紡織物理學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1紡織紡織(fngzh)物理物理第一頁(yè)，共54頁(yè)。高等紡織材料(cilio)學(xué)-第七章 纖維的表面性質(zhì)第1頁(yè)/共54頁(yè)第二頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì) 纖維的摩擦性質(zhì)是指纖維與纖維，或纖維與其它物質(zhì)表面接觸并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的行為。它是纖維表面性質(zhì)中必然涉及的性質(zhì)之一。在纖維成紗過(guò)程中，纖維是靠其相互間的摩擦作用成網(wǎng)、成條、滑動(dòng)變細(xì)、糾纏結(jié)合成紗的，并具有一定的力學(xué)性能。在織物成形過(guò)程中，也是靠紗線(xiàn)間的相互摩擦作用，使織物的交織點(diǎn)或編結(jié)固定，形成形狀穩(wěn)定、具有力學(xué)強(qiáng)度，又多孔通透、柔軟舒適的織物。對(duì)于非織造布的成形，更是靠纖維表面的摩擦性能，使纖維可以在無(wú)任何粘結(jié)劑的

2、幫助下，僅靠纖維間的糾纏和摩擦使其成形并具有很好的力學(xué)強(qiáng)度。即便對(duì)于添加粘結(jié)劑的非織造布，摩擦作用仍在起著作用，只是對(duì)象換為纖維與膠粘劑，而不是纖維與纖維。纖維的摩擦性能不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感的風(fēng)格。纖維的摩擦還會(huì)導(dǎo)致纖維的磨損(m sn)與變形，產(chǎn)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移、生熱和靜電現(xiàn)象。因此，要對(duì)纖維摩擦過(guò)程和性能進(jìn)行分析。第2頁(yè)/共54頁(yè)第三頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)一、纖維摩擦參數(shù)及其相互(xingh)關(guān)系 與纖維摩擦有關(guān)的參數(shù)有：摩擦力F、正壓力或法向負(fù)負(fù)荷N、摩擦系數(shù)、摩擦?xí)r接觸面積S、摩擦?xí)r的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v、摩擦面的粗糙度r、表面形狀和表層附著物。1

3、. F、N、S間的關(guān)系 Amontons或Leonard很久以前的摩擦實(shí)驗(yàn)就表明物質(zhì)間的摩擦力F與物質(zhì)間的正壓力N成正比，這個(gè)比例常數(shù)就是摩擦系數(shù)，即F= N其他經(jīng)典理論：較為接近實(shí)際情況的理論：對(duì)于纖維材料而言，n一般(ybn)位于2/31之間。第3頁(yè)/共54頁(yè)第四頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)第4頁(yè)/共54頁(yè)第五頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)2. 靜、動(dòng)摩擦(mc)和滑移速度第5頁(yè)/共54頁(yè)第六頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)2. 靜、動(dòng)摩擦(mc)和滑移速度第6頁(yè)/共54頁(yè)第七頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)3. 摩擦系數(shù)與

4、纖維表面狀態(tài)的關(guān)系 纖維與摩擦有關(guān)的表面狀態(tài)主要(zhyo)包括：一是纖維表面的粗糙度r；另一是纖維間的摩擦系數(shù)，即界面摩擦和潤(rùn)滑摩擦。 界面摩擦是纖維固體間的接觸摩擦形式，隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增大而減小。潤(rùn)滑摩擦是纖維間流體狀膜的剪切粘滯力的摩擦，包括纖維本身軟化和表面的油跡等，隨速度增加而增大。第7頁(yè)/共54頁(yè)第八頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)3. 摩擦系數(shù)與纖維表面狀態(tài)的關(guān)系(gun x) 一般而言，纖維的摩擦系數(shù)為0.1-0.8，其典型的摩擦系數(shù)值根Amonton定律可得。第8頁(yè)/共54頁(yè)第九頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)4. 纖維外觀形態(tài)與摩擦作用 纖維外觀形態(tài)

5、主要指纖維的截面形狀、纖維的卷曲。 合成纖維截面形態(tài)一般為圓形或近圓形，扭曲趨勢(shì)最不明顯，纖維間接觸概率較高，有效作用較強(qiáng)；而非圓形纖維易于產(chǎn)生螺旋狀扭曲，影響纖維的靠近。 纖維卷曲主要影響纖維間的排列，導(dǎo)致纖維間的糾纏。一方面使得纖維的分離、開(kāi)松和梳理變得容易(rngy)，纖維網(wǎng)中的集束纖維束大都由無(wú)卷曲的纖維集合而成。另一方面，纖維卷曲會(huì)使纖維網(wǎng)更具有彈性、均勻性，因?yàn)榫砬睦w維容易(rngy)相互嵌合形成整體，纖維卷曲產(chǎn)生的抱合力使得纖維條的牽伸變得穩(wěn)定，但需要大的牽伸力。 第9頁(yè)/共54頁(yè)第十頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)二、摩擦機(jī)理 摩擦是指兩物體間接觸并發(fā)生或?qū)?/p>

6、要發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)的現(xiàn)象。從微觀力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，是兩物質(zhì)接觸面分子間的相互作用，在切向外力作用下產(chǎn)生剪切和分離的過(guò)程。顯然，當(dāng)兩物質(zhì)接觸面積越大，分子間的作用就越多越強(qiáng)。兩接觸物的表面平整光滑和接觸壓力，起著重要的作用，兩物質(zhì)發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，分子間的抗剪切作用越強(qiáng)，相對(duì)滑移越困難。該作用產(chǎn)生的摩擦力用Fad表示，簡(jiǎn)稱(chēng)為粘附力。而分子間相互作用的解脫，是一個(gè)馳豫過(guò)程，即與外力作用時(shí)間有關(guān)，故摩擦作用的大小與相對(duì)滑移速度有關(guān)。 從物質(zhì)作用的宏觀(hnggun)形態(tài)來(lái)看，兩物質(zhì)接觸不可能是平行平面的理想接觸，存在著高地起伏的峰與谷，這在摩擦作用過(guò)程中變成了兩接觸物質(zhì)間的碰撞、擠壓和錯(cuò)位。 當(dāng)物質(zhì)一硬一軟

7、時(shí)，會(huì)產(chǎn)生耕犁和刨刮現(xiàn)象；當(dāng)兩物質(zhì)均較軟時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軟化和剪切變形；當(dāng)兩物質(zhì)均較硬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互間的錯(cuò)位，抬起等移動(dòng)。顯然摩擦力與兩物質(zhì)的硬度或屈服應(yīng)力、剪切模量、壓縮摸量、碰撞和粘結(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及正壓力的大小有關(guān)。這種宏觀(hnggun)形態(tài)的鎖結(jié)造成了接觸點(diǎn)處的卡扣和鎖結(jié)，用Fl表示，簡(jiǎn)稱(chēng)為鎖結(jié)力；第10頁(yè)/共54頁(yè)第十一頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)第11頁(yè)/共54頁(yè)第十二頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維(xinwi)的摩擦性質(zhì)第12頁(yè)/共54頁(yè)第十三頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)X=0.7第13頁(yè)/共54頁(yè)第十四頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)第14

8、頁(yè)/共54頁(yè)第十五頁(yè)，共54頁(yè)。第一節(jié) 纖維的摩擦(mc)性質(zhì)第15頁(yè)/共54頁(yè)第十六頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第16頁(yè)/共54頁(yè)第十七頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-27 平衡(pnghng)浸潤(rùn)模型Young-Dupr方程(fngchng)第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)性質(zhì)第17頁(yè)/共54頁(yè)第十八頁(yè)，共54頁(yè)。表6-4 平衡浸潤(rùn)的幾種(j zhn)形式可否浸潤(rùn)可否浸潤(rùn)cos狀態(tài)狀態(tài)0完全浸潤(rùn)完全浸潤(rùn)1或稱(chēng)鋪展或稱(chēng)鋪展0 90 可浸潤(rùn)可浸潤(rùn) 0正浸潤(rùn)正浸潤(rùn)=90 無(wú)浸潤(rùn)無(wú)浸潤(rùn)0零浸潤(rùn)零浸潤(rùn)90 180 不可浸潤(rùn)不可浸潤(rùn) 0負(fù)浸潤(rùn)負(fù)浸潤(rùn)=180 完全不浸潤(rùn)完全不浸潤(rùn) 1隨遇穩(wěn)態(tài)隨遇穩(wěn)態(tài)第二節(jié)

9、纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第18頁(yè)/共54頁(yè)第十九頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第19頁(yè)/共54頁(yè)第二十頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第20頁(yè)/共54頁(yè)第二十一頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第21頁(yè)/共54頁(yè)第二十二頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第22頁(yè)/共54頁(yè)第二十三頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第23頁(yè)/共54頁(yè)第二十四頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-28 粗糙表面(biomin)浸潤(rùn)模型圖第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第24頁(yè)/共54頁(yè)第二十五頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-29 不同組份表面(biomin)的浸

10、潤(rùn)模型第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第25頁(yè)/共54頁(yè)第二十六頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-30 插入(ch r)轉(zhuǎn)動(dòng)法示意圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第26頁(yè)/共54頁(yè)第二十七頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-31 懸滴法計(jì)算(j sun)示意和實(shí)物圖懸滴法第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第27頁(yè)/共54頁(yè)第二十八頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-32 浸潤(rùn)的前進(jìn)角和后退(hutu)角的測(cè)量示意第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第28頁(yè)/共54頁(yè)第二十九頁(yè)，共54頁(yè)。 圖6-33 浸潤(rùn)(jnrn)力測(cè)量原理圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第29頁(yè)/共54頁(yè)第三十頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的

11、浸潤(rùn)性質(zhì)第30頁(yè)/共54頁(yè)第三十一頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第31頁(yè)/共54頁(yè)第三十二頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第32頁(yè)/共54頁(yè)第三十三頁(yè)，共54頁(yè)。浸沒(méi)拔出圖6-34 典型的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)(qxin)及過(guò)程示意圖第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第33頁(yè)/共54頁(yè)第三十四頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-35 液面和纖維(xinwi)的接觸點(diǎn)的關(guān)系示意圖第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第34頁(yè)/共54頁(yè)第三十五頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第35頁(yè)/共54頁(yè)第三十六頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第36頁(yè)/共54頁(yè)第三十七頁(yè)

12、，共54頁(yè)。圖6-36 實(shí)驗(yàn)(shyn)曲線(xiàn)中力值變化分析示意圖第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第37頁(yè)/共54頁(yè)第三十八頁(yè)，共54頁(yè)。表6-5 浸潤(rùn)因子(ynz)與接觸角的關(guān)系力值關(guān)系力值關(guān)系浸潤(rùn)因子浸潤(rùn)因子接觸角接觸角FCDw=0FAB1w0/2FAB=FCDw=1=/2FABFCD0w1/2FAB=0w=0=第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第38頁(yè)/共54頁(yè)第三十九頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第39頁(yè)/共54頁(yè)第四十頁(yè)，共54頁(yè)。圖6-37 長(zhǎng)絲向下(xin xi)運(yùn)動(dòng)時(shí)液面月牙狀的變化第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第40頁(yè)/共54頁(yè)第四十一頁(yè)，共54頁(yè)。

13、第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第41頁(yè)/共54頁(yè)第四十二頁(yè)，共54頁(yè)。 圖6-38 無(wú)毛細(xì)作用時(shí)液體(yt)的狀態(tài)第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第42頁(yè)/共54頁(yè)第四十三頁(yè)，共54頁(yè)。(a) 90180（拒水） (b) 090（導(dǎo)水）圖6-39 纖維(xinwi)正、負(fù)浸潤(rùn)時(shí)的芯吸模型圖第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第43頁(yè)/共54頁(yè)第四十四頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)第44頁(yè)/共54頁(yè)第四十五頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第45頁(yè)/共54頁(yè)第四十六頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維的浸潤(rùn)(jnrn)性質(zhì)第46頁(yè)/共54頁(yè)第四十七頁(yè)，共54頁(yè)。第二節(jié) 纖維(xinwi)的浸潤(rùn)性質(zhì)對(duì)于(duy)同種纖維，接觸角相等，即第47頁(yè)/共54頁(yè)第四十八頁(yè)，共5