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1、第四章 织物几何结构的概念第一节在织物内，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。、 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。各种纱线的截面形态如图4-1 所示。凸透镜形跑道形图 4-1 纱线截面形态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
2、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。因此其压扁系数计算如下：纱线在织物切面图上垂直布面方向的直径利用公式计算的纱线直径耳的大小，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。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4-2 所示。图 4-2 纱线屈曲形态图4-2中部位a,表示经纬纱交叉区域。在这个区域
3、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。3、 织物内纱线的直径系数（ k ）d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 =
4、k jTtd式中：d织物内纱线的计算直径，mm;k 织物内纱线的直径系数；dTt 纱线的线密度， tex。直径系数k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d克斯制时，棉纱、棉线的k值可以近似的取0.037。dk 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 d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， k 的计算可按下式进行：dkd0.03568上式中：S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，几种纱线的S值可参考表4-1。表41几种纱线的5值纱线种类
5、5 值（g/cm3）纱线种类5 值（g/cm3）棉纱0.80.9涤棉沙（65/35）0.850.95精梳毛纱0.750.81维棉沙（50/50）0.740.76粗梳毛纱0.650.72不同线密度纱线之间的直径换算，可按下式进行d 开：8d=流萨2 丫 2 1式中：5 1、5 2 纱线的体积质量（g/cm3）。织物厚度的概念织物几何结构的参数如下L (L )一个经纱(纬纱)组织循环所占有的距离，mm； jwh (h ) 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 jw布面方向的距离表示， mm；d (d ) 经(纬)纱直径， mm。 jw织物的厚度工(mm),用织物正反面之
6、间的距离表示。图4-3 (1)和图4-3 (2)分别 表示两种平纹织物的经向和纬向切面图。图 43 织物厚度根据织物厚度的定义，如图4-3 (1)中，T 二h + d。该织物的支持表面完全由 jjj经纱构成(经支持面织物)，假设纬纱没有屈曲，经纬纱的直径相等。则t =t = 2d + d 二 3dj j w在图4-3 (2)中，T T h + d。该织物的支持表面完全由纬纱构成(纬支持面织 www物)，假设经纱没有屈曲，经纬纱的直径相等。则t T 2d + d 3dw w j图 4-4 为某平纹织物的切面图。图 4-4(4)和图 4-4(3)为纬向切面图。图 4-4(2) 和图 4-4(4)为
7、经向切面图。如果由经纬纱共同构成织物的支持表面(经纬同支持面织物)，如图4-5、图4-6所示，t T d + d ， d + h d + h , 由此可知：j w j w j j w w当 d d 时(如图 4-5 所示)，则 h h d d ；j w j w j w纬经经纬经r经纬(4)图 4 4 平纹织物纬、经向切面图图 4 5经纬纱直径相同的平纹织物纬、经向切面图当d丰d时（如图4-6所示），则h = d , h = d ；e = d +dj w j w w j j w图 46 经纬纱直径不同的平纹织物纬、经向切面图根据以上的计算结果，可以知道：经纬纱线密度相同的各种织物，织物的厚度范围
8、总是 在2d3d之间。如果考虑到纱线在织物内的压扁系数耳，则织物的厚度范围为（2d 3d ）耳。 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h + h =耳 C + d ）w j j w各类织物的厚度C ）值可参考表4-2。T4-2各类织物的厚度单位：（mm）织物厚度类型棉织物丝织物精梳毛织物薄型粗梳毛织物轻薄型 0.24 0.14 0.40 0.400.28 0.60 1.60三、 织物的几何结构相根据图 4-4（1）、图 4-4（2）可知：在织物，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：h 二 d + d , h 二 0w j w j反过来，如果纬纱
9、是完全伸直的，而仅经纱有屈曲，则：h 二 d + d , h 二 0j j w w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。如图4-4 （ 1 ）和图 4-4（2）的情况，即在h = d + d , h =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 w j w j屈曲波高h减少一个A值，则经纱的屈曲波高必然会增加一个A值，织物的几何结构由图w4-4（1）和图 4-4（2）变到图 4-4（3）和图 4-4（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：h + h = d + dj w
10、 j w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。1为了便于研究问题，规定经纬纱屈曲波高每变动石（d + d ）的几何结构状态，称为变8 j w动一个结构相。表4-3列出了经纬纱屈曲波高的比值与几何结构相之间的关系（设d二d二d ）。jw表 43 经纬纱曲屈波高的比值与几何结构相之间的关系几何 结构相hjhwh /hj wt几何 结构相hjhwhihjwt102d03d61 3 5c 171 dd2 d44342-d1-d123 d711 d1 d321 d44742223-d11 d121 d813 d1 d723 d223244443 1 3c 1792d0g3dd1 d2
11、d445451d1d12 d0dddd + dwj-w djjw当经纬纱的直径相同时,对于第5几何结构相的织物，h . h二1，而h 4h F 4d,j wj w j w所以h = h = d = d ，t = h + d = h + d。在这种条件下的织物切面如图4-5所示，j w j wj j w w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，为了得到如图 4-6 那样由经纬纱共同支持表面的织物，需要满足hd= dw的条件，称这种构相为0结果相。在这种条件下的织物切面如图4-6所示。wj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。例如： 府绸或卡其
12、等织物，都是经纱支持面织物，必须具有较高的几何结构相；麻纱、横贡缎和拉 绒坯布，都是纬纱支持面织物，必须具有较低的几何结构相；各类平布、涤棉织物和胶管帆 布类织物，经纬纱在织物的使用过程中，同时承受外力的作用，都需要构成经纬同支持面的 结构，因此，这些织物的几何结构相，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（ h ）大，需要具有较大的经纱密度，织物的经向织缩j大，经向断裂伸长大。对于要求经
13、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。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P和P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。 jw织物的经向紧度E、纬向紧度E和织物的总紧度E，是以织物中的经纱或纬纱的覆jw 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。设：E织物经向紧度；jE 织物纬向紧度；wE 织物总紧度；d 经纱直径， mm；jd 纬纱直径， mm；wT 经纱密度， tex；tjT 纬纱密度， tex；twP织物的经向密度，根/10cm； jP 织物的纬向密度，根/10cm； w图4-7所示为织物中经纬纱交织情况的示意图，现仅取图4-7(1)中的一个小单元ABCD, 在图表-7 (2)中予以放大。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。图 47 织物中经纬纱交织情况示意图织物的经向紧度E =面积ABEG xlOO% = Pdj 面ABCDj i=0.037P T织物的纬向紧度E = Pd =
