纤维、纱线、织物的压缩性能和基本规律

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% s! p& s! r2 Y; U- S# q单根纤维和纱线沿轴向的压缩性能，是纺织工艺和产品结构分析的一个重要方面。但由于单根测定上的困难，至今研究不多。在研究纤维和纱线的弯曲性能时，所测定和计算的压缩弹性模量综合了沿轴向拉伸和压缩的性能。随着横向压力的增大，纤维和纱线沿受力方向被压扁，沿垂直方向变宽。
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几种单纤维的横向压缩压扁变形率
( n& M- B( i. B

纤维种类	各种加压（ｃＮ）下直径变化率（％）①							除压后剩余变形（％）②
	４９	９８	１９６	２９４	３９２	４９０	６３７
黏胶纤维	１７．５	２６．５	３９．０	４７．７	５３．５	５８．０	６５．１	４８．５
绵羊毛	１６．０	２４．５	３５．０	４２．７	４７．５	５１．０	５６．２	３５．２
锦纶	１２．５	２１．５	３７．０	４８．４	５５．５	６０．５	６６．４	３３．１
涤纶	７．５	１５．０	２９．０	４１．０	４９．０	５５．５	６２．４	４７．２
腈纶	１６．５	２７．５	４１．０	４９．６	５５．５	６０．０	６６．２	５５．６
蛋白质纤维	１０．５	１７．５	２９．０	３８．８	４６．０	５０．５	５５．６	３８．７
玻璃纤维	１．５	３．０	５．０	６．４	８．０	９．０	１１．３	０．０
[/tr]

　①（ｄ０－ｄ）×１００/ｄ０
) P6 J3 N7 T/ h$ v# e5 g4 p（ｄ０为原始直径，ｄ为压缩后的直径即厚度）。
②(ｄ０ －ｄｎ)×１００ｄ０
（ｄｎ为压缩回复后的直径即厚度）。

纤维集合体的压缩性能是纺织材料的一项重要性能。它与纤维基本性质有关，是纤维诸多性质的反映，因此可以用于纤维压缩性、柔软性、弹性、蓬松性以及羊毛、山羊绒等品质的评价。同时，纤维集合体的压缩性能又影响到纺织产品的加工和使用性能，例如它与织物手感、蓬松、保暖性关系密切。几种纤维集合体的压缩弹性模量。
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纤维集合体的压缩弹性模量
$ [( D/ y! t1 ]# Q  U

纤维种类	压缩弹性模量Ｅｐ（ＭＰａ）	纤维种类	压缩弹性模量Ｅｐ（ＭＰａ）
棉	７４９７	醋酯纤维	３４９９
绵羊毛	３５２８	锦纶	１４９９
蚕丝	１０８００	玻璃纤维	５９９７６
黏胶纤维	８９９６
[/tr]

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纤维集合体压缩时，压缩变形示意图如下图所示。由于纤维集合体横向变形系数很大，单纯用厚度变形率来表示是不够确切的，故压缩曲线的变形坐标一般改用单位体积质量。这样可以比较方便地折算成截面不变时的厚度，即纤维集合体堆砌成一定截面的柱体，在截面图纤维集合体压缩时压缩变形示意图不变、质量不变时，单位体积质量与厚度成反比。由下图可看出，当纤维集合体单位体积质量很小（纤维间空隙很大）时，压力稍有增大，纤维间空隙缩小，单位体积质量增加极快，而且压力与单位体积质量的对应关系并不稳定。随着压力增大，单位体积质量增大，纤维间空隙减小，压缩弹性模量增大，压力与单位体积质量间对应关系也趋稳定。当压力很大，纤维间空隙少时，再增大压力，将挤压纤维结构本身，故单位体积质量增加极微，抗压刚性很高，并表现出似乎以纤维单位体积质量为极限的渐近线的特征（测试时应注意柱状体轴向压缩中柱体半径方向膨胀的压力与圆筒壁所产生摩擦力的影响）。
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纤维集合体压缩时压缩变形示意图

纤维集合体加压过程中的变形，也与拉伸近似，有急弹性、缓弹性和塑性三类。故加压再解除压力后，纤维集合体体积逐渐膨胀，但一般不能回复到原来的体积。压缩后的体积（或一定截面时的厚度）回复率表示了纤维集合体被压缩后的回弹性能。

纤维集合体的压缩性能
5 k# R+ M: u- e' A; ^7 o4 O4 w

纤维种类	各种压力时纤维集合体的质量体积（ｃｍ３／ｇ）			压缩回复率（％）
	０．０７（ｈＰａ）	３４．４（ｈＰａ）	６８．９（ｈＰａ）
长绒棉	４９．７	１０．３	９．４	３７．７
细绒棉	５０．４	９．６	８．７	３７．８
细绵羊毛	５４．７	９．７	８．２	５５．８
桑蚕生丝	４１．１	１０．８	９．５	５２．２
黏胶纤维	３８．９	１３．１	１２．０	３０．７
醋酯纤维	６４．７	１１．１	９．８	４４．４
锦纶	２２．０	７．９	７．１	５３．０
木棉	５６．０	１５．３	１３．７	４４．０
[/tr][/tr]

纤维集合体的压缩回复率

　注　测试时，以７７Ｐａ加压后测定初始高度，再用６．８８９４ＭＰａ加压后测压缩后高度，然后除去负载１５ｍｉｎ、２ｈ、２４ｈ测定回复率。　

  ^2 H2 l) ~0 C1 p( |
4 ~. W- d+ p. W1 V! y/ e. m, N- R

	纤维种类 # l7 g3 b% Q( F; @8 i. x	4 L5 O# c* `6 w- W6 h# J% X 原始高度（ｍｍ） ; M" N: p7 Y) K2 \	8 m7 W! M7 h$ c( d( P" f 压缩回复率（％）
１５ｍｉｎ			２ｈ	２４ｈ 2 P" I4 n1 I2 L; q& |& l
) A1 W: a5 }: x( @; U: V- {/ O+ z) T 黏胶纤维 . `9 x1 J) Q2 R- {	/ i& }' w& a7 e3 J$ @ ３３．０	* A& t* X! R0 O3 X) G3 g; u ８	. q( ]7 h" D4 h* s, [ ８ ! n+ N0 y5 }; Q- c& p( q	8 n+ _! [" j6 G( d" }% ? ９ ; r& S/ E; q/ V6 M5 m" y
9 B2 C4 `' H6 `' F  C# ] 醋酯纤维 / S8 g) j, K( T$ U	２１．３	" Q0 ^& ?2 a6 D. c １１ + g0 L& S% c: x+ i( S	& I$ T* |; ~/ C% x １２ 1 X6 w( Z& p0 f7 R" w	/ u6 C2 G7 i3 X. R6 B% q/ _ １２
涤纶	２７．９ 0 x+ {; L5 z" a2 k% Z	7 w) u" }7 h+ t$ a, Z) X3 j$ ~ １４ 8 b0 H' |" x3 q" y, J' c9 R0 M	, g( W, S0 S7 \4 i/ w0 V １６ 3 N0 v0 n: x3 W5 i  Y9 N) [	１８ ' ^* U# f0 ]6 u7 F1 O- W
腈纶	３０．５ / P. d7 ^! D5 ~2 {	１７	! P( O2 b! K: X* H3 b* P １７ 1 N6 l! k; }3 ^0 w5 I0 j5 Y	: i$ e. ]/ u+ q0 q/ r( @& I: C& a １８
) _: \5 ^. G, P2 n7 P1 Q, f6 b+ p 花生蛋白纤维 / e, `) w; x$ o4 _	# S# g; J7 d1 w( Z  Z0 X$ S １２．７ & g0 J, ]  r/ X6 i' F. t% T	" N/ z1 n' h+ B; H! }' ? ２４ ! C! N% ~" v! C9 Q	- z+ }3 }( W, w! K, W" n1 U9 ^ ２４	２６
$ e& m7 S8 F2 P: j 绵羊毛	N9 w% p4 F) d ２５．４	3 z2 F3 H1 m3 ]* [9 o  ^+ U ３１	8 N% m7 R" ?0 o. I ４２	* l, q8 i3 Z( H/ X ５２ + K  {( H. B2 H! a, U+ T
, a2 y& ~4 W2 [/ `% K 锦纶 " C/ w* j# J6 }' J5 _+ A" F6 |	x& E, D' q  e9 m3 I5 I1 ]1 d ２５．４ , A6 W% Z3 B3 _6 Z% ]	９０	９２	９６
+ G- B, R, R' v: k0 [$ Q 弹力锦纶 : F9 |1 A0 L, l+ P4 S	: W8 G3 g2 h: `0 s ７．６	9 R+ g7 m7 U7 v; l) `) e) W) V １００   x% W8 {$ M/ P	# F' c, G; \5 H2 l １００ 1 f. b1 R  B1 w9 w	* A& w% _# Y# Z( I １００

不同直径、不同卷曲密度的分梳山羊绒纤维集合体的压缩性能，与细绵羊毛作对比，可对山羊绒、细绵羊毛的客观检验和评价提供参考：
* o) L8 d/ o' w0 a1 A- M（１）山羊绒压缩变形量比细绵羊毛小，大体可以小２０％ ，并且压缩松弛较慢。
* C2 ^0 O6 ]5 J( D（２）山羊绒压缩功小，压缩弹性功回复率比细绵羊毛高７％ ～１０％ ，说明山羊绒易被压缩，压缩弹性好，耐压缩疲劳好。
（３）山羊绒的压缩变形量与纤维直径、卷曲度密切相关。因此在选育、饲养山羊过程中，纤维直径、卷曲形态都应考虑。
（４）毛、绒纤维集合体的压缩性能在一定程度上可描述松散纤维的柔软手感，纤维集合体耐压缩力小，手感柔软。