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1、试题一Q：分析匕戢说明原料纤维细度及不匀对成纱强度的影响程度（实例或推导）A:纤维的细度对成纱的条干不匀率有很大影响。纱的条干不匀率反映了纱的短片段内粗细不匀的情况,它除了影响织物外观外,还影响纱的强度。纱的条干不匀率高的纱,强度低。成纱的理论极限不匀率的一般表达式（不考虑纤维的细度不匀时）为1f=/.Jn但如果考虑到纤维的细度不匀的影响,则成纱的极限不匀可由著名Martindale公式表示为式中n为纱条截面内平均纤维根数，Cf为纤维的截面积不匀。由Martindale的纱条极限不匀公式可以看出,纱条极限不匀由成纱截面内的纤维根数和截面积不匀两部分决定,亦即成纱的不匀不仅受纤维细度的影响,还和
2、纤维的细度不匀有着直接的关系.此影响可以表述为纤维细度和细度不匀越大,纱线条干不匀越大。一.混纺纱纤维细度及细度不匀与成纱极限不匀关系的理论模型现在考虑2种纤维混纺的情况,设该两种纤维的混纺比分别为kl和k2（kl+k2=1）,细度（tex）分另U为Tl和T2,细度不匀（变异系数）分另U是Cl和C2,贝I两种纤维混合后混合纤维的平均细度为工细度不匀为Cf,可推倒出相应的两个计算公式：T=1(A1/Tl+A2/T2).Cf=C?-F+.一12+k2C2-2+诔-I2).设纱线特数为Tt厕成纱截面内平均纤维根数n=Tt/T,将n和Cf代入式和式(2)可分别计算出成纱极限不匀率CA和CB.同时可求出
3、CB和CA两者的比值：CbICa=Jl+4C/.所以当混合纤维的细度不匀Cf很小时,CB与CA应该差异不大.二.罗布麻/棉混纺纱实验的验证与分析表1纤维性能参数表纤维特数Ztex纤维细度不匀纤维密度gcm3纺纱特数tex楣Fi=0.145G=0.16d=1.54=1.52T1=14.5罗布麻：2=0.46G=0.34表2为由理论模型计算出得各种棉混纺比下的棉与罗布麻混纺纱条干理论极限不匀值以及实测的成纱条干不匀CV值.表2棉与罗布麻纺14.5tex混纺纱不匀率比较罗布麻混纺比Kl/%混合纤维平均成纱截面细度TZtex内纤维根数混合纤维细度不匀G/%成纱的极限不匀Ca/%成纱的极限不匀G/%实测
4、条干不匀Cr/%Ci与G的差异率先400.19977225.1311.7313.1318.127.46350.19077622.0311.47IZ5317.829.61250.17498316.0110.9811.5316.530.12150.16169010.3410.5510.7815.430.00IO0.1557937.6510.3610.4814.929.66将纱线的理论极限不匀和成纱的实测条干CV值、断裂强度、断裂伸长率对不同混纺比作关系曲线,分别如图1.图2、图3所示.图1罗布麻和棉混纺纱的不匀率和芭麻混纺比关系曲线-A-HS零布麻忏堆含帚图2罗布麻纤维含量对成纱断裂强度的影响关系
5、曲线三.实验结果分析从表3及图1、图2可见:1 .成纱的极限不匀CA和CB的变化趋势是一致的,都是随着罗布麻纤维含量的增加而增加.这是因为罗布麻纤维的细度及细度不匀均大于棉纤维,罗布麻纤维含量越高,成纱截面内纤维根数越少,混合纤维的细度不匀越大,故成纱的极限不匀CA和CB越大.2 .成纱的极限不匀CB因考虑了混合纤维的细度不匀Cf而大于CA,与实测的条干不匀值更接近,两者相差的部分就是纺纱过程中工艺及机械因素造成的附加不匀.本示例中,CV和CB约差异近30%左右,即工艺流程的附加不匀约占30%,而随机不匀约占成纱不匀的70%,由此可知降低纤维随机排列造成的不匀对改善成纱条干意义重大.3 .实测
6、的混纺纱条干不匀CV与理论极限不匀CB的变化趋势非常相似,并且与混合纤维细度不匀Cf变化趋势一致,由此说明混合纤维细度和细度不匀均要影响混纺纱条干;其影响规律符合理论分析,即混合纤维细度越细,细度不匀越小,混纺纱条干越好.因而启示我们要纺出条干均匀的混纺纱,应选配纤维细度细和细度不匀小的原料.4 .随罗布麻纤维的含量从10%增加到40%,混合纤维的细度不匀Cf的变化达到70%左右,而CA和CB的最大差异仅为11%.所以尽管纤维的细度不匀对成纱均匀度有一定的影响但比起细度本身的影响还是小得多,因此,最终的成纱极限不匀主要是受纤维细度的影响,纤维的细度愈细,成纱条干愈好.5 .由图2可知,棉/罗布
7、麻混纺纱的断裂强度随纱中罗布麻纤维含量的减小而呈增大趋势,这是因为罗布麻纤维的断裂强力、长度均匀度均低于棉纤维.但成纱的断裂强度在罗布麻的含量为23%左右达到峰值.从提高成纱强力,获得条干均匀的优质纱线的角度考虑,罗布麻纤维含量在10%25%之间比较适宜.四.结论(1)纤维的细度不匀对混纺纱均匀度有一定影响,考虑了混合纤维细度不匀所得到的成纱极限不匀比仅考虑纤维细度所得出的成纱极限不匀更接近混纺纱的实际不匀.(2)尽管混合纤维的细度不匀对混纺纱均匀度有一定的影响,但比起纤维细度性能的影响还是小得多,最终的成纱极限不匀主要和纤维细度有关,纤维细度越细,混纺纱均匀度越好。(3)罗布麻与棉混纺成纱时
8、,罗布麻纤维的含量小于25%时,混纺纱的成纱条干CV值、断裂强度等质量指标均较好,可达到类似纯棉纱的优质纱水平.如要在棉麻织物中较多的体现罗布麻纤维的特性可适当增大其含量,但成纱的断裂强度会趋于减小,条干CV值趋于增大.试题二Q：举例说明混合原料的性能对混纺纱性能的影响(强力、伸长、断裂功)A:当竹浆纤维和棉纤维混纺时,由于两者断裂伸长率不同,断裂伸长小的棉纤维先断裂,当棉纤维断裂后,只有竹浆纤维继续承担负荷,直至纱线完全断裂,混纺纱的混纺比与断裂强度密切相关。设纯棉纱的断裂强度为Sc,断裂伸长为Ic纯竹浆纱的断裂强度为Sb,断裂伸长为Ib0竹浆纤维与棉纤维混纺时,棉纤维的含量(即混纺比)为a
9、,竹浆纤维的含量(即混纺比)为b(b=l-a)o当断裂伸长较小的棉纤维断裂时咸纱的强度Sl为：Sl=aScbSb*式中,Sb为竹浆纤维在伸长IC时对混纺纱所贡献的强度值。拉伸继续进行,则棉纤维全部断裂,外力负荷全部加到竹浆纤维上,这时剩余的竹浆纤维承受的最大张力S2为:S2=bSb.竹浆纤维和棉纤维混纺纱断裂强度S为:S=max(Sl,S2).当混纺纱强度达到最小值时,其对应的混纺比为临界混纺比。此时,有Sl=S2o表15种纱线的强伸性能测试结果品种断裂强度懒功断裂伸长率/平均值/N律最大值/N8c平均值mj最大值川Jc%平均值,最雌(V纯竹浆妙1251469.026ft8821683IQ24
10、1249.42竹浆棉70/30IQ61147.762S2351477S53644&19竹浆相55/4511.11246793484814707.32878823竹浆牖30优11.41288383825617.507.989.709.77纯棉纱1601a66823a05012776217.087.891 .混纺比对混纺纱断裂强度的影响由表1可以看出,随着竹浆棉混纺纱中含棉量的增加,混纺纱的断裂强度呈现先下降后上升的趋势。在含棉量约为30%时,混纺纱的断裂强度出现最低值然后随着含棉量的增加,混纺纱的断裂强度也随之增大。究其原因,由于竹浆棉混纺纱中两种纤维组分的拉伸断裂伸长率不同,竹浆纤维的拉伸断裂
11、伸长率比棉纤维大,此时必然产生纤维分阶段拉伸断裂,即断裂伸长率较小的棉纤维先受到拉伸断裂后,断裂伸长率较大的竹浆纤维才承受拉伸力直至被拉断,最终竹浆棉混纺纱的断裂强度表现为两组分中能承受较大拉伸力的组分的强度。而且,随着竹浆棉混纺纱中含棉比例的增加,棉纤维所能承受的拉伸力呈上升趋势,而竹浆纤维所能承受的拉伸力则呈下降趋势,使得两者必然存在一个交点。当含棉比例达到30%左右时,混纺纱的断裂强度值最低。2 .混纺比对混纺纱断裂功的影响不同混纺比与所对应的混纺纱断裂功见表Io从总体上看,混纺纱断裂功随着韧性好的竹浆纤维成分的减少而先呈下降趋势,然后再上升。当棉纤维成分在30%左右时,混纺纱的断裂功达
12、到最低值(25.2mJ).在实际应用中,混纺纱临界混纺比在设计中应尽量避免。从以上试样的测试结果中可以得出:当竹浆棉混纺比为70:30左右时,所对应的断裂强度、断裂伸长率、断裂功均较低,因而在生产设计中应尽量避免选择该混纺比。3 .混纺比对混纺纱断裂伸长率的影响从表1可以看出,混纺纱断裂伸长率随着伸长性能好的竹浆纤维成分的减少先呈下降趋势,然后上升,最后再下降。当棉纤维成分在30%左右时,混纺纱的断裂伸长率(5.53%)小于纯棉纱的断裂伸长率(6.21%)。4 .5种纱线拉伸图匕戢图15种纱线的拉伸曲线I-纯棉纱；2-竹浆/棉70/30混纺纱；3-竹浆/棉55/45混纺纱；4竹浆/棉30/70
13、混纺纱；5-纯竹浆纱。5种纱线的拉伸曲线见图Io从图1和表1可以看出,纯竹浆纤维纱的断裂强度低于纯棉纱,而其断裂伸长率远远大于纯棉纱。这主要是因为棉纤维的取向度、结晶度和聚合度都比竹浆纤维的高,因而竹浆纤维的大分子或基原纤排列的平行度就差,在拉伸过程中,竹浆纤维承受拉力的大分子或基原纤的根数就较少，其强度就低;当竹浆纤维拉伸至断裂时,大分子滑移量较大,使得竹浆纤维的拉伸断裂伸长率较大。棉纤维结晶度高表明分子间以较强键连接部分所占的数量比较多,缝隙孔洞小,纤维的强度高,而伸长率小。从图1可以看出,纯竹浆纱的拉伸曲线上具有明显的急弹性、缓弹性和塑性变形三个阶段,特别是缓弹性表现较明显,说明纯竹浆纱
14、具有较好的弹性性能。但各根纱线的拉伸曲线也显示了纱线强力和伸长的不匀比较大。从图1还可以看出,纯竹浆纱的初始模量比纯棉纱的初始模量大,纯竹浆纱在小负荷下不易变形,刚性较好,其制品比较挺括。随着混纺纱中棉纤维含量的逐步增加,混纺纱的初始模量逐步减小。6.结论(1)纯竹浆纱的断裂强度低于纯棉纱,而其断裂伸长率远远大于纯棉纱。(2)随着竹浆棉混纺纱中含棉量的增加,混纺纱的断裂强度呈现先下降后上升的趋势,在含棉量约为30%时,混纺纱的断裂强度出现最低值,因而在生产设计中应尽量避免选择该混纺比。(3)混纺纱断裂功随着韧性好的竹浆纤维成分的减少而先呈下降趋势,然后再上升,有明显的凹点,棉纤维成分在30%左右时,混纺纱的断裂功达到最低值。(4)混纺纱断裂伸长率随着伸长性能好的竹浆纤维成分的减少而先呈下降趋势,然后上升,最后再下降,有明显的凹点,在含棉量约为30%时,混纺纱的断裂伸长率出现最低值。纯竹浆纱的初始模量比纯棉纱的初始模量大,纯竹浆纱在小负荷下不易变形刚性较好,其制品比较挺括。
