纱线的断裂机理

纱线拉伸断裂过程首先决定于纤维断裂过程，两者在一定程度上有相似之处。但纱线已是纤维的集合体，故又有相当大的区别。
当纱线开始受到拉伸时，纤维本身的皱曲减少，伸直度提高，表现出初始阶段的伸长变形。这时，纱线截面开始收缩，增加了纱中外层纤维对内层纤维的压力。在传统纺纱方法纺成的细纱中，任一小段都是外层纤维的圆柱螺旋线较长，内层纤维的圆柱螺旋线较短，中心纤维呈皱曲直线。因而外层纤维伸长多，张力大；内层纤维伸长少，张力小；中心纤维可能未伸长，还被压缩皱曲。所以，各层纤维受力是不均匀的。而且细纱外层纤维螺旋角大，内层螺旋角小，因而纤维张力在纱线轴向的有效分力，也是外层小于内层。所以，细纱在拉伸中，首先断裂的是最外层的纤维。
短纤维纺成的细纱，任一截面所握持的纤维，伸出长度（向纱轴两端方向）都有一个分布（这种分布就是须条分布曲线，即计数频率的二次累积曲线）。这些纤维中，向两端伸出都较长的纤维被纱中两端其他纤维抱合和握持，拉伸中在此截面上只会被拉断，不会滑脱。但沿此截面向一端伸出长度较短的纤维，当其伸出长度Ｌｃ上与周围纤维抱合摩擦的总切向阻力小于这根纤维的拉伸断裂强度，则沿细纱这一截面断裂时，这些纤维将被从纱中抽拔出来而不被拉断。因此，这些纤维承担的外力小于它的拉伸断裂强度。这种开始会被拔出的长度Ｌｃ，叫“滑脱长度”。纱中长度小于２Ｌｃ的纤维，在中央截面上两端都处在被抽拔滑脱的状态，它们抵抗外力拉伸的作用就更小。这种短纤维越多，细纱强度就越低。
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5 r* F+ B" \6 p- T2 m, J; h2 y4 ]在细纱继续经受拉伸的过程中，纱中外层纤维，短的部分滑脱被抽拔，长纤维受到最紧张的拉伸。到一定程度后，外层纤维受力达到拉断强度时，外层纤维逐步断裂。这时，整根细纱中承担外力的纤维根数减少（在纱的截面各层同心圆环中，最外层纤维根数最多，按规则模型计算，如果截面中纤维总数为１００根，最外层就不少于３０根），细纱上的总拉伸力将由较少的纤维根数分担，纱中由外向内的第二层纤维的张力猛增。而且，纱中外层纤维断裂后，最外层纤维对内层纤维的抱合压力解除，内层纤维之间的抱合力和摩擦力迅速减小，这就造成更多的纤维滑脱。未滑脱的纤维，随之将更快地增大张力，因而被拉断。如此，终至细纱完全解体。这样被拉断的细纱，断口是很不整齐的；由于大量纤维滑脱而抽拔出来，断口呈现松散的毛笔头似的形状。
长纤维，特别是长丝捻成的细纱或捻度很高的短纤维细纱，纤维不易滑脱和拔出。这种纱在外层纤维被拉断后，逐步使向内各层纤维分担的张力猛增，因而被拉断。这时在外层纤维断裂最多的截面上，迅速向内扩展断裂口，终至全部纤维断裂。在这种情况下，被拉断细纱的断裂口是比较整齐的。
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4 y9 ]6 O; V7 Z2 E) O. ^用不同性能的短纤维混纺的细纱，拉断过程还受其他因素的支配。当混纺原料各组分拉伸断裂伸长率不同时，必然是断裂伸长率小的纤维分担较多的拉伸力，而断裂伸长率大的纤维分担较少的拉伸力。在前一种组分的纤维被拉断后，后一种组分的纤维才主要承担外力作用，因而，混纺纱的强度总比其组分中性能好的那种纤维的纯纺纱强度低，如图所示。当两种纤维混纺时，若两种纤维的强度相差不大而伸长能力有较大差异时，由于分阶段被拉伸断裂，成纱强度随混纺比变化的曲线将出现有极低值的下凹形。如果两种纤维的伸长能力差异不大时，则曲线呈现渐升（或渐降）的形状。

几种混纺纱的拉伸特性

  d* h3 Z6 C" d. ]- S! d变形纱和弹力丝都是依靠各种定形方法（如加热—加捻—冷却或加热—刀口弯曲—冷却等），使每根纤维呈螺旋弹簧形的空间皱曲曲线，因此有很高的断裂伸长率，甚至在开始拉伸的相当一段过程中，实际上是在拉伸力增加很小的条件作用下使纤维逐步伸直。这几类纱的典型拉伸曲线，如图所示。
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变形纱和弹力丝的拉伸曲线