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楼主 发表于:2010-8-23 11:42:25 

§纤维和纱线的拉伸性质

  
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纤维和纱线的拉伸性质

一、纤维和纱线的拉伸断裂性能的基本指标

(一)拉伸断裂强力:绝对强力,法定单位 的牛顿,习惯单位是克力和千克。

(二)相对强度

1.    断裂应力:纤维和纱线每平方米或平方毫米截面积抵抗拉断能承受的力。用σ表示,标准单位是N/m2。由于纺织材料的截面形状的不规则的,所以这个指标在生产工艺中应用不多。

2.    比强度:纺织纤维特别是化学纤维的粗细规定用特克斯或纤度(旦)作为单位,因而比强度是指1特粗细时能承受的拉伸力(cN),一般用p0表示,单位是cN/tex或cN/dtex。因此,当单根纤维或纱线的粗细是Ntex特或Nden,强力是P(cN)时,则p01=P/Ntex;p02=P/ Nden

3.    断裂长度:单根纤维或纱线延续很长,握持上端,当自身重量把纤维或纱线拉断时,这个长度就是断裂长度。一般用L来表示。单位是千米。

L=P*Nm/1000=P/ Ntex。

断裂应力σ=L*γ   其中γ为材料的比重(g/cm3)

4. 棉纱线的品质指标:过去在棉纱线强度测定中,习惯用绞纱(100圈、一圈1米)拉断测强度。为了折算成相对强度,采用类似断裂长度的公式。用Q来表示绞纱线的绝对强度,以公斤力为单位,故在式中乘以1000。得到品质指标Dt=(Q/ Ntex)*1000

(三)断裂伸长:断裂伸长度或伸长率(L1-L0)/L0*100%

(四)拉伸变形曲线和有关指标

1.        拉伸应力与伸长率曲线图

2.        B点为屈服点,OB线段斜率较大,此斜率叫拉伸弹性模量E,单位是N/mm2   E=dσ/dε    它代表着纺织纤维和纱线在受拉伸力很小时抵抗变形的能力。

3.        拉伸断裂功:曲线oa下与横坐标所围成的面积,用W来表示(cN.mm)。W=∫pdl

4.        拉伸断裂比功拉伸:拉断单位体积材料所做的功。

二、纤维和纱线的断裂机理

(一)纺织纤维的断裂机理:   首先是大分子的结晶区间的非结晶区中的弯曲的长度较短的分子链伸直——受力拉伸使化学价键长度增长、键角变大。在此过程中,一部分最伸展、最紧张的大分子链或基原纤逐步从结晶区中被抽拔出来,这时有可能有的个别大分子主链被拉断。各个结晶区逐步产生相对移动使结晶区之间沿纤维轴向的距离增大,,非结晶区中的大分子链和基原纤的平行度提高,受力的大分子或基原纤的根数增多。如此,大分子或基原纤在结晶区被抽拔移动越来越多,被拉断的大分子也逐步增多,继续到一定程度,大分子或基原纤间原来比较稳定的横向联系显著破坏,使结晶区中大分子之间或基原纤之间的结合力抵抗不住拉伸力的作用,从而产生明显的相互滑移、大分子抽拔,伸长变形迅速增大(拉伸图上BC段现象)。再继续拉伸,,由于大分子的取向度提高,还能承受一些外力(拉伸图斜率又有所上升),但此时,纤维已经疲劳,再拉伸,部分大分子拉断,部分抽拔,最后在纤维最薄弱环节上断开(达到拉伸图上的a点)。

(二)影响纺织纤维拉伸断裂强度的主要因素

1.        纤维的内部结构:

大分子的聚合度:一般大分子聚合度高,大分子从结晶区中完全抽拔出来就不大容易,大分子之间的横向结合力也更大写,所以,强度愈高。

大分子的取向度:一起受力根数多。

纤维的结晶度:纤维大分子、基原纤排列越规整,缝隙孔洞较小、较少,大分子和基原纤间结合力越强,纤维的断裂强度、屈服应力和初始模量就都较高,但脆性可能有所增加。

2.        温湿度:

温度:在纤维回潮率一定的条件下,温度高,大分子热运动能高,大分子的柔曲度提高,分子之间的结合力削弱。因此,一般情况下,温度高,拉伸强度下降,断裂伸长增大,拉伸初始模量下降。

空气相对湿度和纤维回潮率:纤维的回潮率越大,大分子之间的结合力越弱,结晶区越松散,所以,一般情况下,纤维的回潮率大,则纤维的强度低、伸长增大、初始模量下降。但棉纤维有一些特殊性。因为棉纤维的聚合度非常高,大分子链极长,当回潮率提高后,大分子链之间的氢键有所减弱,增强了基原纤之间或大分子之间的滑动能力,反而调整了基原纤和大分子的张力均匀性,从而使受力大分子的根数增多,使纤维强度有所提高。

3.        试验条件

A试样长度:主要是测得的薄弱环节上的机会多或少。

B试样根数:主要是根数越多,由于各根纤维的强度并不均匀,特别是断裂伸长不均匀,试样中各根纤维伸直状态不同,这就使各根纤维不同时断裂。使各根纤维强度之和要大于成束纤维拉伸强度,而且,根数越多,差异越大。测定的束纤维强度与单纤维平均强度有以下关系:

P=n*p*1/k  (cN)

式中P ——束纤维绝对强度  (cN)

 

P——单纤维平均绝对强度(cN)

 

n——束纤维中纤维根数

k——系数,在我国标准条件下,棉纤维在1。412~1。481之间(1/ k=0。675~0。708)

苎麻1.582左右(1/ k=0.632);蚕丝在1.274左右(1/ k=0.785)

C测定时的拉伸速度等

(三)纱线拉伸断裂机理

1.        纤维的断裂过程

2.        纤维的滑脱

3.        纱线是纤维的集合体,又与纤维不同,由于纱线外层纤维对内层纤维有压力使各层纤维的受力不均匀,纱线外层纤维的螺旋角大,内层纤维螺旋角小,因而纤维张力在纱线轴向的有效分力也是外层小于内层,所以在纱线拉伸过程中最容易断裂的是最外层纤维。

(四)影响纱线拉断的主要因素

1。        纤维的性能

(1)        纤维的长度:纤维长度长,且长度整齐度好,纱线的强度高。特别是长度短于2LC(滑脱长度)的纤维含量对纱线的强度影响很大。如棉纤维中短绒含量每增加1%,强度则下降1%~1.2%。

(2)纤维的强度:

(3)纤维的细度:纤维细——柔软——贴紧抱和好,另外纱线中根数多摩擦大,强力高。

2.        纱线的结构(普通纱线和变形纱线;捻度的大小及捻向)

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