紗線(xiàn)的斷裂機理

紗線(xiàn)拉伸斷裂過(guò)程首先決定于纖維斷裂過(guò)程，兩者在一定程度上有相似之處。但紗線(xiàn)已是纖維的集合體，故又有相當大的區別。
" @7 \, I) s2 Q當紗線(xiàn)開(kāi)始受到拉伸時(shí)，纖維本身的皺曲減少，伸直度提高，表現出初始階段的伸長(cháng)變形。這時(shí)，紗線(xiàn)截面開(kāi)始收縮，增加了紗中外層纖維對內層纖維的壓力。在傳統紡紗方法紡成的細紗中，任一小段都是外層纖維的圓柱螺旋線(xiàn)較長(cháng)，內層纖維的圓柱螺旋線(xiàn)較短，中心纖維呈皺曲直線(xiàn)。因而外層纖維伸長(cháng)多，張力大；內層纖維伸長(cháng)少，張力??；中心纖維可能未伸長(cháng)，還被壓縮皺曲。所以，各層纖維受力是不均勻的。而且細紗外層纖維螺旋角大，內層螺旋角小，因而纖維張力在紗線(xiàn)軸向的有效分力，也是外層小于內層。所以，細紗在拉伸中，首先斷裂的是最外層的纖維。
- m/ o4 I! m1 M1 G- e3 Y短纖維紡成的細紗，任一截面所握持的纖維，伸出長(cháng)度（向紗軸兩端方向）都有一個(gè)分布（這種分布就是須條分布曲線(xiàn)，即計數頻率的二次累積曲線(xiàn)）。這些纖維中，向兩端伸出都較長(cháng)的纖維被紗中兩端其他纖維抱合和握持，拉伸中在此截面上只會(huì )被拉斷，不會(huì )滑脫。但沿此截面向一端伸出長(cháng)度較短的纖維，當其伸出長(cháng)度Ｌｃ上與周?chē)w維抱合摩擦的總切向阻力小于這根纖維的拉伸斷裂強度，則沿細紗這一截面斷裂時(shí)，這些纖維將被從紗中抽拔出來(lái)而不被拉斷。因此，這些纖維承擔的外力小于它的拉伸斷裂強度。這種開(kāi)始會(huì )被拔出的長(cháng)度Ｌｃ，叫“滑脫長(cháng)度”。紗中長(cháng)度小于２Ｌｃ的纖維，在中央截面上兩端都處在被抽拔滑脫的狀態(tài)，它們抵抗外力拉伸的作用就更小。這種短纖維越多，細紗強度就越低。

* f6 f2 E3 `7 X" U# h2 ^. H在細紗繼續經(jīng)受拉伸的過(guò)程中，紗中外層纖維，短的部分滑脫被抽拔，長(cháng)纖維受到最緊張的拉伸。到一定程度后，外層纖維受力達到拉斷強度時(shí)，外層纖維逐步斷裂。這時(shí)，整根細紗中承擔外力的纖維根數減少（在紗的截面各層同心圓環(huán)中，最外層纖維根數最多，按規則模型計算，如果截面中纖維總數為１００根，最外層就不少于３０根），細紗上的總拉伸力將由較少的纖維根數分擔，紗中由外向內的第二層纖維的張力猛增。而且，紗中外層纖維斷裂后，最外層纖維對內層纖維的抱合壓力解除，內層纖維之間的抱合力和摩擦力迅速減小，這就造成更多的纖維滑脫。未滑脫的纖維，隨之將更快地增大張力，因而被拉斷。如此，終至細紗完全解體。這樣被拉斷的細紗，斷口是很不整齊的；由于大量纖維滑脫而抽拔出來(lái)，斷口呈現松散的毛筆頭似的形狀。
7 ~7 [. [) r/ z: t2 ?長(cháng)纖維，特別是長(cháng)絲捻成的細紗或捻度很高的短纖維細紗，纖維不易滑脫和拔出。這種紗在外層纖維被拉斷后，逐步使向內各層纖維分擔的張力猛增，因而被拉斷。這時(shí)在外層纖維斷裂最多的截面上，迅速向內擴展斷裂口，終至全部纖維斷裂。在這種情況下，被拉斷細紗的斷裂口是比較整齊的。

用不同性能的短纖維混紡的細紗，拉斷過(guò)程還受其他因素的支配。當混紡原料各組分拉伸斷裂伸長(cháng)率不同時(shí)，必然是斷裂伸長(cháng)率小的纖維分擔較多的拉伸力，而斷裂伸長(cháng)率大的纖維分擔較少的拉伸力。在前一種組分的纖維被拉斷后，后一種組分的纖維才主要承擔外力作用，因而，混紡紗的強度總比其組分中性能好的那種纖維的純紡紗強度低，如圖所示。當兩種纖維混紡時(shí)，若兩種纖維的強度相差不大而伸長(cháng)能力有較大差異時(shí)，由于分階段被拉伸斷裂，成紗強度隨混紡比變化的曲線(xiàn)將出現有極低值的下凹形。如果兩種纖維的伸長(cháng)能力差異不大時(shí)，則曲線(xiàn)呈現漸升（或漸降）的形狀。

幾種混紡紗的拉伸特性

; E# c3 e7 x7 c* L* ]1 ?變形紗和彈力絲都是依靠各種定形方法（如加熱—加捻—冷卻或加熱—刀口彎曲—冷卻等），使每根纖維呈螺旋彈簧形的空間皺曲曲線(xiàn)，因此有很高的斷裂伸長(cháng)率，甚至在開(kāi)始拉伸的相當一段過(guò)程中，實(shí)際上是在拉伸力增加很小的條件作用下使纖維逐步伸直。這幾類(lèi)紗的典型拉伸曲線(xiàn)，如圖所示。

變形紗和彈力絲的拉伸曲線(xiàn)