纺织物理学习教案

1、会计学1纺织纺织(fngzh)物理物理第一页，共54页。高等纺织材料(cilio)学-第七章 纤维的表面性质第1页/共54页第二页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质 纤维的摩擦性质是指纤维与纤维，或纤维与其它物质表面接触并发生相对运动时的行为。它是纤维表面性质中必然涉及的性质之一。在纤维成纱过程中，纤维是靠其相互间的摩擦作用成网、成条、滑动变细、纠缠结合成纱的，并具有一定的力学性能。在织物成形过程中，也是靠纱线间的相互摩擦作用，使织物的交织点或编结固定，形成形状稳定、具有力学强度，又多孔通透、柔软舒适的织物。对于非织造布的成形，更是靠纤维表面的摩擦性能，使纤维可以在无任何粘结剂的

2、帮助下，仅靠纤维间的纠缠和摩擦使其成形并具有很好的力学强度。即便对于添加粘结剂的非织造布，摩擦作用仍在起着作用，只是对象换为纤维与胶粘剂，而不是纤维与纤维。纤维的摩擦性能不仅影响纺、织加工性能，而且影响成品的手感的风格。纤维的摩擦还会导致纤维的磨损(m sn)与变形，产生质量转移、生热和静电现象。因此，要对纤维摩擦过程和性能进行分析。第2页/共54页第三页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质一、纤维摩擦参数及其相互(xingh)关系 与纤维摩擦有关的参数有：摩擦力F、正压力或法向负负荷N、摩擦系数、摩擦时接触面积S、摩擦时的相对运动速度v、摩擦面的粗糙度r、表面形状和表层附着物。1

3、. F、N、S间的关系 Amontons或Leonard很久以前的摩擦实验就表明物质间的摩擦力F与物质间的正压力N成正比，这个比例常数就是摩擦系数，即F= N其他经典理论：较为接近实际情况的理论：对于纤维材料而言，n一般(ybn)位于2/31之间。第3页/共54页第四页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质第4页/共54页第五页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质2. 静、动摩擦(mc)和滑移速度第5页/共54页第六页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质2. 静、动摩擦(mc)和滑移速度第6页/共54页第七页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质3. 摩擦系数与

4、纤维表面状态的关系 纤维与摩擦有关的表面状态主要(zhyo)包括：一是纤维表面的粗糙度r；另一是纤维间的摩擦系数，即界面摩擦和润滑摩擦。 界面摩擦是纤维固体间的接触摩擦形式，随相对运动速度增大而减小。润滑摩擦是纤维间流体状膜的剪切粘滞力的摩擦，包括纤维本身软化和表面的油迹等，随速度增加而增大。第7页/共54页第八页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质3. 摩擦系数与纤维表面状态的关系(gun x) 一般而言，纤维的摩擦系数为0.1-0.8，其典型的摩擦系数值根Amonton定律可得。第8页/共54页第九页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质4. 纤维外观形态与摩擦作用 纤维外观形态

5、主要指纤维的截面形状、纤维的卷曲。 合成纤维截面形态一般为圆形或近圆形，扭曲趋势最不明显，纤维间接触概率较高，有效作用较强；而非圆形纤维易于产生螺旋状扭曲，影响纤维的靠近。 纤维卷曲主要影响纤维间的排列，导致纤维间的纠缠。一方面使得纤维的分离、开松和梳理变得容易(rngy)，纤维网中的集束纤维束大都由无卷曲的纤维集合而成。另一方面，纤维卷曲会使纤维网更具有弹性、均匀性，因为卷曲的纤维容易(rngy)相互嵌合形成整体，纤维卷曲产生的抱合力使得纤维条的牵伸变得稳定，但需要大的牵伸力。 第9页/共54页第十页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质二、摩擦机理 摩擦是指两物体间接触并发生或将

6、要发生相对滑移时的现象。从微观力学角度来说，是两物质接触面分子间的相互作用，在切向外力作用下产生剪切和分离的过程。显然，当两物质接触面积越大，分子间的作用就越多越强。两接触物的表面平整光滑和接触压力，起着重要的作用，两物质发生相对滑移时，分子间的抗剪切作用越强，相对滑移越困难。该作用产生的摩擦力用Fad表示，简称为粘附力。而分子间相互作用的解脱，是一个驰豫过程，即与外力作用时间有关，故摩擦作用的大小与相对滑移速度有关。 从物质作用的宏观(hnggun)形态来看，两物质接触不可能是平行平面的理想接触，存在着高地起伏的峰与谷，这在摩擦作用过程中变成了两接触物质间的碰撞、挤压和错位。 当物质一硬一软

7、时，会产生耕犁和刨刮现象；当两物质均较软时，会产生软化和剪切变形；当两物质均较硬时，会产生相互间的错位，抬起等移动。显然摩擦力与两物质的硬度或屈服应力、剪切模量、压缩摸量、碰撞和粘结点的数量以及正压力的大小有关。这种宏观(hnggun)形态的锁结造成了接触点处的卡扣和锁结，用Fl表示，简称为锁结力；第10页/共54页第十一页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质第11页/共54页第十二页，共54页。第一节 纤维(xinwi)的摩擦性质第12页/共54页第十三页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质X=0.7第13页/共54页第十四页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质第14

8、页/共54页第十五页，共54页。第一节 纤维的摩擦(mc)性质第15页/共54页第十六页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第16页/共54页第十七页，共54页。图6-27 平衡(pnghng)浸润模型Young-Dupr方程(fngchng)第二节 纤维的浸润性质第17页/共54页第十八页，共54页。表6-4 平衡浸润的几种(j zhn)形式可否浸润可否浸润cos状态状态0完全浸润完全浸润1或称铺展或称铺展0 90 可浸润可浸润 0正浸润正浸润=90 无浸润无浸润0零浸润零浸润90 180 不可浸润不可浸润 0负浸润负浸润=180 完全不浸润完全不浸润 1随遇稳态随遇稳态第二节

9、纤维的浸润(jnrn)性质第18页/共54页第十九页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第19页/共54页第二十页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第20页/共54页第二十一页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第21页/共54页第二十二页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第22页/共54页第二十三页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第23页/共54页第二十四页，共54页。图6-28 粗糙表面(biomin)浸润模型图第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第24页/共54页第二十五页，共54页。图6-29 不同组份表面(biomin)的浸

10、润模型第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第25页/共54页第二十六页，共54页。图6-30 插入(ch r)转动法示意图第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第26页/共54页第二十七页，共54页。图6-31 悬滴法计算(j sun)示意和实物图悬滴法第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第27页/共54页第二十八页，共54页。图6-32 浸润的前进角和后退(hutu)角的测量示意第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第28页/共54页第二十九页，共54页。 图6-33 浸润(jnrn)力测量原理图第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第29页/共54页第三十页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的

11、浸润性质第30页/共54页第三十一页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第31页/共54页第三十二页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第32页/共54页第三十三页，共54页。浸没拔出图6-34 典型的实验曲线(qxin)及过程示意图第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第33页/共54页第三十四页，共54页。图6-35 液面和纤维(xinwi)的接触点的关系示意图第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第34页/共54页第三十五页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第35页/共54页第三十六页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第36页/共54页第三十七页

12、，共54页。图6-36 实验(shyn)曲线中力值变化分析示意图第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第37页/共54页第三十八页，共54页。表6-5 浸润因子(ynz)与接触角的关系力值关系力值关系浸润因子浸润因子接触角接触角FCDw=0FAB1w0/2FAB=FCDw=1=/2FABFCD0w1/2FAB=0w=0=第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第38页/共54页第三十九页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第39页/共54页第四十页，共54页。图6-37 长丝向下(xin xi)运动时液面月牙状的变化第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第40页/共54页第四十一页，共54页。

13、第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第41页/共54页第四十二页，共54页。 图6-38 无毛细作用时液体(yt)的状态第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第42页/共54页第四十三页，共54页。(a) 90180（拒水） (b) 090（导水）图6-39 纤维(xinwi)正、负浸润时的芯吸模型图第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第43页/共54页第四十四页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质第44页/共54页第四十五页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第45页/共54页第四十六页，共54页。第二节 纤维的浸润(jnrn)性质第46页/共54页第四十七页，共54页。第二节 纤维(xinwi)的浸润性质对于(duy)同种纤维，接触角相等，即第47页/共54页第四十八页，共5