紗線的斷裂機理

紗線拉伸斷裂過程首先決定于纖維斷裂過程，兩者在一定程度上有相似之處。但紗線已是纖維的集合體，故又有相當大的區別。
: N% Z5 S" O# _+ d: d% w: Y7 o當紗線開始受到拉伸時，纖維本身的皺曲減少，伸直度提高，表現出初始階段的伸長變形。這時，紗線截面開始收縮，增加了紗中外層纖維對內層纖維的壓力。在傳統紡紗方法紡成的細紗中，任一小段都是外層纖維的圓柱螺旋線較長，內層纖維的圓柱螺旋線較短，中心纖維呈皺曲直線。因而外層纖維伸長多，張力大；內層纖維伸長少，張力??；中心纖維可能未伸長，還被壓縮皺曲。所以，各層纖維受力是不均勻的。而且細紗外層纖維螺旋角大，內層螺旋角小，因而纖維張力在紗線軸向的有效分力，也是外層小于內層。所以，細紗在拉伸中，首先斷裂的是最外層的纖維。
短纖維紡成的細紗，任一截面所握持的纖維，伸出長度（向紗軸兩端方向）都有一個分布（這種分布就是須條分布曲線，即計數頻率的二次累積曲線）。這些纖維中，向兩端伸出都較長的纖維被紗中兩端其他纖維抱合和握持，拉伸中在此截面上只會被拉斷，不會滑脫。但沿此截面向一端伸出長度較短的纖維，當其伸出長度Ｌｃ上與周圍纖維抱合摩擦的總切向阻力小于這根纖維的拉伸斷裂強度，則沿細紗這一截面斷裂時，這些纖維將被從紗中抽拔出來而不被拉斷。因此，這些纖維承擔的外力小于它的拉伸斷裂強度。這種開始會被拔出的長度Ｌｃ，叫“滑脫長度”。紗中長度小于２Ｌｃ的纖維，在中央截面上兩端都處在被抽拔滑脫的狀態，它們抵抗外力拉伸的作用就更小。這種短纖維越多，細紗強度就越低。

6 A( p( H  ]- m$ F4 b2 C) o" v在細紗繼續經受拉伸的過程中，紗中外層纖維，短的部分滑脫被抽拔，長纖維受到最緊張的拉伸。到一定程度后，外層纖維受力達到拉斷強度時，外層纖維逐步斷裂。這時，整根細紗中承擔外力的纖維根數減少（在紗的截面各層同心圓環中，最外層纖維根數最多，按規則模型計算，如果截面中纖維總數為１００根，最外層就不少于３０根），細紗上的總拉伸力將由較少的纖維根數分擔，紗中由外向內的第二層纖維的張力猛增。而且，紗中外層纖維斷裂后，最外層纖維對內層纖維的抱合壓力解除，內層纖維之間的抱合力和摩擦力迅速減小，這就造成更多的纖維滑脫。未滑脫的纖維，隨之將更快地增大張力，因而被拉斷。如此，終至細紗完全解體。這樣被拉斷的細紗，斷口是很不整齊的；由于大量纖維滑脫而抽拔出來，斷口呈現松散的毛筆頭似的形狀。
" \$ `% W! H; @# i7 {) d長纖維，特別是長絲捻成的細紗或捻度很高的短纖維細紗，纖維不易滑脫和拔出。這種紗在外層纖維被拉斷后，逐步使向內各層纖維分擔的張力猛增，因而被拉斷。這時在外層纖維斷裂最多的截面上，迅速向內擴展斷裂口，終至全部纖維斷裂。在這種情況下，被拉斷細紗的斷裂口是比較整齊的。

用不同性能的短纖維混紡的細紗，拉斷過程還受其他因素的支配。當混紡原料各組分拉伸斷裂伸長率不同時，必然是斷裂伸長率小的纖維分擔較多的拉伸力，而斷裂伸長率大的纖維分擔較少的拉伸力。在前一種組分的纖維被拉斷后，后一種組分的纖維才主要承擔外力作用，因而，混紡紗的強度總比其組分中性能好的那種纖維的純紡紗強度低，如圖所示。當兩種纖維混紡時，若兩種纖維的強度相差不大而伸長能力有較大差異時，由于分階段被拉伸斷裂，成紗強度隨混紡比變化的曲線將出現有極低值的下凹形。如果兩種纖維的伸長能力差異不大時，則曲線呈現漸升（或漸降）的形狀。
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幾種混紡紗的拉伸特性

變形紗和彈力絲都是依靠各種定形方法（如加熱—加捻—冷卻或加熱—刀口彎曲—冷卻等），使每根纖維呈螺旋彈簧形的空間皺曲曲線，因此有很高的斷裂伸長率，甚至在開始拉伸的相當一段過程中，實際上是在拉伸力增加很小的條件作用下使纖維逐步伸直。這幾類紗的典型拉伸曲線，如圖所示。

變形紗和彈力絲的拉伸曲線