第二章-纤维的形态特征及表征课件

第二章纺织纤维的形态特征纤维形态结构：表面形态内部形态表面形态：以纤维轮廓为主的特征，其主要包括纤维的长短、粗细、截面形状与结构、卷曲和转曲等几何外观形态。第二章纺织纤维的形态特征第一节纤维的细度第二节纤维的截面形状第三节纤维的长度第四节纤维的卷曲和转曲第一节纤维的细度定义：单位长度的质量（线密度）或单位质量的长度（线密度的倒数）物理意义：本节的主要内容：纤维的细度指标、指标、纤维的细度测定、细度与成纱质量的关系；第一节纤维的细度一、纤维细度的指标（一）直接指标1、截面积2、周长3、直径（圆形截面的纤维）4、投影宽度（非圆形截面的纤维）一、纤维细度的指标（二）间接指标：纤维长度与重量之间的关系表示纤维长度与重量之间的关系表示1、定长制：是指一定长度纤维的重量、定长制：是指一定长度纤维的重量(1)线密度线密度(特数特数)n是指是指1000m长纤维在公定回潮率下的重量长纤维在公定回潮率下的重量(g)。n常用于衡量棉、麻和毛等纤维的细度常用于衡量棉、麻和毛等纤维的细度。n特数单位太大，纤维常用分特特数单位太大，纤维常用分特Ndt（2）纤度）纤度(旦数旦数)n是指是指9000m长纤维在公定回潮率下的重量长纤维在公定回潮率下的重量(g)。n常用于化纤长丝和蚕丝。常用于化纤长丝和蚕丝。一、纤维细度的指标2、定重制：是指一定重量纤维的长度、定重制：是指一定重量纤维的长度（1）公制支数）公制支数(Nm)n在公定回潮率下每克重纤维所具有的长度米数。在公定回潮率下每克重纤维所具有的长度米数。n常用来衡量棉、毛纤维的细度。常用来衡量棉、毛纤维的细度。（2）英制支数）英制支数(Ne)n1磅重的纤维长度有多少个磅重的纤维长度有多少个840码，称为多少英支码，称为多少英支(s)。n多用于衡量纱线的细度。多用于衡量纱线的细度。细度指标表示及其单位指指标表示表示单位位适用品种适用品种线密度Nt(Ntex、Tt)Ndt(Ndtex、Tdt)特克斯(tex)、号分特(dtex)棉、麻、毛纤度NDNd(Nden)旦尼尔(Denier)旦(Den、D)蚕丝、化学长丝公制支数Nm公支(Nm、N)棉、毛英制支数Ne英支(S)棉、纱线一、纤维细度的指标一、纤维细度的指标（三）指标之间的换算（三）指标之间的换算n间接细度指标的换算间接细度指标的换算n直接细度指标（直径直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算）与间接细度指标的换算d纤维直径（mm）；纤维密度（g/cm3）一、纤维的细度指标一、纤维的细度指标（四）其它指标（四）其它指标n马克隆值马克隆值(Micronaire)：一定量：一定量棉纤维棉纤维在规定条件下的空气流量反映在规定条件下的空气流量反映棉纤维细度与成熟度的综合指标棉纤维细度与成熟度的综合指标n数值越大，纤维越粗，成熟度越高数值越大，纤维越粗，成熟度越高n无量纲，分为三级无量纲，分为三级nA级：级：3.7-4.2(最好最好)nB级：级：3.5-3.6和和4.3-4.9(标准级标准级)nC级：级：3.5以下和以下和4.9以上以上(最差最差)n品质支数：品质支数：n各种细度各种细度羊毛羊毛实际可能纺得的英制精梳毛纱支数实际可能纺得的英制精梳毛纱支数n表示表示平均直径在某一范围平均直径在某一范围内的羊毛细度指标内的羊毛细度指标n用某一用某一数值代号数值代号表示羊毛纤维的直径范围，数值越大，羊毛纤维越细，可表示羊毛纤维的直径范围，数值越大，羊毛纤维越细，可纺支数也越高纺支数也越高绵羊毛品质支数与平均直径的关系我国我国规定定国国际标准准品质支数(S)平均直径(um)支数代号(S)平均直径(um)3255.1-67.08019.25-19.753643.1-55.09018.75-19.244040.1-43.010018.25-18.744437.1-40.011017.75-18.244634.1-37.012017.25-17.744831.1-34.013016.75-17.245029.1-31.014016.25-16.745627.1-29.015015.75-16.245825.1-27.016015.25-15.746023.1-25.017014.75-15.246421.6-23.018014.25-14.746620.1-21.519013.75-14.247019.75-20.020013.25-13.74二、纤维细度的测定1、中段切断称重法：n棉纤维或化纤的细度测定n步骤：梳理切断称重数根数计算n将纤维排成一端不齐，平行伸直的棉束，n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(g)，n计数中段纤维的根数n，计算Nm。nNmL/G=10n/G二、纤维细度的测定2、气流仪法（棉，羊毛）n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，则空气流量空气流量与纤维的比表面积平方成反比例与纤维的比表面积平方成反比例关系。3、显微镜投影法三、细度与纺纱工艺和成纱质量的关系1、纤维越细，容易扭结、折断而产生短绒和棉结，不易伸直；2、纤维越细，成纱强度越高；成纱条干越均匀；3、纤维越细，织物越柔软；第二节纤维的截面形状n天然纤维具有各自的截面形态：毛纤维大部分为圆形，棉纤维接近腰圆形，木棉纤维为近圆形，丝纤维近似三角形，麻纤维为椭圆形或多角形等；n化学纤维的界面形态：根据人们的意愿设计异形喷丝孔，此外，可控制纤维的成形过程。n截面形状影响：截面形状影响：-纤维的卷曲状态、比表面积、抗弯刚度、密度、摩擦性能等；-与纤维的手感、风格及性能密切相关；-在纤维复合成纱时，不同截面形态的纤维在纱线截面内的填充程度也不同，这同样也会影响到最终织物产品的品质。一、纤维异形化1.异形纤维的定义：-非圆形截面的化学纤维。2.纤维截面变化又称异形化n一种是纤维截面形状的非圆形化非圆形化，包括轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化；n另一种是截面的中空和复合化中空和复合化。3.纤维异形化的好处：n异形截面纤维一般蓬松度较好，抗起毛起球，可以消除化纤光滑的手感，可以解决丝的光泽和丝鸣问题；n异形中空丝与常规纤维相比改变了纤维集合体的密度、热阻、孔隙率、蓬松度、纤维截面的极惯性矩、比表面积，中空纤维的空隙内有大量的静止空气，从而可提高其热阻和保暖性能；n中空纤维降低了纤维的密度，实现了纤维材料的轻量化；n纤维中空化还可以提高纤维截面的极惯性矩，即提高了纤维的刚度；n纤维中空化改变了其光学特性，中空部对光的漫反射可增强纤维的不透明感；n中空化可以提高纤维的孔隙率、蓬松度及比表面积，从而改善了纤维集合体的湿热传递特性，可以使织物具有较好的吸湿、透气、保温功能。n中空微孔纤维也可作为过滤材料。4.常见异形截面纤维的形状与所突出的功能效果二、异形纤维的特征与指标（一）异形纤维特征(1)具有优良的光学性能具有优良的光学性能，如涤纶仿真丝织物采用三角形截面丝后，织物表面光泽优雅；锦纶三角形截面丝则使织物具有钻石般的光泽；多叶形丝可使织物表面消光，光泽柔和。(2)能增加纤维的覆盖能力，提高抗起球能力能增加纤维的覆盖能力，提高抗起球能力。(3)能增加纤维间的抱合力能增加纤维间的抱合力，使纤维的蓬松性、透气性及保暖性均有提高。n(4)可减少合成纤维的蜡状感，使织物具有丝绸可减少合成纤维的蜡状感，使织物具有丝绸感，并能增加染色的鲜艳度感，并能增加染色的鲜艳度。(5)表面沟槽起到导汗、透湿作用表面沟槽起到导汗、透湿作用。同时还可增大比表面积，有利于水分蒸发，从而使织物具有快干的性能。n异形纤维上述各项性能的优劣，主要决定于其不同的截面形状不同的截面形状及异形度异形度的大小。n纤维异形度纤维异形度是纤维截面形态相对于圆形的差异纤维截面形态相对于圆形的差异程度程度，也是表示异形纤维符合异形规格程度的指标。（二）异形纤维的指标1.径向异形度及其变异系数n径向异形度径向异形度D-异形纤维截面外接圆半径R(um)与内切圆半径r(um)差值对某一指定径向参数的百分数。(1)相对桂向异形度DRDR=(R-r)/RX100n径向异形度、截面面积异形度及其变异系数主要用于对纤维截面的轮廓波动异形轮廓波动异形的表达。3.截面中空度n中空纤维在壁厚较小时易被压扁，这样会使空腔缩小。n定义：实际有效空腔截面积占有效外周界内截实际有效空腔截面积占有效外周界内截面积的百分数为截面中空度面积的百分数为截面中空度，它的表示符号是c第三节纤维的长度一、纤维的长度分布与指标指标二、纤维的长度测定三、长度与成纱质量的关系一、纤维的长度分布与指标（一）纤维长度分布一、纤维的长度分布与指标n（二）纤维长度的指标n1、主体长度(Lm)：纤维中含量最多的纤维的长度纤维中含量最多的纤维的长度(手扯手扯长度长度)n根数主体长度n重量主体长度n2、平均长度()：纤维长度的平均值纤维长度的平均值 n根数加权平均长度：各根纤维长度之和的平均数n重量加权平均长度：各组长度的重量加权平均数一、纤维的长度分布与指标n（二）纤维长度的指标n3、品质长度(Lp)：比主体长度长的那部分纤维的平均长比主体长度长的那部分纤维的平均长度度(或右半部平均长度或右半部平均长度)n纺纱工艺中决定罗拉隔距的重要参数纺纱工艺中决定罗拉隔距的重要参数n4、短绒率：长度在长度在某一界限某一界限以下的纤维所占的百分率以下的纤维所占的百分率n细绒棉16mmn长绒棉20mmn毛30mmn苎麻40mm一、纤维的长度分布与指标（一）纤维长度的指标n5、跨距长度(SL)-跨距长度是指采用梳子随机夹持取样(纤维须丛)，纤维由夹持点伸出的长度。n6.纤维长度的离散性指标（1）纤维长度的均方差和变异系数）纤维长度的均方差和变异系数包括计数分布的均方差和变异系数及计重分布的均方差和变异系数。（2）短绒率）短绒率（3）超长纤维与倍长纤维超长纤维与倍长纤维（1）长度超过切断长度的纤维称为超长纤维；（2）长度为其名义长度两倍及以上的化学短纤维称为倍长纤维。（3）超长纤维和倍长纤维重量占总重量的百分数分别称为超长纤维率和倍长纤维率。（4）危害：这些纤维在纺纱牵伸中无法正常运动，会造成疵点，影响纤维的可纺性和成品质量。（4）纤维长度整齐度）纤维长度整齐度一般指计数平均长度与计数平均以上平均长度(上半部平均长度)的比值。美国标准纤维照影仪法长度指美国标准纤维照影仪法长度指标标第三节纤维的长度n二、纤维长度的测定n手扯法n罗拉式长度分析仪法（适用于棉纤维的长度测定）n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）n中段切断称重法（适用于等长化纤的长度测定）n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）n光电式长度测试法n电容式测试法（适用于毛条、棉、麻纤维条子的长度测定）第三节纤维的长度n三、长度与成纱质量的关系n纤维长度与成纱强度的关系纤维长度与成纱强度的关系n纤维越长，成纱强度越大，n纤维长度与成纱毛羽的关系纤维长度与成纱毛羽的关系n较长的纤维成纱表面比较光滑，毛羽较少。n纤维长度整齐度、短绒率与成纱强度、条干的纤维长度整齐度、短绒率与成纱强度、条干的关系关系n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。第四节纤维的卷曲与转曲n卷曲和转曲是纺织材料特殊的特征之一；n卷曲可以使短纤维纺纱时纤维之间的摩擦力和抱合力增加；n卷曲还可以提高纤维和纺织品的弹性，使其手感柔软、突出织物的风格；n卷曲对织物的抗皱性、保暖性以及表面光泽的改善都有影响；n天然纤维中棉具有天然转曲，羊毛具有天然卷曲；化学纤维需要人工卷曲；第四节纤维的卷曲与转曲一、纤维卷曲产生的原因1、自然卷曲(羊毛)n弱卷曲n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n半细毛的卷曲属此类n常卷曲n卷曲的波形近似半圆形n细毛的卷曲属此类n强卷曲n卷曲的波幅较高，卷曲数较多n细毛羊腹毛属此类第三节纤维的卷曲与转曲一、纤维卷曲产生的原因2、人工卷曲(化学纤维)n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n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。第三节纤维的卷曲与转曲二、纤维卷曲的指标1、卷曲数Jn(个/cm)n指每厘米长纤维内的卷曲个数n反映卷曲多少的指标n羊毛的卷曲数随羊毛细度和生长部位而异。n一般化学短纤维的卷曲数的卷曲数为1214个/cm2、卷曲率(%)n表示纤维卷曲后的缩短程度第三节纤维的卷曲与转曲n二、纤维卷曲的指标n3、剩余卷曲率(%)n表示卷曲的耐久程度n4、卷曲弹性率(%)n表示纤维受力后卷曲恢复的能力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）课后作业（四）n1、写出特数、旦数、公制支数的定义、定义式、物理含义并导出他们之间的换算式。n2、比较粗细：10tex与6tex，1D与2D，1公支与1英支，1号与1旦n3、证明n4、异形纤维与一般圆形截面的纤维相比具有哪些特征？n5、在纤维长度-频率曲线上说明平均长度、主体长度、品质长度和短绒率并给出他们的定义。n6、表示纤维卷曲的指标有哪些？定义式？物理含义是什么？