纱线的分类与结构课件.ppt

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1、纺 织 材 料 学,第七章 纱线的分类与结构,本章知识点,1.纱线的分类方法2.常用纱线的结构特点,第一节 纱线的分类,通常所谓的“纱线”，是指“纱”和“线”的统称。“纱”是将许多短纤维或长丝排列成近似平行状态，并沿轴向旋转加捻，组成具有一定强力和线密度的细长物体；“线”是由两根或两根以上的单纱捻合而成的股线。特别粗的称为绳或缆。,一按纤维原料组成分类,按纤维原料组成，分为纯纺纱和混纺纱、复合纱1纯纺纱用一种纤维纺成的纱线。如棉纱、毛纱、麻纱、桑蚕丝绢纺纱和涤纶纱、锦纶纱等。2混纺纱由两种或两种以上的纤维所纺成的纱，如涤纶与棉的混纺纱，羊毛与粘胶的混纺纱等。3复合纱这类纱线主要是指在环锭纺纱机

2、上通过短/短、短/长纤维加捻而成的纱和通过单须条分束或须条集聚方式得到的纱。,二按纱线结构分类,从纤维原料和纱线结构两方面出发，把纺织纱线分为短纤纱、长丝纱和特殊纱三大类。（一）短纤纱按外形结构，短纤纱又分为单纱和股线。1单纱由短纤维经纺纱加工，使短纤维沿轴向排列并经加捻而成的纱。2股线由两根或两根以上的单纱合并加捻制成的线；股线再合并加捻为复捻股线。3绳多根股线并合加捻形成直径达到毫米级以上的产品。4缆多根股线和绳并合加捻形成直径达到数十或数百毫米级的产品。,二按线结构分类,二按纱线结构分类,（二）长丝纱1单丝纱指长度很长的单根连续纤维。2复丝纱指两根或两根以上的单丝合并一起的丝束。3捻丝

3、复丝加捻即成捻丝。4复合捻丝捻丝再经一次或多次合并、加捻而成。5变形丝化学纤维原丝或天然纤维经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特征而呈现蓬松性、伸缩性的长丝。,二按纱线结构分类,（三）特殊纱特殊纱包括变形纱（弹力丝、膨体纱、网络丝等）和各种花色纱线和花式纱线等。1.变形纱：包括弹力丝、膨体纱、网络丝、空气变形丝等；弹力丝：由无弹性的化纤长丝加工成微卷曲的具有伸缩性的化纤丝称弹力丝；膨体纱：一般指腈纶等化纤原料制成的纱线,将化纤长丝或生产短纤维的长丝束在一定温度下，加热拉伸，使纤维产生较大的伸长，然后冷却固定便形成高收缩纤维。这种纤维和常规纤维按一定比例，混纺制成短纤纱，经过汽蒸加工后，

4、其中高收缩纤维产生纵向收缩而聚集于纱芯，普通纤维则形成卷曲或环圈而鼓起，使纱结构变得膨松，表现体积增大，称为膨体纱。,二按纱线结构分类,网络丝：网络丝是丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝；网络丝因有网络结点，织造加工中不用浆纱，用它织成的织物厚实，表面有仿毛感。空气变形丝：化纤长丝经空气变形喷嘴的涡流气旋形成丝圈丝弧，在主杆捻缠抱紧，形成外形像短纤纱的长丝。也有经过磨断丝圈和丝弧形成类似短纤纱的毛羽。,二按纱线结构分类,2花式纱线由芯纱、饰线和固纱加捻组合而成，具有各种不同的特殊结构性能和外观的，称花式纱线，如图7-1。3花色纱线用多种不同颜色的纤维交错搭配或

5、分段搭配形成的纱或线。,二按纱线结构分类,a疙瘩线,b螺旋线,c竹节纱,d毛圈线,e结子花线,f雪尼尔花线,g菱形金属丝包芯线。,三按纺纱系统分类,1精纺纱精纺纱也称精梳纱，是指通过精梳工序纺成的纱，包括精梳棉纱和精梳毛纱、精梳麻纱等。纱中纤维平行伸直度高，短纤维含量少，条干均匀、光洁，纱线细匀，但成本较高，线密度较细。精梳纱主要用于高级织物及针织品的原料，如细纺、华达呢、花呢、羊毛衫等。,三按纺纱系统分类,2粗纺纱粗纺纱也称粗梳毛纱或普梳棉纱，是指按一般的纺纱系统进行梳理，不经过精梳工序纺成的纱。粗纺纱中短纤维含量较多，纤维平行伸直度差，结构松散，毛羽多，线密度较粗，品质较差。此类纱多用于一

6、般织物和针织品的原料，如粗纺毛织物、中特以上棉织物等。近年有新纺纱系统，粗纺纱形成接近精纺纱者亦称半精纺纱线。,三按纺纱系统分类,3废纺纱废纺纱是指用纺织下脚料（废棉）或混入低级原料纺成的纱。纱线品质差、松软、条干不匀、含杂多、色泽差，一般只用来织粗棉毯、厚绒布和包装布等低级的织品。,四按纺纱方法分类,按纺纱方法，分为环锭纱、自由端纺纱（转杯纺纱、静电纺纱、涡流纺纱、涡流喷气纺纱等），非自由端纺纱（自捻纺纱、喷气纺纱等）与无捻纱（黏合纱）等。,四按纺纱方法分类,(一)环锭纱环锭纱是指在环锭精纺机上，用传统的纺纱方法加捻制成的纱线。纱中纤维多次内外径向转移包绕缠结，纱线结构紧密，断裂比强度高。此

7、类纱线用途广泛，可用于各类机织物、针织物、编结物、绳带中。目前环锭纱又根据附加装置不同区分为普通环锭纱、集聚（紧密纺）纱、赛络纱、包芯纱、缆形（纺）纱。,四按纺纱方法分类,(二)走锭纱在走锭纺纱机上用传统纺纱方法捻制而成的纱线。结构性能与环锭纱相似，但条干均匀度较优。(三)自由端纺纱自由端纺纱是把纤维分离为单根并使其凝聚，在一端非机械握持状态下加捻成纱，故称自由端纺纱。典型代表纱有转杯（纺）纱、静电（纺）纱、涡流（纺）纱、涡流喷气（纺）纱和摩擦（纺）纱。,四按纺纱方法分类,1.转杯（纺）纱转杯纱也称气流纱。是通过高速旋转的转杯产生的离心力使纤维在转杯周边凝槽中凝聚后抽出中受转杯加捻纺成的纱。2

8、.静电（纺）纱静电纱是利用静电场正负电极使纤维伸直平行连续凝聚并加捻制得的纱。纱线结构同一般纱线。3.涡流（纺）纱涡流纱是利用固定的涡流发生管产生的空气涡流对纤维进行凝聚和加捻纺成的纱。,四按纺纱方法分类,(四)非自由端纺纱非自由端纱是又一种与自由端纱不同的新型纺纱方法纺制的纱，即在对纤维进行加捻过程中，纤维条两端同时处于受握持状态。这种新型纱线主要包括自捻纺纱、喷气纺纱和黏合纺纱等。,四按纺纱方法分类,1.自捻纺纱自捻纱是通过往复搓动的罗拉给两根纱条施以正向及反向搓捻，当纱条平行贴紧时，靠其退捻回转力，互相扭缠成股线。这种纱线分段有不同捻向的捻度，并在捻向转换区有无捻区段存在，因而纱强度较低

9、。适于生产羊毛纱和化纤纱，用在花色织物和绒面织物上较合适。,四按纺纱方法分类,2.喷气纺纱喷气纱是利用压缩空气所产生的高速喷射涡流，对纱条施以假捻，经过包缠和扭结而纺制的纱线。成纱结构独特，纱芯几乎无捻，外包纤维随机包缠，纱较疏松，手感粗糙，且强度较低。此类纱线可加工机织物和针织物，做男女上衣、衬衣、运动服和工作服等。,四按纺纱方法分类,3.黏合纺纱利用黏合剂使须条抱合成纱，称黏合纺纱。短纤维的黏合纱为无捻纱。,五按纱的用途分类,（一）机织用纱机织用纱指加工机织物（梭织物）所用纱线，分经纱和纬纱两种。经纱用作织物纵向纱线，要求捻度较大、强度较高、耐磨较好的特点；纬纱用作织物横向纱线，具有捻度较

10、小、强度较低、但柔软的特点。,五按纱的用途分类,（二）针织用纱针织用纱为针织物所用纱线。要求均匀度较高，捻度较小（剩余扭矩小），疵点少、强度适中。（三）起绒用纱供织入绒类织物，形成绒层或毛层的纱，要求纤维较长，捻度较小。（四）特种用纱特种工业用纱，如轮胎帘子线等。,第二节 纱线的结构,纱线的结构是决定纱线内在性质和外观特征的主要因素。纱线的结构不仅受到构成纱线的纤维性状的影响，而且与纱线成形加工的方式有关。对成纱结构的研究开始于二十世纪3O年代，但到50年代后才有了明显的进展。纤维及其成纱方式，使纱线在结构上存在很大的差异，如纱的结构松紧程度及均匀性，纤维在纱中的排列形式，纤维在纱中的移动轨迹

11、，加捻在纱的轴向和径向的均匀性，以及纱线的外观形状及毛羽等。纱线的结构与所用纤维性能、加工工艺和过程关系密切，其基本问题是纤维在纱中的排列状态，聚集复合形式，以及多组(或多轴)成形。,第二节 纱线的结构,由于纱中纤维构成(混纺)和成形方式(复合)的多样性，造成了纱线结构上的复杂和多重性。因此，在分析纱线结构时，往往从纤维排列的理想状态入手，并借助于相关实验方法，如截面切片观察、示踪纤维法和图像处理技术等进行研究与表征。,一、纱线的基本结构特征,（一）纱线主要结构特征的要求纱线结构的要求是:外观形态的均匀性;内在组成质量和分布的连续性;纤维间相互作用的稳定性。尽管花式纱线、变形纱等在局部段落上不

12、满足此”三性”的要求，但宏观整体特征仍必需满足此三性。而决定此三性的根本是纤维的排列状态、堆砌密度及纤维间的相互作用。前两者即为纱线的结构;后者是结构单元间的联糸，取决于纤维表面性状。,一、纱线的基本结构特征,（二）纱线结构特征参数描述上述结构特征的参数有五类。1反映纤维堆砌特征的纱线的单位体积密度（包括纤维内部的空腔及孔隙及纤维之间的缝隙）。2表达因加捻纤维排列方向的捻回角，或因变形纤维的空间构象及卷曲、膨松、弹性伸长的参数;,一、纱线的基本结构特征,3反映多股加捻和多重复捻纱线的根数、加捻方向等参数，或因张力和超喂，或编织引起的纱线形态特征变化频率和超喂指标;4反映纱线外观粗细和变化的线密

13、度和线密度变异系数（条干不匀率）直径和直径变异糸数；5表达纱线结构稳定性的纤维间的摩擦系数、缠结点或接触点数、作用片段或滑移长度等。另外，短纤纱还必须考虑纱体表面的毛羽特征，包括毛羽量、长短、方向等指标。,二理想纱线的加捻,1理想单纱的加捻当平行纤维束集聚并形成圆柱体时，如图7-2，设想截取其一片段，并假设片段长度等于加捻后纱线中纤维一螺旋距的长度，如图7-2A。经加一个捻回后，设想此圆柱底端面固定，上端面自由，纤维不伸长不缩短时，由于中心以外的纤维形成空间螺旋线而高度下降，成为图7-2B，此时圆柱体上端面将不成平面而形成圆锥面的形状。,A平行纤维束 B加捻后的纱线片段 C横截面纵向应力分布（

14、每根纤维长度不变）（保持纱线中纤维连续）,事实上纤维是连续体，其在连续体中的上端面不允许成为圆锥形，而必须仍成平面，此时必须使外层纤维拉伸伸长，迫使由芯层纤维沿轴向压缩缩短，当四周沿轴向拉伸力与芯层沿轴向压缩力平衡时，纱线长度稳定，此段纱线长度比原纤维束长度缩短了一段，这就是捻缩，如图7-2C所示。因此一般纱线，无论短纤纱还是长丝纱，加捻后均是外层张紧，压实内层，而中心层皱缩。这些伸长张力产生的单纱轴向压皱缩力也是纤维在纱中内外转移的力量来源。,二理想纱线的加捻,二理想纱线的加捻,2理想合股线的加捻（1）合股同向加捻当合股线的加捻方向与单纱加捻方向相同时，外层的单纱纤维与股线中心轴倾角将增大，

15、这不仅增加了纱线的剩余扭矩，而且纤维受力方向与股线轴偏离更远，纤维强度在股线轴向的分量更低；同时，股线中内外各层纤维张力差异更大，股线拉伸中逐次断裂概率更高，股线强度更低。一般，单纱很少使用，在多次组合复捻中，例如10tex23二次并股时，单纱用Z捻，第一次二合股用Z捻，第二次三合股用S捻。,二理想纱线的加捻,（2）合股反向加捻如图7-3，股线表面纤维方向与股线中心轴趋向平行，不仅使股线剩余扭矩下降，趋向稳定，而且纤维受力方向与股线轴方向趋近，股线强度上升。,单纱Z捻，股线S捻,三常用纱线与长丝纱的结构特征,(一)常用短纤纱与长丝纱的结构特征1环锭短纤纱（ring spining yarm）对

16、传统环锭短纤纱的结构研究较多，基本结构特征是加捻后纤维内外多次转移，每根纤维多次受到其他纤维包缠，又多次包缠其他纤维，导致纱体不会散解。纱中纤维端有折勾、弯曲和伸出纱表面。不同纤维进行混纺时，会因纤维的优先转移，产生径向分布的不匀，即某种纤维较多分布在外层，另一种纤维则较多地分布在内层。纱体外观存在粗细不匀，质量和结构也存在不匀。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,2自由端纱（open end spinning yarn）由于自由端纺纱与环锭纺在纤维握持、凝聚状态和加捻方式上不同，故纱条中纤维伸直度低，弯钩、打圈、对折的纤维数量多；纤维内外转移少，多为分层排列的圆柱螺旋线状。转杯纺纱内松外紧、外层

17、多包缠纤维、内层纤维取向性高。静电纺纱尾为圆锥形，成纱为内外分层结构，外层捻度多，内层捻度少。摩擦纺为分层加捻堆砌，是典型的分层排列，且内外捻度差异不大。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,自由端纺纱的条干均匀度好，除涡流纱条干接近环锭纱外，一般都优于环锭纱。由于纤维分梳充分、凝聚有效，故疵点数也较环锭纱低。自有端纺纱的毛羽较少、耐磨性好、染色和上浆性好。但纱强低、伸长较大，通常转杯纱比环锭纱低10%20%，涡流纱比环锭纱低15%40%，摩擦纺纱比环锭纱低30%40%。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,3自捻纱（self-twist spinning yarn）自捻纱是由两根假捻纱错位汇合自捻而成的

18、纱，其捻向交替变化，呈现“S捻区无捻区Z捻区无捻区”的循环。当两根假捻纱条的S、Z捻完全对应时，整纱无捻，单束有捻，有一定强度；当S、或Z与无捻段对应时，整纱呈弱的Z或S捻，纱也有一定强度但较弱；,三常用纱线与长丝纱的结构特征,当无捻段相对应时，整纱无捻，纱强最弱，称弱节；当两束纱S对S或Z对Z时，整纱有Z或S捻，纱线强度最高。回避弱节的有效方法是两束纱错位90度；或采用自捻纱复捻，称复合或加强自捻纱，简称STT纱；或复合一丝束或单纱，称为包卷自捻纱，简称STM纱。还可由此三方法派生出其他自捻纱。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,自捻纱的捻度不匀，故纱的结构纵向周期不匀，但由于两束相并，条干均匀

19、度优于环锭单纱，差于股线。自捻纱的结构特征决定了其强力稍低、伸长较大，耐磨性较好，手感柔软、丰满。光泽因捻向交替，比较特别。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,4复合纱线（composite yarn,complex yarn,conjugate yarn）复合纱的结构特征由其长/短，短/短，长/长复合比例与张力所决定，典型的结构仅举长/短复合为例，如图7-4所示。可有效提高纱强，增加纺纱的连续性。,丝环绕,纱环绕,三常用纱线与长丝纱的结构特征,（二）长丝纱结构特征1无捻长丝纱对无捻长丝纱而言，它是由几根或几百根长丝组成。在无捻长丝纱中，各根长丝受力均匀，平行顺直地排列于纱中，但横向结构极不稳定，

20、易于拉出、分离，丝集合体较为柔软。2有捻长丝有捻长丝纱的纵、横向都很稳定，而且加捻作用可使纤维各向的不均匀在整根长丝纱中得到均匀，丝集合体表现为较硬挺。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,3变形纱变形纱因其加工方法不同，整纱及其中单丝的卷曲形态不同，有螺旋形、波浪形、锯齿形、环圈形等；堆砌密度与排列及其分布也不同。假捻法加工的弹力丝，卷曲形态主要为螺旋形，有正反两个方向的螺旋形圈，如图7-5所示。一根单丝从纱的中心到表面来回转移，以不同的直径围绕纱轴呈螺旋形分布。单丝除呈螺旋形卷曲外，还有丝圈、丝辫，这主要为加捻张力不匀所致。整根纱的结构较均匀、膨松，保暖性和柔软性好，但易钩丝和起毛、起球。,三常

21、用纱线与长丝纱的结构特征,空气变形纱的单一丝、混纤丝和花色丝的形态如图7-6所示。外表有大小不同的丝圈，使其蓬松、手感好，有类似短纤纱的特征。起圈部分结构松、软，伸直部分紧密。丝圈的大小与密度决定其结构的差异。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,组合法加工的膨体纱，高收缩率纤维较多地位于纱芯层，紧密堆砌、取向排列；低收缩率纤维较多地位于纱外层，疏松堆砌，无规排列，形成纱的蓬松如图7-7所示。,三常用纱线与长丝纱的结构特征,填塞箱法加工的变形丝，纤维卷曲形态呈锯齿形，纱体结构蓬松、均匀；刀口变形法使长丝变成近螺旋形，纱体亦略成螺旋形集合；编结拆散法得到线圈形卷曲；齿轮卷曲法则使单丝形成永久的波纹。,Thank You!,http:/fzclx.jpkc.cc,