湖工院纺织材料学讲义第12章 纱线的力学性质

PAGEPAGE9第十二章纱线的力学性质讨论纱线力学性质与纤维性能和纱线结构间关系，并分析影响纱线强伸性能的诸因素。第一节纱线的拉伸性能一、纱线的一次拉伸断裂特性12-1几种纤维和纱线一次拉伸断裂特性指标纱线种类线密度（tex）断裂负荷（cN）断裂应力（Pa×103）断裂伸长（%）断裂功（J×10-7）细绒棉0.16-0.23-419-208-924-36长绒棉0.12-0.144-532-367-828-40普梳棉纱12-100132-94010-756-9600-84.5×102精梳棉纱5-8464-134010-215-8320-10.7×103亚麻单纤维0.17-0.3310-2045-752-320-60亚麻干纺纱56-12007.7×102-22×1036-125-63.85×103-13.2×104亚麻湿纺纱34-2005.6×102-3.9×10314-204-52.24×103-1.95×104大麻单纤维0.22-0.4410-2240-453-430-88大麻纱280-500040×102-70×1038-144-516×103-35×104细羊毛0.3-16-1220-2530-40180-480粗羊毛1.2-320-3515-2025-35500-700粗梳毛纱60-2001.8×102-7.8×1028-202-12400-90×102精梳毛纱25-12.5100-3504-146-20600-70×102蚕丝0.22-0.336-940-4514-1584-405生丝1.5-4.7440-142425-4216-1770.4×102-24.2×102粘胶短纤维0.3327×1041525×107粘胶纤维纱2520012×10410900×107普通粘胶复丝914224×104181530×107玻璃长丝6822080×1041.5图12-SEQ图3-\*ARABIC1纤维的拉伸曲线图12-SEQ图3-\*ARABIC2纱线和长丝的拉伸性能二、纱线的弹性表12-2几种纤维和纱线拉伸变形组分的典型数据纤维或纱线线密度（tex）施加负荷终了时的应变（%）各种变形组分占总应变的比例急弹性变形缓弹性变形塑性变形棉纤维0.240.230.210.56普梳棉纱253.70.220.140.64亚麻工艺纤维51.10.510.040.45干纺亚麻纱421.80.220.110.67细羊毛纤维0.44.50.710.160.13精梳毛纱423.70.600.220.18生丝2.53.30.300.310.39普通粘胶复丝96.40.110.190.70强力粘胶复丝94.90.120.200.68锦纶6短纤维56.30.760.210.03涤纶短纤维0.316.20.490.240.27涤纶废纺纱36100.290.220.49腈纶短纤维0.68.60.450.260.29图12-SEQ图3-\*ARABIC3在不同介质中纱线变形组分的变化第二节纱线的断裂机理一、纱线的断裂过程由于加捻的作用，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的过程。对于正常的环锭纺纱线来说，纱断裂时，纤维的断裂是主要的。关于纱中纤维断裂破坏的过程，不同学者有不同的看法。目前存在着绝然相反的两种不同观点。观点之一是：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。另一种观点则认为：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。图12-SEQ图3-\*ARABIC4试样夹持长度对负荷-伸长曲线的影响图12-SEQ图3-\*ARABIC5不同捻系数对负荷—伸长曲线的影响二、长丝纱条的初始模量和断裂强度图12-SEQ图3-\*ARABIC6加捻长丝纱中倾斜纤维的受力分析图12-SEQ图3-\*ARABIC7长丝纱的强度与捻回角余弦的关系图12-SEQ图3-\*ARABIC8有捻锦纶长丝纱的拉伸曲线三、短纤维纱的强力分析图12-SEQ图3-\*ARABIC9短纤维纱中纤维的轴向张力分布图12-SEQ图3-\*ARABIC10短纤纱中纤维断裂和滑脱示意图四、影响短纤维纱强伸度的因素1．纤维的性能纤维的长度：特别是长度短于2lc(滑脱长度)的纤维含量，对纱线强度影响很大，因为这些纤维在纱中总是滑脱的，没有断裂的机会。2．纱线的结构纱线的捻度是纱线结构的重要内容。纱线捻度对纱线的强伸度有重要影响，短纤维纱的强度与捻系数间关系如图12-11所示。图12-SEQ图3-\*ARABIC11短纤纱强度与捻度间的关系图12-SEQ图3-\*ARABIC12细纱捻系数对断裂伸长的影响图12-SEQ图3-\*ARABIC13合股反向加捻对股线强度的影响 图12-SEQ图3-\*ARABIC14变形纱和弹力丝的拉伸特性第三节混纺纱的拉伸性质图12-SEQ图3-\*ARABIC15混合纱强度的作用求解示意图图12-SEQ图3-\*ARABIC16不同混纺纱的拉伸性能一、纱线的弯曲特性纱线的抗弯曲能力较小，具有非常突出的柔顺性，实际上纱线较少发生弯曲破坏。二、纱线的扭转特性纱线受到扭转力矩作用后，在垂直其轴线的平面内就产生扭转变形和剪切应力。图12-SEQ图3-\*ARABIC17测定纱线的旋转摆仪表12-3几种纱线的抗扭刚度纱线种类线密度(tex)抗扭刚度(g-cm2)普梳棉纱252.27×10-8干纺亚麻线7212.4×10-8精梳毛纱426.42×10-8生丝2.50.05×10-8粘胶复丝90.07×10-8三、纱线的压缩特性第五节纱线的耐久性能耐久性是指材料抵抗在各种因素作用下结构逐渐破坏和引起性能恶化最后导致材料破坏或解体的性能。纺织材料的耐久性能有时也称为损耗性能，根据材料使用的特点和承受作用的形式不同可分为疲劳、磨损和老化三种类型。一、纱线的拉伸疲劳图12-SEQ图3-\*ARABIC18多次作用后纱线剩余变形增长曲线在第一阶段，大多数纤维和纱线以结构单元的取向排列为主要特征，结构得到改善。第二阶段开始结构将不再继续改善。第三阶段开始时，材料的结构以比较快的速度破坏瓦解。图12-SEQ图3-\*ARABIC19棉纱经过多次拉伸后结构的变化二、纱线的弯曲疲劳图12-SEQ图3-\*ARABIC20多次弯曲变形试验方法表12-4几种纱线多次双面弯曲的耐久性纱线种类线密度（tex）循环次数）普梳棉纱253793干纺亚麻纱68336精梳毛纱4220610粘胶复丝131183粘胶短纤纱251273锦纶6复丝5>50000表12-5纤维的重复弯曲疲劳纤维种类重复弯曲到断裂的循环数锦纶250000以上羊毛150000蚕丝76000棉64000粘胶纤维6800图12-