纺织纤维的形态及基本性质

具有的长度：
Nm
L Gk
10000 Ndt
•
•
Gk同—品—种纤纤维维，在N公m定↑，回纤潮维率越下细的. 重量，称
为标准重量（g）
• L 2020/12/11 ——纤维长度（m）
• 直径细度指标与间接细度指标的换 算
d
4 9 13 0N γD
1.1 8
9ND γ
410 2
Nd γ
t
11 .28ND γ
- 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。
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天然纤维
化学纤维
自然卷曲
人工机械卷曲
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。
- 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；
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回潮率： 含水率：
G —纺织材料湿重 G0—纺织材料干重
平衡回潮率：在一定大气条件下，吸、放湿达到平衡时 的回潮率。 标准回潮率：在统一标准条件下，吸湿过程达到平衡时 的回潮率。 公定回潮率：为折算（商业）重量时加到干燥重量上的 水分量对干燥重量的百分数。 公定重量：纺织材料在公定回潮率时的重量。
4106
1 Nmγ
11.28 Nmγ
d纤维直径（m），γ纤维密度（g/cm3）
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• •
细细度度不不匀匀指指标标及及分分布布
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
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聚集态结构
吸湿作用主要发生在非结晶区，水分进入结晶区量很少。 大分子取向度对吸湿性影响很小。
形态
比表面积越大，吸湿能力愈强。纤维表面分子具有比内层分子多 余的能量——表面能，表面能使液体向表面收缩——表面张力。
有些成分能吸着水分，而有些不易吸着水分。
伴生物
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为了得到准确的回潮率指标，不仅需要在标准大气条件下进 行吸湿平衡，还要将材料在较低温度下烘燥，使纤维回潮率远 低于测试要求的回潮率，然后再在标准状态下达到吸湿平衡， 减少吸湿滞后性误差，这一过程称为试样预调湿。
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温度对吸湿的影响
一般情况下，随空气和温度提高，平衡回潮率下降；在高温 高压下，纤维因热膨胀，导致内部空隙增多，平衡回潮率略有 增加。（水分子及大分子热动能增大；蒸汽压力提高）
涤纶纤维纵、横截面
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晴纶纤维纵、横截面
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粘胶纤维纵、横截面
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四孔中空纤维横截面
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导电纤维
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纤维的截面形状（Cross Section ）
• 纤维截面形状随种类而异，天然纤维具有各 自的形态，化学纤维则可以根据要求进行异形 喷丝，从而获得异中空形截面纤复合维。
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吸湿等温线：气压和温度不 变条件下，吸湿平衡回潮率 随相对湿度变化的曲线。
各种纤维的平衡回潮率在相 同的湿度条件下不同，表明 纤维吸湿的阶段性。 不同的纤维具有不同的吸湿 等温线，曲线形状呈反S形， 反S形的明显程度越突出，表 明该纤维吸湿性越强。
吸湿滞后现象
细度 fineness
横截面 Cross Section
长度 Length
卷曲及转曲 Crimp and Convolution
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棉纤维纵、横截面
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绵羊毛纵、横截面
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大麻纤维纵、横截面
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桑蚕丝纵、横截面
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•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） •米蚕至丝上：千长米丝。，化一学个纤维茧—子———上人的工制茧造丝，长可根度据可需达要而数定百。
长丝：可无限长； 短纤维：等长或不等长。
- 利用纤维热塑性采用机械 方法挤压而成，如涤纶等。
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人工卷曲
卷曲小于半 圆为粗羊毛
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卷曲近似半 圆，为常波 卷曲
波幅大，波数多， 细羊毛属此类
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纤维的转曲（Convolution）
转曲：纤维沿轴向发生扭转的现象。 转曲反向：转曲沿纤维长度方向不断改变方向，时而左 旋，时而右旋，这种现象称为转曲反向。
d2
复
复
合
异形
合
圆周波动异形
复合
直径变异异形
粗糙 多角 多叶 跑道 双凹 单凹
粗糙
纤维截面变化的过程、类型及相互关系
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2020/12/11
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形态（Configuration）
细度 fineness
横截面 Cross Section
长度 Length
卷曲及转曲 Crimp and Convolution
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形态（Configuration）
细度 fineness
横截面 Cross Section
长度 Length
卷曲及转曲 Crimp and Convolution
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纤维的卷曲（Crimp）
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 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：
在同一空气条件下，纺织材料吸湿平衡回潮率比放湿平衡回潮 率小的现象（或叫吸湿保守性，吸湿滞后现象）。
纤维实际平衡回潮 率与纤维在放湿或 吸湿前的历史有关。 一般提的平衡回潮 率指吸湿平衡回潮 率。
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产生滞后的原因
吸湿时纤维内部氢键打开，纤维间作用力被破坏，微结构单 元距离被拉开。在此基础上，当蒸汽压减少纤维进行放湿时， 水分子已经和较多极性基团结合，要离开必需赋予更多能量； 另外，放湿时内部微孔单元已经变大，不可能完全回复到原来 状态，导致纤维可以保持更多的水分，所以纤维放湿平衡回潮 率会比吸湿平衡回潮率高。
m
d ni di
i 1
d dmanx(d)ddd dmin
d O
纤维直径分布直方图及分布曲线
m
CVd (di d)2ni d i1
ni为第i组中纤维根数含量比
n(d)为纤维根数概率密度函数
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• 直径测量法
• 长纤维测试方 法
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。
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；
2020/12/11
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形态（Configuration）
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纤维结构与吸湿的关系
对质量的影响：吸湿后纤维重量随水分子量的增加而成比例增 加。 吸湿膨胀：吸湿后长度和截面均发生膨胀。横向膨胀大而纵向 膨胀小，表现出明显的各向异性。
2020/12/11
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对纤维密度的影响：开始时 随回潮率增大而上升，以后 又下降。
回潮率小时，吸附的水分子 与纤维以氢键结合，而氢键 长度短于范德华力的结合长 度，故纤维吸附水分子后增 加的体积比原来水分子体积 小，从而密度有所增加。
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吸湿等温线
吸湿机理及影响因素：
大分子结构
第一批水分子—亲水基团直接吸附，以后再吸附重叠成为间接 吸附水，也可由纤维中其他物质的亲水基团所吸引。
纤维高聚物中常见的亲水极性基团： 羟基，酰胺基，氨基、羧基等。
天然动物纤维和植物纤维（包括再生纤维）含有较多的亲水基 团；合成纤维大多数不含有亲水基团，吸湿能力较低。
随纤维体积显著膨胀，而水 的比重小于纤维，则密度又 下降。
基本性质（Fundamental Property ）
一定长度扭转 180度的个数表 征。
2020/12/11
2020/12/11
单位长度反向次数 多的棉纤维强度降 低，反向次数少的 强度较高，其内微 原纤的反向引起了 纤维的弱环。
基本性质（Fundamental Property ）
吸湿性 Hygroscopicity
拉伸强度 Tensile Strength
• 在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有 • 重量的克数N。D90L0k0G190Ndt
• Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称 为标准重同量品（种纤g）维，Nd↑，纤维越粗.
•
L ——纤维长度（m）
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• 公制支数 Nm
•
——常用于棉纤维
• 在公定回潮率下，单位重量（克）的纤维所
棉型化纤：30-40 毛型化纤：70-150 中长纤维：51-65
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纤维长度集中性指标
主体长度 平均长度 品质长度