第3章 纤维的形态尺寸及表征
纤维形态特征
蚕丝 ： 长丝，一个茧子上的茧丝长度 可达数百米至上千米。
天然纤维长度（mm）范围
棉纤维： 25-45 亚麻单纤维：15-20 亚麻工艺纤维：500-750 黄麻单纤维：2-4 黄麻工艺纤维：2000-3000 大麻单纤维：10-15 大麻工艺纤维：700-1500 细毛、半细毛：50-100 粗毛、半粗毛：50-200
2、平均长度：是纤维长度的平均值。
（1）根数平均长度L：各根纤维长度之和的平均数。
L
Li * Ni Ni
其中：Li为各组纤维的长度，Ni为各组纤维的根数。
（2）重量加权平均长度 Lg： 各组长度的重量加权平均数。
Lg
Li gi gi
其中：Li为各组纤维代表长度，gi为各组纤维的重量。
3.品质长度（右半部平均长度）（Lp） ： 比主体长度长的那部分纤维的平均长度。
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）
分组法
1、罗拉法：
将纤维整理成伸直平行、一端平齐的纤维束后， 利用罗拉的握持和输出，将纤维由短到长按一定组 距（即罗拉每次输出的长度，2mm）分组后称重， 从而得到纤维长度－重 量分布，求出各指标。
（1）根数主体长度：纤维中根数最多的一部分纤维的长度。
（2）重量主体长度：纤维中重量最重的一部分纤维的长度
棉的手扯长度≈主体长度 细绒棉手扯长度以1mm为级距，分级如下：
25mm 25.9mm以下； 26mm 26.0-26.9mm；
纺织材料学 (于伟东-中国纺织出版社) 课后答案
第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。
麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。
（结构成分和棉相似单细胞物质。
）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。
3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。
二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。
天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。
其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。
动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。
矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。
合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
第三章 纤维的形态与表征
第三章 纤维形态的表征纤维形态表征是指纤维长短、粗细、截面形态和卷曲及转曲的表达与测量。
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 （1）根数加权长度l l N N N N L l d 1maxn⋅==⎰∑∑λλλλ （3-1）图3-1 纤维长度分布示意图（2）质量加权长度⎰∑∑⋅⋅==maxd 1 l l l W W W l W B λλλ （3-2）（3）截面加权长度⎰∑∑⋅⋅==maxd 1l l l S S S l S H λλλ （3-3）2．纤维长度界限及含量值 （1）长度界限纤维长度界限或称界限长度（mm ）是在某特定纤维含量值C （％）条件下的纤维长度L C ，即超出此长度L C 纤维的含量只有C 。
如C =2.5％，则长度界限为L 2.5。
（2）短纤维含量纤维长度表达中纤维含量值一般是指短纤维的含量值SFC 。
通过设定最大短纤维长度界限L SF确定，⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⋅==⋅==⋅==⎰∑⎰∑⎰∑<<<SF SFSF SF SF SF0 s 0 w 0 n d )(d )(d )(L L l L L l L L l l l s S S SFC l l w W W SFC l l n N N SFC λλλ （3-4）SFC n ≥SFC s ≥SFC w二、纤维长度分布的基本测量1．一端整齐法 （1）拜氏图24315图3-2 拜氏图的意义及长度求法（a ）直接量取特征长度值 （b ）作图及计算的长度特征值（2）Almeter 测量图3-3 Almeter 长度测量仪工作原理示意图⎰⋅=max d )()( ll l l f l F （3-5）max图3-4 累计分布和频率密度函数（3）罗拉法图3-5 累计分布和频率密度该测量可得到重量加权的长度分布数列或直方图，可计算前述所有指标。
（4）梳片法图3-6 梳片式长度测量原理图2．逐根测量（1）Wira法图3-7 Wira单纤维长度仪机构及原理示意图（2）AFIS测量单根纤维光束透镜检测器V(40O)V(0O)光源气流气流图3-8 AFIS纤维长度测量原理图3．纤维须丛法（1）光照影法(HVI)HVI900 (High Volume Instruments)是在上世纪80年代初研制出的一种大容量棉纤维测试仪，可以测量原棉品质的多个指标，如长度和长度均匀度、跨距长度、短纤维指数、强力和伸长率、细度和成熟度、色泽、杂质和棉结以及含水率等。
第3章 纤维的形态尺寸及表征
第二节 纤维的细度 一、纤维细度指标
直接指标： 用直径、投影宽度（非圆形截面的纤 维） 、截面积、 周长、比表面积（计算值）等指标表示。 间接指标： 用纤维长度与重量之间的关系表示，如特数Ntex、旦数 Nden、公制支数 Nm 等。
1、定长制
（1）特数 Ntex ——国际标准单位
定义：在公定回潮率下，1000米长的纤维所具有重量的克数。
卷曲数=
1 ( K1 K 2 ) 2
(个/cm )
L1 L0 100% 卷曲率= L1
卷曲回复率= 卷曲弹性率=
L1 L2 100% L1
L1 L2 100% L1 L0
K1，K2－单位长度内纤维左、右侧分别数得的卷曲数 L0－纤维加轻负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L2－纤维除去重负荷一定时间后再加 轻负荷的长度（mm）
定义：在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。
N den
Gk 1000 L
同品种纤维，Nden↑，越粗。
2、定重制
（3）公制支数 Nm ——常用于棉纤维 定义：在公定回潮率下，单位重量的纤维所具有的长度。
L Nm Gk
同品种纤维，Nm↑，纤维越细。
间接细度指标的换算
Ntex N m 1000 N den 9 Ntex
3、光电式纤维长度照影仪 测试过程：将纤维梳理成平行伸直的纤维束，放在机 架上，光束透过纤维须条而投射到光电管 上，光电管测出光通量（遮光量）后，转 换为电信号，反映光照处纤维束的遮光量 （纤维数量），测量伸出夹持线纤维长度 与纤维量的分布关系。仪器作出照影仪曲 线。由曲线求出纤维平均长度，上半平均 长度，整齐度及跨距长度等。
第三章 纺织纤维的形态及表征.ppt
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
纤维形态的表面形式和特征
加权平均长度，又称右半部平均长度； 基数：以主体长度为中心，前后5mm范围内的质量
百分数之和； 均匀度：基数与主体长度的乘积； 短绒率：短于20mm（LM>31mm)或16mm（ LM <31mm）
常用的纤维长度方法有： 1、罗拉法 （适用于棉纤维的长度测定） 2、梳片法 （适用于羊毛、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）
Lg
Li gi gi
其中：Li为各组纤维代表长度，gi为各组纤维的重量。
3.品质长度（右半部平均长度）（Lp） ： 比主体长度长的那部分纤维的平均长度。
（是棉纺工艺中决定罗拉隔距的重要参数）
4.短绒率：长度在某一界限以下的纤维所占的百分率。 （表示长度整齐度的指标）
界限：细绒棉 16mm； 长绒棉 20mm； 毛 30mm， 苎麻 40mm
10mm 3mm
<5mm
图3-6 梳片式长度测量原理图
可得到重量加权的各项指标，一般给出重量加 权平均长度、主体长度、基数、短毛率等指标。
2．逐根测量 （1）Wira法：毛纤维
图3-7 Wira单纤维长度仪机构及原理示意图
手工快速测量单纤维的伸直长度
（2）AFIS法：棉纤维 目前唯一自动化、高速测量单纤维长度的仪器。
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
五、典型纤维的长度表达
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(于伟东-中国纺织出版社)课后答案
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。
麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。
（结构成分和棉相似单细胞物质。
）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。
3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维” 或“ 原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。
二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。
天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。
其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。
动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。
矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。
合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
（完整版）纺织材料学（于伟东-纺织出版社）课后答案
（完整版）纺织材料学（于伟东-纺织出版社）课后答案第⼀章纤维的分类及发展2、棉，⿇，丝，⽑纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进⾏的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂⽩剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表⽪初⽣层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强⽆机酸，易发霉，易燃。
⿇纤维的主要特性：⿇纤维⽐棉纤维粗硬，吸湿性好，强度⾼，变形能⼒好，纤维以挺爽为特征，⿇的细度和均匀性是其特性的主要指标。
（结构成分和棉相似单细胞物质。
）丝纤维的特性：具有⾼强伸度，纤维细⽽柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋⽩质）⽑纤维的特性：⾼弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染⾊，不易沾污，耐酸不耐碱（⾓蛋⽩分⼦侧基多样性），有毡化性（表⾯鳞⽚排列的⽅向性和纤维有⾼弹性）。
3、试述再⽣纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：⼀、命名再⽣纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商⽤名为辅，形成商品名或俗称名。
⼆、区别再⽣纤维：已天然⾼聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并⾼纯净化后的纤维。
天然纤维：天然纤维是取⾃植物、动物、矿物中的纤维。
其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量⽊质素、半纤维素等。
动物纤维主要组成物质为蛋⽩质，但蛋⽩质的化学组成由较⼤差异。
矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。
合成纤维：以⽯油、煤、天然⽓及⼀些农副产品为原料制成单体，经化学合成为⾼聚物，纺制的纤维7、试述⾼性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
⾼性能纤维（HPF）主要指⾼强、⾼模、耐⾼温和耐化学作⽤纤维，是⾼承载能⼒和⾼耐久性的功能纤维。
功能纤维是满⾜某种特殊要求和⽤途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
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
第三章 纤维的形态尺寸及表征
2.化学纤维 2.化学纤维 化学短纤维为了改善其可纺性和织物性能，一 般都要人为赋予卷曲，化学长丝（大部分）也不 例外。赋予化纤卷曲的方法有机械卷曲法、复合 纺丝法、三维卷曲纺丝法以及各种变形加工方法 等。 （1）复合纺丝法（是永久卷曲）： 利用纤维的内部结构的不对称而在热空气、 热水等处理后产生的。 （2）机械卷曲法（是暂时卷曲）： 利用纤维的热塑性采用机械方法挤压而成。
第三章 纤维的形态尺寸及表征
第一节 纤维的长度 纤维长度：指纤维伸直而未伸长时两端的距 离 。 （伸直长度） 天然纤维：长度随动物、植物的种类、品系与生 天然纤维：长度随动物、植物的种类、品系与生 长条件等而不同; 长条件等而不同;品种不同，差异很大；同品种 的天然纤维，长度离散也很大。 棉、麻、毛 —— 短纤维，长度一般为 25~250mm
二 表示纤维卷曲性能的指标
1.卷曲数：指每厘米长纤维内的卷曲个数。是反映卷曲多少的指标。 1.卷曲数：指每厘米长纤维内的卷曲个数。是反映卷曲多少的指标。 一般化学短纤维的卷曲数的卷曲数为12～14个/25cm， 一般化学短纤维的卷曲数的卷曲数为12～14个/25cm， 羊毛的卷曲数随羊毛细度和生长部位而异。 2.卷曲率：指纤维单位伸直长度内，卷曲伸直长度所占的百分率。或 2.卷曲率：指纤维单位伸直长度内，卷曲伸直长度所占的百分率。或 表示卷曲后纤维的缩短程度。 卷曲率的大小与卷曲数及卷曲波幅形态有关。 一般短化纤的卷曲率在10～15%为宜。 一般短化纤的卷曲率在10～15%为宜。 3.卷曲回复率： 指纤维经加载卸载后卷曲的残留长度对卷曲伸直长度 3.卷曲回复率： 的百分率。 反映卷曲牢度的指标。数值越大，表示回缩后剩余的波纹越深， 即波纹不易消失，卷曲耐久。 一般短化纤的该值约为70～80%。 一般短化纤的该值约为70～80%。 4.卷曲弹性率：指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直长度的 4.卷曲弹性率：指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直长度的 百分率。 反映卷曲牢度的指标。数值越大，表示卷曲容易恢复，卷曲弹性 越好，卷曲耐久牢度越好。 一般短化纤的该值约为10%。 一般短化纤的该值约为10%。
纤维的截面形状及表征课件(共19张PPT)《纺织材料学(第2版)》
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。
纺织材料学第三章
接近根数加权长度分布
测得累积分布图F（l），与长度分布函数f(l)的关系为 :
F (l ) l max f (l ) dl
100 % 累积分布函数
l
f (l ) F () '
S ( ) F (l ) W () 或M () N ()
50
r(l)
纤维长度：一般指伸直长度，即纤维伸直而未 伸长时两端的距离。 另有自然长度（自然长度：纤维在自然伸展状 态下，天然卷曲保留不变时的长度）：例毛丛长度
天然纤维长度——随动物、植物的种类、 品系与生长条件而不同。
棉、麻、毛 ：短纤维，纤维长度一般 25～250mm；长度差异很大（不同品种或 同品种） 蚕丝 ：长丝，一个茧子上的茧丝长度可 达数百米至上千米。
4.短绒率SFC：长度在某一界限以下的纤维所占的百分 率。 LSF
N 0 n(l ) dl l LSF L SFCw W W 0 SF w(l ) dl l LSF L SFCs S S 0 SF s (l ) dl l LSF SFCn
Wl 1 B W W
l l
lmax
0
Wl l dl
B w(l )l
wl W / W
lmax 0
w(l ) l dl
重量的频率密度函数
其中：l为各组纤维代表长度，Wl为各组纤维的重量。
巴布长度的离散指标CVB（变异系数）为：
CVB 100( B B)
N ; W ; S
n(l); w(l); s(l) dl
分布函数
连续函数 n(l); w(l); s(l)
纤维的形态表征
第四节 棉纤维的成熟度 1.定义: 纤维胞壁的增厚程度 2.影响因素: 棉花品种和生长条件 3.成熟度与成纱质量及纺纱工艺的关系 成熟度高的纤维: A.能经受打击,易清除杂质,不易产生棉结与索丝 B.吸湿较低,弹性较好,加捻效率低 C.飞花,落棉少成品制成率高 D.织物耐磨性好 E. 纤维吸色性好,织物染色均匀 成熟度中等的纤维较细,成纱强度高
一. 纤维细度指标
1. 特克斯 Ntex : 1000米长的纺织材料在公定 回潮率时的质量克数
千特 mtex, ktex
1tex=10dtex 1tex=1000 mtex
1ktex =1000tex
G(g)
Ntex 1000
(tex)
L(m)
2.质量加权 Lm = Lw =B 罗拉法，梳片法(巴布长度)
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)
dl
分组直方图
N;W ; S
l
二. 纤维长度的基本测量
(一) 一端整齐法
1. 拜氏图: 最大长度LOC 交叉长度LOL 有效长度(L4B4) 短纤维百分率B3B/OB*100% 长度差异率=(L4B4- L5B5)/ L4B4
C
最大长度点
L
交叉点
上 4 分位长 下 4 分位长
L2 L4
L5
A
L1 L3
O
B2 B4
B5
B1 B3
B
2. Almeter 测量法(截面加权: 电容式)
跨距长度: 纤维照影长度曲线中, 跨越纤维相 对根数百分比率处纤维的长度 L50 , L2.5
第3章 纤维的形态尺寸及表征
卷曲数=
1 ( K1 K 2 ) 2
(个/cm )
L1 L0 100% 卷曲率= L1
卷曲回复率= 卷曲弹性率=
L1 L2 100% L1
L1 L2 100% L1 L0
K1，K2－单位长度内纤维左、右侧分别数得的卷曲数 L0－纤维加轻负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L2－纤维除去重负荷一定时间后再加 轻负荷的长度（mm）
品质支数 （用于毛） —— 表示该羊毛的可纺支数，现表示直径在某一范 围的羊法：
显微投影测量法； 激光细度测试法； 微机图形自动测量法。 间接法：
中段切断称重法； 气流仪法； 振动法； 声波衰减法等。
1、中段切断称重法（棉纤维细度，化纤长丝细度） 原理：将纤维排成一端不齐，平行伸直的棉束，然后用 纤维切断器在纤维中段切取一定长度（棉10mm）的纤维束， 在扭力天平上称重G，然后计数中段纤维的根数n，计算Nm。 梳理—切断—称重—数根数—计算 Nm＝L/G=10×n/G
直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算：
d 0.03568 d 0.0113 d 1.129 N tex
N den
Nm
式中：d——纤维直径（mm）；γ ——纤维密度（g/cm3）
马克隆值M （用于棉） ——本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克）； 反映细度、成熟度的综合指标。
第三章 纤维的形态尺寸及表征
第一节 纤维的长度 一、定义： 指纤维伸直但未伸长时两端的距离。（伸直长度）
天然纤维的长度随动物、植物的种类、品系与生长条件等而不同；品 种不同，差异很大；同品种的天然纤维，长度离散也很大。 化学纤维的长度根据需要而定，有长丝和短纤维。 短纤维：有等长化纤或不等长化纤之分。而等长纤维又有棉型、毛型、 中长型之分。 特点：化学纤维的长度离散性小，但其中的超长纤维和倍长纤维对纺 纱工艺危害较大。
第三章植物纤维1
过成熟的棉: 呈棒状，转曲少见
“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形 态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维的 长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生扭转， 形成“天然转曲”。 天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利于 纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。
11
（2） 横向形态： 腰圆形有中腔。
33
自然长度排列图（拜氏图 ）
将不同长度的纤维称重，可作出纤维长度-重 量分布曲线，其一般为右偏曲线。
1.短纤维棉 2.中纤维棉 3.长纤维棉
重 量
长度 图1-9 棉纤维长度-重量曲线（韦氏图 ）
34
（2）纤维长度与纱线质量的关系 ① 与成纱强度：在一定范围内，长，成纱强度大； 整齐度高，强度大； ② 与成纱细度：长，极限细度细（保证强度 ）； ③ 与成纱毛羽：长，毛羽少； ④ 与成纱条干：长、整齐度高，条干好。
28
29
（3）含水
棉花收购中用电阻测湿仪快速测定。
（4）含杂 棉花中夹杂的非纤维性物质，如泥沙，枝叶， 棉籽，破籽，虫屎等。用目光估计，或用纤维杂 质分析机测定。
30
2. 唛头代号（原棉质量标识） 唛头代号按类型、品级、长度、马克隆值的顺 序标示（六、七级原棉不标马克隆值级）。 类型：黄棉 “Y” ，灰棉 “G”，白棉不作标示； 品级：“1”、…、“7”； 长度： “25”、…、“31”； 马克隆值：用A、B、C标示； 轧工：皮辊棉在质量标识下加 “__”，锯齿棉不 标。 例：229A 2表示2级棉，29表示手扯长度为29mm，马克 隆值A级，该棉为锯齿棉白棉。 31
5
2. 按初加工方法分
初加工：将籽棉上的纤维与棉籽分离的过程， 亦称轧棉（yà mián）。
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卷曲弹性率=
L1 L2 100 % L1 L0
K1，K2－单位长度内纤维左、右侧分别数得的卷曲数 L0－纤维加轻负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L2－纤维除去重负荷一定时间后再加 轻负荷的长度（mm）
1、平波
羊
2、衡波
毛 卷
3、浅波
曲
4、常波
形 状
5、深波
6、密波
1、中段切断称重法（棉纤维细度，化纤长丝细度） 原理：将纤维排成一端不齐，平行伸直的棉束，然后用
纤维切断器在纤维中段切取一定长度（棉10mm）的纤维束， 在扭力天平上称重G，然后计数中段纤维的根数n，计算Nm。
梳理—切断—称重—数根数—计算
Nm＝L/G=10×n/G
2、纤维投影测量法（羊毛直径和圆形截面纤维投影直径） 原理：将纤维切成短片断，制成后经500倍显微镜放
测试主机的主要结构及工作原理
试样架
试 样
显示
计算机接口电路
A/D 检测
电容式 传感器
打印 控制
电动机
三、纤维长度指标
1、主体长度：一批试样中含量最多的纤维长度。 (1) 根数主体长度：纤维中根数最多的一部分纤维的长度。 (2) 重量主体长度：纤维中重量最重的一部分纤维的长度。 (3) 棉的手扯长度≈主体长度。 2、平均长度：是纤维长度的平均值 (1) 根数平均长度L：各根纤维长度之和的平均数。 (2) 重量加权平均长度Lg：各组长度的重量加权平均数. 3、品质长度（右半部平均长度）：比主体长度长的那部分纤 维的平均长度.（是棉纺工艺中决定罗拉隔距的重要参数） 4、短绒率：长度在某一界限以下的纤维所占的百分率（表示 长度整齐度的指标）。
整齐度＝ B5L5 100% B4 L4
长度变异率＝B4L4 B5L5 100% B4 L4
过最长纤维AL中点A1作AB平行线交于曲线LB于 L1 ； 过L1作垂线L1B1 ； 取AB1的1/4得B2 ；
取得L B2 B3 ；2中取点 AAB2 作3 1A/4B得平B行4 ；线过交B曲4作线A于BL垂3 作线垂交线曲 线于L4 ；延长L4 L 2交纵轴于A’ ；
二 表示纤维卷曲性能的指标
1.卷曲数：指每厘米长纤维内的卷曲个数。是反映卷曲多少的 指标。
一般化学短纤维的卷曲数的卷曲数为12～14个/25cm， 羊毛的卷曲数随羊毛细度和生长部位而异。 2.卷曲率：指纤维卷曲后缩短的程度。 卷曲率的大小与卷曲数及卷曲波幅形态有关。 一般短化纤的卷曲率在10～15%为宜。 3.卷曲回复率： 指纤维经加载卸载后卷曲的残留长度对卷曲伸
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。 4、纤维长度与纺纱工艺关系
不同长度的纤维要采用不同的纺纱设备和工艺加工。纤 维长度是调节或设计纺纱工艺参数的依据。
第二节 纤维的细度
一、纤维细度指标
直接指标： 用直径、投影宽度（非圆形截面的纤 维） 、截面积、 周长、比表面积（计算值）等指标表示。
马克隆值M （用于棉） ——本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克）；
反映细度、成熟度的综合指标。
品质支数 （用于毛） —— 表示该羊毛的可纺支数，现表示直径在某一范 围的羊毛细度。
二 、纤维细度的测试
直接法： 显微投影测量法； 激光细度测试法； 微机图形自动测量法。 间接法： 中段切断称重法； 气流仪法； 振动法； 声波衰减法等。
定义：在公定回潮率下，单位重量的纤维所具有的长度。
Nm
L Gk
同品种纤维，Nm↑，纤维越细。
间接细度指标的换算
Ntex Nm 1000 Nden 9Ntex
直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算：
d 0.03568 Ntex
d 0.0113 Nden
d 1.129 Nm 式中：d——纤维直径（mm）；γ ——纤维密度（g/cm3）
短绒率界限：细绒棉 16mm、长绒棉 20mm ；毛30mm ； 苎麻40mm
四、长度与成纱质量、纺纱工艺的关系
1、纤维长度与成纱强度的关系 在其它条件相同下，纤维越长，成纱强度越大，在保证
成纱具有一定强度的前提下，纤维长度越长，纺出纱的极限 细度越细。 2、纤维长度与成纱毛羽的关系
在其它条件相同情况下，较长的纤维成纱表面比较光滑， 毛羽较少。 3、纤维长度整齐度、短绒率与成纱强度、条干的关系
第三章 纤维的形态尺寸及表征
第一节 纤维的长度
一、定义： 指纤维伸直但未伸长时两端的距离。（伸直长度）
天然纤维的长度随动物、植物的种类、品系与生长条件等而不同；品 种不同，差异很大；同品种的天然纤维，长度离散也很大。
化学纤维的长度根据需要而定，有长丝和短纤维。 短纤维：有等长化纤或不等长化纤之分。而等长纤维又有棉型、毛型、 中长型之分。 特点：化学纤维的长度离散性小，但其中的超长纤维和倍长纤维对纺 纱工艺危害较大。
纤维长度照影仪测量原理
上透镜 下透镜
扇形透镜 试样
光电管
Pa
光电管Pb
导 光 纤 维 束
平面形透镜
集光镜
光源
测量光路：光源→集光镜→平面形透镜→下透镜→试样→上透 镜→扇形透镜→光电管Pa→得到光电量信号Ea
比较光路：光源→导光纤维束→光电管Pb→得到光电量信号Eb
4、电容式纤维长度仪
原理：用排样器将试样制成一定质量、一定厚度且一端平齐的 纤维束，移放到试样架的塑料薄膜内，送入电容式传感器，当 试样薄膜通过电容传感器时，其电量的变化与测试区纤维试样 质量（或截面根数）变化成一定比例关系，由测量电路可得到 与纤维量成正比的模拟信号，经A/D转换后，变为数字信号， 输入计算机，由计算机算出纤维长度指标和纤维长度分布图。
令AB0=1/2AB ；过 B0作 AB垂线交曲线于L0 ； 令B5 B3=1/4AB3 ；过 B5作 AB垂线交曲线于L5 ； 1、最长纤维AL ； 2、有效长度L4 B4 ； 3、中间长度B0 L0 ； 4、短纤百分率：B3B/AB*100% 5、整齐度：B5 L 5/ B4 L 4*100% 6、长度变异率：(B4 L 4 _ B5 L 5 )/ B4 L 4 *100%
大投影，用揳形尺测量纤维直径。采用计数法，算出纤维 平均直径和变异系数。
3、气流仪法 （测量棉纤维细度，同质毛及化纤细度）
测试原理：在一定压力差下，通过测量纤维集合体的空气 流量与纤维的比表面积成一定关系来间接测量纤 维的细度。
在一定容积的容器内放置一定质量的纤维，在容器两 端让有一定压力差的空气流过，空气流量与纤维比表 面积之间的关系为：
二、纤维长度的测定
常用的纤维长度测试方法有：
罗拉式长度分析仪法——罗拉法（适用于棉纤维的检测） 梳片式长度分析仪法——梳片法（适用于羊毛、苎麻、
绢丝或不等长化纤的测定。） 中段切断称重法——（适用于等长化纤的长度测定） 排图法——（适于羊毛纤维、苎麻等纤维长度测试） 光电式纤维长度仪法——光电法 电容式纤维长度仪法——电容法
1、罗拉法
原理：将纤维整理成伸直平行一端平齐的纤维束，用罗拉
长度分析仪将纤维按一定长度组距分组称重（或计根数）算 出纤维长度的各项指标。
9.5mm
皮辊
钳夹
罗拉 涡轮
蜗杆
手柄
原理图
仪器外形图
质
根
量
数
长度 纤维长度质量分布图
长度 纤维长度根数分布图
2、排图法
L4B4 有效长度 L0B0 中间长度
短纤百分率＝ BB3 100% AB
3、光电式纤维长度照影仪
测试过程：将纤维梳理成平行伸直的纤维束，放在机 架上，光束透过纤维须条而投射到光电管 上，光电管测出光通量（遮光量）后，转 换为电信号，反映光照处纤维束的遮光量 （纤维数量），测量伸出夹持线纤维长度 与纤维量的分布关系。仪器作出照影仪曲 线。由曲线求出纤维平均长度，上半平均 长度，整齐度及跨距长度等。
Q
1 K
A P
S02L
2
调节 阀
流量 计
试样 筒
压 力 计
试样
三、纤维细度与成纱质量、纺纱工艺的关系
1.与成纱强度的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱强度越高；
2.与成纱条干的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱条干越均匀； 在保证一定成纱质量的前提下，细而均匀的纤维可纺较 细的纱；
分特 dtex：在公定回潮率下，10000米长的纤维所具有重量克数。 1tex＝10dtex
（2）旦数（旦尼尔数）Nden ——绢丝，化纤常用指标
定义：在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。
N de n
Gk L
1000
同品种纤维，Nden↑，越粗。
2、定重制
（3）公制支数 Nm ——常用于棉纤维
2.化学纤维 化学短纤维为了改善其可纺性和织物性能，一般
都要人为赋予卷曲，化学长丝（大部分）也不例外。 赋予化纤卷曲的方法有机械卷曲法、复合纺丝法、三 维卷曲纺丝法以及各种变形加工方法等。
（1）复合纺丝法（是永久卷曲）： 利用纤维的内部结构的不对称而在热空气、热水
等处理后产生的。
（2）机械卷曲法（是暂时卷曲）： 利用纤维的热塑性采用机械方法挤压而成。
直长度的百分率。 反映卷曲牢度的指标。一般短化纤的该值约为70～80%。 4.卷曲弹性率：指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直
长度的百分率。 反映卷曲牢度的指标。一般短化纤的该值约为10%。
卷曲数=
1 2
(K1
K
2
)
(个/cm )
卷曲率= L1 L0 100 %
L1
卷曲回复率=
L1 L2 100 % L1