第3章 纤维的形态尺寸及表征

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）
Q

1 K

A P
S02L

2 (1 )2
储气 筒
抽气 泵
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；
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。
3.与纺纱工艺的关系 纤维越细，加工过程中容易扭结、折断而产生棉结、短
纤维。细纤维成纱时可加较少的捻度。
第三节 纤维的卷曲
一、纤维卷曲产生的原因
1.羊毛 自然卷曲。是由于内部结构中的正、偏皮质细胞呈双边结构或偏
皮芯结构或不均匀的混杂结构所致。卷曲形态差异较大，无规律性明 显。 根据羊毛纤维卷曲的深浅（即波高），以及长短（即波宽）不同，卷 曲形状可以分为三类: （1）弱卷曲： 特点:卷曲的弧不到半个圆周，沿纤维的长度方向比较 平直，卷曲数较少。半细毛的卷曲属此类。 （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。
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 Байду номын сангаас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
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。
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
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
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。
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
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。
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
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。
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。
7、折线波
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：
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。
Ntex

Gk L
1000
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（mg或g）； L ——纤维长度（mm或m） 同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗 。
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
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）。
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%
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
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’ ；