1、第五章第五章紡織纖維紡織纖維的力學性質的力學性質 紡織纖維的力學性質（或機械性質）是紡織纖維的力學性質（或機械性質）是纖維及其制品在使用過程中的重要性質之一。纖維及其制品在使用過程中的重要性質之一。纖維材料的力學性質的好與壞（優與劣）是纖維材料的力學性質的好與壞（優與劣）是根據它在受外力作用時，所表現的耐破壞性根據它在受外力作用時，所表現的耐破壞性能（不一定拉斷）來評價的。纖維在外力作能（不一定拉斷）來評價的。纖維在外力作用下遭到破壞的形式很多，其中以拉伸斷裂用下遭到破壞的形式很多，其中以拉伸斷裂為最主要的破壞形式。為最主要的破壞形式。v第一節第一節纖維的拉伸性質纖維的拉伸性質v第二節第二節纖

2、維的蠕變、松弛和疲勞纖維的蠕變、松弛和疲勞v第三節第三節纖維的摩擦和抱合性質纖維的摩擦和抱合性質第一節第一節紡織纖維的拉伸性質紡織纖維的拉伸性質v拉伸指標拉伸指標v拉伸曲線拉伸曲線v拉伸機理及影響拉伸的因素拉伸機理及影響拉伸的因素一、表示纖維拉伸斷裂的指標一、表示纖維拉伸斷裂的指標指標有：斷裂強力；斷裂強度；斷裂伸指標有：斷裂強力；斷裂強度；斷裂伸長率長率1.斷裂強力（絕對強力）斷裂強力（絕對強力）定義：纖維能夠承受的最大拉伸外力。定義：纖維能夠承受的最大拉伸外力。單位：牛頓（單位：牛頓（N）；厘牛（）；厘牛（cN)。對不同粗細的纖維，強力沒有可比性對不同粗細的纖維，強力沒有可比性。2.強度強

3、度 拉伸強度是用以比較不同粗細纖維的拉伸拉伸強度是用以比較不同粗細纖維的拉伸斷裂性質的指標。斷裂性質的指標。根據采用細度指標不同，拉伸強度指標根據采用細度指標不同，拉伸強度指標有以下幾種有以下幾種:(1)斷裂應力斷裂應力定義：指纖維定義：指纖維單位截面單位截面上能承受的最大拉力。上能承受的最大拉力。單位：單位：N/m2（帕）；（帕）；N/mm2（兆帕）。（兆帕）。其計算式為：其計算式為：=P/S式中：式中：纖維的斷裂應力（纖維的斷裂應力（MPa）P纖維的強力（纖維的強力（N）S纖維的截面積（纖維的截面積（mm2）（2）斷裂強度（比強度）斷裂強度（比強度）定義：每特（或每旦）纖維所能承受的最定義

4、：每特（或每旦）纖維所能承受的最大拉力。大拉力。單位：單位：N/tex（cN/dtex）；）；N/den（cN/den)。其計算式為：其計算式為：Ptex=P/TtexPden=P/Nden （3）斷裂長度（）斷裂長度（LR）定義：纖維的自身重量與其斷裂強力相等時所定義：纖維的自身重量與其斷裂強力相等時所具有的長度。具有的長度。即一定長度的纖維，其重量可將自身拉斷，即一定長度的纖維，其重量可將自身拉斷，該長度為斷裂長度。該長度為斷裂長度。其計算公式為：其計算公式為：LP=（P/g）*Nm式中：式中：LP纖維的斷裂長度（纖維的斷裂長度（km）P纖維的強力（纖維的強力（N）g重力加速度（等于重力加

5、速度（等于9.8m/s2）Nm纖維的公制支數。纖維的公制支數。纖維強度三個指標之間的換算式為：纖維強度三個指標之間的換算式為：100091000gpLppptexpdentextex3.斷裂伸長率斷裂伸長率定義：纖維拉伸至斷裂時的伸長率稱為斷裂伸長率。定義：纖維拉伸至斷裂時的伸長率稱為斷裂伸長率。它表示纖維承受拉伸變形的能力。它表示纖維承受拉伸變形的能力。其計算公式為：其計算公式為：=（L-Lo）/Lo式中：式中：Lo纖維加預張力伸直后的長度（纖維加預張力伸直后的長度（mm）；）；L纖維斷裂時的長度（纖維斷裂時的長度（mm）；）；4.4.濕干強度比濕干強度比v纖維在完全潤濕時的強力占干態（標準

6、大氣纖維在完全潤濕時的強力占干態（標準大氣下）時強力的百分率。下）時強力的百分率。v材料吸濕后強度的變化狀況，絕大多數纖維材料吸濕后強度的變化狀況，絕大多數纖維100%100%，而棉麻等，而棉麻等100%100%。 5.10%5.10%定伸長負荷定伸長負荷 v纖維拉伸纖維拉伸1010時所需要的負荷。時所需要的負荷。 v專用于棉型化纖，為混紡進行性能匹配時應專用于棉型化纖，為混紡進行性能匹配時應用的指標。用的指標。 二、二、拉伸曲線及有關指標拉伸曲線及有關指標紡織纖維在拉伸外力作用下產生的應力應變關系稱紡織纖維在拉伸外力作用下產生的應力應變關系稱為拉伸性質。為拉伸性質。1、拉伸曲線定義拉伸曲線定

7、義負荷負荷-伸長曲線伸長曲線：表示纖維在拉伸過程中的負荷和伸：表示纖維在拉伸過程中的負荷和伸長的關系曲線。長的關系曲線。應力應力-應變曲線應變曲線：表示纖維在拉伸過程中的應力和應：表示纖維在拉伸過程中的應力和應變的關系曲線。變的關系曲線。 兩個曲線所反映的纖維強伸關系規律是一致的，兩個曲線所反映的纖維強伸關系規律是一致的，不同的只是坐標的量綱。不同的只是坐標的量綱。a Y (y,y) s Pb b 0.06 0.12 Pa 負荷 P(N) la 2 4 l 伸長(mm) 0 0 0.1 0.2 0 10 20 =應變 =應變率(%) 比應力 p (N/tex) 0 0.2 0.4 應力 (N/

8、mm2=MPa) 0 300 600 試樣長度 20 mm 線密度 0.3 tex 纖維密度 1.5 g/cm3 一般纖維負荷一般纖維負荷-伸長曲線伸長曲線上圖所能反映的指標有：上圖所能反映的指標有：1.斷裂強力（或斷裂強度）斷裂強力（或斷裂強度）2.斷裂伸長（或斷裂伸長率）斷裂伸長（或斷裂伸長率）2.拉伸曲線反映的指標拉伸曲線反映的指標3.初始模量初始模量E定義：纖維負荷定義：纖維負荷-伸長曲線上起始一段直線部分伸長曲線上起始一段直線部分（或伸長率為（或伸長率為1%時）的應力和應變比值。時）的應力和應變比值。纖維應力纖維應力-應變曲線上起始段的斜率。應變曲線上起始段的斜率。其大小表示纖維在小

9、負荷作用下變形的難易程其大小表示纖維在小負荷作用下變形的難易程度，它反映了纖維的剛性。度，它反映了纖維的剛性。E越大表示纖維在小負荷作用下不易變形，剛性越大表示纖維在小負荷作用下不易變形，剛性較好，其制品比較挺括；較好，其制品比較挺括；E越小表示纖維在小負荷作用下容易變形，剛性越小表示纖維在小負荷作用下容易變形，剛性較差，其制品比較軟較差，其制品比較軟。天然纖維：麻天然纖維：麻棉棉絲絲毛；毛； 再生纖維：富纖再生纖維：富纖粘膠粘膠醋纖；醋纖； 合成纖維：滌綸合成纖維：滌綸腈綸腈綸維綸維綸錦綸錦綸4.屈服應力與屈服伸長率（屈服應變）屈服應力與屈服伸長率（屈服應變）屈服點：曲線坡度由較大轉向較小（

10、伸長由屈服點：曲線坡度由較大轉向較小（伸長由較小轉向較大）部分的轉折點。較小轉向較大）部分的轉折點。屈服應力：屈服點處所對應的應力。屈服應力：屈服點處所對應的應力。屈服應變：屈服點處所對應的應變。屈服應變：屈服點處所對應的應變。 Y Yc p 1 2 (a)Y p (b)v纖維在屈服以前產生的變形主要是纖維大分纖維在屈服以前產生的變形主要是纖維大分子鏈本身的鍵長、鍵角的伸長和分子鏈間次子鏈本身的鍵長、鍵角的伸長和分子鏈間次價鍵的剪切，所以價鍵的剪切，所以基本上是可恢復的急彈性基本上是可恢復的急彈性變形變形。而屈服點以后產生的變形中，有一部。而屈服點以后產生的變形中，有一部分是大分子鏈段間相互滑

11、移而產生的不可恢分是大分子鏈段間相互滑移而產生的不可恢復的復的塑性變形塑性變形。v屈服點高的纖維，不易產生塑性變形，拉伸屈服點高的纖維，不易產生塑性變形，拉伸彈性較好，其制品保形性好，不易起拱，起彈性較好，其制品保形性好，不易起拱，起皺。皺。 5斷裂功、斷裂比功和功系數斷裂功、斷裂比功和功系數 （1）斷裂功）斷裂功W定義：指拉斷纖維過程中外力所作的功，或纖定義：指拉斷纖維過程中外力所作的功，或纖維受拉伸到斷裂時所吸收的能量。維受拉伸到斷裂時所吸收的能量。W是強力和伸長的綜合指標，用來有效評價纖維是強力和伸長的綜合指標，用來有效評價纖維的堅牢度與耐用性能。的堅牢度與耐用性能。W大，說明纖維的韌性

12、好，耐疲勞性能強，能承大，說明纖維的韌性好，耐疲勞性能強，能承受較大的沖擊。受較大的沖擊。在負荷在負荷-伸長曲線上，斷裂功就是曲線下所包含的伸長曲線上，斷裂功就是曲線下所包含的面積。面積。對不同粗細和長度的纖維沒有可比性。對不同粗細和長度的纖維沒有可比性。 （2）斷裂比功）斷裂比功Wa 定義：拉斷單位細度、單位長度纖維外力定義：拉斷單位細度、單位長度纖維外力所作的功。所作的功。Wa=W/(Ttex*L0)纖維密度相同時，它對不同粗細和不同試樣長纖維密度相同時，它對不同粗細和不同試樣長度的纖維材料具有可比性。度的纖維材料具有可比性。反映應力應變曲線下的面積。反映應力應變曲線下的面積。 （3）功系

13、數）功系數We定義：實際所作功（即斷裂功定義：實際所作功（即斷裂功W，相當于，相當于拉伸曲線下的面積）與假定功拉伸曲線下的面積）與假定功（即斷裂強力（即斷裂強力*斷裂伸長）之比。斷裂伸長）之比。其計算式為：其計算式為：We=W/(Pa*L)We值越大表明這種材料抵抗拉伸斷裂的能值越大表明這種材料抵抗拉伸斷裂的能力越強。力越強。各種纖維的功系數大致在各種纖維的功系數大致在0.36-0.65間。間。 （4）纖維柔順性系數）纖維柔順性系數vC C0 0，說明曲線是直線形的，柔順性差，如，說明曲線是直線形的，柔順性差，如剛性纖維和低延性纖維（玻璃纖維、苧麻纖剛性纖維和低延性纖維（玻璃纖維、苧麻纖維等）

14、維等）vC C0 0，曲線下凹，柔順性好，如聚酰胺纖維；，曲線下凹，柔順性好，如聚酰胺纖維；C C0 0，曲線上凸，柔順性較差，但可塑性可，曲線上凸，柔順性較差，但可塑性可能較好。能較好。 51012C三、常用紡織纖維的拉伸曲線三、常用紡織纖維的拉伸曲線 羊毛 醋酯 粘膠 醋酯 腈綸 蠶絲 錦綸 滌綸 棉 錦綸 比應力 苧麻 亞 麻 應變 (%) 拉伸曲線可分為三類：拉伸曲線可分為三類： （1）強力高，伸長率很小的拉伸曲線（棉、）強力高，伸長率很小的拉伸曲線（棉、麻等纖維素纖維），表現為拉伸曲線近似直麻等纖維素纖維），表現為拉伸曲線近似直線，斜率較大（主要是纖維的取向度、結晶線，斜率較大（主要

15、是纖維的取向度、結晶度、聚合度都較高的緣故）度、聚合度都較高的緣故）（2）強力不高，伸長率很大的拉伸曲線（羊）強力不高，伸長率很大的拉伸曲線（羊毛、醋酯纖維等），表現為模量較小，屈服毛、醋酯纖維等），表現為模量較小，屈服點低和強力不高點低和強力不高（3）初始模量介于）初始模量介于12之間的拉伸曲線（滌之間的拉伸曲線（滌綸、錦綸、蠶絲等纖維）綸、錦綸、蠶絲等纖維） v纖維開始受力時，其變形主要是纖維大分子鏈本身纖維開始受力時，其變形主要是纖維大分子鏈本身的拉伸，即鍵長、鍵角的變形。拉伸曲線接近直線，的拉伸，即鍵長、鍵角的變形。拉伸曲線接近直線，基本符合虎克定律。基本符合虎克定律。v當外力進一步增

16、加，無定型區中大分子鏈克服分子當外力進一步增加，無定型區中大分子鏈克服分子鏈間次價鍵力而進一步伸展和取向，這時一部分大鏈間次價鍵力而進一步伸展和取向，這時一部分大分子鏈伸直，緊張的可能被拉斷，也有可能從不規分子鏈伸直，緊張的可能被拉斷，也有可能從不規則的結晶部分中抽拔出來。次價鍵的斷裂使非結晶則的結晶部分中抽拔出來。次價鍵的斷裂使非結晶區中的大分子逐漸產生錯位滑移，纖維變形比較顯區中的大分子逐漸產生錯位滑移，纖維變形比較顯著，模量相應逐漸減小，纖維進入屈服區。著，模量相應逐漸減小，纖維進入屈服區。v當錯位滑移的纖維大分子鏈基本伸直平行時，大分當錯位滑移的纖維大分子鏈基本伸直平行時，大分子間距就

17、靠近，分子鏈間可能形成新的次價鍵。這子間距就靠近，分子鏈間可能形成新的次價鍵。這時繼續拉伸纖維，產生的變形主要又是分子鏈的鍵時繼續拉伸纖維，產生的變形主要又是分子鏈的鍵長、鍵角的改變和次價鍵的破壞，進入強化區，表長、鍵角的改變和次價鍵的破壞，進入強化區，表現為纖維模量再次提高，直至達到纖維大分子主鏈現為纖維模量再次提高，直至達到纖維大分子主鏈和大多次價鍵的斷裂，致使纖維解體。和大多次價鍵的斷裂，致使纖維解體。 四纖維拉伸斷裂機理四纖維拉伸斷裂機理 C B A A B C A B (a) (b) (c) (d) (e) 纖維拉伸斷裂時的裂縫和斷裂面纖維拉伸斷裂時的裂縫和斷裂面v纖維斷裂原因有：纖

18、維斷裂原因有： 大分子主鏈的斷裂大分子主鏈的斷裂 大分子之間的滑脫大分子之間的滑脫v纖維伸長原因有：纖維伸長原因有：大分子的伸直、伸長（鍵長、鍵角的變化）大分子的伸直、伸長（鍵長、鍵角的變化） 取向度改善取向度改善 大分子之間的滑移大分子之間的滑移五影響纖維拉伸性能的因素五影響纖維拉伸性能的因素內因內因：（1）大分子結構（大分子的柔曲性、聚合度）大分子結構（大分子的柔曲性、聚合度）大分子鏈的柔曲性大分子鏈的柔曲性纖維伸長纖維伸長聚合度聚合度：大分子間不易產生滑移，所以強度較高而：大分子間不易產生滑移，所以強度較高而伸長較小伸長較小 （2）超分子結構（取向度、結晶度）超分子結構（取向度、結晶度）

19、取向度取向度：強度較大，伸長較小：強度較大，伸長較小 結晶度結晶度：強度較高而伸長較小，但結晶度太大會使：強度較高而伸長較小，但結晶度太大會使纖維變脆（結晶區以顆粒較小，分布均勻為好）纖維變脆（結晶區以顆粒較小，分布均勻為好）（3）形態結構）形態結構纖維中的裂縫孔洞缺陷、形態結構、不均一性會導致纖維中的裂縫孔洞缺陷、形態結構、不均一性會導致強度下降強度下降外因外因：（1）溫濕度）溫濕度溫度溫度：強度：強度，伸長，伸長，初始模量，初始模量相對濕度相對濕度：纖維回潮率：纖維回潮率（分子間結合力減小），（分子間結合力減小），所以強度所以強度，伸長，伸長，初始模量，初始模量，棉麻例外（本身聚，棉麻例外

20、（本身聚合度高、分子鏈長、分子間結合力小，吸濕后大分子合度高、分子鏈長、分子間結合力小，吸濕后大分子張力均勻，受力大分子多），強度張力均勻，受力大分子多），強度。（2）試驗條件）試驗條件纖維根數：纖維根數：換算后的單纖維強力下降換算后的單纖維強力下降纖維斷裂的不同時性（試樣中各根纖維的強力、纖維斷裂的不同時性（試樣中各根纖維的強力、伸長能力、伸直狀態不同）伸長能力、伸直狀態不同）試樣長度：試樣長度：測得的強力偏低測得的強力偏低弱環定律：弱環定律：單纖維測試：試樣長度單纖維測試：試樣長度10mm或或20mm；束纖維；束纖維測試：測試：3mm拉伸速度：拉伸速度：測得的強力較大而伸長較小測得的強力較

21、大而伸長較小通常：通常：100隔距長度隔距長度/min其他：其他：加負荷的方式：等速拉伸型（擺錘式強力儀）加負荷的方式：等速拉伸型（擺錘式強力儀）等加負荷型（斜面式強力儀）等加負荷型（斜面式強力儀）等速伸長型（電子式強力儀，現等速伸長型（電子式強力儀，現在為國際推廣方法）在為國際推廣方法）強力儀的量程：強力儀的量程：夾持器的夾持情況：夾持器的夾持情況：預加張力的大小：預加張力的大小： 最單純的形變形式有兩種：理想彈性變形最單純的形變形式有兩種：理想彈性變形（虎克變形）；純粘性流動（牛頓變形）。（虎克變形）；純粘性流動（牛頓變形）。虎克變形：虎克變形：牛頓變形：牛頓變形：對以高分子為主要組成物質

22、的纖維來講，對以高分子為主要組成物質的纖維來講，它不僅具有彈性，而且也具有粘性，這種粘它不僅具有彈性，而且也具有粘性，這種粘性與彈性的組合即為粘彈性，具有粘彈性的性與彈性的組合即為粘彈性，具有粘彈性的物體即為粘彈體。物體即為粘彈體。第二節第二節 纖維的蠕變、松弛和疲勞纖維的蠕變、松弛和疲勞 Edtd粘彈性粘彈性材料在外力作用下，應力材料在外力作用下，應力應變的關系隨時間而變的性能。應變的關系隨時間而變的性能。一、纖維的拉伸變形與彈性一、纖維的拉伸變形與彈性1.纖維拉伸變形的組成纖維拉伸變形的組成纖維變形包括：可回復的彈性變形（急彈性纖維變形包括：可回復的彈性變形（急彈性+緩彈性）和不可復的塑性

23、變形緩彈性）和不可復的塑性變形急彈性變形急彈性變形：加（或去除）外力后能迅速變：加（或去除）外力后能迅速變形。形。鍵長、鍵角的變化鍵長、鍵角的變化。（一般。（一般515s） 緩彈性變形緩彈性變形：加（或去除）外力后需經一定：加（或去除）外力后需經一定時間后才能逐漸產生（或消失）的變形。時間后才能逐漸產生（或消失）的變形。大大分子鏈屈曲伸展、滑移錯位分子鏈屈曲伸展、滑移錯位。(一般一般25min) 塑性變形塑性變形：纖維材料受力時產生變形，去除：纖維材料受力時產生變形，去除外力，不回復的變形。外力，不回復的變形。鏈節、鏈段發生不可鏈節、鏈段發生不可逆移動（粘性流動），絕對值逆移動（粘性流動），絕

24、對值。2.纖維的彈性纖維的彈性（1）定義：指纖維變形的恢復能力。）定義：指纖維變形的恢復能力。（2）常用指標：）常用指標：a.彈性回復率彈性回復率Re（或稱回彈率）（或稱回彈率）Re=（l急急+l緩緩）/（l急急+l緩緩+l塑塑）=（L1-L2）/（L1-L0）式中：式中：L0纖維加預加張力使之伸直但不伸長時纖維加預加張力使之伸直但不伸長時的長度（的長度（mm）L1纖維加負荷伸長的長（纖維加負荷伸長的長（mm）L2纖維去負荷再加預張力后的長度纖維去負荷再加預張力后的長度（mm） b.彈性功率彈性功率We圖中：圖中：ec急彈性變形；急彈性變形；cd緩彈性變形；緩彈性變形；do塑性變形；塑性變形；

25、We=彈性恢復功彈性恢復功/拉伸所作的功拉伸所作的功=Acbe/Aoae3.影響纖維彈性的因素：影響纖維彈性的因素：（1）纖維的結構：分子鏈的柔曲性、分子間）纖維的結構：分子鏈的柔曲性、分子間力的大小力的大小（2）相對濕度；）相對濕度；（3）測試條件；）測試條件；纖維的彈性是織物獲得好的尺寸穩定性與纖維的彈性是織物獲得好的尺寸穩定性與抗皺性的主要因素。抗皺性的主要因素。二、纖維的流變性質（或粘彈性質）二、纖維的流變性質（或粘彈性質） 定義：纖維在外力作用下，應力應變隨時定義：纖維在外力作用下，應力應變隨時間而變化的性質。間而變化的性質。包括蠕變和應力松弛包括蠕變和應力松弛1蠕變蠕變(1)定義：

26、指一定溫度下，紡織材料在一定定義：指一定溫度下，紡織材料在一定外力作用下，其變形隨時間而變化的外力作用下，其變形隨時間而變化的現象。現象。（2）曲線：）曲線：（3）產生原因：）產生原因： 隨著外力作用時間的延長，不斷克服大隨著外力作用時間的延長，不斷克服大分子間的結合力，使大分子逐漸沿著外分子間的結合力，使大分子逐漸沿著外力方向伸展排列，或產生相互滑移而導力方向伸展排列，或產生相互滑移而導致伸長增加，增加的伸長基本上都是緩致伸長增加，增加的伸長基本上都是緩彈性和塑性變形。彈性和塑性變形。2應力松弛（變形一定，應力松弛（變形一定，F-t關系）關系）（1）定義：在一定溫度下，拉伸變形保持）定義：在

27、一定溫度下，拉伸變形保持一定，紡織材料內的應力隨時間的延續一定，紡織材料內的應力隨時間的延續而逐漸減小的現象稱為應力松弛。而逐漸減小的現象稱為應力松弛。（2）曲線：）曲線：（3）產生原因：）產生原因：由于纖維發生變形時具有內應力，使大分由于纖維發生變形時具有內應力，使大分子逐漸重新排列，在此過程中部分大分子鏈子逐漸重新排列，在此過程中部分大分子鏈段間發生相對滑移，逐漸達到新的平衡，形段間發生相對滑移，逐漸達到新的平衡，形成新的結合點，從而使內應力逐漸減小。成新的結合點，從而使內應力逐漸減小。3影響纖維流變性質的因素影響纖維流變性質的因素纖維本身的結構：纖維本身的結構：分子量增加，分子鏈的極性、

28、交聯和結晶增分子量增加，分子鏈的極性、交聯和結晶增加，蠕變松弛減少。加，蠕變松弛減少。外界條件：如溫度、濕度增加，蠕變、松弛外界條件：如溫度、濕度增加，蠕變、松弛也增加也增加.應用應用在紡織加工和使用過程中，必須注意不在紡織加工和使用過程中，必須注意不使纖維材料長期處于緊張狀態，以避免蠕變使纖維材料長期處于緊張狀態，以避免蠕變或應力松弛現象發生。或應力松弛現象發生。如：布機長期停車時，須使之處于綜平狀態，如：布機長期停車時，須使之處于綜平狀態，以避免經紗受力，產生應力松弛，紗線下垂，以避免經紗受力，產生應力松弛，紗線下垂，再開車時由于開口不清而形成織疵。再開車時由于開口不清而形成織疵。各種卷裝

29、或機上的半制品儲存太久，也會因應各種卷裝或機上的半制品儲存太久，也會因應力松弛而松爛。力松弛而松爛。提高溫濕度可消除纖維材料的內應力，防止退提高溫濕度可消除纖維材料的內應力，防止退捻和達到定形的目的等。捻和達到定形的目的等。三、纖維的疲勞特性三、纖維的疲勞特性1.定義：紡織材料在較小外力、長時間反復作定義：紡織材料在較小外力、長時間反復作用下，塑性變形不斷積累，當積累的塑性用下，塑性變形不斷積累，當積累的塑性變形值達到斷裂伸長時，材料最后出現變形值達到斷裂伸長時，材料最后出現整體破壞的現象。整體破壞的現象。疲勞破壞包括：分子滑移、分子斷裂、裂縫的疲勞破壞包括：分子滑移、分子斷裂、裂縫的產生與擴

30、散、應力集中。產生與擴散、應力集中。v疲勞破壞有疲勞破壞有兩種兩種。v一種一種是指纖維材料在一不大的恒定拉伸力作用下，開是指纖維材料在一不大的恒定拉伸力作用下，開始時纖維材料迅速伸長，然后伸長逐步緩慢，最后趨始時纖維材料迅速伸長，然后伸長逐步緩慢，最后趨于不明顯，到達一定時間后，材料在最虛弱的地方發于不明顯，到達一定時間后，材料在最虛弱的地方發生斷裂。這是由于蠕變過程中，外力對材料不斷作功，生斷裂。這是由于蠕變過程中，外力對材料不斷作功，直至材料被破壞，也稱為靜態疲勞或蠕變疲勞。直至材料被破壞，也稱為靜態疲勞或蠕變疲勞。v另一種另一種是多次拉伸是多次拉伸( (或動態或動態) )疲勞，它是指纖維

31、材料經疲勞，它是指纖維材料經受多次加負荷、減負荷的反復循環作用，因為塑性變受多次加負荷、減負荷的反復循環作用，因為塑性變形的逐漸積累，纖維內部的局部損傷，形成裂痕，最形的逐漸積累，纖維內部的局部損傷，形成裂痕，最后被破壞的現象。后被破壞的現象。 疲勞形式有：蠕變（靜止疲勞）疲勞形式有：蠕變（靜止疲勞） 、重復伸長、重、重復伸長、重復壓縮、重復彎曲及重復扭曲（動態疲勞）復壓縮、重復彎曲及重復扭曲（動態疲勞） 。 4 1 2 5 e d a b c O 3 0 纖維的多次拉伸循環纖維的多次拉伸循環 P P0=const d O P0 a b c e 0 0 c d a b O e P 0=cons

32、t (a)定負荷 (b)定伸長 纖維的重復拉伸疲勞圖纖維的重復拉伸疲勞圖2.指標指標(1)纖維在一定條件下拉伸至斷裂時，所經歷的纖維在一定條件下拉伸至斷裂時，所經歷的循環次數（耐久度或堅牢度）；循環次數（耐久度或堅牢度）；(2)經過一定負荷、一定次數的反復作用，測其經過一定負荷、一定次數的反復作用，測其剩余伸長的大小。剩余伸長的大小。3.纖維結構和性能與疲勞的關系纖維結構和性能與疲勞的關系(1)纖維材料纖維材料拉伸斷裂功大，彈性回復性好，拉伸斷裂功大，彈性回復性好，耐疲勞；纖維的結構缺陷少，耐疲勞；材料的耐疲勞；纖維的結構缺陷少，耐疲勞；材料的內耗越小，不易老化，耐疲勞。內耗越小，不易老化，耐

33、疲勞。(2)試驗條件試驗條件反復加減小負荷，停頓時間短，反復加減小負荷，停頓時間短，卸負荷停頓時間長，耐久度提高。卸負荷停頓時間長，耐久度提高。第三節第三節纖維的摩擦性質纖維的摩擦性質 *纖維的摩擦抱合性質與可紡性、織物的手感、起毛起球、纖維的摩擦抱合性質與可紡性、織物的手感、起毛起球、耐磨和抗皺等有關耐磨和抗皺等有關v與紡紗工藝的關系：摩擦現象貫穿于整個紡紗過程；與紡紗工藝的關系：摩擦現象貫穿于整個紡紗過程；v與紗、布關系：有了摩擦力，紗、布才具有一定價值；與紗、布關系：有了摩擦力，紗、布才具有一定價值；v與磨損的關系：纖維、機件被磨損，降低了使用價值；與磨損的關系：纖維、機件被磨損，降低了

34、使用價值；v與發熱的關系：高速縫紉可能達與發熱的關系：高速縫紉可能達300C，使縫針彎曲，使縫針彎曲，縫線熔融；縫線熔融；v與靜電的關系：摩擦起靜電，靜電聚集，干擾紡紗工與靜電的關系：摩擦起靜電，靜電聚集，干擾紡紗工藝正常進行，特別是化纖。藝正常進行，特別是化纖。一纖維的摩擦、抱合和切向阻力一纖維的摩擦、抱合和切向阻力 1.摩擦力摩擦力F2 定義：纖維之間或纖維與機件之間，在一定義：纖維之間或纖維與機件之間，在一定定正壓力作用正壓力作用下，作相對滑動時所產生的下，作相對滑動時所產生的阻力。阻力。2.抱合力抱合力F1定義：纖維間在定義：纖維間在法向壓力為零時法向壓力為零時，做相對滑，做相對滑動時

35、產生的切向阻力。（因為纖維具有卷動時產生的切向阻力。（因為纖維具有卷曲、曲、轉曲、鱗片、表面粗糙凹凸不平，轉曲、鱗片、表面粗糙凹凸不平，且細長且細長柔軟；纖維必須具有一定的抱合柔軟；纖維必須具有一定的抱合力，棉卷、棉條才具有一定強力，紡紗工力，棉卷、棉條才具有一定強力，紡紗工藝才能順利進行）藝才能順利進行）纖維的切向阻力：纖維的切向阻力：切向阻力切向阻力F=抱合力抱合力F1+摩擦力摩擦力F2N=F1+fN切向阻抗系數切向阻抗系數=F1/N+f 二纖維摩擦抱合性質的指標與測試二纖維摩擦抱合性質的指標與測試 1.抱合力的指標與測定抱合力的指標與測定（1）抱合系數）抱合系數h(cN/cm)定義：單位

36、長度纖維上的抱合力。定義：單位長度纖維上的抱合力。測試方法：從沒有法向壓力的纖維條中夾取一根測試方法：從沒有法向壓力的纖維條中夾取一根纖維，測定出這根纖維所需的力纖維，測定出這根纖維所需的力F1（cN，即抱合力）和纖維的長，即抱合力）和纖維的長l（cm）的比值。的比值。h=F1/L 2）抱合長度）抱合長度Lh(m)定義：纖維條的自身重力等于其強力（即抱合力）定義：纖維條的自身重力等于其強力（即抱合力）時所具有的長度。時所具有的長度。方法：將纖維制成一定規格的沒有法向壓力的纖方法：將纖維制成一定規格的沒有法向壓力的纖維維條，在強力儀上以大于纖維長度的適當上下夾持條，在強力儀上以大于纖維長度的適當

37、上下夾持距離拉斷，測得它的強力和纖維條的特數距離拉斷，測得它的強力和纖維條的特數Lh=F1/Ntex式中：式中：F1纖維條的強力纖維條的強力(gf)Ntex纖維條的特數纖維條的特數影響纖維抱合力的因素：影響纖維抱合力的因素：v纖維的幾何形態（表面結構、纖維長度、纖維的幾何形態（表面結構、纖維長度、卷曲度）；卷曲度）；v排列形狀；剛柔性；表面油劑；排列形狀；剛柔性；表面油劑；v溫濕度；溫濕度；v纖維卷曲或轉曲多，細長而較柔軟纖維卷曲或轉曲多，細長而較柔軟抱合力較大抱合力較大 幾種纖維的抱合性能幾種纖維的抱合性能 纖維種類纖維種類 纖維線密纖維線密度度(dtex)(dtex)纖維長度纖維長度(mm

38、)(mm)2020C C時的時的抱合長度抱合長度(mgf/tex)(mgf/tex)羊毛羊毛直徑直徑23m23m55 55 3030滌綸滌綸 4.4 4.4 70 70 6565腈綸腈綸 3.85 3.85 90904747錦綸錦綸3.3 3.3 707095952切向阻抗系數的測定切向阻抗系數的測定絞盤法絞盤法測定纖維與纖維，纖維與金屬、測定纖維與纖維，纖維與金屬、陶瓷等其它材料間摩擦的切向陶瓷等其它材料間摩擦的切向阻抗系數阻抗系數。Y151型摩擦系數測定儀型摩擦系數測定儀 影響切向阻抗系數的因素影響切向阻抗系數的因素 1.纖維表面的性質纖維表面的性質*截面為非圓形的纖維的截面為非圓形的纖維

39、的不易變形纖維的不易變形纖維的2.化纖油劑的影響化纖油劑的影響化纖不上油，干摩擦時化纖不上油，干摩擦時切向阻抗系數切向阻抗系數大大上油少上油少（油膜在纖維表面形成單分子層（油膜在纖維表面形成單分子層)上油多上油多（屬液體摩擦，與油的粘度有關）（屬液體摩擦，與油的粘度有關）因為因為與上油量有關與上油量有關在一定范圍內，上油量在一定范圍內，上油量，；超過一定量后，上油量超過一定量后，上油量，。油劑不僅可降低纖維比電阻，改善抗靜電性能，油劑不僅可降低纖維比電阻，改善抗靜電性能，還能增進纖維間抱合，增加平滑，降低纖維表面還能增進纖維間抱合，增加平滑，降低纖維表面的的。 3.法向壓力的影響法向壓力的影響

40、 主體趨勢下降主體趨勢下降4.滑動速度的影響滑動速度的影響由靜到動，由靜到動，不穩定，而后隨滑動速度不穩定，而后隨滑動速度，到一定的，到一定的v時時穩定。穩定。合纖在低速時，存在合纖在低速時，存在粘滑現象粘滑現象，變化較變化較大。大。一般測一般測動，動，希望希望3m/min以上。以上。FSFFDxO(FS,FD)v下移動板上滑動塊F彈簧(a)(b)5.溫濕度的影響溫濕度的影響溫度：溫度：T變化引起油劑變化纖維性能變化變化引起油劑變化纖維性能變化隨著隨著T，；合纖到一定溫度數值時，隨著；合纖到一定溫度數值時，隨著T，（油劑揮發）。（油劑揮發）。濕度：濕度：RH%，則，則（v，E）當當RH%=10

41、0%時，時，最大。（接觸面積最大。（接觸面積）加工中加工中RH%必須加以控制，太濕，必須加以控制，太濕，加工困，加工困難；太干，發脆難；太干，發脆第四節第四節纖維的彎曲、扭轉與壓縮特性纖維的彎曲、扭轉與壓縮特性 一、纖維的彎曲纖維彎曲時的變形與破壞纖維彎曲時的變形與破壞 1.纖維彎曲時受力情況纖維彎曲時受力情況：外側外側受拉，伸長受拉，伸長內側內側受壓，壓縮受壓，壓縮2.纖維抗彎剛度纖維抗彎剛度Rf定義：纖維抵抗其形狀發生彎曲變形的能力。定義：纖維抵抗其形狀發生彎曲變形的能力。公式：公式：Rf=Er2f/4式中：式中：r實際截面積折算成正圓形時的實際截面積折算成正圓形時的半徑（半徑（mm）E纖

42、維的彎曲彈性模量（纖維的彎曲彈性模量（cN/cm2）f截面性狀系數（它等于實際的慣性截面性狀系數（它等于實際的慣性矩與正圓形截面慣性矩之比）矩與正圓形截面慣性矩之比）Rf大大纖維不易彎曲，不易成圈編織，耐磨性纖維不易彎曲，不易成圈編織，耐磨性差，特別是曲磨，其織物較挺爽，有身骨。差，特別是曲磨，其織物較挺爽，有身骨。Rf小小纖維易產生彎曲，易于成圈編織，其織纖維易產生彎曲，易于成圈編織，其織物較軟糯。物較軟糯。常用纖維常用纖維Rf由大到小的次序為：由大到小的次序為：苧麻苧麻玻纖玻纖滌綸滌綸富纖富纖腈綸腈綸維綸維綸蠶絲蠶絲棉棉錦綸錦綸羊毛羊毛纖維種類纖維種類截面形狀系截面形狀系數數 f f密度（

43、密度（g/cmg/cm3 3）初始模量初始模量E E （cN/texcN/tex）相對抗彎剛度相對抗彎剛度R Rf f(10(104 4.cN.cm.cN.cm2 2） 長絨棉長絨棉0.790.791.511.51872.1872.13.663.66細絨棉細絨棉0.700.701.501.50353.1353.12.462.46苧麻苧麻0.800.801.521.522224.62224.69.329.32亞麻亞麻0.870.871.511.511166.21166.24.964.96細羊毛細羊毛0.880.881.311.31220.58粗羊毛粗羊毛0.750.751

44、.291.29265.623桑蠶絲桑蠶絲0.590.591.321.32141.9141.92.652.65粘膠纖維粘膠纖維0.750.751.521.52515.5515.52.032.03滌綸滌綸0.910.911.381.381107.41107.45.825.82錦綸錦綸6 60.920.921.141.14205.8205.81.321.32錦綸錦綸66660.920.921.141.14214.6214.61.381.38腈綸腈綸0.800.801.171.17670.3670.33.653.65維綸維綸0.780.781.281.28596.8596.82.942.