紡織物理學習教案

1、會計學1紡織紡織(fngzh)物理物理第一頁，共54頁。高等紡織材料(cilio)學-第七章 纖維的表面性質第1頁/共54頁第二頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質 纖維的摩擦性質是指纖維與纖維，或纖維與其它物質表面接觸并發(fā)生相對運動時的行為。它是纖維表面性質中必然涉及的性質之一。在纖維成紗過程中，纖維是靠其相互間的摩擦作用成網、成條、滑動變細、糾纏結合成紗的，并具有一定的力學性能。在織物成形過程中，也是靠紗線間的相互摩擦作用，使織物的交織點或編結固定，形成形狀穩(wěn)定、具有力學強度，又多孔通透、柔軟舒適的織物。對于非織造布的成形，更是靠纖維表面的摩擦性能，使纖維可以在無任何粘結劑的

2、幫助下，僅靠纖維間的糾纏和摩擦使其成形并具有很好的力學強度。即便對于添加粘結劑的非織造布，摩擦作用仍在起著作用，只是對象換為纖維與膠粘劑，而不是纖維與纖維。纖維的摩擦性能不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感的風格。纖維的摩擦還會導致纖維的磨損(m sn)與變形，產生質量轉移、生熱和靜電現象。因此，要對纖維摩擦過程和性能進行分析。第2頁/共54頁第三頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質一、纖維摩擦參數及其相互(xingh)關系 與纖維摩擦有關的參數有：摩擦力F、正壓力或法向負負荷N、摩擦系數、摩擦時接觸面積S、摩擦時的相對運動速度v、摩擦面的粗糙度r、表面形狀和表層附著物。1

3、. F、N、S間的關系 Amontons或Leonard很久以前的摩擦實驗就表明物質間的摩擦力F與物質間的正壓力N成正比，這個比例常數就是摩擦系數，即F= N其他經典理論：較為接近實際情況的理論：對于纖維材料而言，n一般(ybn)位于2/31之間。第3頁/共54頁第四頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質第4頁/共54頁第五頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質2. 靜、動摩擦(mc)和滑移速度第5頁/共54頁第六頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質2. 靜、動摩擦(mc)和滑移速度第6頁/共54頁第七頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質3. 摩擦系數與

4、纖維表面狀態(tài)的關系 纖維與摩擦有關的表面狀態(tài)主要(zhyo)包括：一是纖維表面的粗糙度r；另一是纖維間的摩擦系數，即界面摩擦和潤滑摩擦。 界面摩擦是纖維固體間的接觸摩擦形式，隨相對運動速度增大而減小。潤滑摩擦是纖維間流體狀膜的剪切粘滯力的摩擦，包括纖維本身軟化和表面的油跡等，隨速度增加而增大。第7頁/共54頁第八頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質3. 摩擦系數與纖維表面狀態(tài)的關系(gun x) 一般而言，纖維的摩擦系數為0.1-0.8，其典型的摩擦系數值根Amonton定律可得。第8頁/共54頁第九頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質4. 纖維外觀形態(tài)與摩擦作用 纖維外觀形態(tài)

5、主要指纖維的截面形狀、纖維的卷曲。 合成纖維截面形態(tài)一般為圓形或近圓形，扭曲趨勢最不明顯，纖維間接觸概率較高，有效作用較強；而非圓形纖維易于產生螺旋狀扭曲，影響纖維的靠近。 纖維卷曲主要影響纖維間的排列，導致纖維間的糾纏。一方面使得纖維的分離、開松和梳理變得容易(rngy)，纖維網中的集束纖維束大都由無卷曲的纖維集合而成。另一方面，纖維卷曲會使纖維網更具有彈性、均勻性，因為卷曲的纖維容易(rngy)相互嵌合形成整體，纖維卷曲產生的抱合力使得纖維條的牽伸變得穩(wěn)定，但需要大的牽伸力。 第9頁/共54頁第十頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質二、摩擦機理 摩擦是指兩物體間接觸并發(fā)生或將

6、要發(fā)生相對滑移時的現象。從微觀力學角度來說，是兩物質接觸面分子間的相互作用，在切向外力作用下產生剪切和分離的過程。顯然，當兩物質接觸面積越大，分子間的作用就越多越強。兩接觸物的表面平整光滑和接觸壓力，起著重要的作用，兩物質發(fā)生相對滑移時，分子間的抗剪切作用越強，相對滑移越困難。該作用產生的摩擦力用Fad表示，簡稱為粘附力。而分子間相互作用的解脫，是一個馳豫過程，即與外力作用時間有關，故摩擦作用的大小與相對滑移速度有關。 從物質作用的宏觀(hnggun)形態(tài)來看，兩物質接觸不可能是平行平面的理想接觸，存在著高地起伏的峰與谷，這在摩擦作用過程中變成了兩接觸物質間的碰撞、擠壓和錯位。 當物質一硬一軟

7、時，會產生耕犁和刨刮現象；當兩物質均較軟時，會產生軟化和剪切變形；當兩物質均較硬時，會產生相互間的錯位，抬起等移動。顯然摩擦力與兩物質的硬度或屈服應力、剪切模量、壓縮摸量、碰撞和粘結點的數量以及正壓力的大小有關。這種宏觀(hnggun)形態(tài)的鎖結造成了接觸點處的卡扣和鎖結，用Fl表示，簡稱為鎖結力；第10頁/共54頁第十一頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質第11頁/共54頁第十二頁，共54頁。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質第12頁/共54頁第十三頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質X=0.7第13頁/共54頁第十四頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質第14

8、頁/共54頁第十五頁，共54頁。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質第15頁/共54頁第十六頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第16頁/共54頁第十七頁，共54頁。圖6-27 平衡(pnghng)浸潤模型Young-Dupr方程(fngchng)第二節(jié) 纖維的浸潤性質第17頁/共54頁第十八頁，共54頁。表6-4 平衡浸潤的幾種(j zhn)形式可否浸潤可否浸潤cos狀態(tài)狀態(tài)0完全浸潤完全浸潤1或稱鋪展或稱鋪展0 90 可浸潤可浸潤 0正浸潤正浸潤=90 無浸潤無浸潤0零浸潤零浸潤90 180 不可浸潤不可浸潤 0負浸潤負浸潤=180 完全不浸潤完全不浸潤 1隨遇穩(wěn)態(tài)隨遇穩(wěn)態(tài)第二節(jié)

9、纖維的浸潤(jnrn)性質第18頁/共54頁第十九頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第19頁/共54頁第二十頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第20頁/共54頁第二十一頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第21頁/共54頁第二十二頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第22頁/共54頁第二十三頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第23頁/共54頁第二十四頁，共54頁。圖6-28 粗糙表面(biomin)浸潤模型圖第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第24頁/共54頁第二十五頁，共54頁。圖6-29 不同組份表面(biomin)的浸

10、潤模型第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第25頁/共54頁第二十六頁，共54頁。圖6-30 插入(ch r)轉動法示意圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第26頁/共54頁第二十七頁，共54頁。圖6-31 懸滴法計算(j sun)示意和實物圖懸滴法第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第27頁/共54頁第二十八頁，共54頁。圖6-32 浸潤的前進角和后退(hutu)角的測量示意第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第28頁/共54頁第二十九頁，共54頁。 圖6-33 浸潤(jnrn)力測量原理圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第29頁/共54頁第三十頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的

11、浸潤性質第30頁/共54頁第三十一頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第31頁/共54頁第三十二頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第32頁/共54頁第三十三頁，共54頁。浸沒拔出圖6-34 典型的實驗曲線(qxin)及過程示意圖第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第33頁/共54頁第三十四頁，共54頁。圖6-35 液面和纖維(xinwi)的接觸點的關系示意圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第34頁/共54頁第三十五頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第35頁/共54頁第三十六頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第36頁/共54頁第三十七頁

12、，共54頁。圖6-36 實驗(shyn)曲線中力值變化分析示意圖第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第37頁/共54頁第三十八頁，共54頁。表6-5 浸潤因子(ynz)與接觸角的關系力值關系力值關系浸潤因子浸潤因子接觸角接觸角FCDw=0FAB1w0/2FAB=FCDw=1=/2FABFCD0w1/2FAB=0w=0=第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第38頁/共54頁第三十九頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第39頁/共54頁第四十頁，共54頁。圖6-37 長絲向下(xin xi)運動時液面月牙狀的變化第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第40頁/共54頁第四十一頁，共54頁。

13、第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第41頁/共54頁第四十二頁，共54頁。 圖6-38 無毛細作用時液體(yt)的狀態(tài)第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第42頁/共54頁第四十三頁，共54頁。(a) 90180（拒水） (b) 090（導水）圖6-39 纖維(xinwi)正、負浸潤時的芯吸模型圖第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第43頁/共54頁第四十四頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質第44頁/共54頁第四十五頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第45頁/共54頁第四十六頁，共54頁。第二節(jié) 纖維的浸潤(jnrn)性質第46頁/共54頁第四十七頁，共54頁。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤性質對于(duy)同種纖維，接觸角相等，即第47頁/共54頁第四十八頁，共5