纺织材料学课件04-第3章 纤维形态的表征
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04-第3章 纤维形态的表征
Sl H S 1 l max 0 S l dl S
l max
H s (l )l 0
s (l ) l dl
S ，截面的频数函数； s(l)，频率密度函数
若假设各单纤维的截面积Si 是一致的，则截面加权长 度直接等于根数加权长度。 Si =S，S(l) = N(l)· s，或s(l) = n(l)· s，
n(l ) l dl
n(l)＝ Ni /N，表示纤维长度的频率密度函数
2019/2/21
4
（2）质量(重量 )加权长度 Lm = Lw=巴布（Barbe）长度B
Wl 1 B W W
lmax 0
W l dl
B w(l )l
lmax 0
w(l ) l dl
O
x
图3-9 纤维长度照影机测量原理解析图
I0 ln abc I
r ( x)
I 1 ln 0 k ( x) I ( x)
15
2019/2/21
( ) ( 或 100%) M(l)
r ( x )(%)
100
L1/2 为上半部平均长度 LQ 为品质长度
1/2
50 3.18mm
C
O x L L
Wira(英国羊毛工业研究协会)单纤维长度仪是早期用以加速测 量精梳毛条中各根纤维长度的一种半自动仪器，可以手工快 速测量单纤维的伸直长度。
2019/2/21 13
气流 单根纤维
透镜
检测器 V(40O)
光源
光束 V(0O) 气流
图3-8 AFIS纤维长度测量原理图
AFIS (Advanced Fiber Information System)，Uster公司，用红 外光束快速检测单根棉纤维的长度，以及直径、棉结和杂质 的尺寸及数目的单纤维测试仪
l max
H s (l )l 0
s (l ) l dl
S ，截面的频数函数； s(l)，频率密度函数
若假设各单纤维的截面积Si 是一致的，则截面加权长 度直接等于根数加权长度。 Si =S，S(l) = N(l)· s，或s(l) = n(l)· s，
n(l ) l dl
n(l)＝ Ni /N，表示纤维长度的频率密度函数
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4
（2）质量(重量 )加权长度 Lm = Lw=巴布（Barbe）长度B
Wl 1 B W W
lmax 0
W l dl
B w(l )l
lmax 0
w(l ) l dl
O
x
图3-9 纤维长度照影机测量原理解析图
I0 ln abc I
r ( x)
I 1 ln 0 k ( x) I ( x)
15
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( ) ( 或 100%) M(l)
r ( x )(%)
100
L1/2 为上半部平均长度 LQ 为品质长度
1/2
50 3.18mm
C
O x L L
Wira(英国羊毛工业研究协会)单纤维长度仪是早期用以加速测 量精梳毛条中各根纤维长度的一种半自动仪器，可以手工快 速测量单纤维的伸直长度。
2019/2/21 13
气流 单根纤维
透镜
检测器 V(40O)
光源
光束 V(0O) 气流
图3-8 AFIS纤维长度测量原理图
AFIS (Advanced Fiber Information System)，Uster公司，用红 外光束快速检测单根棉纤维的长度，以及直径、棉结和杂质 的尺寸及数目的单纤维测试仪
纺织材料学课件第三章_动物纤维(毛)
52.5～75μm，有髓质，卷曲少，粗，光泽强。 （3）发毛
>75μm，粗长，无卷曲，突出毛丛顶端。
5
毛丛：多根羊毛呈簇状密集在一起。毛丛，有 平顶毛丛和尖顶毛丛，前者品质好。尖顶毛丛又称 毛辫形毛丛，在一个毛丛中经常有一根发毛突出于 毛丛。
绵羊皮肤上的导向毛和毛丛 6
（4）两型毛 兼有无髓毛和有髓毛的特征，即有不连续的
髓质。 （5）死毛 除鳞片层外几乎全是髓质。脆、无光泽、不
易染色、无纺用价值。
7
2.按动物品种分 （1）绵羊：绵羊毛、绵羊绒 （2）山羊: 山羊毛、山羊绒 （3）骆驼：骆驼毛、骆驼绒 （4）牦牛：牦牛毛、牦牛绒 （5）驼羊：驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛 （6）兔：兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛 （7）貂：貂绒、貂毛 （8）貉：貉毛、貉绒 （9）其它动物：牛毛、马毛、禽类的羽绒或羽毛
毛属此。用于精梳毛纺，纺制有 弹性和表面光洁的纱线和织物。
强卷曲
卷曲的波幅较高，卷曲数较 多。细毛羊腹毛属此。用于粗梳 毛纺，纺制毛茸丰满、手感好、 富有弹性的呢绒。
性。细羊毛鳞片密度大，鳞片张角大，多呈环状， 光泽柔和；粗羊毛鳞片较稀，呈瓦片状或龟裂状， 易紧贴于毛干，光泽强。
21
细羊毛结构图
2.皮质层 是羊毛的主要组成部分，决定物理化学性质。 皮质细胞组成：正皮质、偏皮质、间皮质细胞。
皮质细胞由单分子、基原纤、微原纤、原纤、巨 原纤各层次结构堆砌而成。
22
（一）物理性质 ➢ 长度、细度 ➢ 密度、卷曲 ➢ 吸湿性 ➢ 强伸性、摩擦性等
（二）化学性质 酸、碱等的作用
27
（一）物理特征
1、长度 自然长度（毛丛长度）：纤维束在自然卷曲下， 两端间的直线距离。用于羊毛收购和养羊业鉴定 绵羊育种的品质。
>75μm，粗长，无卷曲，突出毛丛顶端。
5
毛丛：多根羊毛呈簇状密集在一起。毛丛，有 平顶毛丛和尖顶毛丛，前者品质好。尖顶毛丛又称 毛辫形毛丛，在一个毛丛中经常有一根发毛突出于 毛丛。
绵羊皮肤上的导向毛和毛丛 6
（4）两型毛 兼有无髓毛和有髓毛的特征，即有不连续的
髓质。 （5）死毛 除鳞片层外几乎全是髓质。脆、无光泽、不
易染色、无纺用价值。
7
2.按动物品种分 （1）绵羊：绵羊毛、绵羊绒 （2）山羊: 山羊毛、山羊绒 （3）骆驼：骆驼毛、骆驼绒 （4）牦牛：牦牛毛、牦牛绒 （5）驼羊：驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛 （6）兔：兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛 （7）貂：貂绒、貂毛 （8）貉：貉毛、貉绒 （9）其它动物：牛毛、马毛、禽类的羽绒或羽毛
毛属此。用于精梳毛纺，纺制有 弹性和表面光洁的纱线和织物。
强卷曲
卷曲的波幅较高，卷曲数较 多。细毛羊腹毛属此。用于粗梳 毛纺，纺制毛茸丰满、手感好、 富有弹性的呢绒。
性。细羊毛鳞片密度大，鳞片张角大，多呈环状， 光泽柔和；粗羊毛鳞片较稀，呈瓦片状或龟裂状， 易紧贴于毛干，光泽强。
21
细羊毛结构图
2.皮质层 是羊毛的主要组成部分，决定物理化学性质。 皮质细胞组成：正皮质、偏皮质、间皮质细胞。
皮质细胞由单分子、基原纤、微原纤、原纤、巨 原纤各层次结构堆砌而成。
22
（一）物理性质 ➢ 长度、细度 ➢ 密度、卷曲 ➢ 吸湿性 ➢ 强伸性、摩擦性等
（二）化学性质 酸、碱等的作用
27
（一）物理特征
1、长度 自然长度（毛丛长度）：纤维束在自然卷曲下， 两端间的直线距离。用于羊毛收购和养羊业鉴定 绵羊育种的品质。
纺织材料学第三章(07)
• 纤维长度的测定: • 常用的纤维长度测试方法有： • 1. 罗拉式长度分析仪法（适用于棉纤维的长度测 定） • 2. 梳片式长度分析仪法（适用于羊毛纤维、苎麻、 绢丝或不等长化纤的长度测定） • 3. 中段切断称重法（适用于等长化纤的长度测定） • 4. 排图法（适用于棉或不等长化纤、羊毛、苎麻、 绢丝等长度分布的测定） • 5. ALMETER电容测量法（适用于毛条、棉、麻 纤维条子的长度测定）
• 拜氏图的意义及长度求法 • (1)最长长度（OC）；（2）交叉长度 （OL）；（3）有效长度L4B4；（4）短纤 维百分率：B3B/OB×100%；（5）长度差 异率：长度差异率=L5B5/L4B4
C L 最大长度点 交叉点 L2 L4 L5 L1 A L3 上 4 分位长 下 4 分位长
• (2）常卷曲 特点：卷曲的波形近似半圆 形。细毛的卷曲属于此类。用于精梳毛纺， 纺制有弹性和表面光洁的纱线和织物。 • （3）强卷曲 特点：卷曲的波幅较高，卷 曲数较多。细毛羊腹毛属此类。用于粗梳 毛纺，纺制表面和毛茸丰满、手感好、富 有弹性的呢绒。
• 3. 纤维长度整齐度、短绒率与成纱强度、 条干的关系 • 当纤维长度整齐度差时，短绒率大时， 成纱条干变差，强度下降，生产高档产品 时，需经过精梳以去除短纤维。
第二节 纤维的细度
• • • • 纤维细度是指纤维粗细的程度。 一、纤维细度的指标两种表示方法： 直接法： 用直径、投影宽度（非圆形截面的纤 维） 、 截面积（测量困难） 、周长、比表面积 （计算值）等指标表示； • 间接法： • 用纤维长度与重量之间的关系表示，如特 数Ntex、分特Ndtex、旦数Nden、公制支数 Nm 等。
• 蚕丝本身粗细差异在总长度上较为明显， 茧外层和内层的丝较细，中间主茧层的丝 相比较粗，由于缫丝的合并，均匀性较好。
第三章 纺织纤维的形态及表征.ppt
（罗拉式仪器法测得的）计重主体长度以上平均长度 （右半部平均长度）。 （是棉纺工艺中决定罗拉隔距的重要参数）
4. 跨距长度：使用HVI系列数字式照影仪测得的纤 维长度指标。
跨距长度是指采用梳子随机夹持取样（纤维须丛）， 纤维由夹持点伸出的长度。
5. 手扯长度：手感目测的检验方法中，用手扯尺量 法测得的棉纤维长度。
第二章 纺织纤维的 形态及表征
纤维的表面形态主要是指: 纤维的长度、细度、截面形状、卷曲或转曲等。
与纤维的物理性能、纺织工艺性能及纺织制品 的使用性能等关系密切.
第一节 纤维的细度
细度：指纤维的粗细程度（沿长度方向）。
细度是纤维重要的形态尺寸和质量指标之一，与纺纱 工艺 、成纱质量有密切关系，且直接影响织物风格。
手扯长度与罗拉式仪器法测得的主体长度接近。
6. 短绒率：长度在某一界限长度Ls以下的纤维所占 的百分率。
（表示长度整齐度的指标）
界限长度：细绒棉 16mm； 长绒棉 20mm； 绵羊毛 30mm； 苎 麻 40mm。
二、纤维长度的基本测量
1．一端整齐法
按纤维长短顺序伸直均匀地排列，如拜氏图； 纤维只一端对齐的伸直平行，长短混合排列，
CVd
2
100
S为可纺性，L为纤维长度，英吋（1in=25.4mm）；nc为纺
纱加工中纱截面中临界纤维根数 ； CVd纤维自身的细度不 匀。
纤维细，纱截面中的纤维根数增加，有利于纤维间的相互
接触和纱条均匀性的增加，使纤维的可纺性提高，但纱的 结构膨松，有序性下降。
（3）对织物 表3-4 纤维细度与功能的关系
L’: length of yarn (yard)
Cotton yarn, cotton type yarn, cotton blended yarn
4. 跨距长度：使用HVI系列数字式照影仪测得的纤 维长度指标。
跨距长度是指采用梳子随机夹持取样（纤维须丛）， 纤维由夹持点伸出的长度。
5. 手扯长度：手感目测的检验方法中，用手扯尺量 法测得的棉纤维长度。
第二章 纺织纤维的 形态及表征
纤维的表面形态主要是指: 纤维的长度、细度、截面形状、卷曲或转曲等。
与纤维的物理性能、纺织工艺性能及纺织制品 的使用性能等关系密切.
第一节 纤维的细度
细度：指纤维的粗细程度（沿长度方向）。
细度是纤维重要的形态尺寸和质量指标之一，与纺纱 工艺 、成纱质量有密切关系，且直接影响织物风格。
手扯长度与罗拉式仪器法测得的主体长度接近。
6. 短绒率：长度在某一界限长度Ls以下的纤维所占 的百分率。
（表示长度整齐度的指标）
界限长度：细绒棉 16mm； 长绒棉 20mm； 绵羊毛 30mm； 苎 麻 40mm。
二、纤维长度的基本测量
1．一端整齐法
按纤维长短顺序伸直均匀地排列，如拜氏图； 纤维只一端对齐的伸直平行，长短混合排列，
CVd
2
100
S为可纺性，L为纤维长度，英吋（1in=25.4mm）；nc为纺
纱加工中纱截面中临界纤维根数 ； CVd纤维自身的细度不 匀。
纤维细，纱截面中的纤维根数增加，有利于纤维间的相互
接触和纱条均匀性的增加，使纤维的可纺性提高，但纱的 结构膨松，有序性下降。
（3）对织物 表3-4 纤维细度与功能的关系
L’: length of yarn (yard)
Cotton yarn, cotton type yarn, cotton blended yarn
纺织材料学 第三章 纤维形态的表征-细度
d 11.28 Ndt
d 1128
Nm
纤维细度值相同，其直径可能不同，其换算关系为：
d1 2
d2
1
直径细度指标（直径）与间接细度指 标的换算：
式中：d----纤维直径（mm）
δ----纤维密度（g/cm3)
二、纤维细度不匀指标
纤维的细度不匀主要包括两层含义：
➢ 纤维之间的粗细不匀； ➢ 纤维本身沿长度方向上的粗细不匀。
为显微镜法和气流仪法； ➢ 麻纤维：主要采用切断称重法，其次为显微镜法或
OFDA法； ➢ 丝纤维：主要采用绞丝称重法其次为显微镜法； ➢ 化纤短纤：根据毛型、棉型分别采用相应的测试方
法； ➢ 化纤长丝：一般采用绞丝称重法或显微镜法，其次
为振动法。
2．细度及其不匀对纤维集合体性质的影响
（1）对纤维本身的影响
ε——空隙率，未被纤维占据的体积的比率 S0——纤维的比表面积（单位体积纤维的表面积）
μ：空气粘滞系数粘滞系数（与环境温湿度有关可通过 温湿度修正使其保持一致） ε：样筒内纤维的空隙率（即纤维集合体内的空间体积与纤维集合体总体积之比）；
2020/6/28
28
在纤维塞质量M和测量参数（A,L,u）不变的情况下：
2020/6/28
16
2．细度不匀指标及分布
（1）不匀率指标
直径不匀是纤维细度不匀的最主要和最有效 的指标，包括：
➢ 直径均方差和变异系数 ➢ 直径平均差和平均差系数
偏差是衡量测量精密度的尺度， 它表示一组平行测量数据之间相 互接近的程度。在实际测量中， 偏差的大小比误差的大小更重要
(极差，平均差，标准差）。
➢ 细纤维(比表面积增大）：吸湿性好，染色性好， 纤维柔软，色泽乳白化，纤维成形后结构均匀、力 学性能提高；
《纺织材料学》》课件
第二部分：纤维的特性与选择
纤维的物理特性
纤维的化学特性
了解纤维的物理属性，如强度、弹性和断裂延伸性。 研究纤维的化学成分和反应性。
纤维品质对纺织品的影响
了解纤维品质对纺织品外观、手感和性能的影响。
纤维的选择方法及注意事项
学习如何选择合适的纤维材料用于不同的应用和需 求。
第三部分：纱线的制备与性能分析
学习纺织品的不同织物结构和 分类。
纺织品的物理性能测试
了解纺织品的物理性能测试方 法，如拉伸强度和撕裂强度。
纺织品的色彩及染色技术
探索纺织品的色彩特性和各类 染色技术。
第五部分：纺织品的加工与应用
1 纺织品的预处理及柔软加工工艺
学习纺织品色、印染与后整理
1
纱线的制备工艺与分类
了解纱线制备的工艺流程以及各种常见
纱线的物理性能与机械强度测试
2
纱线类型。
探索纱线的物理特性，如强度、延伸性
和耐磨性，并学习机械强度测试方法。
3
纱线的化学性质与热稳定性
了解纱线的化学性质对其在特定环境下 的性能影响，并探索纱线的热稳定性。
第四部分：纺织品的结构与性能分析
纺织品的织物结构与分类
《纺织材料学》PPT课件
本PPT课件将为您详细介绍纺织材料学的基本内容，包括纺织材料的概述、纤 维的特性与选择、纱线的制备与性能分析、纺织品的结构与性能分析以及纺 织品的加工与应用。
第一部分：纺织材料的概述
纺织材料定义及分类
学习纺织材料的定义、不同类型及其特点。
纺织材料在生活中的应用
探索纺织材料在时装、家居、医疗等领域的广泛应用。
探索纺织品的染色、印染和后整理过程。
3 纺织品的应用领域及未来发展趋势
纺织材料学化学纤维公开课获奖课件
8
涤纶
1.7 40-52 40-52 44-45 44-45
0.5
Lyocell纤维
1.7 40-42 34-38 14-16 16-18 11.5
天丝纤维, 拥有棉“舒适性”、涤纶“强度”、 毛织物“豪华美感”和真丝“独特触感”及“柔 软垂坠”, 不管在干或湿状态下, 均极具韧性。
14
第14页
（二）铜氨纤维
17
第17页
二、再生蛋白质纤维 以天然蛋白质（乳酪、大豆、牛奶、动物毛下
角料等）为原料经纺丝形成纤维。常与其他高聚 物接枝，或混抽制成纤维。 接枝: 在一种聚合物主链上，接上由另一种单体 支链。 混抽: 两种或两种以上不一样样聚合物混合后纺 制成化学纤维。
18
第18页
5.粘胶纤维种类和用途
（1）按纤维素来源分 木浆粘胶、棉浆粘胶、草浆粘胶、竹浆粘
胶、麻浆粘胶。
（2）按构造分 一般粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、强力
粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维。
8
第8页
①一般粘胶纤维(Rayon/viscose) 具有一般物理机械性能和化学性能。
长丝: 理论上无限长，俗称人造丝 棉型: 切断成33-41mm，俗称人造棉 毛型: 切断成76-150mm；俗称人造毛 中长型: 51-65mm
一般粘胶纤维可纯纺也可混纺，一般作为衣 料（纯纺、混纺）、被面和装织物。9第9页
②高湿模量粘胶纤维
模量:衡量材料变形难易程度指标, 值小材料 易变形。
截面近似圆形。我国商品名称为富强纤维或 莫代尔（modal）, 日本称虎木棉。
富强纤维
10
第10页
莫代尔纤维是Lenzing（兰精企业）开 发高湿模量再生纤维素纤维。原料是产自 欧洲灌木林, 制成木质浆液后通过专门纺丝 工艺制作而成, 因此与棉同样同属纤维素纤 维, 具有生物降解性, 并且在纤维生产过程 中不产生类似粘胶纤维严重污染环境问题, 是二十一世纪新型环境保护纤维。
纤维的形态表征
4. 检验方法: 中腔胞壁对比法 a/b 偏振光法 气流仪法
Q
P0 (μ)
R P Q
M, SS,
L
K
Q
P１
第五节 羊毛纤维的缩绒性
摩擦效应：由于鳞片的指向特点，羊毛沿长度方 向的摩擦，滑动方向不同，摩擦系数不同，逆鳞 片摩擦系数比顺鳞片摩擦系数大的现象
缩绒性:
1.定义: 羊毛在湿热和化学试剂的作用下,经机械外 力反复挤压,纤维集合体逐渐收缩紧密,并相互穿 插纠缠,交编毡化的性能
3. 气流仪法: 马克隆尼值
接近线密度值(ug/mm)
Q
P0 (μ)
R P Q
M, SS,
L
K
Q
P１
A级（3.7-4.2）、 B级、 C级( <3.4级，>5.0级 ） 4. 振动法
第三节 纤维的卷曲或转曲 一 天然转曲 天然转曲数: 一般以单位长度(cm)中扭转180
度的个数表示
测定方法:显微镜法 在一定的张力和温度下进行
罗拉 蜗轮
蜗杆
手柄
上短 下长
厚度 俯视
3. 罗拉法(重量加权)
主体长度Lm : 一批棉样中含量最多的纤维的长度
平均长度 L : 纤维长度的平均值
品质长度 LQ : 比主体长度长的那部分纤维的重量 加权平均长度. (用于确定棉纺工艺参数)
Ls L 平均 Lm LP
l
短绒率 R: 指纤维长度短于某一长度界限的 纤维重量与所测试纤维总重量之比
3.截面加权 Ls = H
N; W ; S
n(l); w(l); s(l)
Almeter 法 (豪特长度)
连续函数 n(l); w(l); s(l)
第三章纺织材料学纤维形态的表征
可得到豪特长度分布、巴布长度分布 和须从曲线图，及各长度特征值。
（3）罗拉法：棉纤维
70N 皮辊
9.5mm
罗拉 蜗轮
蜗杆
手柄
上短 下长
厚度 俯视
图3-5 罗拉法测试原理
可得到质量加 权的长度分布 数列或直方图。
（4）梳片法：毛、麻、仿毛类纤维
毛条（纤维条）梳片 ···第 2 次 第 1 次 第 i 次 10mm
（2）Almeter测量法
显示
计算机
检测
A/D
一端齐试样
电容器
导杆
移动
打印
% 100
控制
50 r(l)
电动
机
O
累积分布函数
S () F (l) W () 或M ()
N ()
频率密度函数
s(l) f (l) w(l) 或m()
n(l)
F(l)
e
lmax l
图3-3 Almeter长度测量仪工作原理示意图 图3-4 累积分布和频率密度函数
第三章 纤维形态的表征
纤维的形态（几何外观形态）表征是指: 纤维的长度、细度、截面形状、卷曲或转曲等
与纺织加工参数的确定，纱线、织物质量、性能 和风格有关
第一节 纤维的长度及其分布
纤维长度直接影响纤维的加工性能和使用价值，反 映纤维本身的品质与性能，是纤维最重要指标之一， 是纺织加工中的必检参数。
H
Sll 1 Sl S
lmax 0
Sl
l
dl
H s( l )l 1 lmax s( l )l dl S0
豪特长度的变异系数：
CVH
H
H
100%
2．纤维长度界限及含量值
纤维的截面形状及表征课件(共19张PPT)《纺织材料学(第2版)》
R00
Ar
R 2 - r 2
A0
R
D =rS =r
截面异形度
径向异形度
R - r
A -
0
0
式中， R0和Ri ，A0和Ai分别为最多接触点的外接圆和内切圆半径，截面 积，见下图左图； r为一可替换半径； Ndt 为线密度； γ为纤维的密度。 其中Dr较多地强调径向的波动；而Sr 则偏重异形使截面积的变化。显 然，以r=Ri 的敏感性最大，以r=R0可作理论估算。对于多叶形异形，除异形度外，造型系数π是表达其叶瓣数n 的特
δt = tn - DitnδA = 1 -
P = Pf - Pos Pos
1．空心截面的特征中空截面也是一种异形，即纤维内部空缺异形，与前面轮廓相对圆 的空缺是对仗的。天然棉、麻不仅轮廓内空缺，而且异形，是典型的复合异形截面； 兔毛不仅椭圆和单孔中腔，而且有异形和多孔中腔，还带有竹腔层节结 构，是合纤至今无法实现的复合异形结构；木棉巨大的中腔、超薄的胞 壁，同样也是合纤加工梦寐以求的中控纤维形态。有关截面形状异形的表达见前，本节表达纤维截面的空缺部分，即 中空度和中腔率的表达。
非圆形截面纤维的表观特征会随截面形状的不同而变，其力学、表观物理和表面吸附性质，也都会随纤维截面的异形化而变。即便是圆形 纤维，也会随内部的中空及复合产生形态、线密度和结构的变化，使纤 维的空间造型多样化、表观占有空间变大。中空使纤维弯曲、扭转刚度增大，纤维变粗； 中空可含静止空气或 相变材料，使纤维的隔热性增大，透气性不变或略增。复合使纤维结构不均匀和非对称，使各组分功能分担与互补，而获 得皮芯结构的高强舒适或高强可粘结纤维； 双边或偏心分布的高弹、空 间卷曲与螺旋和形状记忆纤维； 海岛型或海绵多孔型功能纤维或超细纤 维等。纤维的异形化即截面非实心圆变化，主要有两类形式， 一是截面形 状的非圆形化，下又分为轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化； 一 是截面的中空和复合化。
Ar
R 2 - r 2
A0
R
D =rS =r
截面异形度
径向异形度
R - r
A -
0
0
式中， R0和Ri ，A0和Ai分别为最多接触点的外接圆和内切圆半径，截面 积，见下图左图； r为一可替换半径； Ndt 为线密度； γ为纤维的密度。 其中Dr较多地强调径向的波动；而Sr 则偏重异形使截面积的变化。显 然，以r=Ri 的敏感性最大，以r=R0可作理论估算。对于多叶形异形，除异形度外，造型系数π是表达其叶瓣数n 的特
δt = tn - DitnδA = 1 -
P = Pf - Pos Pos
1．空心截面的特征中空截面也是一种异形，即纤维内部空缺异形，与前面轮廓相对圆 的空缺是对仗的。天然棉、麻不仅轮廓内空缺，而且异形，是典型的复合异形截面； 兔毛不仅椭圆和单孔中腔，而且有异形和多孔中腔，还带有竹腔层节结 构，是合纤至今无法实现的复合异形结构；木棉巨大的中腔、超薄的胞 壁，同样也是合纤加工梦寐以求的中控纤维形态。有关截面形状异形的表达见前，本节表达纤维截面的空缺部分，即 中空度和中腔率的表达。
非圆形截面纤维的表观特征会随截面形状的不同而变，其力学、表观物理和表面吸附性质，也都会随纤维截面的异形化而变。即便是圆形 纤维，也会随内部的中空及复合产生形态、线密度和结构的变化，使纤 维的空间造型多样化、表观占有空间变大。中空使纤维弯曲、扭转刚度增大，纤维变粗； 中空可含静止空气或 相变材料，使纤维的隔热性增大，透气性不变或略增。复合使纤维结构不均匀和非对称，使各组分功能分担与互补，而获 得皮芯结构的高强舒适或高强可粘结纤维； 双边或偏心分布的高弹、空 间卷曲与螺旋和形状记忆纤维； 海岛型或海绵多孔型功能纤维或超细纤 维等。纤维的异形化即截面非实心圆变化，主要有两类形式， 一是截面形 状的非圆形化，下又分为轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化； 一 是截面的中空和复合化。
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I0
I
钳口线
输入 光强
光电管
输出 光强
扇形 透镜
上透镜 钳口线
3.81mm
导光纤维
v
I0 I
I0
光源
集光镜 平面型透镜 下透镜
O
图3-9 纤维长度照影机测量原理解析图
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3.81mm
试样 x
3.81mm 须丛 曲线
x ln I0 abc I
r(x) 1 ln I0 k(x) I(x)
第三章 纤维形态的表征
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第一节 纤维的长度及其分布
一、纤维长度指标的基本表达 1．纤维长度
N; W; S
n(l); w(l); s(l)
连续函数 n(l); w(l); s(l)
dl
分组直方图
N;W; S
l
图3-1 纤维长度分布示意图
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（1）根数加权长度
Ln N NN 1 0lmaN x ldl
V(0O)
图3-8 AFIS纤维长度测量原理图
AFIS (Advanced Fiber Information System)，Uster公司，用红 外光束快速检测单根棉纤维的长度，以及直径、棉结和杂质 的尺寸及数目的单纤维测试仪
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3．纤维须丛法
光照影法(HVI，High Volume Instruments )
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% 100
50 r(l)
累积分布函数
S ()
F (l)
W
() 或 M
()
N ( )
频率密度函数
s (l )
f (l)
w
(
l
)
或
m
(
)
n ( l )
F (l)
r() 为须从长度分布
O
e
lmax l
图3-4 累计分布和频率密度函数
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70N 皮辊
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后罗拉
前罗拉
罗拉隔距
同时握持
后罗拉 握持纤维
浮游纤维
前罗拉 握持纤维
同时握持
图3-11 跨距长度对罗拉距离的意义
2.5％跨距长度：指离纤维梳子即钳口线3.18mm处纤维相 对根数为100％时，从钳口线到纤维根数为2.5％处的距离； 50％跨距长度是指钳口线到纤维根数为50％的距离
9.5mm
罗拉 蜗轮
蜗杆
手柄
上短 下长
厚度 俯视
图3-5 罗拉法测量原理图
我国棉纤维长度检验标准中使用的方法，采用的长度指标有 主体长度、品质长度、短纤维率、重量平均长度、长度均匀 度和基数，多被纤维须丛测量法（HVI系统）所替代。
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毛 条（ 纤 维 条 ） 梳 片 ···第 2 次 第 1 次 第 i 次 10mm
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2．逐根测量
图3-7 Wira单纤维长度仪机构及原理示意图
Wira(英国羊毛工业研究协会)单纤维长度仪是早期用以加速测 量精梳毛条中各根纤维长度的一种半自动仪器，可以手工快 速测量单纤维的伸直长度。
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气流
单根纤维 光源
光束
透镜
检测器 V(40O)
气流
K10(10L5B5)10(10) L4B4
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显示
计算机
打印
检测
A /D
控制
一端齐试样
电容器
导杆
移动
电动
机
图3-3 Almeter长度测量仪工作原理示意图
原理：电容值与极板间的纤维质量（Δm=S(l)·Δl·γ(l)）成正 比，假设纤维密度γ(l)不随纤维丛长度而变，极板宽度l为常 数，则长度l处的纤维含量只与纤维丛的截面积S(l)有关。
分纤维的重量加权平均长度; (4)基数S: 以主体长度为中心，前后5mm范围内的质量百分
数之和； (5)均匀度C=SLM (6)短绒率R: 短于20mm（ LM>31mm）或16mm（ LM≤31mm）纤
维的质量百分比。
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普通夹
微夹
理想的
图3-12 普通夹与微夹持的区别及理想夹取
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三、纤维长度分布及其相互关系 1、纤维的长度分布 2．各种分布间的相互关系
图3-13 各实测长度分布的转换计算示意图
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四、典型纤维的长度表达
1．棉纤维
(1)手扯长度 (2)主体长度: 指纤维试样中含量最多的纤维的长度; (3)品质长度: 右半部平均长度,是指比主体长度长的那一部
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M((l)) ( 或 100%)
r ( x )(%) 100
3.18mm
L1 / 2
1/2
为上半部平均长度
LQ 为品质长度
50
C
L 2.5
L max
O
x
L
m
L
max
L 50
Lm
x
L QL 1/ 2
图3-10 纤维长度累积分布与透光曲线的关系图
Lm为质量加权平均长度， L1/2为上半部平均长度 整齐度指数（IU）: IU=（Lm/L1/2）×100 整齐度（RU） RU RU=（L50/L2.5）×100
短纤维含量SFC，通过设定最大短纤维长度界限LSF 确定，基本表达形式是 SFC％（ < LSF mm）
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二、纤维长度分布的基本测量
1．一端整齐法
按纤维长短顺序伸直均匀地排列，如拜氏图；
纤维只一端对齐的伸直平行，长短混合排列，如人 工手排（罗拉法）或梳片排（梳片法）和机械自动 排（Almeter法）
10mm 3mm
<5mm
图3-6 梳片式长度测量原理图
多用于毛、麻或仿毛类纤维长度的测量。将置于多排、等距（10mm）梳 片内的纤维条，从头端以3mm的间距夹持取下，并转移至另一相同的梳 片架上，排成一端整齐的纤维丛。然后将排齐的纤维从头端每10mm分组 取下，称重，得纤维各长度组的重量数据和长度分布直方图。
N为纤维的总根数； Ni为纤维频数分布函数； lmax为最长纤 维长度
L n
n(l)lm l a nx (l)ldl 0
n(l)＝ Ni /N，表示纤维长度的频率密度函数
根数加权长度的变异系数
CVLn
Ln
Ln
100
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2．纤维长度界限及含量值
纤维长度界限（mm） ：或称界限长度，某特定纤 维含量值C（％）条件下的纤维长度LC，如C=2.5％， 则长度界限为L2.5。
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C 最大长度点 OB4=OB3/4 B5B3=OB3/4
L
交叉点
上 4 分位长 下 4 分位长
L2 L4
L5B5
B1 B3
B
图3-2 拜氏图的意义及长度求法
最大长度OC，交叉长度OL，有效长度L4B4
短纤维含量Rn
Rn
B3B100 OB
纤维长度的整齐度K（％）