紡織纖維的形態(tài)及基本性質(zhì)

王春廣五邑大學(xué)紡織服裝學(xué)院紡織材料學(xué)第二章紡織纖維的形態(tài)及基本性質(zhì)纖維內(nèi)部的形態(tài)結(jié)構(gòu)常用纖維的縱橫向形態(tài)特征纖維種類縱向形態(tài)橫截面形態(tài)棉天然轉(zhuǎn)曲腰圓形、有中腔苧麻橫節(jié)豎紋腰圓形，有中腔，胞壁有裂紋亞麻橫節(jié)豎紋多角形，中腔較小黃麻橫節(jié)豎紋多角形，中腔較大大麻橫節(jié)豎紋不規(guī)則圓形或多角形，內(nèi)腔呈線形、橢圓形、扁平形綿羊毛鱗片大多呈環(huán)狀或瓦狀近似圓形或橢圓形，有的有毛髓山羊絨鱗片大多呈環(huán)狀，邊緣光滑，間距較大，張角較小多為較規(guī)則的圓形兔毛鱗片大多呈斜條狀，有單列或多列毛髓絨毛為非圓形，有一個(gè)中腔；粗毛為腰圓形，有多個(gè)中腔桑蠶絲平滑不規(guī)則三角形柞蠶絲平滑扁平的不規(guī)則三角形，內(nèi)部有毛細(xì)孔粘膠纖維多根溝槽鋸齒形、有皮芯結(jié)構(gòu)醋酯纖維1～2根溝槽梅花形腈綸平滑或1～2根溝槽圓形或啞玲形滌綸、錦綸、丙綸等平滑圓形氨綸平滑不規(guī)則圓形或土豆形復(fù)合纖維一根纖維由兩種高聚物組成，其截面呈皮芯形、雙邊形或海島形等滌綸中空纖維根據(jù)需要可制成一孔、四孔、七孔或九孔等異形纖維可根據(jù)需要制成各種異形截面，如三角形、扁平形、啞鈴形、L形等棉纖維縱橫向照片

絲光棉縱橫向照片

苧麻纖維縱橫向照片亞麻纖維縱橫向照片

黃麻纖維縱橫向照片

紅麻纖維縱橫向照片大麻纖維縱橫向照片

綿羊毛纖維縱橫向照片山羊絨纖維縱橫向照片

絲光毛和細(xì)化毛

牦牛毛和絨

兔毛駱駝毛纖維縱橫向照片桑蠶絲纖維縱橫向照片柞蠶絲纖維縱橫向照片

粘膠纖維纖維縱橫向照片

醋酯纖維縱橫向照片

滌綸纖維縱橫向照片

腈綸纖維縱橫向照片

滌綸纖維橫截面的異型化和中空化第二章紡織纖維的形態(tài)第二章紡織纖維的形態(tài)纖維細(xì)度：纖維的粗細(xì)程度（沿長度方向）。由于大部分纖維截面形狀不規(guī)則及中腔、縫隙、孔洞存在而無法用直徑、截面面積等指標(biāo)準(zhǔn)確表達(dá)，習(xí)慣上用單位長度的質(zhì)量（定長制）或單位質(zhì)量的長度（定重制）來表示纖維細(xì)度。纖維的細(xì)度一、纖維的細(xì)度指標(biāo)直接指標(biāo)：用直徑、截面積及寬度等纖維的幾何尺寸表達(dá)，如綿羊毛及其動(dòng)物毛等。間接指標(biāo)：用長度與重量之間的關(guān)系表示，測(cè)量方便。如:特?cái)?shù)Tt(tex)

、分特?cái)?shù)Tdt(dtex)旦尼爾ND公制支數(shù)Nm纖維的細(xì)度線密度：單位為特克斯(tex)，簡稱特，表示在公定回潮率下，1000米長的纖維材料所具有重量的克數(shù)?？筛鶕?jù)下列公式得到：

式中，Gk--纖維在公定回潮率下的重量(g)，L--纖維長度(m)。

同一品種纖維，Tt↑，纖維越粗。

行業(yè)上，通常也稱為號(hào)數(shù)。纖維的細(xì)度

纖度(Nd)：即旦尼爾(denier)簡稱旦，表示在公定回潮率下，9000m長的纖維所具有重量的克數(shù)?？筛鶕?jù)下列公式得到：

式中，Gk--纖維在公定回潮率下的重量(g)，L--纖維長度(m)。纖度，廣泛應(yīng)用于蠶絲和化纖長絲的細(xì)度表示中，如超細(xì)旦纖維。

同品種纖維，Nd↑，纖維越粗.纖維的細(xì)度

支數(shù)，常用于棉纖維，表示單位質(zhì)量纖維的長度指標(biāo)。公制支數(shù)Nm，表示在公定回潮率下，單位重量(1g)的纖維所具有的長度(m)：式中，Gk--纖維在公定回潮率下的重量(g)，L--纖維長度(m)。纖維的細(xì)度英制支數(shù)Ne，在公定回潮率下，1磅重紗線長度的840碼的倍數(shù)。也就是說1磅重紗線正好840碼長，為1支紗，1磅重紗線長度為21×840碼長，紗線的細(xì)度為21支，寫為21s。

同品種纖維，Nm↑，纖維越細(xì).纖維的細(xì)度細(xì)度指標(biāo)的換算線密度(Tt)、纖度(Nd)和公制支數(shù)(Nm)的數(shù)值可互相換算，其換算關(guān)系如下：

纖維的細(xì)度當(dāng)纖維的截面為圓形和已知纖維密度下，直徑細(xì)度指標(biāo)與間接細(xì)度指標(biāo)的換算。式中，d纖維直徑（m），γ纖維密度（g/cm3）。纖維的細(xì)度纖維的細(xì)度各種干燥纖維的密度δ單位：g/cm3二、纖維細(xì)度不勻及其指標(biāo)

纖維之間粗細(xì)不勻單根纖維沿長度方向上的粗細(xì)不勻比如，棉纖維、麻纖維中段粗兩邊細(xì)；羔羊毛根端粗梢端細(xì)，成年羊毛纖維兩端粗中間細(xì)。纖維的細(xì)度棉纖維：成熟度、品種、產(chǎn)地、生長部位等；毛纖維：品種、年齡、生長部位、生長季節(jié)、飼養(yǎng)條件等；麻纖維：生長條件、初生韌皮纖維細(xì)胞和次生韌皮細(xì)胞生長期不同等；蠶絲：蠶繭結(jié)構(gòu)；化學(xué)纖維：線密度可控，均勻度總體較天然纖維好，但也受溫度、時(shí)間、牽伸力等因素的影響。各類纖維之間細(xì)度不勻纖維的細(xì)度不勻率指標(biāo)：纖維直徑或線密度的差異?？赏ㄟ^纖維平均直徑及其離散指標(biāo)或平均線密度及其離散指標(biāo)來表示纖維細(xì)度不勻。細(xì)度不勻指標(biāo)及分布纖維直徑分布直方圖及分布曲線纖維的細(xì)度離散指標(biāo)包括直徑或線密度的標(biāo)準(zhǔn)差σ及其變異系數(shù)CVd值（又稱離散系數(shù)）(%)。纖維、紗線和織物各種指標(biāo)在計(jì)算算術(shù)平均值和變異系數(shù)時(shí)均采用上述計(jì)算方程式。纖維的細(xì)度三、紡織纖維細(xì)度測(cè)量方法中段切斷稱重法示意圖一般棉LC=10或20mm，毛麻一般LC為20或30mm式中，n為中段纖維根數(shù)，G

(

g)、g(mg)為所稱重量。測(cè)長稱重法纖維細(xì)度測(cè)量規(guī)定必須在標(biāo)準(zhǔn)溫濕環(huán)境（20oC，相對(duì)濕度65%）中平衡后進(jìn)行。纖維的細(xì)度直徑測(cè)量法長纖維測(cè)試方法采用周長1m在一定張力下繞取一定圈數(shù)（50圈或100圈），達(dá)到吸濕平衡后稱重計(jì)算。OFDA100測(cè)量儀激光掃描纖維直徑測(cè)量原理圖纖維的細(xì)度4.振動(dòng)測(cè)量法：利用纖維振動(dòng)頻率與線密度的關(guān)系。一般用于短纖維。振動(dòng)（撥弦）法測(cè)纖維細(xì)度原理示意圖5.氣流儀測(cè)量法：利用不同細(xì)度的纖維比表面積不同，測(cè)量氣流阻力間接測(cè)量纖維線密度或?qū)嵭膱A截面纖維的直徑。氣流儀測(cè)量纖維細(xì)度原理示意圖纖維的細(xì)度測(cè)量方法使用基本現(xiàn)狀①棉纖維較多地采用氣流儀法，其次為切斷稱重法；②毛纖維幾乎采用OFDA和LaserScan方法，其次為顯微鏡

法和氣流儀法；③麻纖維為切斷稱重法，其次套用顯微鏡法或OFDA法；④絲纖維大多為絞絲稱重法（類切斷稱重），其次顯微鏡法；⑤化纖短纖根據(jù)毛型、棉型分別采用各自纖維在紡織加工工

藝體系中的測(cè)量方法，即上述①~④，偶爾采用振動(dòng)法測(cè)量；⑥化纖長絲一般用絞絲稱重，或顯微鏡法，其次為振動(dòng)法。顯然，麻、絲的細(xì)度測(cè)量是落后原始的。

纖維的細(xì)度四、纖維細(xì)度對(duì)纖維、紗線、織物的影響對(duì)纖維本身

纖維的粗細(xì)將影響其比表面積SS，纖維的吸附性能

和染色性質(zhì)；

-纖維間的細(xì)度不勻，會(huì)引起纖維力學(xué)性質(zhì)的差異；-纖維變粗，使纖維的彎曲剛度增大，點(diǎn)接觸面積增大，纖維變得剛硬和觸感粘澀、偏冷；-纖維內(nèi)的細(xì)度差異，會(huì)導(dǎo)致纖維的力學(xué)弱節(jié)。細(xì)度不勻會(huì)導(dǎo)致紗線不勻及紗疵，但是另一方面具有一定的異線密度對(duì)紗的某些品質(zhì)的形成是有利的。纖維的細(xì)度2.對(duì)紗線質(zhì)量及紡紗工藝的影響

-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；-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；-與紡紗工藝的關(guān)系纖維越細(xì)，加工過程中容易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生棉結(jié)、短纖維。纖維的細(xì)度3.對(duì)織物的影響

纖維細(xì)度種類線密度（dtex）直徑（mm）性能特征細(xì)線密度（絲型）1.1~2.84~10柔軟、滑爽、輕薄棉、絲型纖維0.89~1.338.41~13.7柔軟、均勻、輕薄毛、麻型纖維1.1~2.213.7～17.7柔軟、均勻、輕薄超細(xì)化纖0.011~0.893.0~11.2吸濕、導(dǎo)濕、細(xì)膩、仿皮革皮革（特細(xì)）0.011~0.110.9~4.0透汽、防水、細(xì)密、麂皮特征極細(xì)纖維0.0001~0.010.09~0.12吸附、超濾、功能納米纖維10-8~10-40.001~0.1特殊功能纖維細(xì)度與功能的關(guān)系不同細(xì)度的纖維會(huì)極大地影響織物的手感及性能。如內(nèi)衣織物要求柔軟、舒適，可采用較細(xì)；外衣織物要求硬挺，一般可用較粗的纖維。纖維的細(xì)度第二章紡織纖維的形態(tài)纖維的截面形狀纖維截面形狀隨種類而異。天然纖維具有各自的形態(tài)。毛纖維大部分為圓形，棉纖維接近腰圓形，木棉纖維為近圓形，絲纖維近似三角形，麻纖維為橢圓形或多角形等。化學(xué)纖維則可以根據(jù)要求進(jìn)行異形噴絲，從而獲得異形截面纖維。非圓形截面的化學(xué)纖維稱為異形纖維。纖維的截面形狀纖維截面變化的過程、類型及相互關(guān)系一、異形化的方法截面形狀的非圓形化，包括輪廓波動(dòng)的異形化和直徑不對(duì)稱的異形化；截面的中空和復(fù)合化；中空截面也是一種異形截面，即纖維內(nèi)部空缺異形，與前面輪廓空缺是對(duì)應(yīng)的。天然棉、麻不僅輪廓內(nèi)部空缺，而且異形，是典型的復(fù)合異形截面；兔毛不僅有單孔的中腔，而且大多是多孔的中腔，并帶有竹腔層節(jié)結(jié)構(gòu)，這是合纖至今無法實(shí)現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)；木棉巨大的中腔、超薄的胞壁，同樣也是合纖加工夢(mèng)寐以求的異形形態(tài)。纖維的截面形狀異形截面纖維一般蓬松度較好，抗起毛起球，可以消除化學(xué)纖維光滑的手感，可以解決絲的光澤和絲鳴問題。異形中空纖維可以提高纖維剛度和保暖性能、實(shí)現(xiàn)輕量化、增加不透明感和改善纖維吸濕透氣等功能。纖維異形化的發(fā)展過程是逐漸從單一改變纖維直徑到纖維截面輪廓的波動(dòng)，從單孔到多空，從單組份到多組分，從對(duì)稱到不對(duì)稱，甚至從徑向截面異形發(fā)展到縱向隨機(jī)變形的異形絲。纖維的截面形狀纖維的截面形狀常見異型截面纖維的截面形狀與功能效果-增加纖維的覆蓋能力，提高抗起毛起球能力；-具有優(yōu)良光學(xué)性能，三角形截面表面光澤優(yōu)雅，多葉形的則表面消光，光澤柔和；-增加纖維抱合力，使蓬松度、透氣性及保暖性均提高；-減少合成纖維蠟狀感，使織物具有絲綢感，并增加染色鮮艷度；-表面溝槽起到導(dǎo)汗、透濕作用；二、異形纖維的特征纖維的截面形狀1.相對(duì)徑向異形度DR

纖維的截面形狀三、異形纖維的指標(biāo)2.平均徑向異形度DM

3.理論徑向異形度Dr

徑向異形度是異形纖維截面外接圓半徑R與內(nèi)切圓差值對(duì)某一指定徑向參數(shù)的百分?jǐn)?shù)。1.相對(duì)截面面積異形度SR

2.平均截面面積異形度SM

3.理論截面面積異形度Sr

截面面積異形度S是異鄉(xiāng)纖維截面外接圓面積（πR2）與某一指定半徑圓面積（πr2）的差值相對(duì)外接圓面積的百分?jǐn)?shù)。纖維的截面形狀截面中空度C0：纖維截面中孔洞橫截面積占纖維表觀橫截面積的百分比。纖維的截面形狀第二章紡織纖維的形態(tài)天然纖維——隨動(dòng)物、植物的種類、品系與生長條件而不同。棉、麻、毛：短纖維，纖維長度一般25～250mm；長度差異很大（不同品種或同品種）蠶絲：長絲，一個(gè)繭子上的繭絲長度可達(dá)數(shù)百米至上千米?；瘜W(xué)纖維————人工制造，可根據(jù)需要而定。

長絲：可無限長；

短纖維：等長或不等長。纖維的長度纖維的長度纖維品種長度纖維品種長度陸地棉25~31亞麻12~24海島棉33~46苧麻20~200細(xì)綿羊毛40~100黃麻1.5~5半細(xì)綿羊毛70~300漢(大)麻5~55山羊絨22~36中長化纖51~65馬海毛45~70毛型化纖76~120絹絲60~1300棉型化纖38~41常見纖維品種的長度范圍單位：mm自然長度：纖維在自然伸展?fàn)顟B(tài)下的投影長度，例毛叢長度。伸直長度：即纖維伸直而未伸長時(shí)兩端的距離。纖維自然長度與纖維伸直長度之比，稱為伸直度。纖維的長度一、纖維長度分布與指標(biāo)纖維長度集中性指標(biāo)平均長度、主體長度、品質(zhì)長度、跨距長度、手扯長度和交叉長度。2)主體長度（Lm）：纖維中含量最多的纖維長度。-根數(shù)主體長度：纖維中根數(shù)最多的一部分纖維的長度。-重量主體長度：纖維中重量最重的一部分纖維的長度。1)平均長度：是纖維長度的平均值。-計(jì)數(shù)加權(quán)平均長度：各根纖維長度之和的平均數(shù)。-計(jì)重加權(quán)平均長度：各組長度的重量加權(quán)平均數(shù)。纖維的長度4)跨距長度

采用梳子隨機(jī)夾持取樣（纖維須從），纖維由夾持點(diǎn)伸出的長度，可自動(dòng)快速測(cè)出，已成為重要的長度指標(biāo)。5)手扯長度

在手感目測(cè)的檢驗(yàn)方法中，用手扯尺量法測(cè)得的棉纖維的長度，主要用于棉纖維商品貿(mào)易。6)交叉長度（Lc）

計(jì)數(shù)的纖維長度一次累積曲線由長向短方向累積頻率0.5%處或拐折點(diǎn)處的長度。3)品質(zhì)長度（Lp）

又稱右半部平均長度或上半部平均長度，指的是比主體長度長的那部分纖維的平均長度。紡紗工藝中決定羅拉隔距的重要參數(shù)。纖維的長度纖維的長度纖維長度分散性指標(biāo)短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率。（表示長度整齊度的指標(biāo)）

界限：細(xì)絨棉16mm；長絨棉20mm；

棉羊毛30mm；苧麻40mm等。

短纖維多→制成本低→成本高，不宜紡細(xì)支紗。纖維長度的均方差和變異系數(shù)、短絨率、超長纖維和倍長纖維和纖維長度整齊度。二、纖維長度測(cè)量方法

-逐根測(cè)量法

；-成束一端排齊測(cè)量法；-平行排列測(cè)量法；-分組稱重測(cè)量法；-計(jì)數(shù)二次累計(jì)曲線測(cè)量法。纖維的長度長絲纖維-測(cè)長法.短纖維三、纖維長度與工藝的關(guān)系纖維長度與成紗強(qiáng)度的關(guān)系

在其他條件相同下，纖維越長，成紗強(qiáng)度越大，在保證成紗具有一定強(qiáng)度的前提下，纖維長度越長，紡出紗的極限細(xì)度越細(xì)（棉纖維）。長度長，纖維間抱合力變大，則纖維間的滑脫率減少，這時(shí)紗線拉斷以纖維拉斷為主，滑脫次之，這樣紗的強(qiáng)度便增大，同時(shí)紡紗斷頭率相應(yīng)減少。纖維的長度纖維長度與成紗毛羽關(guān)系成紗的毛羽是由伸出成紗表面的纖維端頭，纖維圈等形成。在其它條件相同情況下，長度較長的纖維成紗表面比較光滑，毛羽較少。纖維短絨率與成紗強(qiáng)度、條干的關(guān)系

當(dāng)纖維短絨率大時(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)過精梳以去除短纖維。纖維的長度第二章紡織纖維的形態(tài)卷曲與轉(zhuǎn)曲是紡織纖維特征之一，大部分纖維有卷曲或轉(zhuǎn)曲。卷曲可以使：-短纖維紡紗纖維間摩擦力和抱合力增加，成紗有一定強(qiáng)力；提高纖維和紡織品彈性，使手感柔軟，突出織物風(fēng)格；-改善織物抗皺性、保暖性以及表面光澤。卷曲：在指定初始負(fù)荷作用下，能較好保持的具有一定規(guī)則性的皺縮形態(tài)結(jié)構(gòu)。而轉(zhuǎn)曲是纖維沿軸向發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。纖維的卷曲和轉(zhuǎn)曲天然纖維中羊毛具有天然卷曲，棉具有天然轉(zhuǎn)曲，而一般化學(xué)纖維表面光滑。天然纖維化學(xué)纖維自然卷曲人工機(jī)械卷曲-利用纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)不對(duì)稱（皮芯結(jié)構(gòu)以及復(fù)合纖維），經(jīng)熱空氣、熱水處理后產(chǎn)生卷曲，如維綸及粘膠纖維；-利用纖維熱塑性采用機(jī)械方法擠壓而成，如滌綸等。羊毛：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。填塞箱法復(fù)合纖維法加捻變形工藝編織解脫法纖維的卷曲和轉(zhuǎn)曲由于正偏皮質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異和皮質(zhì)層形成雙側(cè)形

態(tài)導(dǎo)致羊毛的天然卷曲。這對(duì)于化學(xué)纖維的卷曲改

性具有重要的借鑒意義。波幅大，波數(shù)多，細(xì)羊毛屬此類卷曲近似半圓，為常波卷曲卷曲小于半圓為粗羊毛