《纺织材料学》13-纱线的力学性质（国家级精品课程）.ppt

第十二章 纱线的力学性质,纱线的拉伸断裂机理 （breakage mechanism of yarn ）,一、纱线的一次拉伸断裂特性 纱线的断裂强度远比纤维的断裂强度要小 纤维强力利用率（strength efficiency）小于1，短纤纱小于50%加捻长丝纱的断裂伸长一般大于组成纤维的断裂伸长 ： 倾斜纤维拉伸后沿纱线轴向的排列，增加了纱线长度和纤维间的相互滑移 短纤维纱的伸长率情况较复杂,二、纱线强力的构成 纱线强力=滑脱纤维贡献的力 + 断裂纤维贡献的力 滑脱长度（ Slide length ）：短纤维纱中周围纤维对一根纤维切向阻力的总和等于该纤维断裂强力时的纤维间接触长度，用lc表示 要降低滑脱纤维的根数，要求减少长度小于2lc的纤维根数，即减少短纤维含量 不同结构状态的纱，滑脱长度不一样，如捻度大，滑脱长度就短因加捻作用，纱中纤维相互紧密抱合，纱线的断裂过程就是纱中纤维的断裂和相互滑移过程 纱中的纤维强力利用率低的原因： 纱中纤维的断裂的不同时性； 纤维头端滑移的问题 纤维越短，捻度越低，滑脱部分纤维比例越多 对于正常的环锭纺纱线，纤维的断裂是主要的三、纱线的断裂过程,观点之一：在细纱拉伸过程中伸长大的外层纤维先被拉断，然后逐渐向内层纤维断裂扩展。

环锭纺细纱中，任一小段都是外层纤维的圆柱螺旋线长，内层纤维圆柱螺旋线短，中心纤维呈直线 因而外层纤维伸长大，张力高；内层纤维伸长小，张力低；中心纤维可能并未伸长，甚至被压皱着，各层纤维受力是不均匀的观点之二：纱线断裂时，中心即内层的纤维先断，然后纤维的断裂向外层扩展 拉伸细纱使其伸长变形时，纱中各层纤维的伸长变形是不同的，其规律是：中心纤维伸长变形最大(等于纱线的伸长变形)，外层纤维的伸长变形最小断面特征： 短纤维纱的断口不整齐，呈现松散的毛笔头似的形状 由于纱中纤维断裂的不同时性，当一部分张力较大纤维断裂后，纤维间的向心压力减小，纤维大量滑脱而抽拔出来 长丝纱或者捻度很高的短纤维纱，断裂的断口比较齐整 纤维不易滑脱和拔出，部分纤维断裂后，迅速扩展至整个纱线截面,低捻长丝纱和高捻长丝纱的断裂破坏过程差别较大（图12-5） 低捻长丝纱断裂时，各根单丝间的关联小，分别在各自到达自身的断裂伸长值时断裂，而各断裂伸长值的差别不大，单丝的断裂几乎是同时发生的 高捻长丝纱中各根单丝的断裂不同时性增加 整个断裂破坏过程在一个较长的伸长区间完成 断裂强力随捻度的增加而下降，且断裂早于低捻长丝纱，并在开始断裂以后，拉伸曲线出现一个较长的延伸部分。

四、影响短纤维纱强伸度的因素,影响纱线强、伸度的因素主要是组成纱线的纤维性质和纱线结构两个方面 混纺纱的强、伸度还与混纺纤维的性质差异和混纺比密切相关 温、湿度和强力测试条件等外因对纱线强、伸度的影响基本上与纤维相同1、纤维性质 纤维的长度、线密度： 纤维长度较长，纤维较细时，成纱中纤维间的摩擦阻力较大，不易滑脱，所以成纱强度较高 当纤维长度整齐度较好，纤维细而均匀时，成纱条干均匀，弱环少而不显著，有利于成纱强力的提高 纤维的强度： 纤维的强、伸度大时，则成纱的强、伸度也较大；纤维强、伸度不匀率小，则成纱强度高 纤维的表面摩擦性能： 当纤维表面摩擦系数µ增加，纤维间滑动阻力大，滑脱长度lc减小，滑脱纤维数的比例减少，成纱强度增加 提高纤维的卷曲数能增加纤维间滑动阻力2、纱线结构 （1）短纤维纱结构对其强、伸度的影响，主要反映在捻度上细纱捻系数对断裂伸长的影响,短纤纱强度与捻度间的关系,（2）合股的影响 单纱的并合作用使股线（ply yarn）条干均匀，且单纱之间有接触，使单纱外层纤维间抱合力增加； 股线强力＞各单纱强力之和合股反向加捻对股线强度的影响,（3）纤维在短纤纱中的排列形态 如：转杯纱强度低于环锭纱 转杯纱中，对折、卷曲、打圈等不规则排列纤维较多，正常转移纤维较少，致使纤维与纤维抱合接触不良，拉伸时滑脱纤维较多,（4）膨体纱 膨体纱的拉伸断裂强度比传统纱小，而断裂伸长率则较大。

结构特性： 利用两种热收缩性相差很大的纤维混纺后进行热收缩处理，使纱条中高收缩性的纤维充分回缩，同时迫使热收缩性小的正常纤维沿纱轴向压缩皱曲而呈现膨体特性 拉伸断裂过程 膨体纱受拉伸时负担外力的纤维根数较小，而且各根纤维的张力不均匀开始被拉伸时，只有一小部分纤维承担外力，其他纤维皱曲松弛着当前一种纤维被拉断后，后一种纤维才伸直并承担拉伸力，直至整体断裂5）变形纱和弹力丝 有很高的断裂伸长率：依靠各种定形方法，使每根纤维呈螺旋弹簧形或卷曲状的定向皱曲曲线； 甚至在开始拉伸的相当一段过程中，实际上是在拉伸力增加很小的条件下使纤维逐渐伸直的混纺纱（blended yarn ）的拉伸性质,混纺纱的断裂强度与混合组分纤维的拉伸性能和混纺比密切相关 拉伸两组分的混纺纱时，纱中伸长较小的组分纤维先被拉断，另一组分将要承受原来是由伸长小的组分纤维承担的额外负荷 而另一组分纤维能否承受此额外负荷，要看其拉伸性能和混纺比而定S1为混纺纱第一断裂点的强度（cN/dtex）；S2为混纺纱第二断裂点的强度（cN/dtex）； a和b分别为A和B的混纺比（%）； Sa和Sb分别为纤维A和纤维B的断裂强度（cN/dtex）；SAB为混纺纱在第一断裂点时断裂伸长率大的纤维的拉伸比应力(cN/dtex)， S1 和S2 较大者为混纺纱的断裂强度。

混纺纱强度的理论预测,图（a）：有临界混合比bcri和最小强度混合比bmin图（b）∵SA>SAB>SB，所以混合纱不存在临界和最小混合比，其中强度最小的纱，断裂不影响强度大的纱线继续承力不同混纺纱的拉伸性能,（1）若两种纤维的强度相差不大而伸长能力有较大差异时，由于分阶段被拉伸断裂，成纱强度随混纺比变化的曲线将出现有极低值的下凹形 （2）如果两种纤维的伸长能力差异不大而强度差异较大时，则曲线呈现渐升或渐降的形状 （3）混纺纱的强度总比其组分中性能好的那种纤维的纯纺纱的强度低作业 P238 T1、T3、T6、T7,。