纺织纤维的形态及基本性质

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 根据需要可制成一孔、四孔、七孔或九孔等 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
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。
1. 相对截面面积异形度SR R 2 r2 SR 100 2 R 2. 平均截面面积异形度SM
• 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
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。
1. 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； - 纤维间的细度不匀，会引起纤维力学性质的差异； - 纤维内的细度差异，会导致纤维的力学弱节。
纺织材料学
第二章 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
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 棉 苎麻 天然转曲 横节竖纹 纵向形态 腰圆形、有中腔 腰圆形，有中腔，胞壁有裂纹 横截面形态
亚麻
黄麻 大麻 绵羊毛 山羊绒 兔毛 桑蚕丝 柞蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 腈纶 涤纶、锦纶、丙纶等 氨纶 复合纤维 涤纶中空纤维 异形纤维
寸表达，如绵羊毛及其动物毛等。 2. 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) 1000G k 10000 G k Tt Tdt L L 旦尼尔ND
9000Gk 9 ND Ndt L 10
公制支数Nm
Nm L 10000 Gk N dt
根数，G ( g )、g (mg) 为所称重量。
LC
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
纤维的细度
2. 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。
3. 直径测量法
OFDA100测量仪
激光扫描纤维直径测量原理图
纤维的细度
3. 对织物的影响
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。
纤维细度与功能的关系 纤维细度种类 线密度（dtex） 直径（mm） 细线密度（丝型） 棉、丝型纤维 毛、麻型纤维 超细化纤 皮革（特细） 极细纤维 纳米纤维 1.1 ~ 2.8 0.89~1.33 1.1~2.2 0.011~0.89 0.011~0.11 0.0001~0.01 10-8~10-4 4 ~ 10 8.41~13.7 13.7～17.7 3.0~11.2 0.9~4.0 0.09~0.12 0.001~0.1 性能特征 柔软、滑爽、轻薄 柔软、均匀、轻薄 柔软、均匀、轻薄 吸湿、导湿、细腻、仿皮革
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。
可互相换算，其换算关系如下：
Nm
9000
Nd
Nd
9000 Nm
Nm
9000 Tt
1000 Tt Nm
N d 9Tt
Nd Tt 9
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。
d 4 103 N D 11.89 9 γ ND γ
纤维的截面形状
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 复 合 轮廓波动异形 粗 糙 粗 糙 多 角
d
2
复合 复 合 直径变异异形
异 形
复合 多 叶 跑 道 双 凹 单 凹
纤维截面变化的过程、类型及相互关系
纤维的截面形状
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。
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
3. 细度指标的换算 线密度 (Tt)、纤度 (Nd)和公制支数 (Nm)的数值
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
1. 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
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；
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：
Nd
9000G k L
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)：
L 10000 Nm Gk N dt
式中， Gk-- 纤维在公定回潮率下的重量 (g) ，
L--纤维长度 (m)。
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
纤维细度测量规定必须在标准温湿环境（20 oC，相
对湿度65%）中平衡后进行。
1. 测长称重法
10G N dt nLC
B A LC
104 nLC Nm Ndt g
式中，n为中段纤维
• 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。
纤维的细度
2. 细度不匀指标及分布
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。
N(d) n(d) 连续曲线
分组测量 直方图
d
ni i
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：
10000G k N dt L 式中，Gk--纤维在公定回潮率下的重量 (g) ， L--纤维长度 (m)。
Nt 1000Gk L
行业上，通常也称为号数。 同一品种纤维，Tt↑，纤维越粗 。
细度
截面形 状 卷曲和 转曲
长度
纤维的细度
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
1. 直接指标：用直径、截面积及宽度等纤维的几何尺
常见异型截面纤维的截面形状与功能效果
纤维的截面形状
二、异形纤维的特征 - 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； - 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；
- 增加纤维抱合力，使蓬松度、透气性及保暖性均提高；
和丝鸣问题。 2. 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。
3. 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

4 102

4 106

N dt 11.28 γ
ND γ


1 11.28 Nm γ Nm γ
式中，d纤维直径（m），γ纤维密度（g/cm3）。
纤维的细度
各种干燥纤维的密度δ
单位：g/cm3
纤维的细度
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
1. 各类纤维之间细度不匀
• 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；
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。
纤维的截面形状
三、异形纤维的指标
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. 相对径向异形度DR
DR R r 100 R
R r 100 R r
2
2. 平均径向异形度DM
DM
3. 理论径向异形度Dr
Dr
R r 100 r0
纤维的截面形状
横节竖纹
横节竖纹 横节竖纹 鳞片大多呈环状或瓦状 鳞片大多呈环状，边缘光滑，间距较大，张角 较小 鳞片大多呈斜条状，有单列或多列毛髓 平滑 平滑 多根沟槽 1～2根沟槽 平滑或1～2根沟槽 平滑 平滑
多角形，中腔较小
多角形，中腔较大 不规则圆形或多角形，内腔呈线形、椭圆形、扁平形 近似圆形或椭圆形，有的有毛髓 多为较规则的圆形 绒毛为非圆形，有一个中腔； 粗毛为腰圆形，有多个中腔 不规则三角形 扁平的不规则三角形，内部有毛细孔 锯齿形、有皮芯结构 梅花形 圆形或哑玲形 圆形 不规则圆形或土豆形
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
细度
截面形 状 卷曲和 转曲
长度
第二章 纺织纤维的形态
1
m
di
ni i
1
d max
min
m
O
d
d d
n(d ) d dd
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CVFra Baidu bibliotek值（又称离散系数）(%)。
2 ( d d ) ni i
m

i 1
N 1
CVd 100 d
透汽、防水、细密、麂皮特 征
吸附、超滤、功能 特殊功能
第二章 纺织纤维的形态
细度
截面形 状 卷曲和 转曲
长度
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。