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%。
二、纤维细度的测定 1、中段切断称重法： ——棉纤维或化纤的细度测定 ——棉纤维或化纤的细度测定 该法只能测算纤维的间接平均细度指标，无法得到细度的离散性指标。 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 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。 维的根数n，计算Nm。 梳理—切断—称重—数根数— 梳理—切断—称重—数根数—计算 Nm＝L/G=10× Nm＝L/G=10×n/G 2、气流仪法（棉，羊毛） 原理： 在一定容积的容器内放置一定重量的纤维，容器两端有网眼板，可以 通过空气，当两端有一定压力差的空气流过时，则空气流量与纤维的比表面 积平方成反比例关系。 见余序芬主编的“纺织材料实验技术”。 3、显微镜投影法 ——常用于羊毛细度和截面为圆形纤维的纵向投影直径的测量。 ——常用于羊毛细度和截面为圆形纤维的纵向投影直径的测量。 投影放大倍数一般为500倍，用放大500倍的锲形卡尺测量纤维直径。 投影放大倍数一般为500倍，用放大500倍的锲形卡尺测量纤维直径。 通常用分组计数法，计算出纤维的平均直径和直径变异系数。
长度与成纱质量、纺纱工艺的关系 长度与成纱质量、
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（棉纤维） 2. 纤维长度与成纱毛羽的关系 成纱的毛羽是由伸出成纱表面的纤维端头、纤维圈等 形成。 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 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。
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 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 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.与纺纱工艺的关系 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。
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 ALMETER电容测量法（适用于毛条、棉、麻 纤维条子的长度测定）
化学纤维：人工制造的，根据需要而定，有长丝 化学纤维： 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。 棉型化纤：30棉型化纤：30-40 mm 用棉纺设备纺纱 纯纺或 混纺 毛型化纤：70毛型化纤：70-150 mm 用毛纺设备纺纱 纯纺或 混纺 中长纤维：51中长纤维：51-65 mm 用棉纺或化纤专纺设备纺 纱 仿毛织物 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。
2、间接法： 用长度－重量关系衡量 （1）特数 tex ——国际标准单位 ——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 定义：在公定回潮率下，1000米长的纤维所具有重量的在公定回潮率下的重量，称为标准重量（mg ——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） ——纤维长度（mm或 同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗 同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗 。 分特dtex：在公定回潮率下，10000米长的纤维所具有重 分特dtex：在公定回潮率下，10000米长的纤维所具有重 量克数。 1tex＝ 1tex＝10dtex
纤维长度指标
1、主体长度：纤维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 棉的手扯长度≈ 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。 ）根数平均长度L （2）重量加权平均长度Lg：各组长度的重量加权平均数 ）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）。 界限：细绒棉 16mm、长绒棉 20mm ；毛30mm ；苎麻 40mm 16mm、长绒棉 ；毛30mm
Gk = × 1000 L
（2）旦数（旦尼尔数）Nden ——绢丝，化纤常 ）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 定义：在公定回潮率下，9000米长的纤维所 具有重量的克数。
Gk × 1000 N den = L 同品种纤维，Nden↑，越粗. 同品种纤维，Nden↑，越粗.
第二节 纤维的细度
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 Ntex、分特Ndtex、旦数Nden、公制支 数 Nm 等。
马克隆值M 马克隆值M （用于棉） ——本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重 ——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。 M×Nm＝25400；Nt＝0.0394M；Nd＝0.354M Nm＝25400；Nt＝0.0394M；Nd＝ 品质支数 （用于毛） —— 沿用下来的指标，曾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。
Gk
N tex • N m = 1000
直接细度指标（直径d 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 = 9 N tex
γ
N den
γ
Nm • γ
式中：d——纤维直径（mm）；γ ——纤维密度（g/cm3） 式中：d——纤维直径（mm）；γ ——纤维密度（g/cm3）
（3）公制支数 Nm ——常用于棉纤维 ——常用于棉纤维 定义：在公定回潮率下，单位重量（g、mg）的纤维所具有的长度 定义：在公定回潮率下，单位重量（g mg）的纤维所具有的长度 （m、mm）： mm）： L
Nm =
同品种纤维，Nm↑，纤维越细。 同品种纤维，Nm↑，纤维越细。 间接细度指标的换算式 间接细度指标的换算式如下： 换算式如下：
K1，K2－单位长度内纤维左、 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） L0－纤维加轻负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L2－ 轻负荷的长度（mm） L2－纤维除去重负荷一定时间后再加 轻负荷的长度（mm）
第三节 纤维的卷曲
一、纤维卷曲产生的原因 1.羊毛 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： 特点是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。