经编防护网织物是提供保护、防盗和防坠物的主要建筑安全产品,主要用于防止人和物体坠落或避免、减轻坠落物体伤害,保护高处作业人员和行人的安全及维护工地清洁,具有重量轻、强度高、成本低、网眼可设计的优点。与此同时,随着经编网眼织物在工业纺织品领域所占比例的增加,经编网眼织物的性能和应用研究也逐渐增多。该产品不仅应用于传统纺织行业,还广泛应用于海洋、建筑、医疗和航天高科技领域。在使用过程中,由于边坡防护网和高空坠物防护网等恶劣环境,经编网容易受到拉伸、撕裂、爆裂和低速冲击损伤。研究经编网眼织物力学性能的目的是帮助设计具有高抗拉、抗撕裂、抗爆裂和抗冲击的防护用经编网眼织物,因此研究防护用经编网眼织物的力学性能具有重要意义。
本研究采用不同直径的聚乙烯单丝生产了7种不同密度的防护用经编网眼织物,测试了网眼织物的力学性能,包含沿织物横向,纵向,斜向三个方向拉伸的拉伸应力,撕裂强度,顶破强度和冲击强度。结果表明,在其它条件相同时,防护用经编网眼织物的拉伸应力随着应变的增加而增加,且单丝直径越大的防护网拉伸应力越大,大部分防护性网眼织物在45°拉伸时吸收的能量较少。防护经编网眼织物的撕裂强度和顶破强度随着防护网横密的增大而增大。此外,同一样品采用的初始能量越大,防护用经编网眼织物的吸能率更快。当冲击时间越短时,防护用经编网眼织物的抗冲击性能越差。
上述研究以“The mechanical properties of the warp-knitted mesh fabric for protective applications”为论文标题在线发表在The Journal of The Textile Institute期刊。针织中心2019级硕士研究生杨萍为论文第一作者,马丕波教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(11972172)、中央高校基本科研基金(JUSRP22026, JUSRP52013B)、浙江省清洁染整技术重点实验室开放项目计划(QJRZ1910)和江苏高校优势学科建设工程项目(PAP)资助。
图1网状织物的3D结构图(左)和实物图(右) (a)样品1#的织物正面,(b)样品1#的反面;(c)样品2#的织物正面,(d)样品2#的反面
图2网眼织物示意图(a);不同方向拉伸试验示意图(b)0°(c)45°(d)90°
图3撕裂测试(a)低速冲击测试(b)中网状织物的几何尺寸;(c)样品图;(d)顶破测试中三种不同直径的顶破头;(e)Instron CEAST 9350机
图4网眼织物撕裂测试的失效过程
图5 (a)不同初始冲击能量为10.5J的不同网眼织物的时间-力曲线;(b)具有不同初始冲击能量的样品5#的力-时间曲线
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