第二章织物的主要结构参数设计(08)

第二章织物的主要结构参数设计第一节原料设计目前能供人们设计开发纺织产品的纤维材料很多，按来源主要分天然纤维和化学纤维。有关纺织材料的特点和性质在纺织材料的各类书中有详细阐述，这里不再复述。不同种类的纤维有不同的性能，同一类的纤维也有许多差异。充分掌握纤维特性，是产品开发的基本功。一、把握纤维特性从面料设计开发的角度，则应掌握以下几个方面。（一）纤维的基本性能纤维的基本性能包括几何的、物理的、机械的、化学的和生物的，必须充分了解、理解和掌握它。许多新颖纤维虽经过改性，但往往持有纤维原有的某些基本特性，本性难移。（二）纤维的优缺点到目前为止，不论天然纤维、再生纤维、合成纤维以及各种新合纤，都是各有其长，也各有其短，因此，必须充分了解纤维的优缺点。只有了解诸纤维的优劣，才能取长补短，扬长避短；才能优化；才能在设计、加工中防止可能出现的问题。道理很简单，但很重要。（三）纤维与纤维之间的差异纤维与纤维之间在规格、机械性能、染色性能、收缩性能等方面的差异会给加工和产品带来很大的不良影响。这些在设计及开发前必须充分估计到，否则，可能会产生严重的后果。（四）纤维性能的变异特点纤维性能本身都存在一定的差异，最常见的如纤维的长度和线密度，还有其他各种特性。差异过大将影响产品质量，也会影响生产。但现代许多仿真产品，需要纤维保持某种差异，才能出风格、出水平。为此纤维间差异的控制和设计，将是近代新产品的一大课题。（五）纤维的关键特性每种纤维都有其特殊性，都有几种代表该纤维特点的关键特性，天然纤维如此，合成纤维也如此。许多新型化纤，如差别化纤维、功能纤维、超细纤维等，更有其特色。抓住纤维的关键特性，充分地利用它，是产品设计及开发获得成功的途径之一。实践中有大量的这方面的事例。（六）纤维与产品的关系要恰到好处地运用各种纤维制织各种织物，必须进一步了解不同纤维与织物服用性能的关系，织物特性与纤维的关系，各种纺织产品的要求与纤维的关系，以及各类纺织纤维的适应范围等。1、纤维与织物性能的关系（即纤维特性对织物性能的影响）各种纤维与织物各种性能之间有不同的关系，产品设计开发人员是应该熟悉的。问题是在产品设计开发中如何用好这些性能。第一，应按产品要求选择原料，要取其长，避其短，或以一纤维之长补另一纤维之短；第二，抓住关健因素，以求突出产品的主要风格；第三，针对某纤维的弱点，在纺织整理加工和纱布结构上设法弥补；第四，应全面综合考虑各项特性，力求优化组合；第五，采用高功能纤维和特种技术突破常规，这是开发新产品的有效手段。2、织物特性与纤维性能的关系（织物特性对纤维性能的要求）要获得某种织物特性，需要利用纤维相应的性能，然后选择有关纤维。这是一项技术性很强的工作。下表所示为织物主要特性与纤维性能的关系。表：织物主要特性与纤维性能的关系织物特性纤维有关性能纱线结构因素织物结构因素轻比重、卷曲度捻度、空隙率组织、结构薄细度和长度、强力、刚度捻度、纱支组织、结构强力强力、摩擦特性捻度密度、交织点耐磨断裂功、弹性、抗弯特性、表面状态、细度、静电性能捻度、粗度支持面积、厚度、组织覆盖比重、截面形状、透明度毛羽覆盖率刚度抗弯刚度、细度捻度、支数紧度、交织度弹性弹性回复、刚度、细度卷曲状态捻度结构稳定性变形、初始模量、弹性、耐热性、回潮率紧度抗皱性弹性、刚度、细度纱内纤维数密度、厚度光泽表面特征、截面形状、细度、卷曲度捻度、毛羽组织保暖性卷曲度、表面形状、导热率空隙率体积重量、厚度透气性细度、卷曲率、表面形状毛羽、支数覆盖率、厚度起球长度、细度、刚度、截面形状、强伸度、静电捻度、毛羽密度、组织表中同时列出了纱线结构和织物结构方面的内容。此表所列仅仅是定性的关系，在实际设计中还要凭经验和实际数据进一步确定其数值。另外，此表所列内容也并不完全，仅说明决定织物的某项性能，需从纤维、纱线和织物三方面入手。只有深刻了解纤维、纱线和织物与相应性能之间的关系，作出合理的选择或选用具有特殊性能的纤维与纱线和织物结构，才可能设计并开发出高水平的产品。这里要强调的是，为了获得满意的性能，应注意：第一，要以织物性能为中心，选择所需原料；第二，要对性能充分理解，掌控原料与性能之间的相互关系，使原料的选择恰如其分；第三，充分利用纤维、纱线、织物以及后处理技术，以获得最佳效果；第四，围绕某一性能，在选用原料时充分估计可能产生的副作用，若影响不大，可以不必顾忌。以上是常规纤维与常规纺织品之间的关系。对于新型纤维来说，还有许多新的、细的、深层次的关系，值得进一步了解和探索。例如，纤维截面形状的改变，初看变化并不复杂，但实际上，使纤维的比表面积、容积发生了很大变化，纤维的密度、光泽等也随之而变，纤维的许多物理机械性能和染色性能也会受影响。这些对织物来说，影响的内容和深度，更是广泛而深刻。已有大量事实可以证实。如果其间关系不清楚，那么所设计出来的产品，不但不能发挥纤维异形的优势，而且还会适得其反。同样使用细旦和超旦纤维，似乎只是纤维线密度的一点变化，事实表明，超细旦纤维不仅本身的许多特性发生了显著的变化，织成的织物，其特性的改变可以达到意想不到的效果。为此，我们在应用高新技术纤维时，不但要了解纤维特性的一般变化，而且还要了解其深层次的变化以及这些变化的后果及其对织物的影响。了解纤维对织物的影响，最好做到定性和定量。应指出的是；各种高新面料，其织物要求质量高、精细、有创新特色，为此，必须精心设计，精雕细刻。既要深刻理解所用的新纤维，又要熟悉纤维与织物之间多方面的关系。只有真正做到知己知被，才能得心应手。3、不同用途纺织品对原料的要求设计开发一种纺织品，首先要了解它所要求的主要性能和功能，然后选择相应的原料。当然具体设计时，不仅应作定性考虑，还要尽可能做到定量。同时要计及纱与布的结构、加工工艺、生产条件以及产品的审美性和经济性等。不同用途的纺织品对原料性能的要求也不同。从下表可以看出各种纺织品的基本要求。这里仅仅罗列了各种产品对纤维所需的基本性能，这是极不够的。产品在性能方面的要求随各种具体情况和用途有很大的差异。就衣料来说，闲散服要求轻便、舒适、易洗；旅游服最好方便、随便、舒适、全气候；运动服希望有足够的可伸性、可复性、湿热交换性、使用方便、全气候性，以便显得有活力；工作服随各种工作有自己的特点等。当然还要考虑时间、地点、场合、男女、老幼等具体情况。一般产品的用途决定产品的性能，因此产品用途是新产品开发的更主要的目标。为此在产品设计开发时，首先确定用途，但应以主要用途为出发点，而且尽可能具体明确；然后根据这一用途选择织物的特性，织物特性也应突出重点，进而选定有关性能的纤维；在这一设计过程中，自然也应照顾到其他次要因素。表：不同用途的纺织品对纤维性能与功能的要求纺织品对纤维性能与功能的要求衣料强伸度、尺寸稳定性、轻、吸湿性、透湿性、透气性、保暖性、隔热性、防水性、疏水性、舒适性、易染性、安全性、抗静电性、阻燃性寝具舒适性、透湿性、冷暖性、耐久性、耐洗性、卫生性、阻燃性窗帘阻燃性（第一位）、保湿性、隔热性、隔音性、吸音性、抗静电性、防火性、防菌性、防霉性、吸湿性、吸水性体育用品高强力、质轻、坚牢性、防水性、透气性、透湿性、防火性、防霉性、流行性运动功能性农林水利高强力、高模量、耐气候、柔软性、拒水性、高比重、光谱转换性过滤材料耐热性、易剥离性轮胎线质轻、高强力、耐磨耗、耐冲击、尺寸稳定性、高粘结性、耐水性、耐气候性、耐药品、阻燃、抗疲劳土木建筑用与农林水利、交通运输用纺织品类似作混凝土增强材料时，要强力高、高模量、耐碱性、耐锈性、耐腐蚀性、混凝土粘结性作为耐热材料时，要求强耐火性、耐热老化性、耐燃烧性土工布：质轻、耐压、耐腐蚀、抗磨、高渗透能力海洋开发用绳网要求：质轻、高强、耐压性、耐久性、非腐蚀性、耐冲击性、耐磨性、低比重和高比重、海草等海洋生物的易附着性、藻类贝类等海洋性生物的非附着性、吸附性宇航用弯曲、切削、开孔等机械加工性、轻量化、火箭上升时耐高噪音性、耐冲击性、耐热性能源开发原子炉等要求：高保湿性、阻燃性液化气输送要求：低湿保冷性、耐冷性海水提铀要求：高吸附性、耐海水性、高分离性医疗用人工脏器：决定于有关器官的功能、纤维对生物体的适应性、抗血栓性、渗透性和选择性手术用线：体内崩解性、生物吸收性情报用情报记录纸、打字机色带、绝缘材料、无尘室用品、光纤维等情报领域：光功能性、导电性消防用耐热性、耐火性、阻燃性、耐气候性、耐磨耗性、耐药品性、请量化军工用衣料类：防水性、疏水性、透湿性、通气性、抗静电性、防火性、耐热性、耐寒性、全气候性、轻薄化、压缩性、收藏性帐篷：通气性、透湿性、疏水性伪装：对可见光和红外光（七）纤维的可纺性、可织性和可染性纤维的变化对纺、织、染加工有很大的影响，当代各种新颖纤维虽有创新之优，却都在不同程度上影响到后加工工艺，有时甚至要改变工艺、改变设备、改变工序。但实际上，在应用时它们在设计、织造和染整工程中的难度．也水涨船高，出现了许多常规加工所没有遇到的问题。二、原料设计原则在原料选择时，应根据产品的用途、特点及对象，选择相应的纤维原料及其混纺比。】第二节纱线设计不同的纱线结构，不同结构纱线的配置，会产生丰富多样的产品。在纱线设计中，不仅要设计纱线的结构，还要按织物风格要求设计纱线的线密度、捻度与捻向。一、纱线的结构纱线是介于纤维与织物之间的“中间体”，它与织物的关系自然更为直接。在设计开发新产品时，大多数情况下并不是直接由纤维制成织物的，必须要运用纱线的特点。但是纱线并不单一，它随原料、原料的组合、纱线结构和加工方式的变化，品种越来越多，尤其是近代各种新纤维的开发应用，新型纺纱的不断涌现，纱线在结构上作种种改变，纱线的品种大幅度的增加，在性能上、外观上各有特色，可以说是琳琅满目、美不胜收。如果不掌握、不熟悉这些纱线，要运用纱线，设计出美好的织物，是难以想象的。下面先从不同的角度介绍纱线的类型。(1)按原料分类：棉纱、麻纱、毛纱、绢纺纱、梳毛纱、仿毛纱、生丝、丝线、粘胶纱、醋酯纱、锦纶纱、涤纶纱、混纺纱、混合长丝纱、交粘线。(2)按纤维形态分类；短纤纱、长丝纱、变形纱、特殊纱(饰纱、膜裂纱、纸状纱)、被覆纱(包缠纱、包芯纱)。(3)按纱的根数分类：单股线、双股线、三股线、多股线。(4)按捻度分类：S捻纱、Z捻纱、强捻纱、弱捻纱、常捻纱、极强捻纱、无捻纱。(5)按用途分类：机织纱、针织纱、手编纱、缝纫纱、手缝纱、花边纱线、刺绣纱、工业用纱。(6)按细度分类：高支纱、中支纱、低支纱。(7)按纺纱方式分：环锭纱、自由端纺纱、自捻纺纱、包缠纱、包覆纱、包芯纱、精梳毛纱、粗梳毛纱、普梳纱、精梳纱、废纺纱。(8)按纤维成分分：纯纺纱、混纺纱。(9)按纤维长度分：棉型纱、中长型纱、毛型纱。二、纱线规格的设计（一）纱线的线密度复习：1、纱线细度的表示方法：线密度（特数）、公制支数、英制支数、纤度、纱线的直径，及其换算（1）线密度Tt（tex）：1000米长的纱线，在公定回潮率时的重量克数。（2）公制支数Tm：在公定回潮率时，1克中纱线所具有的长度的米数。（3）英制支数Te：在公定回潮率9.89%时，1磅中的棉纱线所具有的长度的840码的倍数。（4）纤度D（旦）：9000米长的纱线，在公定回潮率时的重量克数。（5）纱线直径（mm）：纱线直径的计算公式：tdNkdkd表示纱线的直径系数，棉纱线0.037，丙纶纱0.049，腈纶纱0.43，维纶纱0.041，精纺毛纱0.040，粗纺毛纱0.043。2、换算etTCT，纱线原料棉纯化纤涤/棉65/35维/棉50/50腈/棉50/50丙/棉50/50C值583590.5588587587587Te=0.5905×Tm；Tm=1.693×TeTt×Tm=1000D=9×Tt习题：分别将4040（经纱与纬纱同为40英支单纱）棉府绸和4040涤65/棉35涤棉府绸换算成线密度表示。纱线线密度的确定是织物设计的主要内容之一，线密度大小对织物的性能起着决定性的作用，应根据织物的用途和特点加以选择。在织物设计中，经纬纱线线密度的配置一般有三种形式，即Ttj=Ttw,T