第3章 纤维的形态尺寸及表征

第三章纤维的形态尺寸及表征

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）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、罗拉法涡轮手柄蜗杆皮辊罗拉钳夹9.5mm原理图仪器外形图原理：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。纤维长度质量分布图纤维长度根数分布图长度质量长度根数2、排图法有效长度中间长度短纤百分率＝整齐度＝长度变异率＝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

L2B2中点

A2

作

AB平行线交曲线于L3作垂线得B3；

取

AB31/4得

B4；过B4作AB垂线交曲线于L4

；延长L4L2交纵轴于A’；令AB0=1/2AB

；过B0作AB垂线交曲线于L0；

令B5B3=1/4AB3

；过B5作AB垂线交曲线于L5；1、最长纤维AL；2、有效长度L4B4；3、中间长度B0L0；4、短纤百分率：B3B/AB*100%5、整齐度：B5L5/B4L4*100%6、长度变异率：(B4L4_B5L5)/B4

L4*100%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、光电式纤维长度照影仪上透镜下透镜扇形透镜光电管Pa光电管Pb导光纤维束集光镜纤维长度照影仪测量原理测量光路：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平面形透镜光源试样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。测试主机的主要结构及工作原理显示计算机接口电路打印控制A/D检测电动机试样试样架电容式传感器三、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）。

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

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。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。

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。

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定义：在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。

（2）旦数（旦尼尔数）Nden——绢丝，化纤常用指标同品种纤维，Nden↑，越粗。

（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。同品种纤维，Nm↑，纤维越细。2、定重制间接细度指标的换算式中：d——纤维直径（mm）；γ

——纤维密度（g/cm3）直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算：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：间接法：中段切断称重法；气流仪法；振动法；声波衰减法等。显微投影测量法；激光细度测试法；微机图形自动测量法。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。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

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。

抽气泵储气筒调节阀流量计试样筒试样压力计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：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.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。三、纤维细度与成纱质量、纺纱工艺的关系

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。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。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

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