纺织纤维的形态及基本性质

王春广五邑大学纺织服装学院纺织材料学第二章纺织纤维的形态及基本性质纤维内部的形态结构常用纤维的纵横向形态特征纤维种类纵向形态横截面形态棉天然转曲腰圆形、有中腔苎麻横节竖纹腰圆形，有中腔，胞壁有裂纹亚麻横节竖纹多角形，中腔较小黄麻横节竖纹多角形，中腔较大大麻横节竖纹不规则圆形或多角形，内腔呈线形、椭圆形、扁平形绵羊毛鳞片大多呈环状或瓦状近似圆形或椭圆形，有的有毛髓山羊绒鳞片大多呈环状，边缘光滑，间距较大，张角较小多为较规则的圆形兔毛鳞片大多呈斜条状，有单列或多列毛髓绒毛为非圆形，有一个中腔；粗毛为腰圆形，有多个中腔桑蚕丝平滑不规则三角形柞蚕丝平滑扁平的不规则三角形，内部有毛细孔粘胶纤维多根沟槽锯齿形、有皮芯结构醋酯纤维1～2根沟槽梅花形腈纶平滑或1～2根沟槽圆形或哑玲形涤纶、锦纶、丙纶等平滑圆形氨纶平滑不规则圆形或土豆形复合纤维一根纤维由两种高聚物组成，其截面呈皮芯形、双边形或海岛形等涤纶中空纤维根据需要可制成一孔、四孔、七孔或九孔等异形纤维可根据需要制成各种异形截面，如三角形、扁平形、哑铃形、L形等棉纤维纵横向照片

丝光棉纵横向照片

苎麻纤维纵横向照片亚麻纤维纵横向照片

黄麻纤维纵横向照片

红麻纤维纵横向照片大麻纤维纵横向照片

绵羊毛纤维纵横向照片山羊绒纤维纵横向照片

丝光毛和细化毛

牦牛毛和绒

兔毛骆驼毛纤维纵横向照片桑蚕丝纤维纵横向照片柞蚕丝纤维纵横向照片

粘胶纤维纤维纵横向照片

醋酯纤维纵横向照片

涤纶纤维纵横向照片

腈纶纤维纵横向照片

涤纶纤维横截面的异型化和中空化第二章纺织纤维的形态第二章纺织纤维的形态纤维细度：纤维的粗细程度（沿长度方向）。由于大部分纤维截面形状不规则及中腔、缝隙、孔洞存在而无法用直径、截面面积等指标准确表达，习惯上用单位长度的质量（定长制）或单位质量的长度（定重制）来表示纤维细度。纤维的细度一、纤维的细度指标直接指标：用直径、截面积及宽度等纤维的几何尺寸表达，如绵羊毛及其动物毛等。间接指标：用长度与重量之间的关系表示，测量方便。如:特数Tt(tex)

、分特数Tdt(dtex)旦尼尔ND公制支数Nm纤维的细度线密度：单位为特克斯(tex)，简称特，表示在公定回潮率下，1000米长的纤维材料所具有重量的克数。可根据下列公式得到：

式中，Gk--纤维在公定回潮率下的重量(g)，L--纤维长度(m)。

同一品种纤维，Tt↑，纤维越粗。

行业上，通常也称为号数。纤维的细度

纤度(Nd)：即旦尼尔(denier)简称旦，表示在公定回潮率下，9000m长的纤维所具有重量的克数。可根据下列公式得到：

式中，Gk--纤维在公定回潮率下的重量(g)，L--纤维长度(m)。纤度，广泛应用于蚕丝和化纤长丝的细度表示中，如超细旦纤维。

同品种纤维，Nd↑，纤维越粗.纤维的细度

支数，常用于棉纤维，表示单位质量纤维的长度指标。公制支数Nm，表示在公定回潮率下，单位重量(1g)的纤维所具有的长度(m)：式中，Gk--纤维在公定回潮率下的重量(g)，L--纤维长度(m)。纤维的细度英制支数Ne，在公定回潮率下，1磅重纱线长度的840码的倍数。也就是说1磅重纱线正好840码长，为1支纱，1磅重纱线长度为21×840码长，纱线的细度为21支，写为21s。

同品种纤维，Nm↑，纤维越细.纤维的细度细度指标的换算线密度(Tt)、纤度(Nd)和公制支数(Nm)的数值可互相换算，其换算关系如下：

纤维的细度当纤维的截面为圆形和已知纤维密度下，直径细度指标与间接细度指标的换算。式中，d纤维直径（m），γ纤维密度（g/cm3）。纤维的细度纤维的细度各种干燥纤维的密度δ单位：g/cm3二、纤维细度不匀及其指标

纤维之间粗细不匀单根纤维沿长度方向上的粗细不匀比如，棉纤维、麻纤维中段粗两边细；羔羊毛根端粗梢端细，成年羊毛纤维两端粗中间细。纤维的细度棉纤维：成熟度、品种、产地、生长部位等；毛纤维：品种、年龄、生长部位、生长季节、饲养条件等；麻纤维：生长条件、初生韧皮纤维细胞和次生韧皮细胞生长期不同等；蚕丝：蚕茧结构；化学纤维：线密度可控，均匀度总体较天然纤维好，但也受温度、时间、牵伸力等因素的影响。各类纤维之间细度不匀纤维的细度不匀率指标：纤维直径或线密度的差异。可通过纤维平均直径及其离散指标或平均线密度及其离散指标来表示纤维细度不匀。细度不匀指标及分布纤维直径分布直方图及分布曲线纤维的细度离散指标包括直径或线密度的标准差σ及其变异系数CVd值（又称离散系数）(%)。纤维、纱线和织物各种指标在计算算术平均值和变异系数时均采用上述计算方程式。纤维的细度三、纺织纤维细度测量方法中段切断称重法示意图一般棉LC=10或20mm，毛麻一般LC为20或30mm式中，n为中段纤维根数，G

(

g)、g(mg)为所称重量。测长称重法纤维细度测量规定必须在标准温湿环境（20oC，相对湿度65%）中平衡后进行。纤维的细度直径测量法长纤维测试方法采用周长1m在一定张力下绕取一定圈数（50圈或100圈），达到吸湿平衡后称重计算。OFDA100测量仪激光扫描纤维直径测量原理图纤维的细度4.振动测量法：利用纤维振动频率与线密度的关系。一般用于短纤维。振动（拨弦）法测纤维细度原理示意图5.气流仪测量法：利用不同细度的纤维比表面积不同，测量气流阻力间接测量纤维线密度或实心圆截面纤维的直径。气流仪测量纤维细度原理示意图纤维的细度测量方法使用基本现状①棉纤维较多地采用气流仪法，其次为切断称重法；②毛纤维几乎采用OFDA和LaserScan方法，其次为显微镜

法和气流仪法；③麻纤维为切断称重法，其次套用显微镜法或OFDA法；④丝纤维大多为绞丝称重法（类切断称重），其次显微镜法；⑤化纤短纤根据毛型、棉型分别采用各自纤维在纺织加工工

艺体系中的测量方法，即上述①~④，偶尔采用振动法测量；⑥化纤长丝一般用绞丝称重，或显微镜法，其次为振动法。显然，麻、丝的细度测量是落后原始的。

纤维的细度四、纤维细度对纤维、纱线、织物的影响对纤维本身

纤维的粗细将影响其比表面积SS，纤维的吸附性能

和染色性质；

-纤维间的细度不匀，会引起纤维力学性质的差异；-纤维变粗，使纤维的弯曲刚度增大，点接触面积增大，纤维变得刚硬和触感粘涩、偏冷；-纤维内的细度差异，会导致纤维的力学弱节。细度不匀会导致纱线不匀及纱疵，但是另一方面具有一定的异线密度对纱的某些品质的形成是有利的。纤维的细度2.对纱线质量及纺纱工艺的影响

-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；-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；-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。纤维的细度3.对织物的影响

纤维细度种类线密度（dtex）直径（mm）性能特征细线密度（丝型）1.1~2.84~10柔软、滑爽、轻薄棉、丝型纤维0.89~1.338.41~13.7柔软、均匀、轻薄毛、麻型纤维1.1~2.213.7～17.7柔软、均匀、轻薄超细化纤0.011~0.893.0~11.2吸湿、导湿、细腻、仿皮革皮革（特细）0.011~0.110.9~4.0透汽、防水、细密、麂皮特征极细纤维0.0001~0.010.09~0.12吸附、超滤、功能纳米纤维10-8~10-40.001~0.1特殊功能纤维细度与功能的关系不同细度的纤维会极大地影响织物的手感及性能。如内衣织物要求柔软、舒适，可采用较细；外衣织物要求硬挺，一般可用较粗的纤维。纤维的细度第二章纺织纤维的形态纤维的截面形状纤维截面形状随种类而异。天然纤维具有各自的形态。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。化学纤维则可以根据要求进行异形喷丝，从而获得异形截面纤维。非圆形截面的化学纤维称为异形纤维。纤维的截面形状纤维截面变化的过程、类型及相互关系一、异形化的方法截面形状的非圆形化，包括轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化；截面的中空和复合化；中空截面也是一种异形截面，即纤维内部空缺异形，与前面轮廓空缺是对应的。天然棉、麻不仅轮廓内部空缺，而且异形，是典型的复合异形截面；兔毛不仅有单孔的中腔，而且大多是多孔的中腔，并带有竹腔层节结构，这是合纤至今无法实现的一种结构；木棉巨大的中腔、超薄的胞壁，同样也是合纤加工梦寐以求的异形形态。纤维的截面形状异形截面纤维一般蓬松度较好，抗起毛起球，可以消除化学纤维光滑的手感，可以解决丝的光泽和丝鸣问题。异形中空纤维可以提高纤维刚度和保暖性能、实现轻量化、增加不透明感和改善纤维吸湿透气等功能。纤维异形化的发展过程是逐渐从单一改变纤维直径到纤维截面轮廓的波动，从单孔到多空，从单组份到多组分，从对称到不对称，甚至从径向截面异形发展到纵向随机变形的异形丝。纤维的截面形状纤维的截面形状常见异型截面纤维的截面形状与功能效果-增加纤维的覆盖能力，提高抗起毛起球能力；-具有优良光学性能，三角形截面表面光泽优雅，多叶形的则表面消光，光泽柔和；-增加纤维抱合力，使蓬松度、透气性及保暖性均提高；-减少合成纤维蜡状感，使织物具有丝绸感，并增加染色鲜艳度；-表面沟槽起到导汗、透湿作用；二、异形纤维的特征纤维的截面形状1.相对径向异形度DR

纤维的截面形状三、异形纤维的指标2.平均径向异形度DM

3.理论径向异形度Dr

径向异形度是异形纤维截面外接圆半径R与内切圆差值对某一指定径向参数的百分数。1.相对截面面积异形度SR

2.平均截面面积异形度SM

3.理论截面面积异形度Sr

截面面积异形度S是异乡纤维截面外接圆面积（πR2）与某一指定半径圆面积（πr2）的差值相对外接圆面积的百分数。纤维的截面形状截面中空度C0：纤维截面中孔洞横截面积占纤维表观横截面积的百分比。纤维的截面形状第二章纺织纤维的形态天然纤维——随动物、植物的种类、品系与生长条件而不同。棉、麻、毛：短纤维，纤维长度一般25～250mm；长度差异很大（不同品种或同品种）蚕丝：长丝，一个茧子上的茧丝长度可达数百米至上千米。化学纤维————人工制造，可根据需要而定。

长丝：可无限长；

短纤维：等长或不等长。纤维的长度纤维的长度纤维品种长度纤维品种长度陆地棉25~31亚麻12~24海岛棉33~46苎麻20~200细绵羊毛40~100黄麻1.5~5半细绵羊毛70~300汉(大)麻5~55山羊绒22~36中长化纤51~65马海毛45~70毛型化纤76~120绢丝60~1300棉型化纤38~41常见纤维品种的长度范围单位：mm自然长度：纤维在自然伸展状态下的投影长度，例毛丛长度。伸直长度：即纤维伸直而未伸长时两端的距离。纤维自然长度与纤维伸直长度之比，称为伸直度。纤维的长度一、纤维长度分布与指标纤维长度集中性指标平均长度、主体长度、品质长度、跨距长度、手扯长度和交叉长度。2)主体长度（Lm）：纤维中含量最多的纤维长度。-根数主体长度：纤维中根数最多的一部分纤维的长度。-重量主体长度：纤维中重量最重的一部分纤维的长度。1)平均长度：是纤维长度的平均值。-计数加权平均长度：各根纤维长度之和的平均数。-计重加权平均长度：各组长度的重量加权平均数。纤维的长度4)跨距长度

采用梳子随机夹持取样（纤维须从），纤维由夹持点伸出的长度，可自动快速测出，已成为重要的长度指标。5)手扯长度

在手感目测的检验方法中，用手扯尺量法测得的棉纤维的长度，主要用于棉纤维商品贸易。6)交叉长度（Lc）

计数的纤维长度一次累积曲线由长向短方向累积频率0.5%处或拐折点处的长度。3)品质长度（Lp）

又称右半部平均长度或上半部平均长度，指的是比主体长度长的那部分纤维的平均长度。纺纱工艺中决定罗拉隔距的重要参数。纤维的长度纤维的长度纤维长度分散性指标短绒率：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；

棉羊毛30mm；苎麻40mm等。

短纤维多→制成本低→成本高，不宜纺细支纱。纤维长度的均方差和变异系数、短绒率、超长纤维和倍长纤维和纤维长度整齐度。二、纤维长度测量方法

-逐根测量法

；-成束一端排齐测量法；-平行排列测量法；-分组称重测量法；-计数二次累计曲线测量法。纤维的长度长丝纤维-测长法.短纤维三、纤维长度与工艺的关系纤维长度与成纱强度的关系

在其他条件相同下，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）。长度长，纤维间抱合力变大，则纤维间的滑脱率减少，这时纱线拉断以纤维拉断为主，滑脱次之，这样纱的强度便增大，同时纺纱断头率相应减少。纤维的长度纤维长度与成纱毛羽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，长度较长的纤维成纱表面比较光滑，毛羽较少。纤维短绒率与成纱强度、条干的关系

当纤维短绒率大时，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。纤维的长度第二章纺织纤维的形态卷曲与转曲是纺织纤维特征之一，大部分纤维有卷曲或转曲。卷曲可以使：-短纤维纺纱纤维间摩擦力和抱合力增加，成纱有一定强力；提高纤维和纺织品弹性，使手感柔软，突出织物风格；-改善织物抗皱性、保暖性以及表面光泽。卷曲：在指定初始负荷作用下，能较好保持的具有一定规则性的皱缩形态结构。而转曲是纤维沿轴向发生扭转的现象。纤维的卷曲和转曲天然纤维中羊毛具有天然卷曲，棉具有天然转曲，而一般化学纤维表面光滑。天然纤维化学纤维自然卷曲人工机械卷曲-利用纤维内部结构不对称（皮芯结构以及复合纤维），经热空气、热水处理后产生卷曲，如维纶及粘胶纤维；-利用纤维热塑性采用机械方法挤压而成，如涤纶等。羊毛：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。填塞箱法复合纤维法加捻变形工艺编织解脱法纤维的卷曲和转曲由于正偏皮质细胞结构的差异和皮质层形成双侧形

态导致羊毛的天然卷曲。这对于化学纤维的卷曲改

性具有重要的借鉴意义。波幅大，波数多，细羊毛属此类卷曲近似半圆，为常波卷曲卷曲小于半圆为粗羊毛