影响短纤纱强伸度几大要素
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，其中混纺纱的强、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。
当捻系数增大时木纤维间摩擦阻力增大，不易滑脱，这是对短纤维纱强度有力的积极一面，但当捻系数增大的同时，伴随着纤维的倾斜越来越大，纤维强度在纱轴向的有效分力降低，纱中纤维断裂不同时性加剧，同时纤维倾斜时纱线直径增大都是对纱线相对强度的不利因素。
(2)合股的影响
单纱的并合作用使股线(plyyarn)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；股线强力大于各单纱强力之和。
(3)纤维在短纤纱中的排列形态
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。
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
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。
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，其俱有很高的断裂伸长率。
（来源：大耀纺织）
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纱线的力学性质
第10章 纱线的力学性质?影响因素（1）纤维本身性状 （2）关键：纱线结构特征和纤维间的相互作用?与纤维区别（1）初始模量低、断裂强度低，断裂伸长大，屈 服点不明显 （2）应力松弛、蠕变容易第1节 纱线的拉伸性质纱 线 的 一 次 拉 伸 断 裂 特 性纱线种类 细绒棉 长绒棉 普梳棉纱 精梳棉纱 细羊毛 粗羊毛 粗梳毛纱 精梳毛纱 蚕丝 生丝 断裂负荷 （cN） 3-4 4-5 132-940 64- 20-35 1.8×102-7.8×102 100-350 6-9 440-1424 断裂应力 （Pa×103） 19-20 32-36 10-75 10-21 20-25 15-20 8-20 4-14 40-45 25-42 断裂伸长 （%） 8-9 7-8 6-9 5-8 30-40 25-35 2-12 6-20 14-15 16-17粘胶短纤维粘胶纤维纱 普通粘胶复丝3200 14227×10412×104 24×1041510 18纱线的拉伸性质纤维强力利用率：纱线强度与组成该纱线的强 度之比 ? 纱线中纤维强力利用率总小于1，为什么？?? ? ? ?纯棉纱 精梳毛纱 粘胶短纤纱 锦纶丝40~50% 25~30% 65~70% 80~90%1-25tex 粗梳棉纱 2-70tex 干纺亚麻 纱 3-40tex 精梳毛纱 4-2.5tex 生丝 5-25tex 普通粘胶长丝 6-9tex 强力粘 胶长丝 7-25tex 粘胶短纤纱 8-5tex 锦纶 6 复丝 9-7tex 玻璃复丝强度曲线1-玻璃纤维 2-亚麻纤维(单纤维) 3- 棉纤维 4- 涤纶单丝 5- 锦 纶 6- 单丝 6- 强力粘胶纤维 ( 单丝 ) 7-腈纶 8-茧丝 9-普通粘胶纤 维 ( 单 丝 ) 10- 醋 酯 纤 维 ( 单 丝 ) 11-细羊毛 12-酪素纤维(单丝)纱线断裂伸长组成（1）纤维相互滑移――随捻系数增加而下降 ? （2）纤维自身受力伸长 ? （3）纱的捻角及直径变小形成的伸长 ? （2）和（3）为主要原因――随捻系数增加而 增加??伸长率变化较复杂2. 纱线的弹性可逆变形（急弹性和缓弹性变形） 包括纤维本身的变形和纱线形态变化 ? 不可逆变形（塑性变形） 纤维塑性变形、纤维间的滑移?纱线变形组成纤维 或纱线 棉纤维 普梳棉纱 线密度 （tex） 0.2 25 各种变形组分占总应变的比例 施加负荷终 时的应变 急弹性变形 缓弹性变形 塑性变形 （%） 4 3.7 0.23 0.22 0.21 0.14 0.56 0.64亚麻工艺纤维干纺亚麻纱5421.11.80.510.220.040.110.450.67细羊毛纤维精梳毛纱 普通粘胶复丝 强力粘胶复丝0.442 9 94.53.7 6.4 4.90.710.60 0.11 0.120.160.22 0.19 0.200.130.18 0.70 0.68纱线变形影响因素纤维或纱线的各种变形 组分占总应变的比例与 拉伸变形的应变有关 ? 拉伸应变越大，急弹性 比例越低，塑性变形比 例越高 ? 介质作用和温度变形对 总应变和变形比例影响?急弹性变形率 缓弹性变形率 塑性变形率(a)棉纱(b)毛纱(c)涤纶纱第2节 纱线的断裂强力? 1. 纱线断裂机理 ? 纱线的断裂――纱中纤维的断裂和相互滑移? ?（1）部分纤维受拉力作用伸直变形而发生断裂； （2）部分纤维断裂后，纤维间摩擦力和抱合力减弱， 导致另一部分纤维产生滑脱，加速纱的断裂纤维断裂不同时性（长丝纱） 纤维头端滑移（短纤纱）――部分纤维断裂、 部分纤维滑移 ? 纤维越短、捻度越低，滑脱纤维的比例越高? ?纱线强力曲线纱线中纤维断裂两种截然相反的观点 （1）外层纤维先断 （2）中心（内层）纤维先断?纱中纤维断裂不同时性，张力较大的纤维断裂， 纤维间的向心压力减少 ? 纤维的断口不整齐，呈现松散的毛笔头形状 ? 长丝纱、捻度很高的短纤纱，纤维不易滑脱和 拔出，断裂的断口比较齐整?2. 短纤纱的强力分析加捻使短纤维在纱中内外转移，呈现螺旋线 ? 受外力拉伸产生向心压力，产生纤维间阻力阻 止纤维相互移动； ? 拉伸形变越大，压力越大、阻力越大?纤维如何不滑脱？纤维张力lc Llc?滑脱长度（Lc）：将纤维从须丛中不断裂而抽拔 出来得长度。 ?决定于纤维表面性能和纤维间横向压力滑脱纤维的影响?短纤纱强力组成：短纤维断裂强力和滑脱 部分纤维的表面摩擦阻力之和B C lcN lc LNlc C′ LN b ? N (1 ?2lc ) LB′?滑脱长度越小，断裂部分纤维越多，强力 越高3. 影响短纤维纱强伸度的因素??3.1 纤维的性能（1）长度 ? 低于2倍滑脱长度的纤维总是滑脱?如棉短绒增加1%，强度下降1~1.2%纤维长度越长，强力利用率高，强度越高 ? 纤维长度整齐度好，纱线条干均匀，纱线强力 弱环少?纤维的影响（2）纤维的细度 ? 纤维较细、较柔软，抱合较紧，纤维间摩擦力 较大――滑脱长度减少，成纱根数强度增加 ? 纤维在纱内外层转移的机会增加，各根纤维受 力均匀 ? 纱中截面中纤维根数增多，成纱条干均匀度提 高，成纱强度提高?纤维的影响? ? ???（3）纤维的强度 高，纱线强度高 （4）纤维的摩擦性能 摩擦系数增加，纤维间滑动阻力大，滑脱长度 减少，滑脱纤维的比例减少 提高纤维卷曲性能增加纤维间滑动阻力3.2 纱线的结构?? ?3.2.1 捻度存在捻度重分布现象 临界捻系数 纤维长度长、细度细、表面摩擦系数大时， 临界捻系数向低捻度方向发展断裂阻抗强力摩擦滑移阻抗实际 只有滑移 捻度全部断裂临界值捻系数与断裂伸长3.2.2 股线?强度提高 ，原因？? ?（1）单纱的并合作用――股线条干均匀 （2）单纱之间接触――单纱外层纤维之间抱合力增大?加捻形式的影响?（1）同向加捻? ? ?单纱纤维内外层受力不匀加大。 单纱捻系数较大时，股线强力可能捻系数上升而下降； 较小时，可能开始时随捻系数的上升而稍有上升，而后下降 股线强力先下降后上升?（2）反向加捻?3.2.3纤维在纱中形态纤维的伸直、平行、分离程度 ? 短纤纱??转杯纱比环锭纱低――转杯纺中，纤维对折、卷曲、 打圈等不规则排列纤维较多，纤维间抱合接触不良， 滑脱纤维较多?膨体纱? ?断裂强度低伸长率较大高收缩纤维先受力，直至断裂 低收缩纤维随后伸直承担外力，并最终整体断裂纤维在纱中形态?变形纱和弹力丝第3节 混纺纱的拉伸性能锦/棉 涤/棉锦/毛涤/毛锦纶含量涤纶含量混纺纱的强度混纺纱的强度与混纺比有关系，但关系比 较复杂。 ? 混纺纱的强度影响因素 ? 不完全取决于纤维本身的强度。 ? 混纺纤维伸长率差异――密切相关?混纺纱强度影响因素以双组分纤维为例，假定： ? （1）纱的断裂是由于纤维断裂而引起的， 不考虑纤维滑移 ? （2）纤维粗细相同 ? （3）纤维间的混合是均匀的，并假设混 纺在一起的。 ? 强度表征：按混纺纱最大值来表示?3.1 纤维断裂伸长率接近?不同类别纤维的断裂不同时性不明显，基本上 是同时断裂的。P ? X A % ? PA ? X B % ? PB式中：PA（PB）――纤维A（B）纯纺纱的断裂强度； XA（XB）% ――混纺纱中纤维A（B）的含量（按重 量计算）。纤维断裂伸长率接近?断裂伸长率εA=εB，断裂强度PA＜PBP B PA A O PB?OXB→100比应力-应变曲线比应力-混合比曲线3.2 两种纤维断裂伸长率差异大? ? ?存在两个断裂阶段，假设εA & εB 。第一阶段是伸长能力小的A纤维先断 第二阶段是伸长能力大的B纤维断裂??在A纤维断裂后，B纤维将要承担全部负荷。B纤维能否承担，取决于B纤维的强度和混纺比例。 假设纤维只断裂不滑移?纤维断裂伸长率差异大? ?混纺纱强度计算A纤维断裂时的强度： P1? X A ? PA ? X B ? PBA B纤维断裂时的强度： P ? X ? P 2 B B P混纺纱＝MAX（P1，P2）??3.2.1 εA&εB， PA & PBA?混纺纱强度与纤维含量关系曲线有极低值的一下凹曲线，存在一强度最低点。P A PBA OBB PAPB?Obmin bcri XB→100比应力-应变曲线比应力-混合比曲线棉涤（或棉锦）混纺纱棉纤维的断裂伸长率比涤纶（锦纶）为低，当 棉含量从100％逐渐减少，混纺纱的强度出现先 下降后增加的情况。 ? 提高混纺纱的强力的途径：采用强度较高而伸 长率较小（10%~20%）的高初始模量的合成纤 维。? ?粘胶纤维与少量的涤纶或锦纶混纺时，混纺纱 的强度也有类似的情况。棉涤混纺纱强伸图涤纶(1.7dtex)与棉(14.7dtex)混纺纱强伸图?混纺纱的强力：最低点 在涤纶混纺比为 50%~60%范围内。?伸长率：当涤纶含量在 50%以内时，混纺纱 的断裂伸长率基本上无 变化，只有当含量超过 60%时，断裂伸长率 有很大的增加。涤纶与粘胶19.6tex混纺纱强伸图3.2.2 εA&εB， PA & PBA混纺纱的强度都是随着纤维A含量的减少而增加。 ? 即随着混纺纱中伸长大的纤维含量的增加混纺 纱的断裂强度增大。?P B PA PBA A O PB?O比应力-应变曲线XB → 100 比应力-混合比曲线羊毛与其他纤维混纺羊毛与任何化学纤维混纺时都会出现―― 因为羊毛的强力最低，而伸长率一般接近 于化学纤维，有时略低于化学纤维之故。 ? 涤纶与羊毛混纺纱的强度随着涤纶含量的 增加而增加，当含量达到60%以上时，混 纺纱的湿态强度与干态强度接近。 ? 干态时混纺纱的伸长率随涤纶含量的增加 而增大，但其湿态下的伸长率，在不同混 纺比下都几乎保持不变?羊毛与涤纶纤维混纺强伸图第4节 纱线的疲劳性能?主要为拉伸疲劳? ? ? ?织造过程 日常穿着过程 汽车轮胎 工程材料均受到不同频率的多次拉伸作用 ? 在多次拉伸过程中，纤维和纱线结构会发生变 化而导致疲劳破坏?纱线剩余拉伸变形图?称作剩余循环变形。结构不良的纱线剩余循环变形(%)第3相 第1相结构良好纱线第2相第3相n重复拉伸对纱线结构的影响? ??? ?第一阶段 以结构单元的取向排列为主要特征，结构改 善。 第二阶段 结构不再继续改善。结构缺陷的发展，不可 逆变形的积累十分缓慢，经过多次循环后，出现一定量 的不可逆变形 第三阶段 材料的结构以比较快的速度破坏瓦解。结 构有缺陷位置，可能出现应力集中，纤维断裂、纱线解 体 如果纱线结构不良或者结构良好但拉伸作用产生的变形 较大，则可能不经历第二阶段，而立即出现第三阶段； 如果作用力非常大则经过若干次拉伸后便被破坏，而不 存在结构逐渐瓦解的衰竭过程。重复拉伸对纱线外观的影响图片(a)作用前的结构(b)作用后的结构纱线其他力学性能纱线的弯曲、扭转与压缩性能（自学） ? 纱线的弯曲疲劳和磨损性（自学）?思考题1. 为什么纤维的强力利用系数小于1？ ? 2. 分析短纤维拉伸断裂机理。 ? 3. 简述纱线拉伸性能的影响因素。 ? 4. 简述混纺纱（两种纤维成分）的强度与 混纺比的关系，并分析其原因。 ? 5. 简述纱线拉伸疲劳破坏过程。?
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纱线的力学性质
影响因素 （1）纤维本身性状 （2）关键：纱线结构特征和纤维间的相互作用 与纤维区别 （1）初始模量低、断裂强度低，断裂伸长大，屈服点不明显 （2）应力松弛、蠕变容易 第1节
纱线的拉伸性质 纱线的一次拉伸断裂特性
纱线的拉伸性质 纤维强力利用率：纱线强度与组成该纱线的强度之比 纱线中纤维强力利用率总小于1，为什么？ 纯棉纱
40~50% 精梳毛纱
25~30% 粘胶短纤纱
65~70% 锦纶丝
80~90% 强度曲线 纱线断裂伸长组成 （1）纤维相互滑移——随捻系数增加而下降 （2）纤维自身受力伸长 （3）纱的捻角及直径变小形成的伸长 （2）和（3）为主要原因——随捻系数增加而增加
伸长率变化较复杂 2. 纱线的弹性 可逆变形（急弹性和缓弹性变形）
包括纤维本身的变形和纱线形态变化 不可逆变形（塑性变形）
纤维塑性变形、纤维间的滑移 纱线变形组成
纱线变形影响因素 纤维或纱线的各种变形组分占总应变的比例与拉伸变形的应变有关 拉伸应变越大，急弹性比例越低，塑性变形比例越高 介质作用和温度变形对总应变和变形比例影响 第2节
纱线的断裂强力 1. 纱线断裂机理 纱线的断裂——纱中纤维的断裂和相互滑移 （1）部分纤维受拉力作用伸直变形而发生断裂； （2）部分纤维断裂后，纤维间摩擦力和抱合力减弱，导致另一部分纤维产生滑脱，加速纱的断裂
纤维断裂不同时性（长丝纱） 纤维头端滑移（短纤纱）——部分纤维断裂、部分纤维滑移 纤维越短、捻度越低，滑脱纤维的比例越高 纱线强力曲线 纱线中纤维断裂 两种截然相反的观点 （1）外层纤维先断 （2）中心（内层）纤维先断
纱中纤维断裂不同时性，张力较大的纤维断裂，纤维间的向心压力减少 纤维的断口不整齐，呈现松散的毛笔头形状 长丝纱、捻度很高的短纤纱，纤维不易滑脱和拔出，断裂的断口比较齐整 2.
短纤纱的强力分析 加捻使短纤维在纱中内外转移，呈现螺旋线 受外力拉伸产生向心压力，产生纤维间阻力阻止纤维相互移动； 拉伸形变越大，压力越大、阻力越大 纤维如何不滑脱？ 滑脱纤维的影响 短纤纱强力组成：短纤维断裂强力和滑脱部分纤维的表面摩擦阻力之和
滑脱长度越小，断裂部分纤维越多，强力越高 3.
影响短纤维纱强伸度的因素 3.1 纤维的性能 （1）长度 低于2倍滑脱长度的纤维总是滑脱 如棉短绒增加1%，强度下降1~1.2% 纤维长度越长，强力利用率高，强度越高 纤维长度整齐度好，纱线条干均匀，纱线强力弱环少 纤维的影响 （2）纤维的细度 纤维较细、较柔软，抱合较紧，纤维间摩擦力较大——滑脱长度减少，成纱根数强度增加 纤维在纱内外层转移的机会增加，各根纤维受力均匀 纱中截面中纤维根数增多，成纱条干均匀度提高，成纱强度提高 纤维的影响 （3）纤维的强度
高，纱线强度高 （4）纤维的摩擦性能 摩擦系数增加，纤维间滑动阻力大，滑脱长度减少，滑脱纤维的比例减少 提高纤维卷曲性能增加纤维间滑动阻力 3.2 纱线的结构 3.2.1 捻度 存在捻度重分布现象 临界捻系数
纤维长度长、细度细、表面摩擦系数大时，临界捻系数向低捻度方向发展
捻系数与断裂伸长 3.2.2 股线 强度提高 ，原因？
（1）单纱的并合作用——股线条干均匀 （2）单纱之间接触——单纱外层纤维之间抱合力增大 加捻形式的影响 （1）同向加捻
单纱纤维内外层受力不匀加大。
单纱捻系数较大时，股线强力可能捻系数上升而下降；
较小时，可能开始时随捻系数的上升而稍有上升，而后下降 （2）反向加捻
股线强力先下降后上升 3.2.3纤维在纱中形态 纤维的伸直、平行、分离程度 短纤纱
转杯纱比环锭纱低——转杯纺中，纤维对折、卷曲、打圈等不规则排列纤维较多，纤维间抱合接触不良，滑脱纤维较多 膨体纱
断裂强度低
伸长率较大 高收缩纤维先受力，直至断裂 低收缩纤维随后伸直承担外力，并最终整体断裂 纤维在纱中形态 变形纱和弹力丝 第3节
混纺纱的拉伸性能 混纺纱的强度 混纺纱的强度与混纺比有关系，但关系比较复杂。 混纺纱的强度影响因素 不完全取决于纤维本身的强度。 混纺纤维伸长率差异——密切相关 混纺纱强度影响因素 以双组分纤维为例，假定： （1）纱的断裂是由于纤维断裂而引起的，不考虑纤维滑移 （2）纤维粗细相同 （3）纤维间的混合是均匀的，并假设混纺在一起的。 强度表征：按混纺纱最大值来表示 3.1 纤维断裂伸长率接近 不同类别纤维的断裂不同时性不明显，基本上是同时断裂的。
PA（PB）——纤维A（B）纯纺纱的断裂强度；
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12章纱线的力学性质
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