纱线的结构参数与.ppt

《纱线的结构参数与.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纱线的结构参数与.ppt（130页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第八章：纱线的结构参数与性能指标,本章知识点1、纱线的细度指标及计算。2、常用纱线的规格与品质特征。3、纱线细度均匀度的表征与测量方法。4、纱线的捻度、捻系数以及纤维的径向转移规律。、纱线的疵点定义和分类，毛羽和毛羽指数概念。,第一节：纱线的细度,纱线的细度是描写纱线粗细程度的重要指标，决定着织物的规格、品种、风格、用途和物理机械性能。不同细度的纱线，选用纤维的品质要求也就不同。纱线细度一般可用相对粗细或几何粗细的纱线细度指标来表示。由于纱线截面形状可能不规则和容易变形，短纤纱的毛羽较多使纱的边界不清，加上几何形态的测量，繁琐不便，故通常采用相对粗细（质量）的细度指标来描述，简称细度。,1.纱

2、线的细度指标 纱线的细度指标是描写纱线粗细的间接指标。分为定长制的线密度（特克斯tex或特）、纤度（旦尼尔Den或旦D）和定重制的公制支数（支）和英制支数（支），有关细度指标定义已在纤维部分作过介绍，这里给出一些标准表达和计算。,线密度Nt特克斯制是ISO采用的纱线细度指标，是千米长的纱线在公定回潮率时的重量（标准重量）。即（8-1）式中，L为纱线长度，m；Gk为标准重量，即公定回潮率时的重量。我国的棉纱线、棉型化纤纱线、中长化纤纱线等采用特克斯（简称特）为计量单位，用绞纱称重法来测算纱线的特数，,即在纱框测长器上摇出试验绞纱，绞纱周长为1m，每缕绞纱为100圈，取30绞烘干后称总重量，将总重

3、量除以30，得到每绞纱的平均干重G0，可计算出在公定回潮率时的标准重量Gk0。由此，纱线的线密度Nt为，（8-2）式中，Wk为纱线的公定回潮率，详见表8-1；K为计算常数。,混纺纱线的公定回潮率Wk按各组分的纱线公定回潮率Wki和混纺比ai的加权平均来计算，四舍五入取一位小数，见式（8-2）所示。（8-3）式中，i=1,2n，n为混纺纤维数；ai为混纺纱线各组分的干重比。,单纱线密度的表示，如14特单纱写作14tex；股线线密度用单纱特数合股数表示，如14tex2或142；复捻股线用单纱特数初捻合股数复捻合股数表示，如14tex23或1423。不同线密度的纱合股，其线密度的表示以单纱线密度相加

4、来表示，如18tex+16tex或18+16。,表8-1 各种纤维的纱线的公定回潮率,公制支数Nm 毛纺及毛型化纤纯纺或混纺纱线的细度也应以特克斯为计量单位。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。,毛纺厂测定毛纱公制支数时，先将毛纱摇成若干个绞纱，每圈周长为1m，绞纱长度L，其中精梳毛纱L=20m，每绞20圈；精梳毛纱L=50m，每绞50圈。若干绞纱烘干后称总干重，求得每绞的平均干重，然后按公式（8-4）计算。（8-4）,合股纱线公制支数的表示：若组成股线的单纱支数相同，则以单纱的公称支数除以合股数来表示，如48/2、80/2等；若组成股线的单纱支数不同，股线的公制支数的计算（不

5、计捻缩）则按以下公式（8-5）计算：（8-5）,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（表8-1），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。与公制支数的道理一样，其数值越大，表示纱线细度越细，支数越高。,股线的英制支数以单纱支数除以合股数表示，如60s/2、80s/2等。其计算同公制支数计算。,英制支数与特克斯之间的指标换算应注意各自的公定回潮率的不同，换算式为：（8-6）式中，We为英制公定回潮率；C为换算常数。对于纯纺棉纱来说，因为We=9.89，故C值为583；WeWk时C值为5

6、90.5。对于与棉混纺的纱来说，则按混合比计算其公、英制公定回潮率来折算其C值，如涤65/棉35纱的C值为588，维50/棉50纱的C值为587等。,旦尼尔数D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。即以D表示丝的线密度ND为：（8-7）,复丝的表达为：xD/yF（8-8）复捻丝的表达为：xD/yFn（8-9）x1D/y1F+x2D/y2F+（8-10）或异粗细复合丝为：(x1+x2+)D/(y1+y2+)F(8-11)式中，x或xi为旦尼尔数；y或yi为长丝的根数；D为旦尼尔（denier）；F表示长丝（filament）；n为复捻长丝束的根数。其细

7、度计算可参照特数的计算进行，因为（8-12）,由于长丝的标注细度，式（8-8）（8-11）是指无捻度的，考虑捻缩的影响，（8-13）式中，为捻缩。,2.纱线的直径一般纱线截面大多为圆形，不像纤维有许多变化。但纱线的边界因为毛羽而不清楚。这里所说的直径只是表观不计毛羽的直径。可由直接测量和理论估计方法获得。直接测量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等。显微镜测量是将纱线置于装有接目测微尺的100倍左右显微镜下或直接放在投影仪的载物台上，加预张力，随机地测量纱线的投影宽度。每个试样在不同片段测量300次以上，取平均值。光学自动测量是采用CCD摄像获得纱线宽度的信号曲线经微

8、分处理得纱线的宽度，或直接成像进行图像处理获得纱线宽度，原理见图11-1所示。,比较成熟的有Lawson-Hemphill公司的EIB(Electronic Inspection Board)系统和Uster公司的Uster Tester。不仅可以得到纱线的平均直径d和长度各点的宽度值，而且可以给出纱线毛羽、细度不匀、截面不圆整等参数，甚至可以计算和复原纱线黑板条干、预测织物的外观均匀性。,图11-1 纱线直径的测量示意图,理论估计平均值理论估计是直接采用纱线细度进行换算的。由上述细度指标的计算式可得：（8-14）（8-15）（8-16）式中，y为纱线的体积重量（g/cm3），或称密度，已知的

9、实测参考值见表11-2。,表8-2 部分纱线体积重量,3.重量偏差纺纱加工最后成品名义上的纱线特数称为公称特数，一般应符合国家标准中规定的公称特数系列。在纺织过程中，考虑到筒摇伸长、股线捻缩等因素，为使纱线成品符合公称特数而设定的细纱特数，称为设计特数。在实际纺纱生产中，因随机因素决定的实际纱线的特数，称为实际特数。,纱线实际特数和设计特数的偏差百分率称为重量偏差。在实际测量时，以百米重量偏差D（）来表示。（8-17）式中，G0S为试样实际干重；G0N为试样设计干重。在纱线和化纤长丝的品质评定标准中，重量偏差都有一定的允许范围，在这个范围之内，纱线的重量偏差可以视为由抽样或测试误差所造成的。若

10、重量偏差超出允许范围值时，则认为该纱线的定量偏重或偏轻，将影响该纱线品质评定的品等值。,4.纱截面中的纤维根数n纱线截面中的纤维根数是极为重要的可纺性指标，尤其在纺制细特纱时，要求保证纱截面中的纤维根数ny。有资料表明，一般棉纱截面中的纤维根数，环锭纱中不少于60根，转杯纺纱中不少于130根；毛纺高支纱截面中一般不少于35或42根纤维。实际这取决于纺纱技术与设备，以及对纱线使用的要求。现有技术可以再降低这些值，但纱线的均匀度会恶化。,纱线截面中的纤维根数ny可以通过切片或切断分解点数获得。也可通过理论估计获得，即（8-18）式中，下标y和f分别表示纱线和纤维。更为精确地表达应考虑捻缩，即（8-

11、19）,5.复合纱的细度计算复合纱是由纱条与长丝纱（短/长）、纱条与纱条（短/短）或长丝束与长丝束（长/长）复合纺纱而成。前者按式（8-19）估算；后两者如果是对称的可参照股线的计算，但如果是非对称的，即各自的螺旋半径不同（捻回角不同），则须按前者方式估计。,（8-20）式中，NtC为复合纱的线密度（tex）；NtB为纤维须条的线密度；ND为长丝束的线密度（Den）；B和f分别为纤维须条和长丝束的捻缩；ft为长丝束张力造成的伸长率（应变）。复合纱可以是二组份以上，计算可以类推。,第二节：纱线的细度均匀度,纱线的细度不匀是指纱线沿长度方向上的粗细不匀性。纱线的细度不匀不仅会产生纱疵，影响纱线的外

12、观和强度，而且会造成织造时的断头和停机。因此，纱线细度均匀度成为纱线质量评价的最重要的指标之一。,一、纱线的细度不匀1、细度不匀率指标 平均差系数U 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，（8-21）式中，xi为第i个数据值；为测试数据的平均值；n为数据总个数。,变异系数CV又称离散系数，指均方差对平均值的百分比。（8-22）当试样数n50，（8-23）,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。（8-24）式中，；xmax和xmin分别为测试数据中的最大和最小值。,2.纱条理论不匀纱条粗细（条干）度变异系数CV是表征纱条粗细不匀（条干不匀）的重要参

13、数，为最多采用的指标。假设纱线为一理想的纤维均匀集合体，或称为理想均匀纱条，设纱条中全部纤维数为N，纱条某截面中纤维的平均根数为n，则纤维在某截面中的出现概率p=n/N；而不出现的概率q=1p，为典型的Poisson分布，均方差，故纱截面中纤维根数分布的不匀率为C（8-25）,这说明纱截面中的纤维根数越多，成纱条干越均匀。如纤维粗细不匀，设A为纤维平均截面积；为纤维截面积的均方差，那么由截面积不同纤维排列引起的纱条的不匀率为（8-26）式中，CAA/A。此就是著名的马丁代尔（Martin-dale）纱条极限（理论）不匀率公式。,二、细度不匀率的测试方法1、目测检验法又称黑板条干检验法，是将纱线

14、或生丝均匀地绕在一定规格的黑板上，然后在规定的距离和光照下，与标准样品(样照或实物)进行目光对比评定，并观察其纱线表观均匀性粗节及严重疵点等情况，判断其条干等别。这种方法具有简便易行、直观性强的优点，还可以将棉结杂质分类计数，目测结果较接近织物疵点规律。,2、测长称重法又称切断称重法，即取一定长度的纱线，分别称得各自的重量，然后按规定计算其平均差系数、重量变异系数或极差系数，来描述纱线的细度不匀。纤维条、粗纱和细纱均可采用此方法来测定细度不匀率，但片段长度（切取长度）设定不一样。例如，棉条取5m，粗纱取10m，细纱或捻线取100m；精梳毛纱长度取50m，粗梳毛纱取20m；生丝取450m等，测试

15、的试样个数一般为30个。,3、电子条干均匀度测试法使用最广泛的电子条干均匀度仪是电容式条干均匀度仪，即国际上通用的乌斯特(Uster)条干均匀度仪。Uster条干均匀度仪是主机上装有48组平行极板组成的电容器或称为测量槽，两极板间的槽宽由大渐小，以适应不同线密度的纱条的测量。其基本原理是电容极板感应的电容量C与极板间纤维介电常数和填充度有关，而此两者取决于纱条的质量和组成；在纤维组份不变时电容量的变化就与纱条的质量相关，（11-27）式中，C0为无纱条时的平行板板间的电容量；为电容器的充满度，其中d为纱条的厚度，L为极板间距。,即电容量的相对变化量与纱条在极板中的体积或质量成正比。由此，测得纱

16、条的粗细（质量）的变化。虽然介电常数依赖于测量条件，可采用固定的高频回避湿度的影响，但通常测量宜在标准大气条件下进行。且被测试样还须经过调湿平衡处理，以减少测试误差。,Uster条干均匀度仪包括主机、积分仪、纱疵仪、波谱仪和记录仪。可直接读出平均差系数U或变异系数CV；纱疵仪会按预先设定的要求，自动记录纱条上的粗节、细节和棉结数目；波谱仪能将纱条不匀率按长度变化频率或波长转换成波谱曲线，称为波长谱分布曲线，简称波谱图。可用于纱条不匀及纱疵特征的分析和不匀及纱疵产生源的诊断。纱条不匀的直观图和波长谱图见图11-2。,图 纱条不匀直观图（上）和波谱图（下）,光电子条干均匀度测量法1995年，由美国

17、劳森亨普希尔公司（Lawson-Hemphill）制造的EIB-S光电子条干均匀度仪（电子检视板）由纱线输送系统、CCD视频采集图像系统和数据处理、记录、储存，以及屏幕显示等硬件组成。,并有纱线轮廓模式（YAS）和模拟布面效果模式（CYROS）两套软件，分别是用于纱线外观显示、纱线不匀分析和纱线平均直径、直径不匀度及纱疵计算与统计；以及模拟纱线条干及疵点在布面上的效果，模拟纱条黑板效果，给出纱线疵点的分布直方图等。,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，见前图11-1，并可在X-Y两个正交方向上测量。因此，其结果更接近于黑板条干法，而且测量分辨率高，受环境温湿度影响小

18、。但对较厚、松、表面多毛羽的，纱条边界的划分存在误差。,三、纱条细度不匀的构成及测量影响造成纱条细度不匀的本质是纱条中纤维排列的不匀。这种不匀不仅取决于纤维材料自身的原因和纱线成形中的影响，而且会受到测量长度和方法的影响。,1.纱条细度不匀的构成波谱表达 纱条细度不匀的构成 纱条粗细不匀的经典说法包括三类：随机不匀、加工不匀和偶发不匀。纱条中纤维根数及分布不匀，称随机不匀或极限不匀。任何纤维的几何形状和力学性能不可能一致，组合成纱条时，纤维间排列也会产生重叠、折钩、弯曲和空隙，因此，必然有因纤维粗细和排列导致的纱条随机不匀。,纺纱加工中因工艺或机械因素造成的不匀，一般称加工不匀或附加不匀。由机

19、械转动件的偏心和振动导致的纱条不匀，为周期性不匀，称械波不匀；由牵伸隔距不当，使浮游纤维变速失控导致的纱条不匀，为非周期性不匀，称牵伸波不匀。,人为和环境因素不良，如因接头、飞花附着、纤维纠缠颗粒、杂质、成纱机制上的偶发性，以及偶发机械故障等偶发因素造成的粗细节、竹节、纱疵、条干不匀等，统称为偶发不匀，其大多为纱疵。,条干不匀的波谱图波谱图是一种以振幅对波长作图得到的曲线，又称波长谱图或波谱曲线。将纱条不匀的实测曲线（如图11-2）用傅里叶级数分解成许多波长不同、振幅不同的正弦曲线，对应所载频率的叠加可得波谱曲线。理论上，纱条的波谱曲线是连续的，但实测波长是分频段累积，故所得波谱图为阶梯状曲线

20、（图11-2）。,假设在理想条件下纺纱，即纤维是等长和等粗细的，纤维沿纱条长度方向完全伸直且随机分布，这样纱条截面内纤维根数分布符合波松分布，即振幅与波长的关系为（11-29）式中，为的振幅；为波长；n为纱条截面内纤维的平均根数；L为纤维长度。,理论波谱图为一光滑曲线，如图11-3（a）。曲线最高峰的波长一般在纤维平均长度L的2.53倍。理论不匀值为11.5。,图11-3 细度不匀的波谱图,正常状态下的细度不匀波谱图见图11-3（b），要明显高于理想曲线，这是因为在实际纺纱过程中，纤维不可能被完全分离成单纤维并相互平行伸直排列。纱条中会有纤维纠缠、集结成束或弯折；各道工序机械状态都正常，也不可

21、能达到期望的理想状态；牵伸过程中纤维也不可能等加速的移动。而优良的纺纱工艺技术可以将（b）与（a）的差异减少到最低，并逐渐逼近理论不匀（a）。,牵伸波不匀的波谱曲线见图11-3（c），为“山峰”形。是因为在牵伸区内，对纤维运动控制不良所致。如果牵伸区隔距太大，浮游纤维增加，纤维的变速点无法控制，会造成纤维的窜动，而引起非周期性的不匀，但集中在某一波长范围内形成山峰。根据“山峰”所处的波长范围，可以找出存在问题的牵伸工序及部件，从而调整工艺，消除牵伸波不匀。,机械波不匀波谱图见图11-3（d）为突起“烟囱”。是由于牵伸机构或传动部件的缺陷，如罗拉、皮辊偏心、齿轮磨灭或缺陷、传动轴弯曲、机械振动等

22、原因造成的纱条周期性的不匀。根据“烟囱”所在的波长位置，可以分析出造成机械性不匀的位置，从而进行机械调整或维修，以消除不匀原因，提高纱条的质量。,2.细度不匀测量的影响 纱条细度不匀的测量方法和取样长短都会影响纱条细度不匀的正确表达。方法的影响前面已介绍了纱条不匀的测量有外观形态法（目测法、EIB-S法等）和质量法（称重、Uster法等）。,依据外观形态的测量是不考虑纱条内的填充密度的，只要遮光或反光就是纱条的粗细了。虽外观形态表达较为确切，但内在质量相差无法表达，尤其是当纱条粗细变化较大时，加捻作用使细的部位因容易加捻而变得更紧、更细；而粗的段落因不易加捻变得较松、较粗。依据质量或线密度的测

23、量，也无法顾及纱条的填充密度，只要质量（线密度）变化，就认为纱条粗细变化。质量（线密度）不变，纱条粗细不变，是典型地睁着眼说瞎话。由于传统纺织较多地解决穿衣问题，故外观的均匀较为关注；且纱条大多为基本均匀密度体，故质量测量能反映粗细的变化。,但随着技术和功能用纺织材料的增加，质量和密度均匀的纱条变得更为重要。由此得出：测量原理的不同，纱条外观均匀的，并不一定质量（线密度）均匀；纱条质量均匀的，外观并不一定均匀。甚至外观和质量都均匀的，纱条中纤维的组成比例也不会均匀。这些都是纱条细度不匀的重要方面，而在单一原理的测量中会被强化或淡化，甚至被忽略，这应该引起测量的关注。,取样长短的影响纱条细度不匀

24、率与取样的长短（片段长度）密切相关。片段长度越长，则片段间的不匀率CVB(l)越小，而片段内的不匀率CVI(l)越大，其中l为片段长度。所以不同片段长度间的细度不匀率是没有可比性的。理论上纱条的总不匀CV是不随片段长度的改变而变的，为定值。其与片段间细度不匀（简称外不匀）CVB(l)和片段内不匀（简称内不匀）CVI(l)的的关系为：（11-30）当l0时，CVI(l)0，CV=CVB(0)；当l时，CVB()0，CVCVI()。变异系数的平方称为变异，则令CV2=V；CVB(l)2B(l)；CVI(l)2I(l)，可得,（11-31）由变异对长度l作曲线，称为变异长度曲线，如图11-4所示。理

25、论上，可以测出纱条任意截面的粗细值，但实测中只能取一定长度的纱条，测量其间的不匀率，即片段间的不匀CVB(l)。常规的切断称重法，因l偏大，故不能反映纱条的总不匀CV；Uster条干均匀度仪的测量，l8mm，其外不匀CVB值已大致接近纱条的总不匀率；光电投影取决于光带的宽度或CCD的感应宽度像素值，一般l1mm，故实测值基本上等于总不匀，但是“外观”条干不匀值。,图11-4 变异长度曲线,3.细度不匀引起的其他不匀纱线的细度不匀、结构不匀、混合不匀是影响成纱质量基本原因，而细度不匀取决于结构不匀和混合不匀。细度不匀会影响纱线的强力及强力不匀、捻度不匀、色差、密度不匀，以及粗细节等不匀性纱疵。因

26、此，纱线的细度不匀更能反映纱线的实际内在质量，体现其可织造性。,细度不匀将产生细节或弱节，直接影响纱线的强力，或平均强度。细度不匀将导致捻度在纱条粗细段落上的差异，尽管对纱线的强度有帮助，但会因在细处的多捻和在纱粗处的少捻改变纱线的色泽及均匀性，以及增加染色的不匀性。由于纱条细度不匀有加工成形的影响，故会引起纱条结构、密度和混合的不匀，由此导致纱线性质上的差异。,第四节、纱线的捻度与捻缩,将纤维束须条、纱、连续长丝束等纤维材料绕其轴线的扭转、搓动或缠绕的过程称为加捻。加捻是使纱线具有一定强伸性和稳定外观形态的必要手段。对短纤维纱来说尤为重要，因为加捻使纤维间产生正压力，从而产生切向摩擦阻力，使

27、纱条受力时纤维不致滑脱，而具有一定的强力。对于长丝束和股线来说，加捻可以形成一个不易被横向外力所破坏的紧密稳定结构。加捻量和捻向不仅对纱线的结构和性能影响重大，而且对织物的外观及物理性能也有直接的影响。,一、纱线加捻的特征指标1.捻度加捻使纱线的两个截面产生相对回转，两截面的相对回转数称为捻回数。纱线单位长度内的捻回数称为捻度。棉纱线及棉型纱线的捻度（Tt）采用特克斯制，有以10cm长的捻回数Tt；1英寸长的捻回数Te；1米长的捻回数Tm。其间换算关系为（11-32）,2.捻系数纱线直径不同，同样的捻度所产生的扭矩是不相同的；纤维对纱轴线的倾角也不相同。因此，捻度只能用来比较同样粗细纱条的加捻

28、程度，不能用来比较不同粗细纱条的加捻程度。若要比较不同细度纱线的加捻程度，应该采用捻回角或捻系数。加捻后表层纤维与纱条轴线的夹角，称为捻回角，如图11-5所示。,图11-5 纱的捻回角,将纱线看作圆柱体并展开可知：（11-33）式中，d为纱的直径，mm；h为捻距或螺距，mm。根据前面式（11-14）d的计算，（11-34）令：（11-35）式中，为特克斯制的捻系数。,从公式（11-35）可知，捻系数的实际意义是：当纱线的密度视作相等时，捻系数与捻回角的正切值（tan）成正比，而与纱线粗细无关。因此，捻系数可以用来比较同体积质量、不同细度纱线的加捻程度。捻系数的选择，主要取决于纤维性质和纱线用途

29、。较粗短纤维纺纱时，捻系数要适当大些；较细长纤维纺纱时，捻系数可适当小些。作为经纱用的纱线则需要较高的强度，一般捻系数比同细度的纬纱大些。针织内衣用纱一般要求纱较柔软，则捻系数可适当小一些。,起绒织物用纱，除了纤维应选择偏粗以外,一般捻系数也应小些，以利于起绒。另外，纱的细度不同时，捻系数也有所不同，如细特纱的捻系数应稍大一些。同理可得英制捻系数和公制捻系数：（11-36）（11-37）,各捻系数间的换算式为：（11-38）式中，k 对于纯棉纱，k0.9937；对于涤/棉65/35混纺纱，k0.9975，非棉类纱k1。,3.捻向 捻向是指纱线加捻的方向，分为顺时针拧紧的S捻和逆时针拧紧的S捻，

30、如图11-6所示。多数情况下，单纱采用Z捻，股线采用S捻，互为反向，纤维排列方向与股线轴平行。这样股线柔软、光泽好、捻回和结构稳定。股线捻向的表示法：第一个字母代表单纱捻向，第二个字母代表股线的捻向，第三个字母代表股线复捻的捻向，如ZSZ，表示单纱为Z捻，股线初捻为S捻，股线复捻为Z捻。,经、纬纱线捻向的配合，对织物的外观和手感有一定的影响。利用经、纬纱捻向和织物组织配合，可织成不同外观、风格和手感的织物。若经纬纱捻向相同，表面纤维反向倾斜，纱线反光不一致，组织点清晰；交织点纤维同向相嵌、不易移动，织物紧密稳定。若经纬纱捻向相反，则织物表面的纤维朝一个方向倾斜，从而使织物表面反光一致，光泽均匀

31、、组织点不明显；交织点纤维反向交叠、易于移动，织物较为松厚柔软，详见图11-7所示。在斜纹组织中，若经线采用S捻，纬纱采用Z捻，则经纬纱线的捻向与织物斜纹方向垂直，因而可得到明显的斜纹效应。如果在经向（纬向）将Z捻纱线和S捻纱线相间排列，则可以得到隐条、隐格效应。,图11-6 捻向示意图,图11-7 纱线捻向对织物性质的影响,4.捻幅单位长度纱线加捻时，纱线截面上任意一点在该截面上相对转动的弧长，称为捻幅P。如图11-8所示，原来平行与纱轴的AB倾斜成，当L为单位长度1时，即为A点的捻幅。如以P表示A点的捻幅，代表的捻回角，则（11-39）,图11-8 捻幅,捻幅P同样可以表示纱线加捻程度，并

32、且捻幅可以表示纱线截面内任意一点的加捻程度及方向。同一截面中，当各点距纱的中心距不等时，捻幅亦不等，捻幅与该点至纱的中心距r成正比。即（11-40）式中，p为半径r处的捻幅；R为纱线的半径；P实际是最外层的捻幅。股线的各种性质很大程度上取决于股线中纤维所受应力及螺旋排列结构。而股线中纤维所受的应力是不同的，螺旋排列也是不同的，一般采用捻幅及分布来描述。,5.捻度与捻回角的测量目前常用的捻度测定方法有直接计数法和退捻加捻法。捻回角的测量采用显微镜法。直接计数法又称解捻法，它是将试样以一定的预张力夹在两个设定距离的夹头上，其中右夹头为回转夹头，可用电动或手摇方法使它以退捻方向回转，直至试样被完全解

33、捻。,若是股线退捻，可用挑针自固定夹头至回转夹头慢慢挑开试样并退捻。从回转夹头上的读数盘上可读得回转数，即该段试样的捻回数。然后根据试样捻回数平均值可求得捻度。短纤维纱由于纤维长度小于试样长度，且纤维在纱中内外转移，相互纠缠，退捻时纱中纤维不能完全平行伸直，不适宜这种方法。,退捻加捻法又称张力法，是将试样在一定的张力下，回转退捻伸长，继续回转加捻缩短复位时，可以认为退捻数与反向再加捻数相等。这种方法同样在捻度测定仪上进行，根据仪器计数盘上的总捻回数n，计算该试样的捻度Tt。（11-41）式中，L为试样隔距，即夹持长度，一般25cm。捻回角的测量捻回角反映了加捻后纱线表面纤维的倾斜程度，可以用显

34、微镜中的微测角器来测量，它不仅能测单纱的捻回角，还能测股线中单纱的捻回角及股线的捻回角，具体见图11-9所示。,图11-9 测量单纱和股线的捻回角,二、纱线的捻缩1.捻缩加捻成纱时，纤维发生倾斜，纤维沿纱轴上的投影长度变短，故引起纱的收缩，这种因加捻引起纱线的收缩称为捻缩。捻缩是加捻引起的普遍现象，其结果将直接影响纱线的线密度和捻度值。在纺纱和捻线工艺设计中，必须考虑捻缩。,捻缩通常可用以下两个参数来表示：捻缩率（11-42）收缩因素（11-43）两者的关系为（11-44）式中，L0为须条输出长度，L1为加捻后的纱长。股线的捻缩与单纱、股线的捻向配合有关。如果股线的捻向与单纱的捻向相同，股线的

35、捻缩为正值。,如果股线的捻向与单纱捻向相反，则在开始加捻的一段范围内，因单纱解捻产生伸长大于股线加捻引起的捻缩，综合反映股线会发生负捻缩或称为捻伸，但随着加捻，股线的捻缩将转变为正值，见图11-10所示。,图11-10 股线的捻缩,2.捻缩的测量测定捻度时可同时测得纱线的捻缩。即当纱线捻度退尽时刻，伸长指针在伸张标尺上所指示的刻度值即为该试样的绝对捻缩（L0L1），L1为试样隔距，根据式（11-43）可求出捻缩率。生产中测定细纱的捻缩率通常以前罗拉吐出须条长度L0，及纱管上摇出的对应纱的长度L1，计算出捻缩率。,三、加捻对纱线性能的影响1.加捻对纱线强度的影响线的断裂总是发生在纱线强力最薄弱的

36、截面上。对短纤维纱来说，其过程先是一部分纤维受拉力作用伸直变形而发生断裂，部分纤维断裂后，纤维间摩擦力、抱合力减弱、导致另一部分纤维产生滑移脱散，加速纱的断裂。这两者都与纱的加捻程度有关。,加捻对短纤维纱是至关重要的，加捻使纤维产生预应力，尤其是外层纤维，纤维间抱合增大，有利于强度提高；但捻回角的增大，使纤维的承力在纱轴方向上的分力减小，影响纤维强力的有效利用。两点综合作用结果如图11-11所示，存在临界捻系数，即最大强度的捻系数。其原因是：加捻增强的积极作用在低捻时占主导地位；在高捻时，纤维倾斜有效分力降低因素占主导作用，因此出现强度极值Fmax，及其对应的。实际生产中，以此为依据通常接近并

37、略小于该值。加捻对纱强是一个均匀化的过程，有利于纱线弱节的清除。这主要是两方面的作用：一是加捻会对较细、较松、较软的部位实施，使这些部位变得紧密并相互抱合，故可以减少弱节；另一是在加捻纤维间的抱合和交互作用，增强纤维断裂的同时性增强，这在低捻度、长丝纱中尤为明显。,图11-11捻系数与断裂强度的关系,长丝纱加捻是为了在单丝间形成良好的抱合而形态稳定。这将使单丝断裂不同时性得到改善，从而使长丝纱强力略有提高，但这仅发生在较低的捻度下。随着捻系数的增加，长丝纱强度很快便下降，因为有效分力减少，断裂不同时增加，故长丝纱的临界捻系数要比短纤纱小得多，见图11-11。,2.加捻对纱线断裂伸长的影响随着纱

38、线捻系数的增加，纱中纤维的伸长变形增大，这就使纤维在拉伸时的断裂伸长降低。但随着纱线捻系数的增加，纤维的倾斜角加大，纱线的的变形可通过纤维捻回角的改变而伸长，这又使纱线的伸长增大。大多纤维随捻系数的增加而断裂伸长增加。因为纱线伸长时，倾斜的纤维会发生转动和伸长，转动量随螺旋角的增加而增大，如图11-12所示。如此有 不考虑纱线径向收缩，两边微分得：,即：（11-45）纤维的应变；纱线的应变（11-46）,3.加捻对纱线体积质量和直径的影响在一定范围内，随着捻系数的增加，纱内纤维紧密度增加，纤维间空隙减小。纱的体积质量增大，使纱的直径变小如图11-13a、b所示。但当捻系数增大到一定程度时，纱的

39、可压缩空间越来越小，体积重量和直径变化趋小，相反，由于纤维过于倾斜，造成纱的捻缩增大，反而使纱的直径有所增大。股线的体积质量和直径与线和纱的捻向有关。当股线与单纱捻向相同时，股线捻系数对股线体积重量和直径的影响与单纱加捻相似。当股线与单纱捻向相反时，在股线开始加捻时，单纱先受到反向解捻作用，会使股线的体积质量有所减小，但很快随着捻度不断加大，使股线的体积重量又逐渐增大，如图11-13c所示。,图11-12 拉伸中纤维与纱的伸长示意,(a)体积质量(b)纱线直径(c)股线体积质量 图11-13 体积质量、直径和捻系数的关系,第五节、纱线的毛羽与特征,纱线的毛羽是指伸出纱线体表面的纤维。毛羽性状是

40、纱线的基本结构特征之一。纱线毛羽有积极意义的一面，如防风、保暖、柔软、吸水等。但在多数情况下，纱线毛羽不仅影响织物的透气、抗起毛起球、外观、织纹清晰和表面光滑等，还影响纱线中纤维的有效利用与强度。故毛羽纱线品质的重要参考指标。,一、毛羽的形成与基本形态1.毛羽的形成纱线毛羽的成因分为加捻形成和过程形成。加捻形成毛羽是指在加捻过程中形成的毛羽。其主要原因，一是须条出前罗拉钳口时，表层纤维不受约束，而端部翘起或分离，形成前向毛羽；二是加捻纤维的尾端因不在须条包卷内侧，又无外力拉入时，易伸出在纱的表面，而形成后向毛羽。前向和后向都是端毛羽。,过程形成毛羽是指产生在成纱汇聚点之后的加工工序中的毛羽。主

41、要是后加工过程中的磨擦、刮擦、离心力和空气阻力等因素作用的结果。主要与纱体联系不够紧密的纤维段被拉扯出纱表面，以及原有毛羽的拉出、拉长。该过程会形成毛羽、圈毛羽和浮游毛羽。,2.毛羽的基本形态由毛羽的形成可知，毛羽有先天加捻形成的前向毛羽和后向毛羽；有大多是后加工及使用中形成的端毛羽、圈毛羽和浮游毛羽，具体如图11-14所示。,图11-14 毛羽的基本形态,端毛羽是指纤维的端部伸出纱体，而其余部分位于纱体内的毛羽。端毛羽中前向毛羽向加工方向伸出；后向毛羽反加工方向伸出，甚至有双向毛羽（DH），即两端露出纱体外，和假圈毛羽（CH），即纤维端呈纤维圈或环状卷曲的毛羽。圈毛羽是指纤维的两端伸入纱体内

42、部，中间部分露出纱体表面，形成一个圈或环的毛羽。浮游毛羽是指粘附或缠绕在纱体表面的纤维，极易分离掉落，又会吸着缠附。,3.毛羽的基本量据国内研究资料介绍，环锭纺纱时，纱线毛羽的8287是端毛羽；细纱在中、小管纱时，产生的毛羽量要比满纱时多2030；其中前向毛羽约占75，后向毛羽约占20。前者可能与环锭纺加捻三角区较宽有关；后者可能与环锭纺卷绕时的气圈高低、张力大小的因素有关。,二、毛羽的特征指标纱线毛羽特征指标有：毛羽总根数N、毛羽总长度L、毛羽平均长度、毛羽指数等。毛羽总根数N是指单位长度内纱体单侧的毛羽累加根数（根/m）；毛羽总长度是指单位长度纱线内毛羽的总长度（mm/m），即（11-47

43、）,毛羽指数是指单位长度纱线内，单侧面上伸出长度超过设定长度的毛羽根数（根/m）。纱条单位长度上毛羽长度达到此设定长度l的毛羽指数为：（11-48）图11-15是14.5tex原纱的毛羽指数与毛羽长度l对应函数曲线。从图可以看出，毛羽越长，毛羽数量越少。但毛羽越长，对织造等后工序的危害越大。,图11-15 毛羽指数与毛羽长度关系曲线,三、毛羽的测量方法纱线毛羽的测量按照测试原理有称重、人工投影计数、光电式测量和静电等方法。1.光电式测量法利用光学放大系统自动检测纱线单位长度上的毛羽数量。已有测试仪有德国Zweigle G565、瑞士Uster、Uster、英国Shirley和中国的YG171B

44、、YG172等。虽所给指标有所不同，但工作原理相同，即按光照投影测量各设定长度的毛羽，信号量或计数，并计算给出毛羽特征指标。这类方法是目前用得较广泛的测量方法。,2.烧毛称重法是以烧毛方式去除毛羽，根据有毛羽纱重与无毛羽纱重的差异来评定纱线的毛羽量。此法简便，但火焰温度，纱线移动速度，纱线回潮率等因素较难控制，且只能求得毛羽相对质量百分比，无法计算毛羽长度和根数，因此可比性较低。而且对含有涤纶、锦纶等合成纤维的纱线来说，烧毛是熔融粘结，纤维重量并未损失多少。因此，不能反映毛羽的真实数据。,3.投影计数法把纱放大后，在投影屏图像上人工观察计数纱上的毛羽数，以单位长度纱上的毛羽根数来表示。这种方法

45、直观、简单，但费工费时，取样小，工作效率较低，代表性也不足。,4.静电法在高压静电场作用下，纱上毛羽因被极化而竖起，并和管道内表面接触而带静电荷，然后再使带静电荷的毛羽通过与电容器相连的另一管道，毛羽上电荷即被检测出来。这种方法属于纱线毛羽的间接评估方法，引出的电荷量不仅取决于纱线毛羽所负荷的静电量，并与纱线回潮率、导电性有很大的关系。因此难以较准确的测定纱线的毛羽。,四、毛羽的控制根据毛羽的形成原因和形式，可以通过纤维的选择、纱线的结构减少摩擦和静电、改变纤维集聚方式等方法，甚至烧毛来控制或减少纱线的毛羽。1.纤维的选择长丝纱无毛羽，有时还希望有圈毛羽而纺短纤纱。短纤纱的毛羽与纤维的长短和短

46、纤维含量密切相关，纤维越短，单位体积内的头端数越多，毛羽的出现概率越大，毛羽的长度越长，量越多。毛羽与纤维的静电性相关，纤维的比表面电阻越大，越易起毛羽。因此，可以选择较长的、抗静电性较好的短纤纺纱，以减少毛羽。,2.改善加工条件纺纱及后道加工中应该尽量避免各种不必要的摩擦和降低摩擦长度及包围角；添加油剂、增加摩擦器件的光洁度和导电性；选择合适的温湿度条件；减小加捻三角区的大小和改变形态；给纱上浆或进行减少毛羽的加工（气流集聚或烧毛）等。以回避对纱的直接和剧烈摩擦、减少静电、直接控制毛羽的发生和去除毛羽。,3.改变纺纱方法结构和复合纺纱可以有效的降低纱线的毛羽，如紧密纺纱、喷气纺纱、平行纺纱、

47、赛络纺纱、赛络菲尔纺纱等。紧密纺纱由于吸风负压的集聚作用，可缩小加捻三角区，显著降低（减少80以上）纱线的毛羽。喷气纺纱3 mm 以上的毛羽仅是同线密度环锭纱毛羽的1012，这主要是因为喷气纱是由头端自由纤维包缠。平行纺纱由于长丝的包覆作用，毛羽比环锭纱降低1.53.5倍。塞络纺因为加捻三角区中须条被加捻，两束纱也被加捻，故对毛羽减少有利。,第六节、纱中纤维的转移与分布,由于纤维在加捻中受到力作用和纤维自身性状的差异，会造成纤维在纱中的转移以及分布规律和堆砌紧度的不同。本节将对纤维在纱中的转移现象和分布特征作初步阐述。,一、纤维在纱中的转移1.纤维在纱中的转移转移是指纤维不在原螺旋线上的向内或

48、向外移动。其主要原因是纤维所在扁平须条的位置不同（几何机理）和纱中纤维所走的路径不同（张力机理）。纤维在纱中的几何转移机理是因为纤维在扁平须条上的位置不同，当扁平带状须条发生包卷或圈捻时，上层的纤维会进入纱体的芯层；下层的纤维留在纱体的表面；两侧的纤维在纱芯和纱表面过渡。这种情况仅发生在环锭纺中，如图11-16所示。,图11-16 环锭纱的加捻三角区,纤维在纱中的张力转移机理是因为纤维在纱外层走的路径要大于纱内层，伸长产生张力向内挤入；或压缩起拱向外移动。这种转移在环锭纺中较为明显，在转杯纺、静电纺、塞络纺、分束纺中也有。环锭纺中张力和几何转移机制并存，其关系与作用如图11-17。张力和几何作

49、用可以叠加，形成复合作用的转移。,图11-17 转移机理对转移频率的影响,2.纤维转移的测试方法研究纤维在纱中的转移可采用示踪纤维法和连续切片法等。所谓示踪纤维法是将低于1%的染色纤维混入未染色的纤维中共同纺纱。然后将这种混入示踪染色纤维的纱浸入与纤维折射率一致的溶液中，当光线通过溶液时，纱条基本上不发生折射现象，变得较透明，在投影屏上可以清晰地观察到示踪染色纤维的几何形态，如图11-18所示。由此测量示踪纤维波峰和波谷的包络线，判定纤维是否转移。示踪纤维可以是染色，也可以用同位素处理等。,连续切片法一种是将带有示踪纤维的纱作成间隔0.2mm的切片组，依次观察示踪纤维的迹点，在座标上得到纤维的

50、空间轨迹。另一种是直接连续切片，并对截面中所有纤维进行分析和识别，作出所有纤维各切片层的连续空间轨迹，以表达纤维的转移。虽有对切片的成功性要求较高，而且费时，但可以给出所有纤维真实的三维空间轨迹。,示踪纤维,图11-18 示踪染色纤维的几何形态,示踪纤维,二、纤维在纱截面中的径向分布前面纱中纤维的转移，描述的是纤维在纱体内的径向移动，而这里表达的是纤维在纱截面中的分布。1.纤维在纱截面中径向分布规律纤维在纱中的分布规律主要涉及纤维的堆砌密度及均匀性。,纤维在纱中堆砌密度及差异现有的描述，尤其是为理论估算提供方便的模型都假设纱线的内外层密度是均匀一致的。事实上，这一概念对低捻度的长丝光丝束、假捻