东华大纺织材料学课件08纱线结构与性能

第八章：纱线结构与性能12/24/20251纺织与材料学院纺织工程系

内容提要：

纱线的细度指标及其计算；纱线的条干不匀率及其产生的原因、测试方法、分析；纱线的加捻程度和结构特征；纱线的强伸度。

重点难点：

产生条干不匀的原因及测试分析；内外转移与径向分布；影响纱线强度的因素。难点是变异长度曲线、波谱图、滑脱长度。

解决方法：

循序渐进，充分利用基础知识。

12/24/20252纺织与材料学院纺织工程系第一节：纱线的分类第二节：纱线的细度及其检测第三节：纱线的细度均匀度第四节：纱线的加捻程度及结构特征第五节纱线的力学性质12/24/20253纺织与材料学院纺织工程系第一节纱线的分类

一、依结构和外形分：

（一）、单丝

（二）复丝（复合丝、复合捻丝）

（三）单纱

（四）股线

（五）花式线

（六）变形纱

12/24/20254纺织与材料学院纺织工程系二、依纤维长度分：

（一）短纤维纱

（1）棉型纱

（2）中长纤维纱

（3）毛型纱

（二）长丝纱

（三）短纤维与长丝组合纱

三、依纤维种类分：

（一）纯纺纱

（二）混纺纱。

12/24/20255纺织与材料学院纺织工程系四、依纺纱方式分

（一）传统纱（环锭纱）

（1）粗梳纱

（2）精梳纱

（3）废纺纱

（二）新型纱

（1）自由端纺纱：气流纱、静电纱、尘笼纱、涡流纱等。

（2）非自由端纺纱：自捻纱、包缠纱、无捻纱等。

12/24/20256纺织与材料学院纺织工程系五、依用途分：

（一）机织用纱

（二）针织用纱

（三）起绒用纱

（四）特种纱12/24/20257纺织与材料学院纺织工程系第二节纱线的细度及其检测

一、细度指标

公称细度（名义细度），设计细度，实际细度。

（一）特克斯Nt

股线细度的表示：单纱公称细度乘以股数来表示。如：14×2。若合股线中单纱细度不同，则用公称号数相加表示如（18+14）。

12/24/20258纺织与材料学院纺织工程系（二）公制支数

股线的公制支数：以组成股线的单纱公制支数除以股数表示，如28/2。（注意不同细度纱的合股）

（三）旦尼尔

（四）英制支数Ne

L—长度（码，1码=0.9144米），GK—公定重量（磅，1磅=453.6克）

K—系数（纱线类型不同，其值不同，棉纱:K=840，精梳毛纱：K=560，粗梳毛纱：K=256，麻纱：K=300）12/24/20259纺织与材料学院纺织工程系（五）直径

(mm)

δ—纱线的体积重量（g/cm3）（注意混纺纱的体积重量计算）

（六）细度偏差率η

η=（实际细度-名义细度）×100/名义细度12/24/202510纺织与材料学院纺织工程系二、细度测量

（一）测长称重法

（二）显微镜投影法

12/24/202511纺织与材料学院纺织工程系第三节纱线的细度均匀度

一、概念

纱线的细度不匀指的是沿纱线长度方向粗细的变化程度。

纺织品的质量，有很大程度上取决于纱线细度均匀度，用不均匀的细纱织成布时，织物上会呈现各种疵点，影响织物质量和外观。在织造工艺过程中，会导致断头率增加，生产效率下降。

12/24/202512纺织与材料学院纺织工程系二、表示不匀率的指标

讨论纱条不匀率，实质上是讨论纱条中各截面的面积、截面纤维根数或单位片段长度重量的离散性问题，所以，不匀率的指标是用数理统计中度量离散性的特征指标来描述，它有三种：

1、平均差d，平均差不匀率H（或平均差系数）

2、均方差σ，均方差系数CV

3、极差R，极差系数m。

12/24/202513纺织与材料学院纺织工程系三、产生不匀的主要原因

（一）极限不匀

纤维在纱中随机分布产生的不匀，这是纤维在目前的生产技术条件下所能达到的最理想状况。其数值可以用下面的公式来估算。（假设纤维是均匀的）

12/24/202514纺织与材料学院纺织工程系（二）附加不匀（介绍概念和表现形式）

1．纤维集结及工艺设备不甚完善引起的不匀（机械随机不匀）

2．牵伸波（纺纱的牵伸机构所造成附加不匀）

3．周期性不匀（机件状态不良所造成的一粗一细周期性不匀）

4．偶然事件引起的不匀

12/24/202515纺织与材料学院纺织工程系（三）纱条细度均匀度的测量方法

1、测长称重法

该方法简单，正确性高，所以我国和世界许多国家一直沿用至今。

2、目光检验法（黑板条干）

该方法简便、迅速、直观，与布面疵点关系密切，但受主观因素影响。

3、机械式纱条均匀度试验仪（萨氏条干仪）

4、电容式均匀度试验仪

这是目前技术含量最高，也是最贵的条干测试仪。指标多，信息全面，是进行质量分析与质量预测的有力工具。

12/24/202516纺织与材料学院纺织工程系四、纱条不匀的分析（重点与难点之处，注意概念、逻辑、表达，速度放慢）

1、不匀指数Ⅰ（强调：I值不会小于1，应用）

实际不匀率与极限不匀率的比值。反映设备的纺纱能力。

12/24/202517纺织与材料学院纺织工程系2、变异长度曲线（用数据举例法，了解实际算法）

（1）纱条片段内不匀VC（L）

（2）纱条片段外不匀CB（L）

总不匀=内不匀+外不匀

精确的变异长度曲线反映了纱条不匀率的水平和纱条不匀的结构，是进行质量分析、质量预测和织物合理设计的依据。

12/24/202518纺织与材料学院纺织工程系3、波谱图（突出概念，弱化数学算法）

它是一种以振幅对波长作图得到的图形，具体些就是：

横坐标是波长的对数，纵坐标是各种波动成份的振幅的相对大小。

12/24/202519纺织与材料学院纺织工程系它除了研究分析纱线不匀结构即周期性不匀的波长与振幅的关系外，还可用来分析不匀产生的工艺因素。

（1）理想纱条的波谱图（画图）

（2）实际纱条的波谱图（画图，并说明与理想波谱图不同的原因）

（3）质量异常纱条的波谱图（画图，讲特征）

①牵伸波在波谱的表现：凸出一小山包。

②周期波在波谱上的表现，凸了一柱（烟囱）状。

12/24/202520纺织与材料学院纺织工程系不同不匀成分在波谱图、布面上的表现：

12/24/202521纺织与材料学院纺织工程系（4）波谱图的应用

①评价纱条均匀度

②分析不匀结构

③纱条疵病诊断，解决机械工艺故障

④预测布面质量

⑤设计织物结构，隐蔽条干疵点

⑥与不匀率结合，对设备进行综合评定

12/24/202522纺织与材料学院纺织工程系第四节纱线的加捻程度及结构特征一、表征纱线加捻程度的指标

（一）捻度：T

单位长度纱线上的捻回数。常用单位有：捻/10厘米，捻/米，捻/吋。分别以：Tt,Tm,Te表示

捻向可分为S捻（右手捻）和Z捻（左手捻）两种。（画图说明）（二）捻回角：

纱表面纤维对纱轴的倾斜角称捻回角。

12/24/202523纺织与材料学院纺织工程系（三）捻系数α

结合细度表示纱线加捻程度的相对指标。

特数制捻系数：

公制支数制捻系数：

英制支数制捻系数：12/24/202524纺织与材料学院纺织工程系（四）捻缩

纱线因加捻而引起的长度的缩短，叫捻缩。通常用捻缩率表示：二、加捻指标的测定：

使用捻度测量仪测量各项指标。有两种方法：

1．解捻法：直接退捻至无捻所转的圈数，即为加捻的回数。

2．退捻加捻法：（简介其原理）12/24/202525纺织与材料学院纺织工程系三、加捻对纱线性质的影响

（一）加捻对纱线强伸度的影响

1、对强度的影响

对于无捻的须条，它的强力是很低的，随着加捻的程度不断提高，纤维间的摩擦力增大，滑移的纤维根数减少，且加捻使强度不匀得到改善，所以随着捻系数的增加，强度不断增加。但是，随着加捻系数的提高，纤维因倾斜扭转所承受的预负荷增加，轴向分力在减小，所以，前一种有利因素与后一种不利因素综合作用的结果，使纱线在某一捻系数时达到强力最高值，继续加捻，纱线强力将下降。此时的捻系数叫临界捻系数。

12/24/202526纺织与材料学院纺织工程系2、对断裂伸长的影响

纱线的断裂伸长由三部分组成：（1）滑移伸长（纤维间），（2）纤维本身受力伸长，（3）纱线捻回角和直径变小而产生的伸长。

在正常捻系数范围内，总的趋势是随捻系数的增加，断裂伸长值增大。

（二）对纱线体积重量和直径的影响（简述规律）

（三）对纱线耐磨性的影响

（四）纱线其它性质的影响

（1）光泽；（2）手感；（3）条干均匀度等。

12/24/202527纺织与材料学院纺织工程系四、纱线的结构特征（只简介环锭纱）

（一）、内外转移

环锭纱是由扁平状的纤维须条逐渐变成圆柱形的细纱。而须条因加捻作用宽度逐渐收缩而形成的三角形过渡区，我们叫它‘加捻三角区’。

12/24/202528纺织与材料学院纺织工程系处于加捻三角区中的纤维因受纺纱张力和加捻的影响，使处于须条中不同部位的纤维产生不同的向心压力，最外层纤维，向心压力最大，最内层最小，甚至为零。所以外层纤维将克服纤维间的阻力向内部挤去，即内转移，而被挤出纤维的向外运动，称为外转移。同时，被挤出的纤维又会因产生了大的向心压力，又挤向内部，以此反复进行。在加捻三角区，有剧烈的内外转移现象，一根纤维不但可能反复发生多次转移，而且一根纤维的不同部位转移的剧烈程度也是不同的。纤维的两端露出纱身，成为毛羽，尤其是尾端。

12/24/202529纺织与材料学院纺织工程系影响内外转移的因素：

1、纺纱张力，内外转移的必要条件；

2、加捻程度，程度高时，转移较剧烈；

3、成纱前须条中纤维位置的影响，左面（Z捻）的纤维趋于表面；

4、纤维的性能。

必须强调的一点是，只有在纤维通过加捻三角区这一瞬间才有可能发生转移。12/24/202530纺织与材料学院纺织工程系（二）、混纺纱中纤维的径向分布：

由于纤维的内外转移，对于由两种不同性能的纤维纺成的混纺纱，在它的横截面上会产生不同的分布——径向分布。有两种极限情况：均匀分布，皮芯分布。

12/24/202531纺织与材料学院纺织工程系影响径向分布的因素：

影响因素大致可分为两个方面：

1、纤维性质方面：

（1）长度：长的优先向内转移，短的优先向外转移。

（2）细度：细的向内，粗的向外。

（3）模量：大的优先向内，小的向外。

（4）高收缩纤维膨化后向内转移。

（5）截面形状

（6）摩擦系数

12/24/202532纺织与材料学院纺织工程系2、工艺条件方面：

（1）纺纱方式方式不同转移程度不同，如：环锭、气流；

（2）并合次数及并合加捻前纤维的排列位置；

（3）对纤维分离度。

纤维在纱中内外转移所造成的径向分布是一个很复杂的问题，即使在同一根纱线上不同截面间，转移指数也可能有很大差异，所以必须用统计的方法来找其变化规律。12/24/202533纺织与材料学院纺织工程系径向分布规律的应用：

充分发挥混纺纱中各组分的特点，获得预期性能的纱线。如：

1）为提高纱强力，应将强力高的纤维分布在纱中心；

2）为获得毛感，应将粗而富有弹性的纤维分布在纱表面；

3）为改善静电效应，易起静电的纤维分布在中心；

4）为提高磨损牢度，应将耐磨纤维分布在纱表面。

总之，掌握径向分布规律，控制纱线性能。

12/24/202534纺织与材料学院纺织工程系（三）、纱线毛羽

1．概念

短纤维纱线上有毛羽，这是一个客观存在，所谓毛羽一般来讲，指的是伸出纱线主体的纤维端或圈。毛羽的情况错综复杂，千变万化，伸出纱线的毛羽有端，有圈，有团，如下图：而且具有方向性和很强的可动性。（毛羽对后道工序及产品质量的影响这里就不讲了

12/24/202535纺织与材料学院纺织工程系影响纱线毛羽的因素很多，主要求：①原料（纤维）的特性；②纱线的结构、捻度；③纺纱方式以及包括工艺、机械和空调等方面的纺纱条件。所以，通过测试纱线毛羽的变化，反过来，间接反映纤维性能，工艺条件等方面的情况，进而，纱线的毛羽可用来评定纱线的质量，并做为一项重要参考项目。

12/24/202536纺织与材料学院纺织工程系2．指标

毛羽指数：在单位纱线长度的单边上，超过某一定投影长度（垂直距离）的毛羽累计根数。（该指标数值的大小受测试长度、和投影长度的影响）

12/24/202537纺织与材料学院纺织工程系3．毛羽变化的一些现象

(1)、毛羽指数随着毛羽投影长度的减少而呈指数曲线上升（解释为什么出现捌点，引出基本表面概念）。

(2)、毛羽似乎亦随周期性渡动。

(3)、终简后毛羽剧增。

(4)、烧毛后，不同毛羽长度，毛羽降低量不同，有时会恶化短毛羽。

(5)、纱线结构对毛羽亦有影响。

如：①纱线粗细的影响，粗产生较多毛羽。

②静电、气流纺纱的毛羽相对环锭纱的毛羽，不论毛羽长短，多少，都要小得多。12/24/202538纺织与材料学院纺织工程系讲到这里，我们应当清楚，毛羽概念的内涵应包括：

（1）频数（毛羽指数）；

（2）毛羽长度：是指纤维突出基本表面的情况，注意区别伸出长度与伸出投影长度的不同，目前都以投影长度作测量对象；

（3）毛羽形态：区分端、圈、团。一般以端为测试对象和基础。

12/24/202539纺织与材料学院纺织工程系第五节纱线的力学性质在纤维机械性能一章中，我们学过许多力学指标，如：①断裂点的应力应变；②屈服点的应力应变；③初始模量；④断裂长度；⑤断裂功；⑥湿干强比等等，可以说纤维的力学性能指标都可应用或推广到纱线中去。本节只介绍与纱线有关且较特殊的地方。12/24/202540纺织与材料学