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纺织材料的光学性质上

关注:630     发表时间:2017-07-11 10:28:07

纺织材料的光学性质上


      光泽是纺织材料的重要外观性质。光泽的强弱,主要是由纺织材料对光的反射情况而定。当光线射到纺织材料的表面时,在纤维和空气的界面上同时产生反射和折射,光的一部分被反射,另一部分折射光在纤维内部进行,当达到另一界面时,再产生发射和折射

       当纤维表面光滑一致,纤维彼此平行排列时,投射到界面上的光线,将在一定程度上沿一定角度被反射,反射光较强,纤维集合体的光泽就强。如果纤维表面粗糙不平,纤维排列紊乱,反射光就以不同角度向各个方向漫射,纤维集合体的光泽就暗。粗羊毛的鳞片稀且紧贴在毛干上,表面比较平滑,反射光较强,毛的光泽也强。细羊毛的鳞片稠密,在毛干上紧贴程度较差,羊毛光泽柔和。制造半光或无光化学纤维的方法,就是在纺丝液中或纺丝熔体中加入少量的折射率不同的小颗粒状态的消光剂(二氧化钛),造成反射光漫射的条件,达到消光的目的。


       在纤维的形态结构中,除纤维的表面状态影响光的反射因而也影响纺织材料的光泽外,纤维层状结构及纤维的横截面形状,也是影响光泽的主要因素。


       纤维横截面的形状很多,它们的光泽效应差异很大,其中有典型意义的,时圆形和三角形。以相同的入射光量比较,三角形截面纤维存在部分全反射现象,光泽较强,因为和空气相比,纤维是一种光密物质,当光线从纤维内部向外折射时,不是任何一束内部反射光都能从其相应的界面上透出,有些内部反射光会在纤维截面的局部棱边上发生全发射。因此,三角形截面的纤维的光泽较强,而且有闪光效果,即当改变光线的入射角或观察角度时,可以看到纤维的光泽会随之发生明暗成都的交替变化。闪光效应的本质在于,光线入射方向改变后,光线在纤维内部界面上的入射角发生了变化,因而使能够产生全反射的棱边或界面改变了。这种变化,引起纤维的光泽明暗程度的变化。常用的闪光丝,就是一种具有三角形截面的合纤长丝。在圆形截面纤维中,光线在任一界面上的入射角,都和光线进入纤维后的折射角相等,在任何条件下都不能形成全反射。这类纤维的透光能力较三角形截面纤维强,纤维外观比较明亮。有人研究了原棉的光泽与棉纤维截面形状间的关系,成熟度好的原棉,光泽也好。


       近年来,在化纤生产中,利用特殊形状的喷丝孔生产的各种截面的异形纤维迅速发展。在改善合成纤维的卷曲性、蓬松性、弹性和光泽方面,收到显著效果。断面为Y型的丝的光泽,比三角形截面的更强。


      在天然纤维中,蚕丝能产生闪光。通过研究了解到,蚕丝的闪光来源于它的断面呈三角形。在光的照射下,纤维的三个几何面折光率不一样,而像三棱镜那样使光产生折射与分光。这样,折射出来的光线就炫目多彩了。异形纤维正是受到蚕丝的启发而研制出来的,称得上是仿生学在化纤改性上的一大成果。


      异形纤维的重要特征尤其表现在光学性质方面,三角形截面涤纶会发出丝绸般的光泽,而五叶形截面显示出类似人造丝,醋酯丝样的光泽。一般纤维光泽与截面形状的关系是,与留影截面相比,截面凹凸的个数越多,光泽的扩散性越好,光泽的强度和方向性变差。另外,由于异形纤维具有光泽效应,反射率大,在相同条件下染色时尽管染料吸收量丸但染色却偏浅。如要从外观上得到同样深度的颜色,必须比圆形截面纤维增加10%一20%的染料。不过,在视觉上由于光泽的影响,似乎鲜艳度有增加的感觉。异形截面丝较圆形丝表面对光的反射程度大,难以透光,故其织物有遣污效果。异形纤维的性质随截面形状不同而异。异形纤维由于易形成应力集中源,纤维强度较圆形截面纤维约低10%一20%,且耐摩擦性能差。异形纤维具有抗起球性,这是因为异形纤维的抱合力强,起毛和起球现象可大大减少。圆形截面纤维有蜡感,而异形纤维由于增大了织物的摩擦系数,使蜡感消失。同时,还可改善悬垂性和耐折皱性等。


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