服装材料用纤维及纤维服用性能分析

第一章服装材料用纤维第二节纤维服用性能分析一、体积质量1、体积质量体积质量指单位体积纤维的重量，常用g／cm3或mg／mm3来表示。2、体积质量与服用的关系体积质量小的纤维有较大的覆盖性;覆盖面积相同的服装,体积质量小的纤维，制成的服装轻便。3、各类常用纤维的体积质量纤维体积质量(g/cm3)纤维体积质量(g/cm3)棉花1.54涤纶1.38麻1.50锦纶1.14羊毛1.32腈纶1.17蚕丝1.33维纶1.26-1.30粘胶纤维1.50氯纶1.39铜氨纤维1.50丙纶0.91醋酯纤维1.32乙纶0.94-0.96三醋酯纤维1.30氨纶1.0-1.34、纤维体积质量要点：一般合成纤维体积质量小，尤其丙纶、乙纶比水轻。在合成纤维中涤纶体积质量大。在天然纤维中羊毛体积质量小。二、纤维的力学性能纤维的力学性能主要讲：纤维拉伸、纤维弹性和纤维的疲劳。（一）拉伸指标1、纤维强度①绝对强度（拉伸强度）绝对强度：纤维受拉伸而断裂所需的力。单位：牛顿（N）或厘牛顿（cN）。②相对强度（断裂强度）相对强度：指每特克斯纤维能承受的最大拉力。法定单位：牛／特（N／tex）特克斯是纱线粗细的指标。相对强度是规定粗细时的强度。2、断裂伸长和断裂伸长率（1）断裂伸长△L断裂伸长：纤维（原长以L表示）被拉伸到断裂时，所产生的伸长值。也称绝对伸长，用△L表示。断裂伸长（△L）=断裂时试样长度-试样原长（L）试样原长（L）△L断裂时试样长度%100LL（2）断裂伸长率ε（%）断裂伸长率：断裂伸长与原来长度的百分比。（3）延伸性延伸性：指外力作用下纤维伸长变形的能力。延伸性常用纤维的断裂伸长率来表示。纤维的断裂伸长率越高，说明纤维伸长变形的能力越，延伸性越。纤维名称干强(cN/dtex)湿强(cN/dtex)干断裂伸长率(%)湿断裂伸长率(%)锦纶6（短）3.8-63.2-5.525-6027-63(普长)4.2-5.63.7-5.228-4536-52涤纶（短纤）4.2-5.74.2-5.735-5035-50腈纶（短纤）2.5-4.01.9-4.025-5025-60维纶（普短）4.1-5.72.8-4.812-2612-26丙纶（短纤）2.6-5.72.6-5.720-8020-80氯纶（普短）1.7-2.51.7-2.570-9070-90氨纶(长丝)0.4-0.90.4-0.9450-800-粘胶（普短）2.2-2.71.2-1.816-2221-29醋酯（短纤）1.1-1.40.7-0.925-3535-50棉2.6-4.32.9-5.63-7-羊毛0.9-1.50.7-1.425-3525-50蚕丝3.0-3.51.9-2.515-2527-33苎麻4.9-5.75.1-6.81.2-2.32.0-2.4（4）各种纤维的强力和断裂伸长率①强度★天然纤维强度（干态）由大到小：麻＞蚕丝＞棉＞羊毛。★在化学纤维中强度最低的是氨纶。②断裂伸长率★在所有纤维中断裂伸长率最高的是氨纶，最低的是麻。★天然纤维断裂伸长率（干态）由大到小：羊毛＞蚕丝＞棉＞麻。③一般纤维的湿强比干强小，尤其是粘胶纤维湿强降低大，湿强比干强小近一半。称“见水断纤维”。④湿强比干强大的纤维有：麻和棉。⑤湿强与干强基本不变的纤维有：丙纶、乙纶、涤纶、氯纶、氨纶。⑥一般纤维的湿断裂伸长率较干断裂伸长率大，不变的纤维有：涤纶、丙纶、氯纶和维纶。3、纤维的弹性模量（1）拉伸曲线拉伸曲线：纤维在拉伸过程中拉伸力与伸长变形之间关系的曲线。拉伸曲线的起始部分近似为直线；拉伸到一定程度，曲线有一转折，转折点b----屈服点。终点a----断裂点（纵坐标为断裂强度，横坐标为断裂伸长率。aa17（3）弹性模量对服用的影响弹性模量E表示纤维在拉伸力很小时的变形能力。E值越大（夹角越大），纤维越（容易，不易）变形。用E值大的纤维制作的服装，不易变形，也不易起皱。伸长率（%）1-亚麻2-苎麻3-棉4-涤纶5、6-锦纶7-蚕丝8-腈纶9-粘胶10、12-醋酯11-羊毛纤维种类弹性模量（N／mm2）麻（-亚麻、苎麻）24500—53900棉（美棉）9310—12740蚕丝6370—11760羊毛1274—2940普通粘胶短纤维3920—9310长丝8330—11270醋酯短纤维2940—4900长丝3430—5390锦纶6短纤维784—2940长丝1960—4410涤纶短纤维3038—6076长丝10780—19600维纶短纤维2940—7840长丝6860—9310氯纶短纤维1960—2940长丝4410—4998腈纶短纤维2548—6370乙纶长丝2940—8330常用纤维弹性模量天然纤维弹性模量由小到大（变形由大到小）：羊毛、蚕丝、棉、麻。（二）纤维的弹性蠕变：纤维在一个大小不变的拉伸外力P作用下，变形ε随时间t的延长而逐渐增加的现象。弹性好的纤维易伸长也易回缩。1、纤维的伸长和回复几乎在P1力作用的瞬间，产生变形ε1；随着P1力作用时间的增长，变形也一直在增加，如图中的ε2；如果外力不去除，继续作用，那么变形仍然不断增加，如图中虚线所示；时间变形外力伸长在时间t2时，把外力去除，则几乎在去除的瞬间，立即产生回缩ε3；在t2后的时间内（P=0），纤维的变形仍不断地回缩，如ε4；直到最后（经过极长时间）仍有一些变形量不能回缩而剩余，这就是ε5。回复2、纤维受力变形的类型（1）急弹性变形：加拉伸力几乎立即产生的伸长变形（如图中的ε1）；或去除拉伸力，几乎立即回缩的变形（如图中的ε3）。（2）缓弹性变形：在拉伸力不变的情况下，产生的伸长变形（如图中的ε2）；或去除外力后产生的回缩变形（如图中的ε4）。这是随时间变化而变化的量。（3）塑性变形：受拉伸力作用时产生，但拉伸力去除后不能回缩的变形（如图中的ε5）。原长可回复部分变形总变形急缓塑弹性回复率：在所有变形中（急弹性变形ε3、缓弹性变形ε4、塑性变形ε5）可回复部分（急弹性变形、缓弹性变形）所占的比例。弹性回复率=（可回复部分变形／纤维总变形）×100%%10054343R3、弹性恢复率R弹性回复率R值越大，纤维的弹性越，表明纤维变形回复能力，反之则弹性。弹性好的纤维较耐磨，服装耐穿。高弹性纤维适合制作紧身弹力服装，制作的服装保型性好。4、弹性回复率与服用的关系5、常见纤维的弹性回复率常见纤维在一定伸长度时的弹性回复率纤维弹性回复率（%）定伸长率（%）弹性回复率（%）定伸长率（%）棉742455羊毛9926320桑蚕丝90254-558苎麻482841亚麻482841粘胶纤维55-803355富强纤维60-853醋酸纤维70-903锦纶6长丝98-1003锦纶66长丝1003涤纶长丝9531004腈纶短纤维90-9531002维纶长丝70-903丙纶长丝96-1003氯纶长丝80-903氨纶长丝100395-9950结论：弹性回复能力最好的是氨纶，其次是羊毛、锦纶、涤纶等，差的是麻、粘胶等。思考：因棉比毛强度高，所以棉比毛耐穿（结实）。此话对吗？答：不一定对，因耐穿性受强度和弹性的影响，虽然棉比毛强度高，但棉比毛的弹性低，实际是毛比棉耐穿。（三）纤维的疲劳1、疲劳：纤维因蠕变会逐渐损伤，以致断裂，这种现象称为疲劳。2、在使用纺织品中，创造不受力或受力之间停顿间隔条件，则能使纤维获得更长的使用寿命。创造缓弹性变形回缩的条件（如热和湿），会使纺织品更耐用。3、勤洗勤换衣服更耐穿。三、纤维的热学性能（一）比热容1、比热容定义质量为1g的材料，温度变化1℃所吸收或放出的热量，称为该材料的比热容，单位为J／(g.℃)。2、常见纤维的比热容干纤维20℃时的比热容纤维比热容,J／(g.℃)纤维比热容,J／(g.℃)棉1.20-1.34锦纶662.05亚麻1.34芳香聚酰胺纤维1.21大麻1.35涤纶1.34黄麻1.36腈纶1.51羊毛1.36丙纶1.80桑蚕丝1.38-1.39玻璃纤维0.67粘胶纤维1.26-1.36石棉1.05锦纶61.843、水的比热容思考:干燥的衣服升温快还是潮湿的服装升温快?水的比热容约为一般纤维的2-3倍。纤维的比热容随吸湿的增加相应地增大，因此潮湿的服装在接触到热源时，温度升高的速度没有干燥的衣服快。（二）导热1、导热性（1）导热：热量从高温物体向低温物体传递的一种接触散热方式称传导散热，简称导热。（2）导热性：指材料（物体、纤维）传导热量的能力。木材和铁哪种材料导热性好？而抵抗这种传递的能力则称为保暖性。思考：纤维的导热性好有什么优点？适合什么时候穿此纤维的服装。如果纤维很快把人体的热量传导出去。人体就会感到凉爽，否则就会感到暖和。评价材料导热性能的指标是导热系数λ(W/m·℃)。2、导热系数λ导热系数λ：指热扩散过程中的热能传导速率，也称导热率。导热系数λ：指厚度为1m的材料上下两表面间温度差为1℃（即温度梯度为1℃/m）时，1s内通过1m2表面积所传导的热量瓦数[W/(m·℃)]。3、常见材料的导热系数环境温度20℃时的各种材料的导热系数材料导热系数λ材料导热系数λ棉0.071-0.073涤纶0.084羊毛0.052-0.055腈纶0.051蚕丝0.05-0.055丙纶0.221-0.302粘胶纤维0.055-0.071氯纶0.042醋酯纤维0.05静止空气0.027锦纶0.244-0.337水0.697比较：静止空气、水和纤维的导热系数？4、影响织物导热性（或保暖性）的因素（1）纤维导热系数λ值愈大，表示导热性能愈好，保暖性能愈差。夏天穿导热性好的材料（λ值大）人体感觉（凉爽、保暖），冬天穿导热性差的材料（λ值小）人体感觉（凉爽、温暖），保暖性（好、差）。如：羊毛、蚕丝、腈纶、氯纶的导热系数小，织物保暖性好，氯纶织物比其他纤维织物绝热性好。麻织物导热性大，冷感性大。（2）材料含气量（含静止空气的多少）①静止空气的λ值小（比纤维小），它是最好的热绝缘体。若纺织材料中含静止空气，则材料的保暖性提高。通过制造中空纤维、增加纤维卷曲，使纤维集合体能保有较多的静止空气，以成为提高化学纤维保暖性的重要途径。如：穿化纤絮片棉衣保暖好。穿羽绒服保暖性也好。思考:是否纺织材料中含静止空气越多，则材料的保暖性越强呢？②纤维集合体的导热系数λ与其体积质量δ的关系由图可见，当纤维集合体的体积质量小于δk（0.03~0.06g/cm3）时，虽然纤维集合体中有较多的空气，但在风压的作用下对流传导较大，保暖性较差；当纤维集合体的体积质量大于δk（0.03~0.06g/cm3）时，纤维间良好的接触使得热传导能力提高，保暖性较差。实践表明纤维集合体的质量在δk（0.03~0.06g/cm3）范围时，导热系数最小，集合体的保暖性最好。纤维集合体的导热系数λ与其体积质量δ的关系曲线（3）织物结构密度较大的织物热量不易散失；厚织物比薄织物隔热性好，利于保暖。因此，在原料相同的情况下，织物厚度越大、密度越高，保暖性就越好，冬季外衣料应紧密厚实。（4）材料含水量水的导热系数很大（约为纤维的l0倍左右）。因此随着纤维的回潮率（含水）增加，导热系数增大，保暖性下降。如：衣服湿了，保暖性会下降。（三）热对纤维材料的影响1、常用纤维热学性质（1）合成纤维的三种物理-机械状态①随着温度的不同（升高），合成纤维可处于三种物理-机械状态：玻璃态、高弹态和粘流态。在玻璃态下，合成纤维比较硬，在外力作用下，变形能力很小。在高弹态下合成纤维及其纺织物的性质，变成柔曲的、易伸长和有弹性，类似橡胶的性质，在外力作用下，出现高度变形。在粘梳态下合成纤维变成极粘的液体。热定型就是在高弹态下进行的。②大多数合成纤维，在高温作用下，首先软化，然后熔融。这类纤维称热敏纤维，其熨烫温度应远低于软化点。（2）玻璃化温度（Tg）玻璃化温度：由玻璃态转变为高弹态的温度Tg。（3）流动温度（Tf）：由高弹态转变为粘流态的温度Tf，叫流动温度。（4）常用纤维热学性质常用纤维热学性质纤维温度（℃)玻璃化温度熔点分解点软化点麻200棉--150-羊毛--135-蚕丝--150-粘