★纺织材料在使用和加工过程中，摩擦力和抱合力产生的影响很大。只有单根纤维之间的摩擦抱合，才能构成纱线和各种纺织品。纺织材料的摩擦抱合性质对纺纱工艺的可纺性，制成织物的手感、起毛起球、耐磨和抗皱等服用性能构成影响。
★纤维的摩擦性质具有两重性，因此一方面要利用它，另一方面又要限制它。
一、摩擦抱合的概念与指标
(一)摩擦力---- 摩擦力指两个相互接触的物体在法向压力(负载)作用下相互移动时的切向阻力。
(二)抱合力----指相互接触的纤维材料在法向力等于零时相对移动时的切向阻力。影响纤维抱合力的因素很多，主要是纤维的几何形态、排列接触状态、纤维弹性和表面油剂等。此外，温湿度也有明显的影响。一般是纤维卷曲多或转曲多，细长而较柔软的，抱合力就大。
(三)抱合系数----抱合系数指纤维单位长度上的抱合力。单位为：cN／cm。
(四)抱合长度----纤维条的自身重力等于其强力(即抱合力)时所具有的长度。
(五)切向阻抗系数----- 纺织纤维在相互滑动时所受到的切向阻力应包括摩擦力F摩和抱合力F抱两部分，当法向压力为Ⅳ时，则切向阻抗系数=（F摩+F抱）/N。
(六)切向阻抗系数的测定----利用Y 15l型纤维摩擦系数测定仪，用它可以测试纤维与纤维，纤维与金属、陶瓷等其他材料问摩擦的静切向阻抗系数和动切向阻抗系数。
★一般情况下，静态切向阻抗系数大于动态阻抗切向系数。它们的大小和两者的差值影响着纤维制品的手感。差值也大的纤维，手感硬而爽；差值也小的纤维，手感柔软而滑腻。二、影响切向阻抗系数的因素
(一)纤维表面性质----主要是纤维表面光滑程度的影响。
(二)化纤油剂----摩擦情况主要取决于油剂的黏度。当油剂黏度低，流动性大时，则摩擦的切向阻抗系数小。
(三)温湿度--- 一般纤维摩擦时的切向阻抗系数随温度升高而降低。对合成纤维来说，当温度升高到一定值后，摩擦时的切向阻抗反而会随着温度的继续上升而加大。
(四)法向压力--- 对大多数纤维而言，摩擦时的切向阻抗系数随法向压力的增加主体趋势是下降的，开始时较明显而后逐渐降低，类似负指数曲线“L”。
(五)滑动速度---- 在不同滑动速度下，切向阻抗系数有着极明显的变化。低速时，切向阻力或切向阻抗系数呈现不稳定状态，在一定范围内波动；随着滑动速度的增大，波动现象减少，切向阻力或切向阻抗系数稳定，并随着滑动速度的增大而逐渐增大。
三、纤维摩擦抱合性质与可纺性的关系---- 纤维的摩擦抱合性质与其可纺性关系很大，而且纺纱各工序对摩擦抱合性能的要求并不一致。
1、开清工序从开松效果良好的要求来看，希望纤维的动、静摩擦系数都小些；但从纤维卷成形优良、防止粘卷的要求来看，则希望纤维的抱合性能要好，动、静摩擦系数特别是静摩擦系数要大些。
2、梳理工序为使纤维网不下坠飘荡，纤维条成条优良，不蓬松，不堵喇叭口，希望纤维的抱合力要好些，静摩擦系数要大些。
3、并条、粗纱和精纺工序中，牵伸时要求纤维平滑些，并且要防止绕罗拉、绕胶辊，因此动、静摩擦系数均不能太大，但也不能太小，否则将影响成纱强力。此外，为了减少车间中的飞花，希望纤维的抱合力大些；为了减少纺织品加工中的静电现象，则希望摩擦系数小些。
★总的说来，为使纤维的可纺性优良，必须有良好的抱合性，但又比较平滑，摩擦系数不能太大，并要求静摩擦系数比动摩擦系数大些。对合成纤维来说，必须加有适当的卷曲以保证一定的抱合性，否则其可纺性就差。生产上还采用对纤维加油剂的方法来防止摩擦系数太大，以保证良好的可纺性。
四、纤维的磨损
1、纤维和纱线相互之间或与其他物体间摩擦过程中都会产生磨损。磨损过程中，纤维受到磨料的刨刮、劈削、犁割等作用，使纤维变细、损坏、断裂；在纱线中有些纤维可能被切断或抽拔出来，使纱线解体而破坏。
2、影响纤维耐磨损性能的因素非常复杂。首先是纤维的分子结构和微观结构。 其次是纤维性能方面。此外，磨损过程的条件，如温湿度，试样的张力，磨料的种类、形状、颗粒大小、锐利程度、硬度等，都对纤维的耐磨性能直髭堕。特别是磨料的特征、纤维的表面硬度与磨料的表面硬度的比例等，直接影响到纤维耐磨损破坏的能力。
第五节 纤维的弯、扭、压性质简介
一、纤维的弯曲---- 纤维在纺织加工和使用过程中都会遇到弯曲。纤维抵抗弯曲作用的能力较小，具有非常突出的柔顺性。实际上，纤维发生弯曲破坏的概率并不高。
(一)抗弯刚度---- 由材料力学可知，纤维或纱线在受横向力F(由F力产生弯矩)作用下所产生的弯曲变形挠度；在F力作用下的弯曲变形挠度较小，表示纤维比较刚硬，故抗弯刚度大。
1、纤维粗细不同时，抗弯刚度也不同。为便于比较并确切了解材料的性能，近年来均把抗弯刚度折合成相同线密度(1 tex)时的抗弯刚度，叫作相对抗弯刚度。
2、各种纤维的相对抗弯刚度的差异是很大的。织物的挺爽、软糯性能及身骨与相对抗弯刚度都有一定的关系。抗弯刚度小的纤维制成的织物柔软贴身、软糯舒适，但容易起球。抗查剧度大的纤维制成的织物比较挺爽。
(二)纤维在弯曲时的破坏
1．概念----纤维是极易变直为弯的，有的本身就是卷曲的。这里所说的弯曲则是指外力作用下的弯曲变形。弯曲时纤维各部位的变形是不同的，纤维轴线处的长度不变，称为中性层，而外侧受拉而伸长，内侧受压而缩短。
图7—32纤维的弯曲破坏
2．最小允许曲率半径----纤维或纱线越细、拉伸断裂伸长率越大时，越不易折断(允许的曲率半径越小)。
3．实用指标---- 通常情况下，纤维互相钩接或打结的地方最容易产生弯断。所以，采用钩接强度和打结强度来反映纤维抗弯曲破坏的性能。
★钩接强度和打结强度之所以较拉伸断裂强度小，主要原因是在钩接和打结处纤维弯曲，当拉伸力尚未达到拉伸断裂强度时，弯曲外边缘拉伸伸长率已超过拉伸断裂伸长率而使纤维受弯折断。因而相对抗弯刚度高和断裂伸长率大的纤维，钩接强度和打结强度都较高。对于纤维来说，钩接强度率和打结强度率最高达到100％。
(三)纤维的重复弯曲----纤维在重复弯曲作用下，也会使结构逐渐松散、破坏、最后断裂。
二、纤维的扭转
(一)抗扭刚度----纤维与任何物体都一样，在受到扭矩作用下，会产生扭变形，在相同扭力条件下，物体的扭变形与参数EI成反比。其值越大，物体越不易变形，表示物体越刚硬。EI这个指标就称为扭刚度RT
1、由于纤维粗细不同，为能正确表达和便于比较，通常将抗扭刚度统一折合成线密度为1 te，时的抗扭刚度，即相对抗扭刚度。
2、随着纤维扭变形的增加，相对抗扭刚度将继续增加。由于纤维的拉伸变形示功图和扭转变形示功图都不是直线，所以相对抗扭刚度随扭变形的增加也不呈直线。
3、在重复扭转条件下，纤维抗弯刚度的剪切弹性模量也有变化，这与纤维中大分子、基原纤的重新排列相联系的蠕变、松弛有着密切的关系。、
(二)纤维扭转时的破坏---- 随着扭转变形的增大，纤维中剪切应力增大，在倾斜螺旋面上相互滑移剪切。在纤维中，它造成结晶区破碎和非结晶区大分子被拉断，沿纵向劈裂，最后断裂。在纱线中，它造成纤维相互滑动。
1、随着纱线捻度的增大，纤维上捻角也增大，同时纤维的扭应力增大，脆性增大；纱线在超过临界捻系数之后，强度下降，断裂伸长率减小，脆性也增大。
2、扭转变形也有急弹性变形、缓弹性变形塑性变形之分，也有蠕变和应力松弛现象。
三、纤维的压缩
(一)纤维压缩的基本规律----为了便于运输和贮存，纤维集合体需要压缩其体积；纤维在其加工过程中和制品使用中也会受到压缩作用。
1、纤维集合体中，由于纤维彼此交叉排列，在承受挤压时，往往会发生弯曲和剪切作用，但以压缩变形为主。
2、压缩变形的另一特点是随着压力的增大，平均密度也增大。起初压力较小，试样的压缩变形甚大，这主要是排除了试样中的一些空气，使纤维排列更加紧密，这时试样中纤维发生较大的弯曲变形。随着压力的增大，变形量和平均密度增长趋于缓慢，纤维密度趋近于自身的平均密度。
3、单根纤维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。但由于单根纤维测定上的困难，至今研究不多。在研究纤维的弯曲性能时，所测定和计算的弯曲弹性模量是已经综合了沿轴向拉伸和压缩的性能在内。随着横向压力的增大，纤维沿受力方向被压扁，沿垂直方向变宽。
4、纤维集合体受压缩后，体积的变化也有急弹性、缓弹性和塑性之分，也存在蠕变和应力松弛现象。
(二)纤维在压缩中的破坏-----纤维在一般压缩条件下不会造成明显的破坏，但在强压缩条件下会造成破坏。纤维块体或纱线在经受强压缩条件下，纤维相互接触处出现明显的压痕(受压产生的凹坑)。再严重时，开始出现纵向劈裂(这与纤维中大分子取向度较高，横向拉伸强度明显低于纵向拉伸强度有关)。当压缩很大时，这些劈裂伸展，会碎裂成巨原纤或原纤。
第六节 实验
一、单纤维强力测试
单纤维强力测试同第五章同名实验。若希望进行拉伸曲线的分析和有关指标的手工测试，可在设置菜单中设置打印曲线。
二、纤维摩擦实验
(一)实验目的与要求
通过实验，熟悉Y15l型纤维摩擦系数测定的结构，了解纤维摩擦系数测定的方法。
(二)实验仪器、用具与试样
Y151型纤维摩擦系数测定仪及附件(摩擦辊芯、预加张力夹、纤维成型板、铁夹子、金属梳片)，镊子、塑料胶带、剪刀及化学纤维一种(涤纶、腈纶、锦纶、丙纶等)。
(三)实验方法与程序
1．试样准备
(1)将试样先在标准大气条件下调湿，再将试样制成试验辊。试验辊的表面要求光滑，不得有毛刺，不得沾有汗污，纤维要平行于金属芯轴，均匀地排列在芯轴的表面。
(2)从试样中取出o．5 g左右的纤维，用手扯法整理成一端平齐、纤维顺直的纤维束(注意：在整理纤维过程中，手必须洗干净，而且只能握住纤维的两端，不要接触纤维束的中段)。然后用手夹持纤维束的一端，用金属梳片梳理另一端，去掉纤维束中的纤维结和散乱纤维，梳理完一端再倒过来梳理另一端。此时纤维片宽度约3 cm，厚度约在O．5 mm左右。
(3)将纤维用镊子夹到纤维成型板上，并使纤维片一端超出成型板上端边缘20～30 mm，将此超出部分折人成型板的下侧，用铁夹子夹住。
(4)将成型板上的纤维片用金属梳片梳理整理后，再用塑料胶带沿成型板前端(不夹夹子的一端)将纤维片粘住，胶带两端各留出5 mm左右，粘在试验台上。
(5)去掉夹子，抽出成型板，将弯曲的纤维剪掉，使留下的纤维长度在3 cm左右。揭起粘在试验台上的塑料胶带右端，将其粘在金属辊芯顶端，旋转辊芯，以塑料胶带粘住的纤维片就卷绕在辊芯表面。卷绕时，应使纤维束的一端(粘住的一端)与金属辊头端平齐。卷好后，将露出在辊心头端外面的胶带折入端孔，以顶端螺丝和垫圈固定，再以金属梳子梳理不整齐的一端，使纤维平行金属辊芯，均匀地排列在辊芯表面，并用剪刀剪齐。
(6)先从金属辊芯右端套入螺母，再从金属辊芯左端套人螺钉，并用左手拇指抵住金属辊芯右端。然后三指用力使螺钉贴紧在金属辊表面，再拧紧螺母。注意拧紧过程中，固定螺钉的左手不能放松，只能用右手旋紧螺母，否则已平行于辊芯的纤维会旋成螺旋形，破坏试样表面状态。
(7)检查纤维辊纤维层表面是否平滑，如有毛丝，则应用镊子夹去。如果测定纤维与金属板或纤维与橡胶间的摩擦系数时，可直接将金属辊芯或橡胶辊芯插入主轴内孔，即可进行试验。
注：在制作纤维辊过程中，手指不能接触辊芯表面包覆的纤维层，否则会影响测试结果。
2．动摩擦系数测定
(1)调节仪器水平位，接通电源，并打开扭力天平开关，校准天平零位。
(2)将准备好的纤维辊插进仪器主轴内孔，并固定住。
(3)在试样中任选一根测试摩擦系数的纤维，在纤维两端夹上100 mg的张力夹各一个，将其中的一个张力夹头骑跨在扭力天平秤钩上，另一个张力夹头绕过纤维辊表面，自由地悬挂在纤维辊的另一端。如果被测纤维较粗，或者卷曲数很多，可选用150 mg或200 mg的张力夹头。
(4)调节纤维辊的前后、左右、高低位置，使纤维在纤维辊上的包围角为180。，并且为垂直悬挂，不能歪斜。
(5)调节传动装置上的三个手柄位置为(ADG)，即使纤维辊转速为30 r／min，然后开动发动机，纤维辊转动。
(6)打开扭力天平开关，这时由于纤维与纤维辊之间的摩擦力，天平指针偏向右边。
(7)以缓慢的速度(大约7 s加100 mg的速度)转动扭力天平手柄，即对挂着张力夹的纤维施加一向上的托力，直至扭力天平指针回复零位，或使扭力天平的指针在平衡点中心两边等幅摆动，读取扭力天平上的读数，此读数即为P动，将手柄复位，扭力天平开关关上。
(8)每根纤维如此重复操作2～3次，记录平均值。每个纤维辊测定6根纤维，得到6个纤维与纤维辊之间的摩擦力值。测5个纤维辊共30个数值，分别记录。求出P动的平均值，按公式计算动摩擦系数值。
3．静摩擦系数测定
(1)按动摩擦系数测定方法前(1)一(4)步骤操作。
(2)纤维辊不转动，打开扭力天平开关，缓慢转动扭力天平手柄。当转动至某一位置时，纤维与纤维辊之间发生突然滑移，这时应立即停止转动扭力天平手柄，并读取当天平指针开始偏转时扭力天平上的读数。
(3)测试次数与测动摩擦系数相同。
(四)指标计算
按公式计算动、静摩擦系数，并计算统计值：平均值、均方差、变异系数。
(五)实验报告要求
(1)记录：试样名称、仪器型号、仪器工作参数、环境温湿度和原始数据。
(2)计算：动、静摩擦系数。
(六)思考题
(1)动摩擦系数和静摩擦系数在概念上有什么不同?
(2)如何测定纤维的动、静摩擦系数7．
课后作业
1．纤维材料的拉伸指标有哪些?各指标的概念及相关的计算方法是怎样的?
2．试叙述纤维的拉伸过程。哪些指标可用来表示纤维在拉伸全过程中的性质?并说明它们的物理含义o
3．试绘图说明纤维负荷一伸长曲线的基本特征；依据断裂强力与断裂伸长的对比关系，纤维的负荷一伸长曲线可以划分为哪三类?它们各有何特点?
4．如何从测得的纤维应力一应变曲线图上测算该纤维的初始模量、屈服应力、屈服伸长率、断裂功、断裂比功和功系数?
5．试叙述纤维的断裂机理，并对影响纤维强度和伸长的因素进行分析。
6．影响纱线断裂的因素有哪些?
7．粘弹体有哪几种变形?其形成的原因是什么?
8．解释下列名词：弹性、弹性回复率、弹性功恢复率、定伸长弹性功率。如何根据定负荷弹性测试拉伸图来计算定伸长弹性回复率和定负荷弹性功恢复率?
9．为什么羊毛纤维的弹性优于棉、麻?试叙述影响纤维弹性的因素并分析之。
10．解释下列名词：蠕变现象、应力松弛、疲劳，并分析产生的原因。
11．纤维的弯曲性能与织物的服用性能有些什么关系?怎样才算纤维具有良好的弯曲性能?
12．如何区分纤维的摩擦力和抱合力?影响纤维抱合力的因素有哪些?纤维的摩擦抱合力对纤维的可纺性有何影响?
13．影响纤维切向阻抗系数的因素有哪些?
14．钩接强度和打结强度如何计算?如何理解纤维扭转时的破坏?
15．试叙述纤维的摩擦机理和影响纤维摩擦系数的因素。
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