第二章织物的主要结构参数设计08Word文档下载推荐.docx
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这是一项技术性很强的工作。
下表所示为织物主要特性与纤维性能的关系。
表：
织物主要特性与纤维性能的关系
织物特性
纤维有关性能
纱线结构因素
织物结构因素
轻
比重、卷曲度
捻度、空隙率
组织、结构
薄
细度和长度、强力、刚度
捻度、纱支
强力
强力、摩擦特性
捻度
密度、交织点
耐磨
断裂功、弹性、抗弯特性、表面状态、细度、静电性能
捻度、粗度
支持面积、厚度、组织
覆盖
比重、截面形状、透明度
毛羽
覆盖率
刚度
抗弯刚度、细度
捻度、支数
紧度、交织度
弹性
弹性回复、刚度、细度卷曲状态
结构
稳定性
变形、初始模量、弹性、耐热性、回潮率
紧度
抗皱性
弹性、刚度、细度
纱内纤维数
密度、厚度
光泽
表面特征、截面形状、细度、卷曲度
捻度、毛羽
组织
保暖性
卷曲度、表面形状、导热率
空隙率
体积重量、厚度
透气性
细度、卷曲率、表面形状
毛羽、支数
覆盖率、厚度
起球
长度、细度、刚度、截面形状、强伸度、静电
密度、组织
表中同时列出了纱线结构和织物结构方面的内容。
此表所列仅仅是定性的关系，在实际设计中还要凭经验和实际数据进一步确定其数值。
另外，此表所列内容也并不完全，仅说明决定织物的某项性能，需从纤维、纱线和织物三方面入手。
只有深刻了解纤维、纱线和织物与相应性能之间的关系，作出合理的选择或选用具有特殊性能的纤维与纱线和织物结构，才可能设计并开发出高水平的产品。
这里要强调的是，为了获得满意的性能，应注意：
第一，要以织物性能为中心，选择所需原料；
第二，要对性能充分理解，掌控原料与性能之间的相互关系，使原料的选择恰如其分；
第三，充分利用纤维、纱线、织物以及后处理技术，以获得最佳效果；
第四，围绕某一性能，在选用原料时充分估计可能产生的副作用，若影响不大，可以不必顾忌。
以上是常规纤维与常规纺织品之间的关系。
对于新型纤维来说，还有许多新的、细的、深层次的关系，值得进一步了解和探索。
例如，纤维截面形状的改变，初看变化并不复杂，但实际上，使纤维的比表面积、容积发生了很大变化，纤维的密度、光泽等也随之而变，纤维的许多物理机械性能和染色性能也会受影响。
这些对织物来说，影响的内容和深度，更是广泛而深刻。
已有大量事实可以证实。
如果其间关系不清楚，那么所设计出来的产品，不但不能发挥纤维异形的优势，而且还会适得其反。
同样使用细旦和超旦纤维，似乎只是纤维线密度的一点变化，事实表明，超细旦纤维不仅本身的许多特性发生了显著的变化，织成的织物，其特性的改变可以达到意想不到的效果。
为此，我们在应用高新技术纤维时，不但要了解纤维特性的一般变化，而且还要了解其深层次的变化以及这些变化的后果及其对织物的影响。
了解纤维对织物的影响，最好做到定性和定量。
应指出的是；
各种高新面料，其织物要求质量高、精细、有创新特色，为此，必须精心设计，精雕细刻。
既要深刻理解所用的新纤维，又要熟悉纤维与织物之间多方面的关系。
只有真正做到知己知被，才能得心应手。
3、不同用途纺织品对原料的要求
设计开发一种纺织品，首先要了解它所要求的主要性能和功能，然后选择相应的原料。
当然具体设计时，不仅应作定性考虑，还要尽可能做到定量。
同时要计及纱与布的结构、加工工艺、生产条件以及产品的审美性和经济性等。
不同用途的纺织品对原料性能的要求也不同。
从下表可以看出各种纺织品的基本要求。
这里仅仅罗列了各种产品对纤维所需的基本性能，这是极不够的。
产品在性能方面的要求随各种具体情况和用途有很大的差异。
就衣料来说，闲散服要求轻便、舒适、易洗；
旅游服最好方便、随便、舒适、全气候；
运动服希望有足够的可伸性、可复性、湿热交换性、使用方便、全气候性，以便显得有活力；
工作服随各种工作有自己的特点等。
当然还要考虑时间、地点、场合、男女、老幼等具体情况。
一般产品的用途决定产品的性能，因此产品用途是新产品开发的更主要的目标。
为此在产品设计开发时，首先确定用途，但应以主要用途为出发点，而且尽可能具体明确；
然后根据这一用途选择织物的特性，织物特性也应突出重点，进而选定有关性能的纤维；
在这一设计过程中，自然也应照顾到其他次要因素。
不同用途的纺织品对纤维性能与功能的要求
纺织品
对纤维性能与功能的要求
衣料
强伸度、尺寸稳定性、轻、吸湿性、透湿性、透气性、保暖性、隔热性、防水性、疏水性、舒适性、易染性、安全性、抗静电性、阻燃性
寝具
舒适性、透湿性、冷暖性、耐久性、耐洗性、卫生性、阻燃性
窗帘
阻燃性（第一位）、保湿性、隔热性、隔音性、吸音性、抗静电性、防火性、防菌性、防霉性、吸湿性、吸水性
体育用品
高强力、质轻、坚牢性、防水性、透气性、透湿性、防火性、防霉性、流行性运动功能性
农林水利
高强力、高模量、耐气候、柔软性、拒水性、高比重、光谱转换性
过滤材料
耐热性、易剥离性
轮胎线
质轻、高强力、耐磨耗、耐冲击、尺寸稳定性、高粘结性、耐水性、耐气候性、耐药品、阻燃、抗疲劳
土木建筑用
与农林水利、交通运输用纺织品类似
作混凝土增强材料时，要强力高、高模量、耐碱性、耐锈性、耐腐蚀性、混凝土粘结性
作为耐热材料时，要求强耐火性、耐热老化性、耐燃烧性
土工布：
质轻、耐压、耐腐蚀、抗磨、高渗透能力
海洋开发用
绳网要求：
质轻、高强、耐压性、耐久性、非腐蚀性、耐冲击性、耐磨性、低比重和高比重、海草等海洋生物的易附着性、藻类贝类等海洋性生物的非附着性、吸附性
宇航用
弯曲、切削、开孔等机械加工性、轻量化、火箭上升时耐高噪音性、耐冲击性、耐热性
能源开发
原子炉等要求：
高保湿性、阻燃性
液化气输送要求：
低湿保冷性、耐冷性
海水提铀要求：
高吸附性、耐海水性、高分离性
医疗用
人工脏器：
决定于有关器官的功能、纤维对生物体的适应性、抗血栓性、渗透性和选择性
手术用线：
体内崩解性、生物吸收性
情报用
情报记录纸、打字机色带、绝缘材料、无尘室用品、光纤维等
情报领域：
光功能性、导电性
消防用
耐热性、耐火性、阻燃性、耐气候性、耐磨耗性、耐药品性、请量化
军工用
衣料类：
防水性、疏水性、透湿性、通气性、抗静电性、防火性、耐热性、耐寒性、全气候性、轻薄化、压缩性、收藏性
帐篷：
通气性、透湿性、疏水性
伪装：
对可见光和红外光
（七）纤维的可纺性、可织性和可染性
纤维的变化对纺、织、染加工有很大的影响，当代各种新颖纤维虽有创新之优，却都在不同程度上影响到后加工工艺，有时甚至要改变工艺、改变设备、改变工序。
但实际上，在应用时它们在设计、织造和染整工程中的难度．也水涨船高，出现了许多常规加工所没有遇到的问题。
二、原料设计原则
在原料选择时，应根据产品的用途、特点及对象，选择相应的纤维原料及其混纺比。
】
第二节纱线设计
不同的纱线结构，不同结构纱线的配置，会产生丰富多样的产品。
在纱线设计中，不仅要设计纱线的结构，还要按织物风格要求设计纱线的线密度、捻度与捻向。
一、纱线的结构
纱线是介于纤维与织物之间的“中间体”，它与织物的关系自然更为直接。
在设计开发新产品时，大多数情况下并不是直接由纤维制成织物的，必须要运用纱线的特点。
但是纱线并不单一，它随原料、原料的组合、纱线结构和加工方式的变化，品种越来越多，尤其是近代各种新纤维的开发应用，新型纺纱的不断涌现，纱线在结构上作种种改变，纱线的品种大幅度的增加，在性能上、外观上各有特色，可以说是琳琅满目、美不胜收。
如果不掌握、不熟悉这些纱线，要运用纱线，设计出美好的织物，是难以想象的。
下面先从不同的角度介绍纱线的类型。
（1）按原料分类：
棉纱、麻纱、毛纱、绢纺纱、梳毛纱、仿毛纱、生丝、丝线、粘胶纱、醋酯纱、锦纶纱、涤纶纱、混纺纱、混合长丝纱、交粘线。
（2）按纤维形态分类；
短纤纱、长丝纱、变形纱、特殊纱（饰纱、膜裂纱、纸状纱）、被覆纱（包缠纱、包芯纱）。
（3）按纱的根数分类：
单股线、双股线、三股线、多股线。
（4）按捻度分类：
S捻纱、Z捻纱、强捻纱、弱捻纱、常捻纱、极强捻纱、无捻纱。
（5）按用途分类：
机织纱、针织纱、手编纱、缝纫纱、手缝纱、花边纱线、刺绣纱、工业用纱。
（6）按细度分类：
高支纱、中支纱、低支纱。
（7）按纺纱方式分：
环锭纱、自由端纺纱、自捻纺纱、包缠纱、包覆纱、包芯纱、精梳毛纱、粗梳毛纱、普梳纱、精梳纱、废纺纱。
（8）按纤维成分分：
纯纺纱、混纺纱。
（9）按纤维长度分：
棉型纱、中长型纱、毛型纱。
二、纱线规格的设计
（一）纱线的线密度
复习：
1、纱线细度的表示方法：
线密度（特数）、公制支数、英制支数、纤度、纱线的直径，
及其换算
（1）线密度Tt（tex）：
1000米长的纱线，在公定回潮率时的重量克数。
（2）公制支数Tm：
在公定回潮率时，1克中纱线所具有的长度的米数。
（3）英制支数Te：
在公定回潮率9.89%时，1磅中的棉纱线所具有的长度的840码的倍数。
（4）纤度D（旦）：
9000米长的纱线，在公定回潮率时的重量克数。
（5）纱线直径（mm）：
纱线直径的计算公式：
kd表示纱线的直径系数，棉纱线0.037，丙纶纱0.049，腈纶纱0.43，维纶纱0.041，精纺毛纱0.040，粗纺毛纱0.043。
2、换算
，
纱线原料
棉
纯化纤
涤/棉65/35
维/棉50/50
腈/棉50/50
丙/棉50/50
C值
583
590.5
588
587
Te=0.5905×
Tm；
Tm=1.693×
Te
Tt×
Tm=1000
D=9×
Tt
习题：
分别将4040（经纱与纬纱同为40英支单纱）棉府绸和4040涤65/棉35涤棉府绸换算成线密度表示。
纱线线密度的确定是织物设计的主要内容之一，线密度大小对织物的性能起着决定性的作用，应根据织物的用途和特点加以选择。
在织物设计中，经纬纱线线密度的配置一般有三种形式，即Ttj=Ttw,Ttj>
Ttw,Ttj<
Ttw。
在大多数情况下，采用Ttj=Ttw和Ttj<
Ttw两种形式。
这是因为这种配置对生产管理比较有利，织机的效率比较高。
在某些情况下，为体现织物外观的特殊效应，也有采用Ttj>
Ttw的，但其差异不宜过大。
（二）纱线的捻度
纱线的捻度与织物外观、坚牢度都有关系，在设计时应根据织物的特点，对纱线的捻度提出一定的要求，在临界捻度范围内，适当增加纱线捻度，能提高织物的强力，但捻度过大，织物手感变硬挺，光泽较弱。
捻度较小的织物手感柔软，光泽较佳。
设计时要根据经纬纱的不同及纤维长度的不同，选择不同的捻系数，一般是经纱捻度略高于纬纱捻度，薄型织物捻度大于松软织物，线密度低的纱线捻度大于线密度高的纱线，纤维长度短的纱线捻度大于纤维长度长的纱线。
当织物用股线制织时，线与纱的捻度配合对织物强力、耐磨、光泽、手感均有一定影响，当股线与单纱的捻系数比值为
时，股线强力最高，当捻系数比值为1时，则表面纤维平行于股线轴心线，纱线光泽好，且纱线的结构较紧密。
由于在并捻过程中其单纱已除去了部分杂质，表面毛茸减少，所以线织物的耐磨性、手感与光泽均优于纱织物。
（三）纱线的捻向对织物性能的影响
纱线的捻向分为Z捻（右捻）和S捻（左捻）两种，织物中经纬纱捻向的配合对织物的手感、厚度、表面纹路等都有一定的影响。
1、捻向对织物手感的影响
织物内经纬纱的捻向对织物的手感有直接影响。
图（a），经纬纱为异向捻并分别为Z、S捻的配合情况。
从图中可以看出，经纬纱异向捻配合时，交织处经纬纱内的纤维方向互相垂直，不能平行嵌入。
所以，它的结构没有经纬纱同向捻的紧密，纤维的滑移可能性较大，强力稍低，而织物厚度显得稍厚，手感比较柔软丰满。
图（b），经纬纱同向捻并均为Z捻。
经纱与纬纱的交织处，经纱方面的捻向完全和纬纱正面的捻向趋于一致。
经、纬纱交错时就互相嵌入，拉伸时纱线间的切向滑动阻力较大。
因此，经纬同捻向的织物结构就比较紧密，断裂强度也比较高，而织物厚度相对较薄，手感较为挺实。
2、捻向对织物光泽的影响
（1）经纬纱捻向对光泽的影响
当采用不同捻向的经纬纱进行交织时，如图（a）所示，经纱为Z捻纱与纬纱S捻纱配合，其经纬交织点在接触处纤维相互交叉，不但织物表面的纤维排列方向相同，组织点突出，贡条明晰，光泽较好，且交织处纤维互相垂直吸色性好，染色均匀。
当经纬纱捻向相同时，如图（b）所示，经纬纱均为Z捻，在织物的表面上纤维排列方向相反，且在交织处互相平行，所以光泽稍逊。
（2）捻度对织纹清晰度的影响
纱线表面纤维的排列状况，会影响纱线的反光性能，在组织设计时，只有懂得了纱线的反光性能，才能与组织合理配合，以获得织纹清晰、条格隐现或织物表面光滑平整的效果。
要获得清晰明显的斜纹效应，必须使织纹的斜向与反光带斜向一致，即织纹斜向与纱线捻向相反。
3、经纬纱捻向和织物外观效应
利用经纬纱正反捻向光线反射不同这一特点，可以构成各种各样的隐条、隐格或其他隐型花型。
4、捻向对斜纹织物透气量的影响
如图（a）所示经纬纱分别为Z捻和S捻时，织物较厚，透气量均较小。
如图（b）所示当经纬纱都用Z捻时，无论是左斜纹或右斜纹，织物较薄，透气量均较大。
第三节织物设计
在原料选定、经纬纱线组合确定后，应进行织物设计，包含织物组织设计、织物经、纬密度设计、布边设计。
一、织物组织设计
织物组织设计是织物设计中的重要组成部分，恰当与否直接影响织物的外观、手感及性能。
设计织物时，对织物组织的选择应考虑织物的品种，织物品种的不同对织物组织的要求不同，如平布、府绸必须选择平纹组织，卡其、华达呢则选择2/2斜纹或3/1斜纹等组织，绉纹布要用绉组织，小花纹织物要选用小提花组织等。
进行组织设计时，还应综合考虑纤维原料、纱线线密度、经纬密度及纱线排列等因素，以取得最佳的综合效果；
应考虑生产条件，如织机类型、综片数、纹针数、选纬针数（梭箱数）等；
利用各类组织没计的基本规律与形式变化法则，设计出体现织物风格特征的新颖组织。
二、密度与紧度设计
织物经纬密度的大小和经纬密度之间的相对关系是影响织物结构最主要的因素之一。
它直接影响到织物的风格和物理机械性能。
显然，经纬密度大，织物就显得紧密、厚实、硬挺、耐磨、坚牢；
密度小，则织物稀薄、松软、透通性好。
而经纱密度与纬纱密度之间的比值，对织物性能影响也很大，一般来说，织物中密度大的一方纱线屈曲程度大，织物表面即显现该方纱线的效应。
此外，经纬密度的比值不同，则织物风格也不同，如平布与府绸，斜纹布、哔叽、华达呢与卡其都具有不同的外观风格等。
（一）紧度理论设计法
根据织物中经、纬纱的交错情况，在一定的线密度、织物组织和结构相条件下，假设纱线为不可压缩的圆柱体，经纬纱最大理论密度可按下式计算：
（推导参考谢光银主编的纺织品设计P34——38）
式中，Pjmax、Pwmax——织物最大理论经密、纬密，根/10cm；
Ejmax、Ewmax——规则组织紧密结构织物各结构相的经、纬向的紧度值，%；
Rj、Rw——织物组织的经纬纱循环数；
tj、tw——完全组织中只组织的经纬纱交错次数；
N——结构相序数（N≠0）
dj、dw——经纱、纬纱的直径，mm；
假设纱线是柔软且不可压缩与伸长的圆柱体。
纱线在织物内的直径可以按下式计算：
式中：
kd——织物内纱线的直径系数;
Tt——纱线的线密度，tex;
δ——纱线的密度，g/m3
棉纱线kd=0.037。
在求得最大经、纬密度后，分别乘以设计所要求的经向紧密率和纬向紧密率即得所设计织物的经密与纬密。
Pj=Pjmax×
Kj
Pw=Pwmax×
Kw
式中，Kj、Kw——所设计织物的经、纬向紧密率，%。
紧密率K：
是指实际织物的紧度对相同组织、相同结构相的紧密结构织物紧度的比值。
可用来确切地比较各种实际织物之间的紧密程度。
式中，K——织物的紧密率，%；
E实——织物的实际紧度，%。
例题：
某精梳府绸，采用J14.5×
J14.5tex，结构相为7，其经向为最大紧密状态，纬向紧密率为77%。
求其经、纬密度。
解：
以上是根据织物结构理论计算求得的经、纬密度。
对于具有相同平均浮长的不同组织之间的差别以及纱线性质、织造工艺的影响均未考虑，因而与实际情况有一定的出入。
在产品设计时，需做适当调整，更需要在产品试织中做进一步修正。
（二）经验公式法
应用勃莱依经验公式可以求得正常织造条件下织物的最大经、纬密度。
这种方法可分4种情况计算。
（1）方形织物的经、纬密度
织物经、纬向密度相等，经、纬纱线密度相等的织物称为方形织物，其最大经、纬密度值的计算公式
式中Pjmax（Pwmax、Pmax）——方形织物的最大经（纬）向密度，根／10cm；
Tt——经（纬）纱线线密度，tex；
F——织物组织的平均浮长应用此公式时须设Fj=Fw；
m——织物的组织系数（随织物组织而定）见下表1所示；
C——不同种类织物的系数，见下表2所示。
表1各类组织的m值的取值表
组织类别
F
m
M
平纹
F=Fj=Fw=1
1
急斜纹
Fj﹥Fw取F=Fj
0.42
斜纹
F=Fj=Fw﹥1
0.39
F=Fj=Fw
0.51
缎纹
F=Fj=Fw≧2
Fj﹤Fw取F=Fw
0.45
方平
缓斜纹
0.31
经重平
纬重平
0.35
经斜重平
变化斜纹
纬斜重平
表2不同种类织物的系数
织物种类
棉织物
1321.7
生丝织物
1296
精梳毛织物
1350
熟丝织物
1246
粗梳毛织物
（2）织物经、纬纱线线密度不等，经、纬向密度相等
当织物经、纬纱线线密度不等，而经、纬向密度相等时，则织物最大密度值的计算公式为：
为经、纬纱线线密度的平均值，其计算式为
（3）织物经、纬纱线线密度相等而密度不等
织物的经、纬纱线线密度相等而密度不等时，大多数情况下，织物的经密总是大于纬密，其经、纬密的计算公式为
Pwmax=K’Pj—0.67
式中K’——方形织物结构时的常数。
Pj——设计织物的经密
求K’时，需要将此织物转化为紧密状态下的方形织物来计算，即Pjmax=Pwmax=Pmax，于是
Pwmax=K’Pj—0.67
K’=PwmaxPjmax0.67=PmaxPmax0.67=Pmax1.67
将求得的K’值及已知的Pj值代入Pwmax=K’Pj—0.67中，即可求得所需的Pwmax值。
设计某纯棉2/2斜纹织物，经、纬纱线均为28tex，拟定经密为335根/10cm，求该织物的最大纬密。
先求出转化为方形织物时的最大密度：
式中1.31——斜纹织物的Fm值
Pwmax=K’Pj—0.67=Pmax1.67×
Pj—0.67=3271.67×
335—0.67=322根/10cm
（4）织物经、纬密度与经、纬纱线密度均不相等
其计算公式为
计算方法与方法3相同，先求出K’值。
今设计一纱直贡织物，其经、纬纱线线密度为29tex×
36tex，织物组织为五枚经面缎纹，经向密度为503根／10cm，求其纬向最大密度。
解根据题意，应使用方法4
先求出
再求出K’值
则
因此，最大纬纱密度为267根／10cm。
运用这一经验公式，不仅可以求得所设计织物的经、纬密度，还可以在拟定了纱线的线密度与密度后，预测织物的紧密程度，从而预测其织造的难易程度和织物的外观风格。
某全毛啥味呢，其线密度为（17.9tex×
2）×
（20tex×
2），上机密度为276根／10cm×
272根／10cm，试判断
（1）织造是否困难；
（2）织物是否太松。
（1）此织物相应方形织物的最大密度为：
该织物为精纺毛织物，织物组织为2/2斜纹，故式中取C=1350，Fm=1.31
假设已知Pj=276根／10cm，
求出K’值
因此，最大纬纱密度为295根／10cm，大于现设
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