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1、高等纺织材料学高等纺织材料学杜赵群（东华大学纺织学院）2013年-2014年第1学期高等纺织材料学第十章 织物的结构与性能第十章第十章 织物的结构与性能织物的结构与性能机织物、针织物、编织物、非织物机织物、针织物、编织物、非织物三三维结构构织物、物、层合合织物、涂物、涂层织物、复合物、复合织物、混合物、混合织物物可呼吸可呼吸织物、物、电子子织物、自适物、自适应和敏感和敏感织物物建筑用建筑用织物、土工用物、土工用织物、防物、防护类织物、运物、运动类织物、运物、运输类织物、物、航空航天航空航天织物、医用物、医用织物、物、军用用织物、物、产业用、高科技穿着用用、高科技穿着用织物等物等二二维织物、三物
2、、三维织物等物等高等纺织材料学高等纺织材料学-第十章第十章 织物的结构与性能织物的结构与性能一、织物的结构分类与名称一、织物的结构分类与名称 可按照加工方法、成形方法、基本性能、选用纤维或纱线、织物组织和结构、厚度和轻重、用途和功能等分类。 但作为织物结构、性能和成形的相互关系，较多地用直接相关的结构特征和成形方式进行分类。第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征二、复合和层合织物二、复合和层合织物 各类织物可通过简单地层合构成复合织物，也可通过混合、组合、通过简单地层合构成复合织物，也可通过混合、组合、交叉等构成复杂复合织物。交叉等构成复杂复合织物。 第一节第一节 织物的类型与
3、结构表征织物的类型与结构表征 复合的主要物质形式为：织物、纱线、纤维、颗粒、高分子或金属膜复合的主要物质形式为：织物、纱线、纤维、颗粒、高分子或金属膜或涂层物。合理利用气孔，也为一种有益的方法。或涂层物。合理利用气孔，也为一种有益的方法。 二、复合和层合织物二、复合和层合织物 按照排列方式和结果组合的不同，体现在纤维、或纱线、或织物的在纤维、或纱线、或织物的排列方向和组合，则其可能组合的维数与方向排列方向和组合，则其可能组合的维数与方向为： 第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征二、复合和层合织物二、复合和层合织物 组合的目的，如各向异性的减小，图10-1；结构均匀和连续性更高
4、，如图10-2； 复合成型更为柔性和无接缝，图10-3和10-4. 第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征三、常用织物的结构特征三、常用织物的结构特征 一类由纱线交叠、圈结或扭结排列而成一类由纱线交叠、圈结或扭结排列而成，多讨论纱线的交叠起伏或，多讨论纱线的交叠起伏或圈结的规律，即织物组织圈结的规律，即织物组织；一类为纤维的纠缠摩擦或相互粘结一类为纤维的纠缠摩擦或相互粘结（粘结剂）（粘结剂）而成，多讨论纤维的排列方式（随机或定向）、粘结和作用点分布而成，多讨论纤维的排列方式（随机或定向）、粘结和作用点分布。 第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征四、特殊织物的结
5、构特征四、特殊织物的结构特征 为成形方式、结构上，为非常规所制备的，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；涂层复合织物，如过滤防护材料。 第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征四、特殊织物的结构特征四、特殊织物的结构特征第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征四、特殊织物的结构特征四、特殊织物的结构特征 第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征五、织物结构的作用与不均匀性五、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织物结构对最终用途的影响整个织物的形成链，涉及纤维、纱线、织物及其复合方式等
6、。第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征 广义而言，织物结构包括纱线、纤维的排列和相互作用织物结构包括纱线、纤维的排列和相互作用，而且包括织物间的组合、织物与非纤维和非织物之间的组合，主要讨论纤维和纱的组成、几何排列（方向与填充密度）与外观形态，纤维、纱线、织物间的粘结（包括几何点、线、面的缠绕，摩擦，粘结等），织物间的组合结构，以及其他非织物材料的结构。2. 织物结构的不均匀性织物结构的不均匀性 由于加工工艺的均匀化，改善了纤维、纱线的弱节特征。故织物结构的不均匀性为:（1）织物组织结构的不均匀性；）织物组织结构的不均匀性；（2）纤维或纱线排列的方向性引起的结构不对称性；）纤
7、维或纱线排列的方向性引起的结构不对称性；（3）构成织物的单元（如纱线或纤维）集聚的缺陷和织）构成织物的单元（如纱线或纤维）集聚的缺陷和织物接缝或使用中引起的结构上的缺陷或不均匀性物接缝或使用中引起的结构上的缺陷或不均匀性。第一节第一节 织物的类型与结构表征织物的类型与结构表征一、机织物的几何结构一、机织物的几何结构1. Peirce的几何模型的几何模型 l纱线在单元结构中的长度，h为纱线的屈曲波高，为纱线轴线与织物中心线的夹角，或称织造角，a为两纱中心线间的距离，c为屈曲率，为织物织缩比。第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征 8个方程，13个未知数。实测织物中纱线的排列密度，
8、可得纱线中心线间的距离。一、机织物的几何结构一、机织物的几何结构2. 非圆形纱线的几何结构参数非圆形纱线的几何结构参数 第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征纱线的曲率半径的表达式：当x=a/2,为最大织造角的经验式：一、机织物的几何结构一、机织物的几何结构3. 紧密织物的几何学紧密织物的几何学 紧密织物，纱线截面有变形，可用椭圆形截面、跑道形截面椭圆形截面、跑道形截面等假设。第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征4. 机织物的厚度与体积分数机织物的厚度与体积分数（1）含毛羽的厚度）含毛羽的厚度Tmax；（；（2）织物结构相厚度）织物结构相厚度Ts；（；（3）等
9、支持面厚度）等支持面厚度T0；（；（4）压缩形变厚度）压缩形变厚度T；第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征4. 机织物的厚度与体积分数机织物的厚度与体积分数第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征二、针织物的几何结构二、针织物的几何结构1.线圈长度与密度线圈长度与密度2. 基于Peirce模型推广，得到线圈长度l为：C为横向圈距；W为纵向圈距（圈高）；d为纱线直径；Pc为针织物的横密；Pw为纵密；为未充满系数。第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征二、针织物的几何结构二、针织物的几何结构2. Munden的几何模型的几何模型 基于Peirce模型
10、r为针编弧线圈半径；第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征二、针织物的几何结构二、针织物的几何结构3. 针织物的厚度与体积分数针织物的厚度与体积分数 厚度T2d考虑纱线变形直径为d（压扁系数），则其间差值e，得针织物体积分数：第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征三、非织造布几何结构三、非织造布几何结构1.毛毡毛毡2. 传统毛毡是基于羊毛的差微摩擦效应和高弹性特征，在热湿力作传统毛毡是基于羊毛的差微摩擦效应和高弹性特征，在热湿力作用下，定向穿插运动而纠缠成毡的结果。用下，定向穿插运动而纠缠成毡的结果。第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征三、非织
11、造布几何结构三、非织造布几何结构2. 针刺纤维毡针刺纤维毡第二节第二节 织物的几何结构与表征织物的几何结构与表征三、非织造布几何结构三、非织造布几何结构3. 粘结纤维网粘结纤维网（1）纤维自粘结（热熔与熔喷纤维）；（）纤维自粘结（热熔与熔喷纤维）；（2）由粉末粘结剂粘结；）由粉末粘结剂粘结；（3）纤维热轧熔融粘结；（）纤维热轧熔融粘结；（4）纤维与浸渍液的粘结。）纤维与浸渍液的粘结。第三节第三节 织物的基本性能织物的基本性能一、织物的基本力学性能一、织物的基本力学性能1. 织物的拉伸织物的拉伸第一阶段的高模量区第一阶段的高模量区，为织物克服纱线和纤维间因弯曲变化引起的摩擦阻力；第二阶段第二阶段
12、，针织物是纱线的弯曲和交缠点的摩擦，机织物是在受力方向上纱线的弯曲减小和垂直受力方向上纱线的弯曲加大的弯曲变形，以及纱线在交织点处的压缩；为低模量区为低模量区第三阶段第三阶段，纱线的伸长，纤维的伸直、伸长和滑移，为高模量区为高模量区。（1）织物拉伸的几何结构变化）织物拉伸的几何结构变化（2）拉伸模量的估计，如单向）拉伸模量的估计，如单向负荷作用下的织物模量：负荷作用下的织物模量：（3）各方向上模量关系）各方向上模量关系第三节第三节 织物的基本性能织物的基本性能一、织物的基本力学性能一、织物的基本力学性能2. 织物的弯曲与起拱织物的弯曲与起拱不考虑纱线间的交互作用，织物与纱线弯曲刚度的关系：纱线
13、交织区紧密，不弯曲（1）织物的弯曲）织物的弯曲初始曲率为k0的纱线弯曲关系：简支梁的起拱方程：（2）织物的起拱）织物的起拱临界起拱力：起初织物上的阻力为纯压缩所致，接着为弯曲变形所致。第三节第三节 织物的基本性能织物的基本性能一、织物的基本力学性能一、织物的基本力学性能3. 织物的剪切织物的剪切简单剪切：简单剪切：沿着一对织物的一对平行方向，进行剪切变形，如图（b）；纯剪切：纯剪切：物理在某方向的伸长，而在垂直方向的收缩，其面积保持不变，厚度也不发生变化，如图（a）第三节第三节 织物的基本性能织物的基本性能二、织物的耐久性二、织物的耐久性1. 织物的拉伸断裂与疲劳织物的拉伸断裂与疲劳主要是对织
14、物施加持久或反复作用应力或应变，导致织物破坏。2. 织物的双轴向拉伸与顶破织物的双轴向拉伸与顶破圆球顶破的顶破强力：轴向应力：圆柱顶破的顶破强力：圆轴向应力：第三节第三节 织物的基本性能织物的基本性能二、织物的耐久性二、织物的耐久性3. 织物的撕裂破坏织物的撕裂破坏撕裂方法由单缝、舌形、梯形等；三、织物的易护理三、织物的易护理 指织物在使用中易于保养、指织物在使用中易于保养、便于使用，并能保持原有外观特征便于使用，并能保持原有外观特征的性能。的性能。如易洗快干、免烫、洗可穿、抗皱防缩、抗菌、防霉防蛀、不易沾污、不易掉色、变色等。四、织物的其他性能四、织物的其他性能 织物的风格；织物的舒适性；织物成衣性能，如可缝纫性、尺寸稳定性、可裁剪性；特殊应用功能，如阻燃与耐高温、拒水和防风、耐酸碱和化学、防弹防刺、高吸水、过滤隔绝；以及智能、生态要求，相变储能、形状记忆、生物降解等。 服用织物的基本性能归纳为：力学性质、审美学有关的性质、生理需求的性质、成衣可加工性质、使用功能需求的性质。对装饰用，除了服用的前四个性质，更加功能化、通用化，即力学性能、形状特征与结构、可加工性和物理、化学、生物等性能要求更高，性能稳定性要求更高。思考问题
