第五章 纖維的形態(tài)特征及表征

第五章紡織纖維的形態(tài)特征纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)：表面形態(tài)內(nèi)部形態(tài)表面形態(tài)：以纖維輪廓為主的特征，其主要包括纖維的長短、粗細(xì)、截面形狀與結(jié)構(gòu)、卷曲和轉(zhuǎn)曲等幾何外觀形態(tài)。第五章紡織纖維的形態(tài)特征

第一節(jié)纖維的細(xì)度第二節(jié)纖維的截面形狀第三節(jié)纖維的長度第四節(jié)纖維的卷曲和轉(zhuǎn)曲第一節(jié)纖維的細(xì)度定義：單位長度的質(zhì)量（線密度）或單位質(zhì)量的長度（線密度的倒數(shù)）物理意義：本節(jié)的主要內(nèi)容：纖維的細(xì)度指標(biāo)、纖維的細(xì)度測定、細(xì)度與成紗質(zhì)量的關(guān)系；第一節(jié)纖維的細(xì)度一、纖維細(xì)度的指標(biāo)（一）直接指標(biāo)1、截面積2、周長3、直徑（圓形截面的纖維）4、投影寬度（非圓形截面的纖維）一、纖維細(xì)度的指標(biāo)（二）間接指標(biāo)：纖維長度與重量之間的關(guān)系表示1、定長制：是指一定長度纖維的重量(1)線密度(特?cái)?shù))是指1000m長纖維在公定回潮率下的重量(g)。常用于衡量棉、麻和毛等纖維的細(xì)度。特?cái)?shù)單位太大，纖維常用分特Ndt（2）纖度(旦數(shù))是指9000m長纖維在公定回潮率下的重量(g)。常用于化纖長絲和蠶絲。一、纖維細(xì)度的指標(biāo)2、定重制：是指一定重量纖維的長度（1）公制支數(shù)(Nm)在公定回潮率下每克重纖維所具有的長度米數(shù)。常用來衡量棉、毛纖維的細(xì)度。（2）英制支數(shù)(Ne)1磅重的纖維長度有多少個(gè)840碼，稱為多少英支(s)。多用于衡量紗線的細(xì)度。細(xì)度指標(biāo)表示及其單位指標(biāo)表示單位適用品種線密度Nt(Ntex、Tt)Ndt(Ndtex、Tdt)特克斯(tex)、號分特(dtex)棉、麻、毛纖度NDNd(Nden))旦尼爾(Denier)旦(Den、D)蠶絲、化學(xué)長絲公制支數(shù)Nm公支(Nm、N)棉、毛英制支數(shù)Ne英支(S)棉、紗線一、纖維細(xì)度的指標(biāo)（三）指標(biāo)之間的換算間接細(xì)度指標(biāo)的換算直接細(xì)度指標(biāo)（直徑d）與間接細(xì)度指標(biāo)的換算d——纖維直徑（mm）；γ

——纖維密度（g/cm3）

一、纖維的細(xì)度指標(biāo)（四）其它指標(biāo)馬克隆值(Micronaire)：一定量棉纖維在規(guī)定條件下的空氣流量(P60)反映棉纖維細(xì)度與成熟度的綜合指標(biāo)數(shù)值越大，纖維越粗，成熟度越高無量綱，分為三級A級：3.7-4.2(最好)B級：3.5-3.6和4.3-4.9(標(biāo)準(zhǔn)級)C級：3.5以下和4.9以上(最差)品質(zhì)支數(shù)：各種細(xì)度羊毛實(shí)際可能紡得的英制精梳毛紗支數(shù)表示平均直徑在某一范圍內(nèi)的羊毛細(xì)度指標(biāo)用某一數(shù)值代號表示羊毛纖維的直徑范圍，數(shù)值越大，羊毛纖維越細(xì)，可紡支數(shù)也越高綿羊毛品質(zhì)支數(shù)與平均直徑的關(guān)系我國規(guī)定國際標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)支數(shù)(S)平均直徑(um)支數(shù)代號(S)平均直徑(um)3255.1-67.08019.25-19.753643.1-55.09018.75-19.244040.1-43.010018.25-18.744437.1-40.011017.75-18.244634.1-37.012017.25-17.744831.1-34.013016.75-17.245029.1-31.014016.25-16.745627.1-29.015015.75-16.245825.1-27.016015.25-15.746023.1-25.017014.75-15.246421.6-23.018014.25-14.746620.1-21.519013.75-14.247019.75-20.020013.25-13.74二、纖維細(xì)度的測定1、中段切斷稱重法：棉纖維或化纖的細(xì)度測定步驟：梳理—切斷—稱重—數(shù)根數(shù)—計(jì)算將纖維排成一端不齊，平行伸直的棉束，用纖維切斷器在纖維中段切取一定長度（棉10mm）的纖維束，在扭力天平上稱重G(g)，計(jì)數(shù)中段纖維的根數(shù)n，計(jì)算Nm。

Nm＝L/G=10×n/G

二、纖維細(xì)度的測定2、氣流儀法（棉，羊毛）在一定容積的容器內(nèi)放置一定重量的纖維，容器兩端有網(wǎng)眼板，可以通過空氣，當(dāng)兩端有一定壓力差的空氣流過時(shí)，則空氣流量與纖維的比表面積平方成反比例關(guān)系。

3、顯微鏡投影法三、細(xì)度與紡紗工藝和成紗質(zhì)量的關(guān)系1、纖維越細(xì)，容易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生短絨和棉結(jié)，不易伸直；

2、纖維越細(xì)，成紗強(qiáng)度越高；成紗條干越均勻；

3、纖維越細(xì)，織物越柔軟；第二節(jié)纖維的截面形狀天然纖維具有各自的截面形態(tài)：毛纖維大部分為圓形，棉纖維接近腰圓形，木棉纖維為近圓形，絲纖維近似三角形，麻纖維為橢圓形或多角形等；化學(xué)纖維的界面形態(tài)：根據(jù)人們的意愿設(shè)計(jì)異形噴絲孔，此外，可控制纖維的成形過程。截面形狀影響：---纖維的卷曲狀態(tài)、比表面積、抗彎剛度、密度、摩擦性能等；---與纖維的手感、風(fēng)格及性能密切相關(guān)；---在纖維復(fù)合成紗時(shí)，不同截面形態(tài)的纖維在紗線截面內(nèi)的填充程度也不同，這同樣也會(huì)影響到最終織物產(chǎn)品的品質(zhì)。一、纖維異形化1.異形纖維的定義：

---非圓形截面的化學(xué)纖維。2.纖維截面變化又稱異形化一種是纖維截面形狀的非圓形化，包括輪廓波動(dòng)的異形化和直徑不對稱的異形化；另一種是截面的中空和復(fù)合化。3.纖維異形化的好處：異形截面纖維一般蓬松度較好，抗起毛起球，可以消除化纖光滑的手感，可以解決絲的光澤和絲鳴問題；異形中空絲與常規(guī)纖維相比改變了纖維集合體的密度、熱阻、孔隙率、蓬松度、纖維截面的極慣性矩、比表面積，中空纖維的空隙內(nèi)有大量的靜止空氣，從而可提高其熱阻和保暖性能；中空纖維降低了纖維的密度，實(shí)現(xiàn)了纖維材料的輕量化；纖維中空化還可以提高纖維截面的極慣性矩，即提高了纖維的剛度；纖維中空化改變了其光學(xué)特性，中空部對光的漫反射可增強(qiáng)纖維的不透明感；中空化可以提高纖維的孔隙率、蓬松度及比表面積，從而改善了纖維集合體的濕熱傳遞特性，可以使織物具有較好的吸濕、透氣、保溫功能。中空微孔纖維也可作為過濾材料。4.常見異形截面纖維的形狀與所突出的功能效果二、異形纖維的特征與指標(biāo)（一）異形纖維特征(1)具有優(yōu)良的光學(xué)性能，如滌綸仿真絲織物采用三角形截面絲后，織物表面光澤優(yōu)雅；錦綸三角形截面絲則使織物具有鉆石般的光澤；多葉形絲可使織物表面消光，光澤柔和。(2)能增加纖維的覆蓋能力，提高抗起球能力。(3)能增加纖維間的抱合力，使纖維的蓬松性、透氣性及保暖性均有提高。

(4)可減少合成纖維的蠟狀感，使織物具有絲綢感，并能增加染色的鮮艷度。(5)表面溝槽起到導(dǎo)汗、透濕作用。同時(shí)還可增大比表面積，有利于水分蒸發(fā)，從而使織物具有快干的性能。異形纖維上述各項(xiàng)性能的優(yōu)劣，主要決定于其不同的截面形狀及異形度的大小。纖維異形度是纖維截面形態(tài)相對于圓形的差異程度，也是表示異形纖維符合異形規(guī)格程度的指標(biāo)。（二）異形纖維的指標(biāo)1.徑向異形度及其變異系數(shù)徑向異形度D---異形纖維截面外接圓半徑R(um)與內(nèi)切圓半徑r(um)差值對某一指定徑向參數(shù)的百分?jǐn)?shù)。(1)相對桂向異形度DRDR=(R-r)/RX100徑向異形度、截面面積異形度及其變異系數(shù)主要用于對纖維截面的輪廓波動(dòng)異形的表達(dá)。3.截面中空度中空纖維在壁厚較小時(shí)易被壓扁，這樣會(huì)使空腔縮小。定義：實(shí)際有效空腔截面積占有效外周界內(nèi)截面積的百分?jǐn)?shù)為截面中空度，它的表示符號是c

第三節(jié)纖維的長度一、纖維的長度分布與指標(biāo)二、纖維的長度測定三、長度與成紗質(zhì)量的關(guān)系一、纖維的長度分布與指標(biāo)（一）纖維長度分布一、纖維的長度分布與指標(biāo)（二）纖維長度的指標(biāo)1、主體長度(Lm)：纖維中含量最多的纖維的長度(手扯長度)根數(shù)主體長度重量主體長度2、平均長度()：纖維長度的平均值根數(shù)加權(quán)平均長度：各根纖維長度之和的平均數(shù)重量加權(quán)平均長度：各組長度的重量加權(quán)平均數(shù)一、纖維的長度分布與指標(biāo)（二）纖維長度的指標(biāo)3、品質(zhì)長度(Lp)：比主體長度長的那部分纖維的平均長度(或右半部平均長度)紡紗工藝中決定羅拉隔距的重要參數(shù)4、短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率細(xì)絨棉16mm長絨棉20mm毛30mm苧麻40mm一、纖維的長度分布與指標(biāo)（一）纖維長度的指標(biāo)5、跨距長度(SL)----跨距長度是指采用梳子隨機(jī)夾持取樣(纖維須叢)，纖維由夾持點(diǎn)伸出的長度。6.纖維長度的離散性指標(biāo)（1）纖維長度的均方差和變異系數(shù)

包括計(jì)數(shù)分布的均方差和變異系數(shù)及計(jì)重分布的均方差和變異系數(shù)。（2）短絨率（3）超長纖維與倍長纖維

（1）長度超過切斷長度的纖維稱為超長纖維；（2）長度為其名義長度兩倍及以上的化學(xué)短纖維稱為倍長纖維。（3）超長纖維和倍長纖維重量占總重量的百分?jǐn)?shù)分別稱為超長纖維率和倍長纖維率。（4）危害：這些纖維在紡紗牽伸中無法正常運(yùn)動(dòng)，會(huì)造成疵點(diǎn)，影響纖維的可紡性和成品質(zhì)量。

（4）纖維長度整齊度

一般指計(jì)數(shù)平均長度與計(jì)數(shù)平均以上平均長度(上半部平均長度)的比值。美國標(biāo)準(zhǔn)纖維照影儀法長度指標(biāo)第三節(jié)纖維的長度二、纖維長度的測定手扯法羅拉式長度分析儀法（適用于棉纖維的長度測定）梳片式長度分析儀法（適用于羊毛纖維、苧麻、絹絲或不等長化纖的長度測定）中段切斷稱重法（適用于等長化纖的長度測定）排圖法（適用于棉或不等長化纖、羊毛、苧麻、絹絲等長度分布的測定）光電式長度測試法電容式測試法（適用于毛條、棉、麻纖維條子的長度測定）第三節(jié)纖維的長度三、長度與成紗質(zhì)量的關(guān)系纖維長度與成紗強(qiáng)度的關(guān)系纖維越長，成紗強(qiáng)度越大，纖維長度與成紗毛羽的關(guān)系較長的纖維成紗表面比較光滑，毛羽較少。纖維長度整齊度、短絨率與成紗強(qiáng)度、條干的關(guān)系當(dāng)纖維長度整齊度差時(shí)，短絨率大時(shí)，成紗條干變差，強(qiáng)度下降，生產(chǎn)高檔產(chǎn)品時(shí)，需經(jīng)過精梳以去除短纖維。第四節(jié)纖維的卷曲與轉(zhuǎn)曲一、纖維卷曲產(chǎn)生的原因1、自然卷曲(羊毛)弱卷曲卷曲的弧不到半個(gè)圓周，沿纖維的長度方向比較平直，卷曲數(shù)較少半細(xì)毛的卷曲屬此類常卷曲卷曲的波形近似半圓形細(xì)毛的卷曲屬此類強(qiáng)卷曲卷曲的波幅較高，卷曲數(shù)較多細(xì)毛羊腹毛屬此類第三節(jié)纖維的卷曲與轉(zhuǎn)曲一、纖維卷曲產(chǎn)生的原因2、人工卷曲(化學(xué)纖維)機(jī)械卷曲法（是暫時(shí)卷曲）：利用纖維的熱塑性采用機(jī)械方法擠壓而成復(fù)合紡絲法（是永久卷曲）：利用纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不對稱而在熱空氣、熱水等處理后產(chǎn)生的。第三節(jié)纖維的卷曲與轉(zhuǎn)曲二、纖維卷曲的指標(biāo)1、卷曲數(shù)Jn(個(gè)/cm)指每厘米長纖維內(nèi)的卷曲個(gè)數(shù)反映卷曲多少的指標(biāo)羊毛的卷曲數(shù)隨羊毛細(xì)度和生長部位而異。一般化學(xué)短纖維的卷曲數(shù)的卷曲數(shù)為12～14個(gè)/cm2、卷曲率(%)表示纖維卷曲后的縮短程度第三節(jié)纖維的卷曲與轉(zhuǎn)曲二、纖維卷曲的指標(biāo)3、剩余卷曲率(%)表示卷曲的耐久程度4、卷曲彈性率(%)表示纖維受力后卷曲恢復(fù)的能力K1，K2－單位長度內(nèi)纖維左、右側(cè)分別數(shù)得的卷曲數(shù)

L0－纖維加輕負(fù)荷后的長度（mm）