第3章 纖維的形態(tài)尺寸及表征

第三章纖維的形態(tài)尺寸及表征

天然纖維的長(zhǎng)度隨動(dòng)物、植物的種類、品系與生長(zhǎng)條件等而不同；品種不同，差異很大；同品種的天然纖維，長(zhǎng)度離散也很大?；瘜W(xué)纖維的長(zhǎng)度根據(jù)需要而定，有長(zhǎng)絲和短纖維。短纖維：有等長(zhǎng)化纖或不等長(zhǎng)化纖之分。而等長(zhǎng)纖維又有棉型、毛型、

中長(zhǎng)型之分。特點(diǎn)：化學(xué)纖維的長(zhǎng)度離散性小，但其中的超長(zhǎng)纖維和倍長(zhǎng)纖維對(duì)紡紗工藝危害較大。第一節(jié)纖維的長(zhǎng)度

一、定義：指纖維伸直但未伸長(zhǎng)時(shí)兩端的距離。（伸直長(zhǎng)度）二、纖維長(zhǎng)度的測(cè)定常用的纖維長(zhǎng)度測(cè)試方法有：

羅拉式長(zhǎng)度分析儀法——羅拉法（適用于棉纖維的檢測(cè)）梳片式長(zhǎng)度分析儀法——梳片法（適用于羊毛、苧麻、

絹絲或不等長(zhǎng)化纖的測(cè)定。）中段切斷稱重法——（適用于等長(zhǎng)化纖的長(zhǎng)度測(cè)定）排圖法——（適于羊毛纖維、苧麻等纖維長(zhǎng)度測(cè)試）光電式纖維長(zhǎng)度儀法——光電法電容式纖維長(zhǎng)度儀法——電容法1、羅拉法渦輪手柄蝸桿皮輥羅拉鉗夾9.5mm原理圖儀器外形圖原理：將纖維整理成伸直平行一端平齊的纖維束，用羅拉長(zhǎng)度分析儀將纖維按一定長(zhǎng)度組距分組稱重（或計(jì)根數(shù)）算出纖維長(zhǎng)度的各項(xiàng)指標(biāo)。纖維長(zhǎng)度質(zhì)量分布圖纖維長(zhǎng)度根數(shù)分布圖長(zhǎng)度質(zhì)量長(zhǎng)度根數(shù)2、排圖法有效長(zhǎng)度中間長(zhǎng)度短纖百分率＝整齊度＝長(zhǎng)度變異率＝過(guò)最長(zhǎng)纖維AL中點(diǎn)A1作AB平行線交于曲線LB于L1；過(guò)L1作垂線L1B1；

取AB1的1/4得B2；取

L2B2中點(diǎn)

A2

作

AB平行線交曲線于L3作垂線得B3；

取

AB31/4得

B4；過(guò)B4作AB垂線交曲線于L4

；延長(zhǎng)L4L2交縱軸于A’；令A(yù)B0=1/2AB

；過(guò)B0作AB垂線交曲線于L0；

令B5B3=1/4AB3

；過(guò)B5作AB垂線交曲線于L5；1、最長(zhǎng)纖維AL；2、有效長(zhǎng)度L4B4；3、中間長(zhǎng)度B0L0；4、短纖百分率：B3B/AB*100%5、整齊度：B5L5/B4L4*100%6、長(zhǎng)度變異率：(B4L4_B5L5)/B4

L4*100%測(cè)試過(guò)程：將纖維梳理成平行伸直的纖維束，放在機(jī)架上，光束透過(guò)纖維須條而投射到光電管上，光電管測(cè)出光通量（遮光量）后，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反映光照處纖維束的遮光量（纖維數(shù)量），測(cè)量伸出夾持線纖維長(zhǎng)度與纖維量的分布關(guān)系。儀器作出照影儀曲線。由曲線求出纖維平均長(zhǎng)度，上半平均長(zhǎng)度，整齊度及跨距長(zhǎng)度等。3、光電式纖維長(zhǎng)度照影儀上透鏡下透鏡扇形透鏡光電管Pa光電管Pb導(dǎo)光纖維束集光鏡纖維長(zhǎng)度照影儀測(cè)量原理測(cè)量光路：光源→集光鏡→平面形透鏡→下透鏡→試樣→上透鏡→扇形透鏡→光電管Pa→得到光電量信號(hào)Ea比較光路：光源→導(dǎo)光纖維束→光電管Pb→得到光電量信號(hào)Eb平面形透鏡光源試樣4、電容式纖維長(zhǎng)度儀原理：用排樣器將試樣制成一定質(zhì)量、一定厚度且一端平齊的纖維束，移放到試樣架的塑料薄膜內(nèi)，送入電容式傳感器，當(dāng)試樣薄膜通過(guò)電容傳感器時(shí)，其電量的變化與測(cè)試區(qū)纖維試樣質(zhì)量（或截面根數(shù)）變化成一定比例關(guān)系，由測(cè)量電路可得到與纖維量成正比的模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)算出纖維長(zhǎng)度指標(biāo)和纖維長(zhǎng)度分布圖。測(cè)試主機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理顯示計(jì)算機(jī)接口電路打印控制A/D檢測(cè)電動(dòng)機(jī)試樣試樣架電容式傳感器三、纖維長(zhǎng)度指標(biāo)1、主體長(zhǎng)度：一批試樣中含量最多的纖維長(zhǎng)度。(1)根數(shù)主體長(zhǎng)度：纖維中根數(shù)最多的一部分纖維的長(zhǎng)度。(2)重量主體長(zhǎng)度：纖維中重量最重的一部分纖維的長(zhǎng)度。(3)棉的手扯長(zhǎng)度≈主體長(zhǎng)度。2、平均長(zhǎng)度：是纖維長(zhǎng)度的平均值(1)根數(shù)平均長(zhǎng)度L：各根纖維長(zhǎng)度之和的平均數(shù)。(2)重量加權(quán)平均長(zhǎng)度Lg：各組長(zhǎng)度的重量加權(quán)平均數(shù).3、品質(zhì)長(zhǎng)度（右半部平均長(zhǎng)度）：比主體長(zhǎng)度長(zhǎng)的那部分纖維的平均長(zhǎng)度.（是棉紡工藝中決定羅拉隔距的重要參數(shù)）

4、短絨率：長(zhǎng)度在某一界限以下的纖維所占的百分率（表示長(zhǎng)度整齊度的指標(biāo)）。

短絨率界限：細(xì)絨棉16mm、長(zhǎng)絨棉20mm；毛30mm；苧麻40mm

四、長(zhǎng)度與成紗質(zhì)量、紡紗工藝的關(guān)系1、纖維長(zhǎng)度與成紗強(qiáng)度的關(guān)系

在其它條件相同下，纖維越長(zhǎng)，成紗強(qiáng)度越大，在保證成紗具有一定強(qiáng)度的前提下，纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)，紡出紗的極限細(xì)度越細(xì)。2、纖維長(zhǎng)度與成紗毛羽的關(guān)系在其它條件相同情況下，較長(zhǎng)的纖維成紗表面比較光滑，毛羽較少。3、纖維長(zhǎng)度整齊度、短絨率與成紗強(qiáng)度、條干的關(guān)系

當(dāng)纖維長(zhǎng)度整齊度差時(shí)，短絨率大時(shí)，成紗條干變差，強(qiáng)度下降，生產(chǎn)高檔產(chǎn)品時(shí)，需經(jīng)過(guò)精梳以去除短纖維。4、纖維長(zhǎng)度與紡紗工藝關(guān)系不同長(zhǎng)度的纖維要采用不同的紡紗設(shè)備和工藝加工。纖維長(zhǎng)度是調(diào)節(jié)或設(shè)計(jì)紡紗工藝參數(shù)的依據(jù)。第二節(jié)纖維的細(xì)度

一、纖維細(xì)度指標(biāo)直接指標(biāo)：用直徑、投影寬度（非圓形截面的纖維）、截面積、

周長(zhǎng)、比表面積（計(jì)算值）等指標(biāo)表示。間接指標(biāo)：用纖維長(zhǎng)度與重量之間的關(guān)系表示，如特?cái)?shù)Ntex、旦數(shù)

Nden、公制支數(shù)Nm等。1、定長(zhǎng)制（1）特?cái)?shù)Ntex

——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位

定義：在公定回潮率下，1000米長(zhǎng)的纖維所具有重量的克數(shù)。

Gk——纖維在公定回潮率下的重量，稱為標(biāo)準(zhǔn)重量（mg或g）；L

——纖維長(zhǎng)度（mm或m）

同品種纖維，Ntex↑，纖維越粗。

分特dtex：在公定回潮率下，10000米長(zhǎng)的纖維所具有重量克數(shù)。

1tex＝10dtex定義：在公定回潮率下，9000米長(zhǎng)的纖維所具有重量的克數(shù)。

（2）旦數(shù)（旦尼爾數(shù)）Nden——絹絲，化纖常用指標(biāo)同品種纖維，Nden↑，越粗。

（3）公制支數(shù)Nm——常用于棉纖維

定義：在公定回潮率下，單位重量的纖維所具有的長(zhǎng)度。同品種纖維，Nm↑，纖維越細(xì)。2、定重制間接細(xì)度指標(biāo)的換算式中：d——纖維直徑（mm）；γ

——纖維密度（g/cm3）直接細(xì)度指標(biāo)（直徑d）與間接細(xì)度指標(biāo)的換算：馬克隆值M（用于棉）——本身無(wú)量綱，相當(dāng)于單位長(zhǎng)度（英寸）的重量（微克）；反映細(xì)度、成熟度的綜合指標(biāo)。

品質(zhì)支數(shù)（用于毛）

——表示該羊毛的可紡支數(shù)，現(xiàn)表示直徑在某一范圍的羊毛細(xì)度。二、纖維細(xì)度的測(cè)試直接法：間接法：中段切斷稱重法；氣流儀法；振動(dòng)法；聲波衰減法等。顯微投影測(cè)量法；激光細(xì)度測(cè)試法；微機(jī)圖形自動(dòng)測(cè)量法。2、纖維投影測(cè)量法（羊毛直徑和圓形截面纖維投影直徑）原理：將纖維切成短片斷，制成后經(jīng)500倍顯微鏡放大投影，用揳形尺測(cè)量纖維直徑。采用計(jì)數(shù)法，算出纖維平均直徑和變異系數(shù)。1、中段切斷稱重法（棉纖維細(xì)度，化纖長(zhǎng)絲細(xì)度）

原理：將纖維排成一端不齊，平行伸直的棉束，然后用纖維切斷器在纖維中段切取一定長(zhǎng)度（棉10mm）的纖維束，在扭力天平上稱重G，然后計(jì)數(shù)中段纖維的根數(shù)n，計(jì)算Nm。

梳理—切斷—稱重—數(shù)根數(shù)—計(jì)算

Nm＝L/G=10×n/G

3、氣流儀法（測(cè)量棉纖維細(xì)度，同質(zhì)毛及化纖細(xì)度）測(cè)試原理：在一定壓力差下，通過(guò)測(cè)量纖維集合體的空氣

流量與纖維的比表面積成一定關(guān)系來(lái)間接測(cè)量纖

維的細(xì)度。

抽氣泵儲(chǔ)氣筒調(diào)節(jié)閥流量計(jì)試樣筒試樣壓力計(jì)在一定容積的容器內(nèi)放置一定質(zhì)量的纖維，在容器兩端讓有一定壓力差的空氣流過(guò)，空氣流量與纖維比表面積之間的關(guān)系為：1.與成紗強(qiáng)度的關(guān)系

在其它條件相同的條件下，纖維越細(xì)，成紗強(qiáng)度越高；2.與成紗條干的關(guān)系

在其它條件相同的條件下，纖維越細(xì)，成紗條干越均勻；

在保證一定成紗質(zhì)量的前提下，細(xì)而均勻的纖維可紡較細(xì)的紗；3.與紡紗工藝的關(guān)系

纖維越細(xì)，加工過(guò)程中容易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生棉結(jié)、短纖維。細(xì)纖維成紗時(shí)可加較少的捻度。三、纖維細(xì)度與成紗質(zhì)量、紡紗工藝的關(guān)系

第三節(jié)

纖維的卷曲

一、纖維卷曲產(chǎn)生的原因

1.羊毛

自然卷曲。是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的正、偏皮質(zhì)細(xì)胞呈雙邊結(jié)構(gòu)或偏皮芯結(jié)構(gòu)或不均勻的混雜結(jié)構(gòu)所致。卷曲形態(tài)差異較大，無(wú)規(guī)律性明顯。

根據(jù)羊毛纖維卷曲的深淺（即波高），以及長(zhǎng)短（即波寬）不同，卷曲形狀可以分為三類:（1）弱卷曲：

特點(diǎn):卷曲的弧不到半個(gè)圓周，沿纖維的長(zhǎng)度方向比較平直，卷曲數(shù)較少。半細(xì)毛的卷曲屬此類。（2）常卷曲

特點(diǎn)：卷曲的波形近似半圓形。細(xì)毛的卷曲屬于此類。用于精梳毛紡，紡制有彈性和表面光潔的紗線和織物。（3）強(qiáng)卷曲

特點(diǎn)：卷曲的波幅較高，卷曲數(shù)較多。細(xì)毛羊腹毛屬此類。用于粗梳毛紡，紡制表面和毛茸豐滿、手感好、富有彈性的呢絨。2.化學(xué)纖維

化學(xué)短纖維為了改善其可紡性和織物性能，一般都要人為賦予卷曲，化學(xué)長(zhǎng)絲（大部分）也不例外。賦予化纖卷曲的方法有機(jī)械卷曲法、復(fù)合紡絲法、三維卷曲紡絲法以及各種變形加工方法等。（1）復(fù)合紡絲法（是永久卷曲）：

利用纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱而在熱空氣、熱水等處理后產(chǎn)生的。（2）機(jī)械卷曲法（是暫時(shí)卷曲）：利用纖維的熱塑性采用機(jī)械方法擠壓而成。二表示纖維卷曲性能的指標(biāo)1.卷曲數(shù)：指每厘米長(zhǎng)纖維內(nèi)的卷曲個(gè)數(shù)。是反映卷曲多少的

指標(biāo)。

一般化學(xué)短纖維的卷曲數(shù)的卷曲數(shù)為12～14個(gè)/25cm，

羊毛的卷曲數(shù)隨羊毛細(xì)度和生長(zhǎng)部位而異。2.卷曲率：指纖維卷曲后縮短的程度。

卷曲率的大小與卷曲數(shù)及卷曲波幅形態(tài)有關(guān)。

一般短化纖的卷曲率在10～15%為宜。3.卷曲回復(fù)率：

指纖維經(jīng)加載卸載后卷曲的殘留長(zhǎng)度對(duì)卷曲伸

直長(zhǎng)度的百分率。

反映卷曲牢度的指標(biāo)。一般短化纖的該值約為70～80%。4.卷曲彈性率：指纖維經(jīng)加載卸載后，卷曲的殘留長(zhǎng)度對(duì)伸直

長(zhǎng)度的百分率。

反映卷曲牢度的指