第八章 织物几何结构参数

其中ABEG表示一根经纱，AHID表示一根纬纱，AHFG表 示经纱和纬纱相交重叠的部分，EFIC为织物的空隙部分。 Ej=面积ABEG/面积ABCD×100％＝Pjdj=0.037Pj√Ttj Ew=Pwdw=0.037Pw√Ttw E总＝面积ABEFID/面积ABCD×100％＝Ej+Ew-EjEw
第八章 织物几何结构参数
第一节 织物几何结构概述 在织物内，经纱和纬纱的空间关系称为织物的几何结构。 纱线为塑性材料，而且织物的经纬纱线密度、密度、织物 组织以及上机张力等各种因素，可以有各种不同的配合。 因此，织物的经纬纱线的相互关系是比较复杂的。
一、织物内纱线的几何形态 1．织物内纱线的截面形态 ． 织物内纱线的截面形态，数十年来有多种论述，F.T.皮尔 斯、H.T.诺维柯夫等学者主张以圆形或椭圆形进行描述， A.肯泼主张以跑道形进行描述，也有的学者以凸透镜形态 进行描述。因纱线在织物内的截面形态受到纤维原料、织 物组织、织物密度等因素的影响，因此在讨论织物几何结 构概念时，建议采用圆形截面作为各项概算的依据，但应 充分考虑纱线在织物内被压扁的实际情况。压扁系数的大 小，与织物组织、密度、纱线原料、成纱结构、织造参数 等有关，一般为0.8左右。
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二、织物厚度的概念 织物几何结构的参数如下： Lj(Lw) -一个经纱（纬纱）组织循环所占有的距离，mm； hj(hw)-经（纬）纱屈曲波高，用织物内经（纬）纱屈曲的 波峰和波谷之间垂直于布面方向的距离表示，mm； dj(dw)-经（纬）纱直径，mm。 织物的厚度（mm），用织物正反面之间的距离表示。图 （1）和图（2）分别表示两种平纹织物的经向和纬向切面 图。
直径系数kd的大小，受纺纱方法、纤维品种、纤维表面形 态等因素的影响，在采用特克斯制时，棉纱、棉线的kd值 可以近似的取0.037。 kd值是重要的织物结构参数，在纤维品种、纱线结构日益 丰富的条件下，能否及时地提供各类纱线在织物内的直径 系数，对于合理地进行织物结构设计是很重要的。 采用特克斯制时，kd的计算可按下式进行： kd=0.03568/√δ 上式中：δ为纱线的体积质量（g/cm3），其值随组成纱 线的纤维种类、性质及纱线的捻系数而不同。
三、织物的几何结构相 在织物中，仅纬纱有屈曲，而经纱是完全伸直的。按照屈 曲波高的定义， 得：hw=dj+dw,hj=0 ，反过来，如果纬纱 是完全伸直的，而仅经纱有屈曲，则：hj=dj+dw,hw=0, 随着织物组织、密度、纱线线密度、纤维原料以及上机张 力等条件的不同，织物内的经纬纱屈曲波高之间的配合关 系是变化无穷的。在hw=dj+dw,hj=0的基础上，对纬纱施以 一定的张力或减少织造时的经纱张力，使纬纱屈曲波高减 少一个值，则经纱的屈曲波高必然会增加一个值，织物的 几何结构由图（1）和图（2）变到图（3）和图（4）。由 此可得到织物的经纬纱屈曲波高与经纬纱直径之间的关系 式为：hj+hw=dj+dw。
（3）对于经支持面结构的织物（纬支持面结构的织物也可以作 类似的分析），结构相由第5相升到第6相，与由第8相升到第9 相比较，虽都是变动一个结构相，但经向紧度变化的大小却相 差很大。在高结构相附近每变动一个结构相需要改变较大的经 向紧度才能达到，这种现象称为至相效应迟钝。以斜纹织物为 例：结构由第5相变到第6相，仅需增加经向紧度4.8%，而结构 由第8相变到第9相，却需增加经向紧度19.3%。由此可知：对 于经支持面的各类织物，增加经向紧度并不是等比例地促进构 相增加，而且经向紧度过大，必然会增加原料的消耗和生产的 困难，甚至使织物的手感过于硬挺。 各类织物经纬相紧度的具体情况、规格等，尚需根据植物的风 格特征、成本大小等因素决定。
在许多传统的织物产品中，对应于织物的风格特征，都具有相 应的几何结构相。织物的几何结构相，一般处于第5结构相或 者0结构相附近。 知道了各种产品应该属于的几何结构相范围，通过对织物进行 切片检验，将有助于研究及探讨影响织物品质的因素。 一般地讲，高相位或低相位几何结构的织物，是仅由经纱或纬 纱构成织物的支持表面。高结构相的织物，经纱的屈曲波高大， 需要具有较大的经纱密度，织物的经向织缩大，经向断裂伸长 大。对于要求经纬向物理机械指标差异小，耐穿耐用的织物， 一般采用第5结构相或0结构相的几何结构。
3．织物内纱线的直径系数 ． 纱线在受到压缩后的直径大小 ，显然与自由状态下的直径 是不同的，应该加以区别。而织物内纱线直径的大小，是 影响织物结构，决定织物的经纬向紧度和进行织物结构设 计的依据。 纱线在织物内的直径，可以按下式计算： d=kd√Tt 式中：d-织物内纱线的计算直径，mm; kd-织物内纱线的直径系数； Tt-纱线的线密度，tex。
二、织物的紧度与织物几何结构相的关系 规则组织紧密织物的紧度可根据规则组织紧度计算公式计 算。 （1）位于等支持面附近的结构相（第5结构相）以平纹组 织的紧度最小，在此情况下，平纹组织易于使织物达到紧 密的效应。 （2）在同一结构相时，缎纹组织织物的经（纬）向紧度较 小，在此情况下，缎纹组织易于使织物获得经（纬）支持 面的效应。
当dj=dw时（如图（1）所示），则；hj=hw=dj=dw; 当dj<>dw时（如图（2）所示），则，hj=dw,hw=dj；厚度 =dj+dw。 经纬纱线密度相同的各种织物，织物的厚度范围总是在 2d~3d之间。 如果考虑到纱线在织物内的压扁系数，则织物的厚度范围 为（2d~3d）×压扁系数。 如果顾及纱线在织物内的压扁系数，并假定经纬纱的压扁 系数相等，则hw+hj=压扁系数×（dj+dw)

2．织物内经纬纱的屈曲形态 ． 织物内纱线的屈曲形态，随织物组织、经纬密度，纱线线 密度、纤维原料以及上机张力等不同，所表现的形态也各 异。但无论何种织物组织每根纱线在织物内的屈曲形态， 可以看作由经纬交叉区域与非交叉区域两个部位的屈曲形 态所构成，如图所示。
图中部位a，表示经纬纱交叉区域。在这个区域内，纱线A 的屈曲形态，在织物紧密的条件下，可以假定呈正弦曲线 状。在织物稀疏的条件下，可以假定呈正弦曲线与直线段 相互衔接的形态。部位b，表示经纬纱非交叉区域。在这 个区域内，纱线A的屈曲形态，不论织物紧密与否，均可 以假定呈直线段形态。因此，每根纱线在织物内的屈曲形 态，均可以根据织物的组织、密度等具体条件，概括为正 弦曲线形态与直线段形态的组合与衔接。
上式说明：织物的经纬纱屈曲波高之和等于经纬纱的直径之 和。 为了便于研究问题，规定经纬纱屈曲波高每变动的几何结构 状态，称为变动一个结构相。 当经纬纱的直径相同时，对于第5几何结构相的织物， hj/hw=1，而hj+hw=dj+dw，所以，hj=hw=dj=dw,厚度 =hj+dj=hw+dw。在这种条件下的织物的经纱和纬纱共同构成 了织物的支持面。 当经纬纱直径不等时，为了得到由经纬纱共同支持表面的织 物，需要满足hj/hw=dw/dj的条件，称这种构相为0结构相。
第二节 织物紧度与织物几何结构相的关系 一、织物紧度的概念 （一）织物的相对紧度 当比较两种组织相同，而所用经纱线密度不同的织物时， 不能单用织物经纬的绝对密度和来评定织物的紧密程度， 而应采用织物相对密度的指标即织物的紧度来评定。 织物的经向紧度、纬向紧度和总紧度，是以织物中的经纱 或纬纱的覆盖面积，或经纬纱的总覆盖面积对织物全部面 积的比值表示的。在织物组织相同的条件下，织物紧度越 大，表示织物越紧密。