第十章 织物的结构与基本性能(讲习要点Print)

第十章织物的结构与性能

概述

⏹纺织材料直接和主要的产品是织物，柔性平面薄层状的物质⏹织物的成形：纤维经成网固着；成纱织、编而成

⏹织物的轴与维：一维结构、二维结构、三维结构；单轴和多轴⏹一般织物：机织物、针织物、非织造布、编织物等

⏹特种织物：三维结构或三维成形织物、层合或混合复合织物、

可呼吸织物、电子织物等

⏹织物的应用：建筑(architectured and construction)、土工

(geotextile)、防护(safety and protective)、运动(sports and recreation)、运输(automotive and transportation)、航空航天(aviation and spaceflight )、医用(medical)、军用(military and defence)、产业(industrial)，以及人类穿着用的重要的高科技纺织品(high-tech textiles)的基础用材。

⏹问题：单一或复合、二维或三维织物的结构均有定性的阐述，

对结构与常用性能间的关系也有讨论，但对织物结构、性能、成形及其相互间关系的定量描述还显得比较粗浅，尤其是对复杂结构织物及其定量表征与实际存在较大差距。

章节分配（3~4学时）

本章仅对已有的理论和传统织物结构及其常用性能作简要介绍，并较多地限于服用织物结构和性能的描述。

§1. 织物的类型与结构表征

§2. 纤维的介电性能

§3. 纤维的静电性质

§4. 导电高聚物的导电性质

第一节织物的类型与结构表征

一、织物的结构分类与名称

织物的分类方法众多，可以根据加工方法、成形方式、基本性能、选用纤维或纱线、织物组织和结构、厚度和轻重、用途和功能等进行分类。但作为织物结构、性能和成形的相互关系讨论，则较多地运用直接相关结构特征和成形方式进行分类。

1．A类织物：A类为纱线按一定的排列组合结构形成织物。

2．B类织物：B类结构中，纱线以粘结的方式成形。

3．C类织物：C类织物为非织造布。

4．纤维类和非纤维类片状物

D类为胶质物质将纤维粘结在一起，并与微孔共同构成稳定的结构。E类薄片一般为均匀结构膜，可以是“合金”物质，亦可为多孔结构，一般较多地以涂层和覆膜成形。

二、复合和层合织物

各类织物简单层合构成复合织物，以及混合、组合、交叉等方式构成复杂复合织物。

三、常用织物的结构特征

常用织物主要是指一般民用的普通机织物、针织物、编织物和非织造布。

纱线相互交织成形（interweaving），如机织物；

纱线相互圈结成形(interlooping)，如纬编和经编织物；

纱线相互缠绕扭结成形(intertwining or interlacing)，如编结织物；

纤维相互粘结或纠缠成形，如毛毡和非织造布；

基布表面成圈或簇绒成形(terry-looping or tufting)，如机织、针织起绒织物和地毯。

四、特殊织物的结构

这里所指的特殊织物是在成形方式和结构上，为非常规方法直接所得的织物，这类织物主要为多层复合织物，如柔性建筑顶蓬

织物；纺织结构材料，如增强编织材料、人造血管与肌腱等；涂层复合织物，如过滤防护材料。

五、织物结构的作用与不均匀性

1．织物结构对最终用途的影响

2．织物结构的不均匀性

织物结构的不均匀性受纤维或纱线形态和弱节的影响。但多道加工的纤维混合，纱线织物的组合，原先的弱节已被弱化。实际织物的结构不均匀性主要表现在三方面：

➢ 织物组织结构不均匀，普通织物是均匀结构，而复杂织物组织为不均匀结构。

➢ 纤维或纱线的排列的方向性引起的结构不对称性和层合与起绒织物的各层异性。

➢ 构成织物的单元（如纱线或纤维）聚集的缺陷和织物接缝或使用中的结构缺陷。

第二节 织物几何结构与表征

一、机织物的几何结构

1．Peirce 的几何模型

Peirce （1937）对机织物的几何模型作了下述近似描述，假设纱的截面为圆形，不考虑纱的抗弯性，并内应力为零，其几何模型的各几何参数为:

θθθsin cos )(D D l a +-= (10- 1)

)cos 1(sin )(θθθ-+-=D D l h (10- 2)

1-=-=a

l a a l c (10- 3) l

a l a l -=-=1μ (10- 4)

2．非圆形纱线的几何结构参数

弹性曲线的曲率半径ρ可以由下式表达 θ==ρsin 82x a Fx m (10- 5)

当x = a /2时，达最大值（大于由Peirce 模型）

θρsin 4max a = (10- 6)

3．紧密织物的几何学

紧密织物中纱线的截面肯定发生变形，如用椭圆形截面，无法积分解出，故大多采用“跑道形”截面。这种假设，在A 、B 之间纱的截面为圆形，仍采用Peirce 的模型。

纱间距a 为 )(22b w h B a -+-= (10- 7) 式中，B =b 1+b 2为经、纬纱的厚度值之和；w 为纱线跑道距截面的宽度值。由于22)'(a B h -=, a ’=a -(w -b )；且h 1+h 2=B ，可得

1)'(1)'(122222

1=-+-B a B a (10- 8)

4、机织物的厚度与体积分数

机织物的厚度，考虑表面毛羽的影响，在几何概念上大致可分为四种厚度，分别为：①含毛羽的厚度T max ，；②织物结构相厚度T s ；③织物为等支持面时的厚度T 0；④织物的压缩变形厚度T ，即织物受压力P 作用时的厚度。

织物中的纤维填充密度取决于纤维所占的体积，平纹织物的体积分数V f 为：

)/()/(4)/(242d T d a d l V f θ+ϕπ= (10- 9)

式中，为纤维在纱中得堆砌体积分数；T 为织物的厚度，T D =2d ；纱线的织造角θ 为

)/arctan(3)/(2arctan 2a d d a -⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=θ (10- 10)

二、针织物的几何结构

1．线圈长度与密度