/棉混纺织物混纺比与经向撕裂强力的关系
指标纯芳纶混纺比（芳纶1313:棉）
85:1565:3555:4550:5015:85纱支(tex)经纱323232323232
纬纱
密度
(根/10cm)经密330323323330333340纬密260220224230226225
织物组织斜纹
幅宽(cm)155140155155140140平方米重(g/m2)160200200220208180厚度(m m)0.530.400.450.550.430.35断裂强力(N)经向128510451039102810151003纬向878668658646625615撕裂强力（N）经向166.3105.185.173.262.861.6纬向131.876.860.158.960.142.8
表1 芳纶1313/棉混纺织物规格及实验结果
指标纯芳纶混纺比（芳纶1313：羊毛）50/5060/40
纱支(tex)经纱
325555纬纱
密度
(根/10cm)经密330216216纬密265196196
织物组织斜纹
幅宽(cm)155155155平方米重(g/m2)160180182厚度(m m)0.530.440.48
断裂强力(N)经向1288758822纬向877680758
撕裂强力（N）
经向166.839.850.8
纬向131.937.342.8
表2 芳纶1313/羊毛混纺织物规格及实验结果增加而增强。

而同一混纺比上的经向断裂强
力则比纬向断裂强力大，这主要是由于其织
物的经向密度比纬向密度大的原因。

芳纶1313/羊毛混纺织物的断裂强力亦
随着芳纶1313纤维含量的增加而 增加，且
经向断裂强力大于纬纬向断裂强力。

2.2.2 撕裂强力
(1)经向撕裂强力
见表5。

x表示芳纶1313/棉混纺织物的混纺
比，y表示经向撕裂强力值
织物的经向撕裂强力值随混纺比的变
化趋势如图3所示。

(2)纬向撕裂强力
见表6。

x表示芳纶1313/棉混纺织物的混纺
比，y表示经向撕裂强力值
织物的纬向撕裂强力值随混纺比的变
化趋势如图4所示。

图3、4表明：芳纶1313/棉混纺织物其
经向、纬向撕裂强力值都随着芳纶1313纤维
含量的增大而呈现上升的趋势，原因是芳
纶1313纤维的断裂强力本来就比棉纤维要
大得多，织物中芳纶1313纤维的比重越大，
其织物的撕裂强力就越大。

而在同一混纺
比例上的织物的经纬向的撕裂强力的差别
主要是与经纬向的密度相关联。

同混纺比例的芳纶1313/羊毛混纺织物
经密相差较大，虽然纱支较大，撕裂强力远小
于芳纶1313/棉混纺织物，可见经纬密对织物
强力的影响大于纱支对织物强力的强力。

3 结语
(1)经纬向撕裂强力随着芳纶1313纤维
含量的增大而呈现上升的趋势。

(2)当混纺图4 芳纶1313/棉织物混纺比与纬向撕裂强力的关系（下转4页)
比例相同时，由于经密相差较大的原因，芳纶1313/羊毛混纺织物断裂强力、撕裂强力远小于芳纶1313/棉混纺织物。

(3)经纬向的
x 0.20.50.550.60.81y
1005
1010
1020
1028
1034
1295
表3 芳纶1313/棉织物混纺比与经向断裂强力的关系
x 0.20.50.550.60.81y
625
630
655
660
665
880
x 0.20.50.550.60.81y
61
62
73
85
105
168
x 0.20.50.550.60.81y
43
59
59.1
59.8
77.5
133
表4 织物混纺比与纬向断裂强力的关系
表5 织物混纺比与经向撕裂强力的关系
表6 织物混纺比与纬向撕裂强力的关系
理等限制，学生需要分组分批进行实验，学生的实际动手能力得不到很好的锻炼，实验教学效果也不理想。

P L C 虚拟实验系统在P L C 仿真实验系统上发展而来的，它主要是采用计算机仿真技术和虚拟现实技术相结合的实验方法[3]
，将三维的虚拟控制对象与PL C 编程操作结合在一起，集成了程序的编写、模拟调试和动画演示等功能，具有很强的互动性[4]。

目前在高校中，大都采用以三菱工控组态软件GT Desig ner2、GT simulator2 和三菱G X W o r k s 2、G X Si m u l a t o r 2共同构建P L C 虚拟实验系统。

虽然这套P L C 虚拟实验系统的应用，减轻实验室对硬件设备和场地的依赖，提高了实验的开放性和实时性。

但由于该实验系统只针对三菱PLC进行梯形图编辑及在线调试，学生在学PLC课程同时还要学组态软件，这样不但增加教师的教学任务量，同时还大幅提高课程的学习难度。

基于上述三种P L C 实验系统各自的优缺点，课程组成员联合校企单位共同开发一种基于S T E P 7或W o r k s 2编程软件、类PL C 和虚拟现实技术的P L C虚拟实验系统，该系统不仅能支持3D虚拟对象还能控制实际被控对象。

现本文就介绍一种在该虚拟实验系统的基础上构建PL C虚拟实验室建设方案。

2 PLC虚拟实验室建设方案
PLC虚拟实验室构建框图如图1所示，学生先在S T E P 7或W o r k s 2软件中编写好P L C 程序并进行保存，然后通过数据线下载到类PLC，类PLC通过串口通信将数据发
送给虚拟被控对象或实际被控对象，被控对象在信号的控制下进行相应的运动，而虚拟或实际被控对象的运行参数，反过来通过类PLC及接口板的处理反馈到程序中，实现闭环控制。

我们图中的类PLC及接口板是采用嵌入式技术开发的类似于PL C的实验装置，它不但能同时支持虚拟和实际两种被控对象，而且由于其成本低廉和体积小等特点，学生使用和携带都比较方便。

3 PLC虚拟实验室建设案例
根据P L C 教学中或工业中较常用的控制对象，采用U n it y 3D 软件进行液体混合装置、十字路口交通灯、六路智能抢答器和三自由度机械手等15种虚拟控制对象的实验平台开发。

下面我们以“智能家居控制”实验为案例，介绍P L C虚拟实验室的建设与使用方法。

“智能家居控制”实验主要针对定时器指令编程，当按下系统启动按钮后，电视机、窗帘和空调安装一定时间间隔打开，按下停止按钮关闭所有家电。

首先学生根据系统中实验的控制要求，在虚拟实验平台进行I/O 表的分配及电路设计，具体步骤如图2所示；接着在S T E P 7或W O R K S 2软件中进行P L C 程序的编辑、编译与保存，然后通过U S B 数据线将程序载入到类P L C 中，类P L C 通过处理将控制数据发送给虚拟控制对象，而虚拟控制对象根据发送的指令进行以动画的形式实时表现程序的运行结果，系统则根据运行结果参照控制要求，自动给出正确或错误的提示说明。

具体的调试结果如图3所示，这样的实验过程不但能让学生不断地进行程序的修改、调试直至满足控制要求，从而提高学
生的PLC编程水平和解决问题的能力[5]，而且还能节省教师的检查时间，提高课堂教学的有效性。

4 结语
该文介绍一种基于S T E P 7或W o r k s 2编程软件、类P L C 和虚拟控制对象的P L C 虚拟实验室建设方案和使用方法，它不仅能实现系统I/O表的分配、电路的设计、程序设计和运行调试等实验内容，而且还能同时支持虚拟和实际两种被控对象。

该方案的实施，节省了实验经费，改变学生的实验场地、实现移动式实验，提高了实际动手能力、改善了教学效果。

参考文献
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[6] 三菱公司.系列P L C 用户手册[M ].上
海：上海电机自动化（上海）有限公司,2005.
断裂强力值随着芳纶1313纤维含量增加而增大。

(4)织物的耐磨性随着芳纶1313纤维含量的增加而增强。

参考文献
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