纤维排列形态及混纺纱中径向分布特征

（一）纤维在纱中的几何形状

1.环锭纱中纤维的排列形态

在环锭纺纱机上，须条的加捻作用是在前罗拉和钢丝圈之间完成的。前罗拉输出的扁平状态的须条因钢丝圈回转产生的加捻作用而逐渐变成圆柱状。须条由于加捻作用，宽度逐渐收缩所形成的三角形过渡区称为加捻三角区，如图2-5-8所示。

处在加捻三角区中的纤维，因受加捻和纺纱张力的作用，发生了伸长变形，从而对纱轴产生了向心压力。纤维在三角区中的位置不同，产生的向心压力不同。三角区边缘的纤维向心压力最大，将克服周围纤维的阻力而向纱的中间转移，纤维由张紧状态变为松弛状态；处在纱轴附近的较松弛的纤维则被挤出来，纤维由松弛状态变为张紧状态。一根纤维在加捻三角区中可以发生多次内外转移，从而形成了复杂的圆锥形螺旋线，如图2-5-9所示。

图2-5-8　加捻三角区

图2-5-9　环锭纺纱中纤维的几何形状

2.纱中纤维排列形态的测试方法

研究纱中纤维排列形态的方法，有浸液投影法、切片法等。

（1）浸液投影法。将染色纤维（示踪纤维）以0.5%左右的比例混入未染色的纤维中共同纺纱，然后将纺得的纱样浸入折射率与纤维折射率相同的液体中，当光线透过纱条时，不发生折射现象，纱条变得透明，则示踪纤维的排列形态可在投影屏上显示出来，如图2-5-10所示。

图2-5-10　示踪纤维的几何形态

（2）切片法。对混入示踪纤维的纱线以间隔0.2mm的距离进行横截面切片，依次观察切片中的示踪纤维的迹点，即可得到纤维在纱线中的排列形态。

（二）混纺纱中纤维的径向分布

在混纺纱中，特别是合成纤维和天然纤维混纺，可使不同纤维的性质取长补短，提高产品的性能。混纺产品的性质不仅取决于混纺比，还会受到纤维在纱中径向分布的影响，如在混纺纱的截面上各组分纤维是均匀分布还是皮芯分布。对于织物的手感、外观、风格和耐用性来说，如果较多细而柔软的纤维分布于纱的表层，则织物手感必然柔软细腻；如果较多粗而刚性大的纤维分布在纱的表层，则织物手感粗糙刚硬；如果较多的强度高、耐磨性好的纤维分布在纱的表层，则织物必耐穿耐用。

前已述及，在纺纱过程中，加捻三角区中的纤维因受力不匀发生内外转移时，须克服周围纤维的阻力，而周围纤维阻力的大小，与纤维的性质有关。

1.纤维性质对径向分布的影响

（1）纤维长度。长纤维易于向内转移，短纤维易于向外转移而分布在纱的外层。这是因为长纤维容易被前罗拉钳口和加捻三角区下端成纱处同时握持，向心压力大，所以比短纤维易向内转移。(www.xing528.com)

（2）纤维粗细。细的纤维易于向内转移，粗的纤维倾向于分布在纱的外层。这是因为，细的纤维抗弯刚度小，阻力小，易于挤入纱芯，而粗的纤维相对来说不易进入纱内层。

（3）截面形态。圆形截面的比异形截面的容易挤入纱的内层。

（4）初始模量。初始模量大的比初始模量小的纤维易于分布在纱的内层。

（5）摩擦系数。摩擦系数大的纤维易于分布在纱的外层。

影响纤维在纱径向的内外转移的因素除上面列举的因素外，还有纤维其他的性质方面。另外纺纱工艺、纱线的捻度、混纺比等对纤维的内外转移也有一定的影响。

2.纤维转移指数

混纺纱横断面内纤维的分布规律，可以用汉密尔顿（Hamilton）提出的纤维转移指数M来说明。纤维转移指数M的计算，可通过纱线横截面“半径五等分法”进行计算，有关的计算方法可参阅有关文献。图2-5-11为涤/棉混纺纱横截面半径五等分图。

关于纤维转移指数M的说明如下。

图2-5-11　涤/棉混纺纱横截面半径五等分图

（1）纤维转移指数M的范围：-100%≤M≤100%。

（2）M=100%，表示该种纤维集中分布在纱的外层；M=-100%，表示该种纤维集中分布在纱的内层。

（3）M＞0，表示该种纤维向纱的外层转移；M＜0，表示该种纤维向纱的内层转移。M的绝对值越大，纤维向外或向内转移的程度越大。

（4）M=0，表示两种纤维在纱的横截面内均匀分布。

在生产实际中，自觉地运用纤维径向分布的规律，有助于提高织物的服用性能。例如，在羊毛/黏胶纤维混纺时，为提高织物的毛型感而应使较多的毛纤维分布在纱的外层，可选用较毛纤维细长的黏胶纤维进行混纺；涤纶/腈纶混纺时，为提高织物的耐磨性，在两种纤维长度相同的情况下，应选用较粗的涤纶纤维，以使涤纶较多地分布在纱的外层。