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《高等紡織材料學(xué)》杜趙群

（東華大學(xué)紡織學(xué)院）

年-年第1學(xué)期1/29《高等紡織材料學(xué)》第十章織物結(jié)構(gòu)與性能2/29第十章織物結(jié)構(gòu)與性能機織物、針織物、編織物、非織物三維結(jié)構(gòu)織物、層合織物、涂層織物、復(fù)合織物、混合織物可呼吸織物、電子織物、自適應(yīng)和敏感織物建筑用織物、土工用織物、防護類織物、運動類織物、運輸類織物、航空航天織物、醫(yī)用織物、軍用織物、產(chǎn)業(yè)用、高科技穿著用織物等二維織物、三維織物等《高等紡織材料學(xué)》-第十章織物結(jié)構(gòu)與性能3/29一、織物結(jié)構(gòu)分類與名稱

可按照加工方法、成形方法、基本性能、選取纖維或紗線、織物組織和結(jié)構(gòu)、厚度和輕重、用途和功效等分類。

但作為織物結(jié)構(gòu)、性能和成形相互關(guān)系，較多地用直接相關(guān)結(jié)構(gòu)特征和成形方式進行分類。第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征4/29二、復(fù)合和層合織物

各類織物可經(jīng)過簡單地層合組成復(fù)合織物，也可經(jīng)過混合、組合、交叉等組成復(fù)雜復(fù)合織物。

第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征

復(fù)合主要物質(zhì)形式為：織物、紗線、纖維、顆粒、高分子或金屬膜或涂層物。合理利用氣孔，也為一個有益方法。

5/29二、復(fù)合和層合織物

按照排列方式和結(jié)果組合不一樣，表達在纖維、或紗線、或織物排列方向和組合，則其可能組合維數(shù)與方向為：

第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征6/29二、復(fù)合和層合織物

組合目標(biāo)，如各向異性減小，圖10-1；結(jié)構(gòu)均勻和連續(xù)性更高，如圖10-2；復(fù)合成型更為柔性和無接縫，圖10-3和10-4.第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征7/29三、慣用織物結(jié)構(gòu)特征

一類由紗線交疊、圈結(jié)或扭結(jié)排列而成，多討論紗線交疊起伏或圈結(jié)規(guī)律，即織物組織；一類為纖維糾纏摩擦或相互粘結(jié)（粘結(jié)劑）而成，多討論纖維排列方式（隨機或定向）、粘結(jié)和作用點分布。第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征8/29四、特殊織物結(jié)構(gòu)特征

為成形方式、結(jié)構(gòu)上，為非常規(guī)所制備，主要為多層復(fù)合織物，如柔性建筑頂蓬織物；紡織結(jié)構(gòu)材料，如增強編織材料，人造血管與肌腱；涂層復(fù)合織物，如過濾防護材料。第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征9/29四、特殊織物結(jié)構(gòu)特征第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征10/29四、特殊織物結(jié)構(gòu)特征

第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征11/29五、織物結(jié)構(gòu)作用與不均勻性

1.織物結(jié)構(gòu)對最終用途影響

整個織物形成鏈，包括纖維、紗線、織物及其復(fù)合方式等。第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征廣義而言，織物結(jié)構(gòu)包含紗線、纖維排列和相互作用，而且包含織物間組合、織物與非纖維和非織物之間組合，主要討論纖維和紗組成、幾何排列（方向與填充密度）與外觀形態(tài)，纖維、紗線、織物間粘結(jié)（包含幾何點、線、面纏繞，摩擦，粘結(jié)等），織物間組合結(jié)構(gòu)，以及其它非織物材料結(jié)構(gòu)。12/292.織物結(jié)構(gòu)不均勻性

因為加工工藝均勻化，改進了纖維、紗線弱節(jié)特征。故織物結(jié)構(gòu)不均勻性為:

（1）織物組織結(jié)構(gòu)不均勻性；

（2）纖維或紗線排列方向性引發(fā)結(jié)構(gòu)不對稱性；（3）組成織物單元（如紗線或纖維）集聚缺點和織物接縫或使用中引發(fā)結(jié)構(gòu)上缺點或不均勻性。第一節(jié)織物類型與結(jié)構(gòu)表征13/29一、機織物幾何結(jié)構(gòu)

1.Peirce幾何模型

l紗線在單元結(jié)構(gòu)中長度，h為紗線屈曲波高，

為紗線軸線與織物中心線夾角，或稱織造角，a為兩紗中心線間距離，c為屈曲率，

為織物織縮比。第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征8個方程，13個未知數(shù)。實測織物中紗線排列密度，可得紗線中心線間距離。14/29一、機織物幾何結(jié)構(gòu)

2.非圓形紗線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)

第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征紗線曲率半徑表示式：當(dāng)x=a/2,為最大織造角經(jīng)驗式：15/29一、機織物幾何結(jié)構(gòu)

3.緊密織物幾何學(xué)

緊密織物，紗線截面有變形，可用橢圓形截面、跑道形截面等假設(shè)。第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征4.機織物厚度與體積分?jǐn)?shù)（1）含毛羽厚度Tmax；（2）織物結(jié)構(gòu)相厚度Ts；（3）等支持面厚度T0；（4）壓縮形變厚度T；16/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征4.機織物厚度與體積分?jǐn)?shù)17/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征二、針織物幾何結(jié)構(gòu)線圈長度與密度基于Peirce模型推廣，得到線圈長度l為：C為橫向圈距；W為縱向圈距（圈高）；d為紗線直徑；Pc為針織物橫密；Pw為縱密；

為未充滿系數(shù)。18/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征二、針織物幾何結(jié)構(gòu)2.Munden幾何模型基于Peirce模型r為針編弧線圈半徑；19/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征二、針織物幾何結(jié)構(gòu)3.針織物厚度與體積分?jǐn)?shù)厚度T≥2d考慮紗線變形直徑為d‘（壓扁系數(shù)），則其間差值e，得針織物體積分?jǐn)?shù)：20/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征三、非織造布幾何結(jié)構(gòu)毛氈

傳統(tǒng)毛氈是基于羊毛差微摩擦效應(yīng)和高彈性特征，在熱濕力作用下，定向穿插運動而糾纏成氈結(jié)果。21/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征三、非織造布幾何結(jié)構(gòu)2.針刺纖維氈22/29第二節(jié)織物幾何結(jié)構(gòu)與表征三、非織造布幾何結(jié)構(gòu)3.粘結(jié)纖維網(wǎng)（1）纖維自粘結(jié)（熱熔與熔噴纖維）；（2）由粉末粘結(jié)劑粘結(jié)；（3）纖維熱軋熔融粘結(jié)；（4）纖維與浸漬液粘結(jié)。23/29第三節(jié)織物基本性能一、織物基本力學(xué)性能1.織物拉伸第一階段高模量區(qū)，為織物克服紗線和纖維間因彎曲改變引發(fā)摩擦阻力；第二階段，針織物是紗線彎曲和交纏點摩擦，機織物是在受力方向上紗線彎曲減小和垂直受力方向上紗線彎曲加大彎曲變形，以及紗線在交織點處壓縮；為低模量區(qū)第三階段，紗線伸長，纖維伸直、伸長和滑移，為高模量區(qū)。（1）織物拉伸幾何結(jié)構(gòu)改變（2）拉伸模量預(yù)計，如單向負(fù)荷作用下織物模量：（3）各方向上模量關(guān)系24/29第三節(jié)織物基本性能一、織物基本力學(xué)性能2.織物彎曲與起拱不考慮紗線間交互作用，織物與紗線彎曲剛度關(guān)系：紗線交織區(qū)緊密，不彎曲（1）織物彎曲初始曲率為k0紗線彎曲關(guān)系：簡支梁起拱方程：（2）織物起拱臨界起拱力：起初織物上阻力為純壓縮所致，接著為彎曲變形所致。25/29第三節(jié)織物基本性能一、織物基本力學(xué)性能3.織物剪切簡單剪切：沿著一對織物一對平行方向，進行剪切變形，如圖（b）；純剪切：物理在某方向伸長，而在垂直方向收縮，其面積保持不變，厚度也不發(fā)生改變，如圖（a）26/29第三節(jié)織物基本性能二、織物耐久性1.織物拉伸斷裂與疲勞主要是對織物施加持久或重復(fù)作用應(yīng)力或應(yīng)變，造成織物破壞。2.織物雙軸向拉伸與頂破圓球頂破頂破強力：軸向應(yīng)力：圓柱頂破頂破強力：圓軸向應(yīng)力：27/29第三節(jié)織物基本性能二、織物耐久性3.織物撕裂破壞撕裂方法由單縫、舌形、梯形等；三、織物易護理指織物在使用中易于保養(yǎng)、便于使用，并能保持原有外觀特征性能。如易洗快干、免燙、洗可穿、抗皺防縮、抗菌、防霉防蛀、不易沾污、不易掉色、變色等。四、織物其它性能織物格調(diào)；織物舒適性；織物成衣性能，如可縫紉性、尺寸穩(wěn)定性、可裁剪性；特殊應(yīng)用功效，如阻燃與耐高溫、拒水和防風(fēng)、耐酸堿和化學(xué)、防彈防刺、高吸水、過濾隔絕；以及