东华纺材第十章--纱线的分类与结构特征

第十章纱线的分类与结构特征第一节纱线的分类纱线--是纱和线的统称，由纺织纤维制成的细而柔软的、并具有一定粗细和物理机械性质的连续长条。包括纱、线和长丝等。Yarn--acontinuesstrandoftextilefibersthatmaybecomposedofendlessfilamentsorshorterfiberstwistedorotherwiseheldtogether.纱线的种类很多，根据不同的出发点，可对纱线进行分类。一、按纱线的体系分类1.纱2.丝3.线短纤维纱丝束双股线多股线复捻股纱图10-1各种纱线结构的理想图形1.纱(stapleyarn)亦称单纱，由短纤维经纺纱加工，使短纤维沿轴向排列并经加捻而成。productionofstaplefiberbyspinning,drawingdownsliverorrovingandtwisting.（1）按纤维喂入轴系分：单轴系、多轴系、引入其它轴系（2）按短纤维的类型：棉纱、毛纱、绢纱、麻纱、化纤纱（3）按纱的粗细分：特细特、细特、中特、粗特表10-1棉与毛纱的粗细划分细度棉或棉型毛或毛型特细支≤10tex≥80公支细支11~20tex32~80公支中支21~31tex/粗支≥32tex32公支（4）按纺纱方法分：传统环锭纱传统纺纱方法，占比例大。（纺纱特点；须条两端握持，有加捻三角区，加捻与卷绕同时完成，成纱结构较紧密，纱线强度高、毛羽少，纤维伸直度高）非环锭纱自由端纺纱：转杯（气流）纺纱、静电纺纱、涡流纺纱等；非自由端纺纱：自捻纺、喷气纺、平行纺、包缠纺、粘合纺等。（纺纱特点：加捻与卷绕分开，纤维一端自由，纺纱速度高，成纱结构分纱芯和外包纤维，纱线强度较低）复合与结构纺纱环锭纱转杯纱2.丝直接由高聚物溶液喷丝而成的连续长丝束。（1）普通长丝：有单丝、复丝、复合捻丝。（2）变形丝,三异丝，工业长丝纱等。3.线线：由两根或两根以上单纱合并加捻而成；包括复合线和结构线。复捻股线：由两根或两根以上股线合并加捻而成；花式线（纱）：由芯纱、饰纱和固纱加捻组合而成，具有各种不同特殊结构性能和外观。a疙瘩线,b螺旋线,c竹节纱,d毛圈线,e结子花线,图10-2花饰纱线示意图f.雪尼尔花线；g.菱形金属丝包芯线二、按纤维组成分类1.以纤维组成分（1）纯纺纱线由一种纤维或组分不变的高聚物纺成的纱、丝、线，如：棉纱线、毛纱线、粘胶纤维纱线等。（2）混纺纱线由两种或两种以上纤维混合纺纱或纺丝或合股而成的纱、丝、线，如：涤65／棉35，涤50／棉33／锦17（3）伴纺纱线由可溶性纤维（短纤维或长丝）与短纤维伴纺纺成的纱线。2.以混合纤维的分布分（1）均匀混合纱线由不同纤维组分或不同颜色、不同性状纤维均匀混合纺纱、纺丝或合股构成；（2）变化混合纱线不同纤维组分或不同颜色、不同性状纤维在纱体中呈渐变或突变分布的纱线，如渐变色纱线、竹节纱（3）组合或复合纱线由短纤维与短纤维、短纤维和长丝、长丝和长丝、纤维束和纱等组合或复合在一起的纱、丝、线，如包芯纱、包缠纱线等三、按纱线的用途分类1.加工用纱线（1）织物主体用纱机织用纱：又分经纱和纬纱，经纱要求强度较高、捻度较大，往往为线；纬纱强度要求较低，较柔软；针织用纱：粗细均匀，结头和粗、细节少；编织用纱：强度高、光洁、弹性好（2）织物辅用纱线：起绒用纱、缝编用纱、垫纱或填纱等2．成品用纱：如轮胎帘子线、缝纫线等。四、其他分类（1）按纱的捻向分：Z捻纱、S捻纱（2）按纱的可用性：回丝、废丝、废纱、接头纱（3）按纱的卷装形式分：管纱、筒子纱、绞纱（4）按纱线的染整和后加工分：本色纱；漂白纱；染色纱；烧毛纱等第二节纱线的加工与发展一、纱线加工的基本原理1.短纤纱的加工纤维开松（除杂和混合）梳理成网成条并条混合牵伸加捻成纱卷装成形2.长丝纱的加工熔融，干法、湿法初生丝牵伸、热定形高速纺丝POYFOY异截面异组份异粗细异弹性异卷曲圆形异形超细复合变形网络混合加工成长纱丝图10-3化纤长丝加工基本原理3.线绳的加工（1）线：张力预控并合加捻卷装（2）线绳索缆二、纱线加工的进展1.纱加工技术的发展？可拓展环锭纺(19世纪初至20世纪60年代)复合纺纱技术（包芯纺、长/短复合纺）、结构纺纱技术（以环锭纺为基础和特征）（始于20世纪60年代）组份连续与非连续、渐变与突变技术、有引入纺纱其他工序趋势（始于20世纪80年代）自由端或非自由端纺(20世纪50年代至60年代)复合与结构纺(20世纪80年代至今)图10-4纺纱技术的演变进程(1)自由端纺纱将纤维分离为单根并使其凝聚，在一端非机械握持状态下加捻成纱，故称自由端纺纱。典型的有转杯纺纱、静电纺纱、涡流纺纱和摩擦纺纱等。转杯纺纱（气流纺纱）：利用转杯内负压气流输送纤维和转杯的高速回转，凝聚纤维并加捻成纱的纺纱方法，适纺18－100tex的纯棉纱，以及毛纱、麻纱或与化纤的混纺纱；静电纺纱：利用高压静电场使纤维极化，取向凝聚成须条，由高速运转的空心管加捻的纺纱方法；适纺13－60tex的纯棉纱、纯麻纱和棉麻混纺纱；涡流纺纱：利用涡流的旋转气流对须条加捻的纺纱方法，适纺60－100tex化纤纱或混纺纱；摩擦纺纱（尘笼纺纱）：利用尘笼内的负压气流吸附纤维和尘笼回转对须条摩擦加捻的纺纱方法，适纺10－100tex的纯纺、混纺、甚至复合纺纱,特别是其它纺纱方法难以加工的短纤维；(2)自捻纺纱利用搓辊的往复运动对两根须条实施同向加捻，靠须条自身的退捻力矩相互反卷在一起，形成一个双股的稳定结构的纱。属非自由端纺纱，可获得具有线特征的纱，用于棉、毛及化纤类织物。(3)包芯纺纱以长丝为芯，短纤维为皮的包缠结构的纱，称为包芯纱，属复合纱。环定纺纱机或捻线机转杯纺涡流纺尘笼纺自捻纺包缠纺(4)喷气纺纱利用喷嘴切向吹入的旋转气流对出前罗拉钳口的须条假捻，使突出的纤维头端包缠无捻纱体而成纱的纺纱方法。(5)粘合纺纱利用粘合剂使须条中纤维相互粘合而成纱的方法。(6)复合与结构纺纱主要是指在环定纺纱机上通过增加喂入装置或喂入单元使短/短、短/长纤维加捻而成的复合纱和通过单须条分束或须条集聚方式得到的结构纱的纺纱方法。典型技术：赛络纺、短/长复合纺、分束纺、集聚纺2.丝加工的发展(1)变形加工一级热箱(变形)高弹丝假捻器二级热箱(变形)低弹丝图10-5假捻法变形加工示意图对伸直状态的化纤长丝束进行卷曲、旋转或环圈等形态加工。有热（机械）变形法、空气变形法和组合纱变形法等。①假捻变形法加捻——热定形——自然退捻高弹丝：具有优良的弹性变形和回复能力，伸长率大于100％，多由锦纶丝制成。主要用于弹力织物；低弹丝：具有适度的弹性和膨松性，一般伸长率小于50％，多采用涤纶丝制成。涤纶低弹丝广泛用于仿毛、仿丝、仿麻的针织物和机织物；锦纶和丙纶低弹丝多用于装饰织物。利用合成纤维的热塑性，将合成纤维原丝在强捻情况下加热定型，形成螺旋卷曲，再退去捻度后，螺旋形卷曲保存下来，从而形成弹性大而蓬松的弹力丝。如高弹变形丝和低弹变形丝等②空气变形法空气变形丝：利用急速流动的紊乱空气，冲击丝束，使丝束产生环圈、扭结、结头、螺旋等不规则卷曲，获得的高蓬松性的丝；网络变形丝：将高速气流垂直间歇地射向喂入的长丝，使单丝之间互相纠缠和缠绕，从而增加丝束抱合性，这种具有周期性网络结的丝称为网络变形丝。③组合纱变形法将两种不同收缩率的纤维纺成纱线，放在蒸汽或热空气或热水中，高收缩率纤维遇热收缩，将低收缩率纤维拉弯，整个纱线呈膨松状。如腈纶膨体纱。其他方法：填塞箱法，刀口变形法、编结拆散法、齿轮卷曲法等，已较少采用。普通复丝低弹丝高弹丝空气变形纱网络丝石墨纤维(GrF)CF产品碳纤维(CF)预氧化(OF)聚丙烯腈纤维(PANF)预氧化(空气介质)200℃~300℃几十~几百分钟炭化惰性气氛(N2)1200℃~1600℃几~几十分钟石墨化惰性气氛2000℃~3000℃几~几十秒表面处理、深加工图10-6PAN纤维的炭化加工流程示意图(2)变性加工丝的表面改性、浸渍、镀覆、涂层处理和分裂、剥离处理、炭化、氧化处理等。3.线加工的发展线加工的发展集中体现在外观与性能的变化、赋予功能性以及向织物与成品靠拢。外观与性能变化：通过张力不同、用纱粗细的变化以及喂入方式和张力的不同实现；功能性：通过引入弹性成分、导电成分、导湿成分、亲油成分和作为芯线防护纱等方式实现；向织物与成品靠拢：通过新的加工工艺，直接加工成编织线、复合结构线、长丝/短纤纱组合线等第三节纱线的结构特征一、纱线的基本结构特征1.纱线的主要结构特征要求纱线结构的要求：外观形态均匀性、内在组成质量和分布的连续性，以及纤维间相互作用的稳定性；决定纱线结构的关键：纤维的排列状态、堆砌密度及纤维间的相互作用。2.纱线结构特征参数体积密度：反映纤维堆砌特征；捻回角、弹性、卷曲、膨松、伸长等；根数、加捻方向，形态特征变化率、超喂量；直径及其变异系数，线密度及其变异系数；纤维的摩擦系数、缠结点或接触点数、作用片段或滑移长度等。二、常用纱线的结构特征1、短纤纱：纱线表面有毛茸且长短不一，光泽暗淡,覆盖性好；纱中纤维有径向转移，幅度较大。纱线较膨松，手感暖和，易起球，易沾污；纤维强力没有被充分利用，延伸性与捻度有关；吸湿性好，静电少，与皮肤接触舒适透气；短纤纱的加工过程复杂，工序长。（1）环锭短纤纱基本结构特征是内紧外松，存在纤维转移，纱中纤维有折勾、弯曲现象，伸出纱表面；不同纤维混纺时会产生径向分布不匀现象；纱体外观存在粗细不匀，质量和结构也存在不匀。（2）自由端纱纱条中纤维伸直度低，弯勾、打圈、对折的纤维数量多；纤维内外转移少，多为分层排列的圆柱螺旋线状；条干均匀度好，除涡流纱外均优于环锭纱；疵点少，毛羽少，耐磨性好，染色和上浆性好；但纱强力低，伸长较大。（3）自捻纱自捻纱的捻度不匀，纱的结构纵向周期性不匀，但由于两束相并，条干均匀度优于环锭单纱，差于股线；自捻纱强力稍低，伸长较大，耐磨性好，手感柔软、丰满，光泽因捻向交替，而不同于单一捻向的纱。（4）复合纱和结构纱复合纱的结构特征，取决于各组分的复合比例和纺纱张力；结构纱的结构特征，取决于纤维的分布方式和聚集密度。公转自转皮芯分布分束纺多毛羽松少毛羽紧图10-8典型结构纱的结构示意图须条张力大长丝张力大包芯纱复合纱图10-7长/短复合纱结构示意图普通长丝纱：具有挺直、光滑的外观，表面无毛羽，一般光泽较强，织物有丝感；蓬松性差，手感凉滑，不易起球，不易沾污，易勾丝，覆盖性差；纤维强力被充分利用，延伸性较小，尺寸稳定性好；吸湿性取决于纤维成分，热塑性纤维吸湿差，易产生静电，不透气；一般很少加捻或捻度很高。加工较简单，大大地缩短了工序。2.长丝纱结构特征（1）无捻长丝纱无捻长丝纱中各根单丝受力均匀，平行顺直排列，但横向结构极不稳定，易于拉出、分离，纱体较为柔软；（2）有捻长丝纱有捻长丝纱的纵、横向都很稳定，而且加捻作用可使纤维各向的不均匀在整根长丝纱中得到调整；纱体硬挺、圆整。(3)变形纱同时具有短纤纱和长丝纱的特征。改善了丝的吸湿性、透气性、柔软性、弹性和保暖性等性能；纱线表面暗淡有绒毛，蓬松或有弹性，手感柔软，从而提高了覆盖能力；纤维强力利用程度略差于长丝纱，延伸性与加工方法有关。其织物尺寸稳定性高，保形性好；保持了合纤织物易洗快干的特点；加工比长丝复杂。假捻变形纱：卷曲状态主要为螺旋形，有正反两个方向的螺旋形圈；纱体结构均匀、膨松，保暖性和柔软性好，但钩丝和起毛、起球；主要特点是蓬松性和伸缩性,其直径可比原丝高许多倍，视所加捻度大小而定，伸缩性也可大增加。高弹丝伸缩性可达2～4倍及以上，低弹丝可按需要减少。图10-9正反两个方向的螺旋形圈空气变形纱：外表有大小不同的丝圈，使其膨松、手感好，有类似短纤纱的特征；空气变形纱的最大特点之一：蓬松度大表观直径比短纤纱大50%～100%；比容是原丝的2～3倍，故纱线的覆盖能力增大，并优于低弹丝；结构和性能均比较稳定；空气变