湖工院纺织材料学课件第11章 纱线的基本特征参数

第十一章纱线的基本特征参数

纱线的基本特征包括:纱线的外观形态特征;加捻特征;纱线表面的毛羽和内部膨松性;纤维在纱线中的转移及分布特征。第一节纱线的细度与不匀一、纱线的细度指标直接指标（直径d）、间接指标（特克斯、纤度等）1．线密度Nt

（俗称号数、tex）棉纱、棉型化纤纱线定义：1000米纱线在公定回潮率下的重量克数采用绞纱时(1m,100圈):混纺纱时:纱线种类公定回潮率棉纱8.5（英制9.89）亚麻纱12.0苎麻纱10.0精梳毛纱16.0粗梳毛纱15.0涤纶纱及长丝0.4锦纶纱及长丝4.5粘胶纱及长丝13.0腈纶纱2.0涤/棉65/35纱3.2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）。

2.公制支数

国际上一些国家和地区仍习惯沿用传统的公制支数来表示毛纺及毛型化纤纯纺或混纺纱线的细度。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,24/26）3英制支数Ne

英制支数是我国计量棉纱线及棉型纱线细度曾用旧指标。目前，仍有国家和地区在使用该细度指标。英制支数是指在英制公定回潮率下，一磅重的棉纱线所具有多少个840码的长度倍数，既多少英支。

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

通常表示：21s、32s、45s

、60s/2……4旦尼尔旦尼尔数（旦数D）较多地在化学纤维中应用，因此长丝纱的粗细表达仍有应用D来表示的。

5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）可在投影仪下测量，也可由体积重量和细度间接指标换算。纱线种类体积重量δ（g/cm3）棉纱0.80～0.90精梳毛纱0.75～0.81粗梳毛纱0.65～0.72亚麻纱0.90～1.00绢纺纱0.73～0.78粘胶纤维纱0.80～0.90涤棉纱（65/35）0.80～0.95纱线的直径或称投影宽度常用显微镜、投影仪、光学自动测量仪测量6重量偏差7.纱截面中的纤维根数n8.复合纱的细度计算第二节

纱线的细度不匀一、

基本概念——截面面积或直径的粗细不匀，或截面内纤维根数变化或单位长度纱线重量的变化。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。不匀的危害：①内在质量↓——②外观质量↓——③工艺性↓——控制和检测不匀的重要性：贸易的重要质量指标、评级依据。短纤维纱细度不匀的起因：（1）纤维在纱中的随机分布(随机不匀)（2）周期性不匀：罗拉、皮辊、齿轮等旋转件的偏心、缺齿、表面损坏等（3）偶发性不匀：飞花、接头等操作不良（4）纤维细度不匀二、不匀率指标标准差σ与变异系数C

平均差d与平均差不匀率H极差R与极差系数

极限（理想）不匀率

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、平均差系数指各数据与平均数之差的绝对值的平均值对数据平均值的百分比，

2．变异系数CV又称离散系数，指均方差对平均值的百分比。

n<50⑶极差系数p

指数据中最大值与最小值之差（极差R）对平均值的百分比。式中，xmax和xmin分别为测试数据中的最大和最小值。三、产生不匀的主要原因

（一）极限不匀CV

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）CA------单根纤维本身的粗细不匀N--------纤维根数（二）附加不匀

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）

（三）偶然事件引起的不匀

四．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、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。即国际上通用的乌斯特(Uster)条干均匀度仪纱条不匀直观图（上）和波谱图（下）4．光电子条干均匀度测量法EIB-S的测量原理非常简单，就是利用CCD摄取纱条的投影宽度，五、纱条不匀的分析

1、不匀指数Ⅰ:实际不匀率与极限不匀率的比值。反映设备的纺纱能力。（I值不会小于1）

2、变异---长度曲线（1）纱条片段内不匀CVI(l)

（2）纱条片段外不匀CVB(l)l----取样长度变异系数的平方叫做变异。片段内变异＝（片段内变异系数）²I(l)＝[CVI(l)]²片段间变异＝

(片段间变异系数）²B(l)=[CVB(l)]²随l增加，通常B(l)下降，I(l)上升根据方差相加定理,纱条的总不匀率CV的平方为:变异相加定理I(l)+B(l)=I(∞)=B(0)总不匀=外不匀+内不匀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。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，凸起一柱（烟囱）状。不同不匀成分的波谱图

第三节

纱线的捻度

一、加捻指标（一）捻度T：单位长度的捻回数。特数制Tt(捻/10cm)，棉纱及棉型化纤纱公制Tm

(捻/m)，毛纱及毛型化纤纱英制Te(捻/inch)，习惯用于棉纱及棉型化纤纱捻向Z捻向、S捻向捻向组合：

ZS（单纱Z捻，股纱S捻）ZZ（单纱Z捻，股纱Z捻）；ZSZ(单纱Z捻，股线初捻向S捻，复捻Z捻)捻向可分为S捻（右手捻）和Z捻（左手捻）两种。

SandZtwist（二）捻回角：

纱表面纤维对纱轴的倾斜角称捻回角。（三）捻系数α

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：（四）捻缩

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

使用捻度测量仪测量各项指标。有3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：

3.捻回角的测量三、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。捻系数与断裂强度的关系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

体积质量纱线直径股线体积质量

（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。四、纱线的结构特征

（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’。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。示踪染色纤维的几何形态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。转移机理对转移频率的影响（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。

汉密尔顿指数M汉密尔顿指数是以计算纤维在纱截面中的分布矩为基础，求出两种纤维中一种的向外（内）转移分布参数。(p222)-1<M<1M为负数表示向内转移,M为正数表示向外转移.M=0时完全均匀M=100%时完全分离影响纤维径向分布的因素：1.纤维方面：

a.长度影响

长向内，短向外。

b.细度影响

细向内，粗向外。

c.截面形状

异形截面纤维，抗弯刚度大，不易弯曲,向心压力小→向外

圆形纤维优先向内转移。

d.初始模量（纤维小负荷下的伸长张力）

E大的向内，E小的向外，e.弹性恢复

纤维受张力产生变形后恢复能力好，一旦离开握持点，就倾向于恢复到原长。∴易向外转移。f.卷曲与表面状态

摩擦系数大的纤维不易向内，而向外。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.

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。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。（三）、纱线毛羽

1．概念

短纤维纱线上有毛羽，这是一种客观存在。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。影响纱线毛羽的因素很多，主要有：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，并作为一项重要参考项目。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）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。

(2)、毛羽似乎亦随周期性波动。

(3)、烧毛后，不同毛羽长度，毛羽降低量不同，有时会恶化短毛羽。

(4)、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