纺织材料学第三章教材

《纺织材料学第三章教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纺织材料学第三章教材（106页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 纤维的形态及表征 n纤维的形态主要是指: 纤维的长度、细度、卷曲或转曲等以纤 维轮廓为主特征 n与纤维的可纺性、成纱质量、手感、保暖性 等关系密切.加工参数，纱线、织物性质 有密切关系 第一节 纤维的长度及其分布 n纤维长度直接影响纤维的加工性和使用价 值 n反映纤维本身的品质与性能，故为纤维最 重要指标之一 n是纺织加工中的必检参数。 n纤维长度：一般指伸直长度，即纤维伸直而未 伸长时两端的距离。 另有自然长度（自然长度：纤维在自然伸展状 态下，天然卷曲保留不变时的长度）：例毛丛长度 天然纤维长度随动物、植物的种类、 品系与生长条件而不同。 n棉、麻、毛 ：短纤维，纤维长度一般25

2、250mm；长度差异很大（不同品种或同 品种） n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。 长度离散性小，但超长纤维和倍长纤维对 纺纱工艺危害较大。 棉型化纤：30-40 mm 用棉纺设备纺纱 纯纺或混纺 毛型化纤：70-150 mm 用毛纺设备纺纱 纯纺或混纺 中长纤维：51-65 mm 用棉纺或化纤专纺设备纺纱 仿毛织 物 纤维长度分布示意图 分布函数 一.纤维长度指标 n纤维长度的基本表达是纤维长度平均值（数学期 望值）和离散值（长度变异系数）。因纤维长度 平均值计算中的加权对象不同，分为纤维根

3、数加 权、纤维质量加权和纤维截面加权。 n纤维的长度指标有以下几种： 主体长度,平均长度,品质长度,短绒率，基数 1、主体长度LM：纤维中含量最多的纤维长度。 （1）根数主体长度：纤维中根数最多的一部分纤维的长度。 （2）重量主体长度：纤维中重量最重的一部分纤维的长度 棉的手扯长度主体长度 细绒棉手扯长度以1mm为级距，分级如下： 25mm 25.9mm以下； 26mm 26.0-26.9mm； 。 30mm 30.0-30.9mm； 31mm 31mm 以上 。 28mm为标准级 时的 l 值 时的 l 值 在长度频率分布中是频率值最大的那组纤维的长度 2、平均长度：是纤维长度的平均值。 （

4、1）根数加权平均长度Ln：各根纤维长度之和的平均数。 其中：l为各组纤维的长度，Nl为纤维频数分布函数（各组纤维的根数 ），N为纤维总根数。 若以n(l)表示纤维长度的频率密度函数，即 ，则 根数加权长度的变异系数 （%）为： p纤维的逐根点数和测量是相当困难和繁杂，该法应用少。 p根数加权长度是最为直接准确地表达纤维长度及其分布特征的长度。 （2）重量加权平均长度 Lw：巴布长度B 各组长度的重量加权平均数。 其中：l为各组纤维代表长度，Wl为各组纤维的重量。 巴布长度的离散指标CVB（变异系数）为： 对应各长度组纤维的称重是较为容易，该法应用多。 重量的频率密度函数 根数加权长度与重量加权

5、长度的关系 设 为纤维的密度，S为单根纤维平均截面积，则： 理论上可以证明求得： 巴布长度（重量加权长度）恒大于根数加权长度 （3）截面加权长度LS：豪特长度H 纤维的截面加权长度。 由质量加权长度引出的，由于假设对应某一长度l的纤维密度不变，纤维 长度的加权值只与截面的频数函数或频率密度函数s(l)相关。 其中：l为各组纤维代表长度，Sl为各组纤维的截面积。 豪特长度的变异系数为： 豪特长度原定义是根数加权长度，但测量都是以截面加 权为基础的测量。 若假设各单纤维的截面积Sl是一致的，截面加权长度就直接 等于根数加权长度，故豪特长度最接近根数加权长度。 3.品质长度（右半部平均长度）（Lp）

6、 ： （是棉纺工艺中决定罗拉隔距的重要参数） 比主体长度长的那部分纤维的重量加权平均长度。 4.短绒率SFC：长度在某一界限以下的纤维所占的百分 率。 界限：细绒棉 16mm； 长绒棉 20mm； 毛 30mm， 苎麻 40mm 短纤维多制成率低成本高，不宜纺细支纱 （表示长度整齐度的指标，通常都以重量加权法测量 ） 短绒纤 维界限 平均 长度 主体 长度 品质 长度 品质长度比主体长度长2.5-3.5mm 其它指标 5.基数S n以主体长度为中心，前后5mm范围内的质 量百分数之和。 6.均匀度 nC=SLM 名词： 长度界限 n纤维长度界限或称界限长度（mm）是在某 特定纤维含量值C（）条

7、件下的纤维长度 LC，C（）是超出此长度LC的纤维含量为C 。如C=2.5，则长度界限为L2.5。 n主要用于长纤维的表达，是控制牵伸隔距 的重要、甚至惟一的参数。 二、纤维长度的测试 手扯法 指标：手扯长度 手扯长度一般用对扯法将纤维整理成两端齐整 的纤维束，然后用直尺量出该纤维束中大多数 纤维所具有的长度。 手扯长度接近原棉中大多数纤维的长度，即接 近纤维的重量主体长度。 是目前国内原棉检验中必测的长度值，在原棉 的工商贸易中使用，人工操作。 优点：快速，有代表性 缺点：不能反映长度分布情况。 仪器检测法 通过仪器测量得到纤维长度分布情况，根 据统计理论计算得到相应的纤维长度指标 。 纤维

8、长度分布的测量分类： 纤维丛一端整齐制样法（一端整齐法） 逐根纤维长度测量法（逐根法） 纤维须丛测量法（须丛法） 1、罗拉法 （适用于棉纤维的长度测定） 2、梳片法 （适用于羊毛、苎麻、绢丝或不等长化纤 的长度测定） 3、拜氏图法 （适用于棉或不等长化纤、羊毛、苎麻、 绢丝等长度分布的测定） 4、ALMETER电容测量法 （适用于毛条、棉、麻纤维条子的长度测定） 5、中段切断称重法（适用于等长化纤的长度测定） 一端整齐法常用的纤维长度方法有： 1、罗拉法： l将纤维整理成伸直平行、一端平齐的纤维束后， 利用罗拉的握持和输出，将纤维由短到长按一定 组距（即罗拉每次输出的长度，2mm）分组后称重

9、，从而得到纤维长度重量分布，求出各指标。 罗拉法测量原理 得到的长度指标 ： 主体长度、 品质长度、 短纤维率、 重量平均长度、 长度均匀度、 基数。 纤维运行方向 1盖子，2弹簧，3压板，4撑脚，5上罗拉，6 偏心杠杆，7下罗拉，8蜗轮，9蜗杆，10手柄 ，11溜板12偏心盘，13二号夹子，14号夹子， 15指针 Y111型罗拉式纤维长度分析仪 罗拉法的不足之处 n由于整理一端整齐纤维束时，会形成长纤维在下 ，短纤维在上的排列，有利于短纤维从罗拉对中 取出。但会造成长纤维的反复作用而伸长或拔出 。 n制样时纤维易丢失，真正符合本组长度的纤维不 足本组重量的一半，计算误差大、精度低，测量 慢，

10、测量结果的一致性差。 2、梳片法： l将置于多排、等距（10mm）梳片内的纤维条，从 头端以3mm的间距夹持取下，并转移至另一相同的 梳片架上，排成一端整齐的纤维丛。然后将排齐 的纤维从头端每10mm分组取下，称重，得纤维各 长度组的重量数据和长度分布直方图。 梳片式长度测量原理图 得到的长度指标 ： 主体长度、 短纤维率、 重量平均长度、 基数。 Y131型梳片式长度分析仪 （第一台梳片仪） 3.拜氏图法 用人工或借助梳片式长度分析机，将纤维经过 整理后，由长到短，一端平齐、密度均匀地排列在 黑绒板上，从而得到纤维长度排列图。 拜氏图的意义及长度求法 纤维 长度 根数 累积 （a）直接量取特

11、征长度值 最大长度OC切断超长、倍长纤维的典型值，如羊毛、切断化纤 交叉长度OL轮廓曲线LB与纵轴的交点所对应的长度，也是非切断法 纤维的最大长度，如棉 （b）作图及计算的长度特征值 有效长度B4L4 （上4分位长度）取OL的中点A作水平线交轮廓线LB 于L1，由L1作垂线交OB于B1，取B2（令OB2=OB/4）作垂线交轮廓LB于 L2，再取L2B2的中点2作水平线交轮廓线LB于L3，由L3的垂线交OB轴 得B3。此时，取OB3的上4分位B4，即OB4=OB3/4。作垂直线交LB得 L4B4 下4分位长度：为L5B5，即B5B3=OB3/4 短纤维率 长短差异率 =(B5L5/B4L4)*1

12、00 纤维长度的整齐度K（） 4、电容式：ALMETER长短仪 n将一端整齐的纤维束从头端进入电场，因纤维量的增 加使极板间介电系数改变，引起电容信号的变化。由 于电容值与极板间的纤维质量（m=S(l)l (l)）成正比，假设纤维密度(l)不随纤维丛长度 而变，而电容极板宽度l为常数，在长度l处的纤维含 量只与纤维丛的截面积S(l)有关，便导出纤维截面加 权的长度累积分布。 当纤维截面均匀，所得曲线接 近根数加权长度分布 测得累积分布图F（l），与长度分布函数f(l)的关系为 : r(l)为须丛长度分布 由长度分布函数提取纤维长度的各 种特征值： 豪特长度(H)及其变异系数（CVH ）； 巴布

13、长度(B)及其变异系数(CVB) ； 豪特长度短纤维率H%1500根 一般棉Lc为10cm或20cm 毛麻Lc为20cm或30cm 2、气流仪法；（棉，羊毛） 原理：依据气流通过纤维塞时，两端的压力 差 ，或气流的流量Q与纤维塞的气阻R有关。 苛仁纳公式： 其中Q：空气流量（测定时仪器的读数） A、L：试样筒内截面积、高度（固定值） P：试样筒两端压力差（定值） S0：纤维比表面积（单位体积纤维的表面积） u：空气粘滞系数（与环境温湿度有关可通过 温湿度修正使其保持一致） ：样筒内纤维的空隙率（即纤维集合体内的 空间体积与纤维集合体总体积之比） K：为常数，是一个纤维塞堆砌结构的因素，称结构

14、系数。 n根据苛仁钠公式和气阻R的表达式 在纤维塞质量M和测量参数A、L、不变的情况下，有 ： 与纤维直径这一参数相关，与线密度指标成正比 ，所以可测量纤维的细度。若纤维塞中纤维是同种纤维 ，为常数；并随机均匀放置，则Qd2 Af ，可以测 纤维的直径和粗细指标。 n如果使纤维塞的尺寸发生变化，因为成熟 的棉和未成熟的棉变形不同，根据Q或P 的差异，假设线密度Ndt不变，求得棉的成 熟度系数MC，因为 马克隆气流仪(Micronaire)气流仪的一种 p棉纤维的马克隆值是纤维细度和成熟度的综合反映。 p马克隆值这一指标对棉纺工艺很有使用价值,试验速度 快,仪器的稳定性很好。 p美国农业部在19

15、66年把马克隆作为美国棉花的正式检验 项目。是第一种进入棉花分级室,并在业务检验中得到实 际应用的仪器。 p马克隆值分为A、B、C三级，B级为标准级。A级取值范 围为3.74.2，品质最好；B级取值范围为3.53.6和 4.34.9 ；C级取值范围为3.4及以下和5.0及以上，品 质最差。 3、直径测量法 常用于羊毛细度和截面为圆形纤维的纵 向投影直径的测量。 投影放大倍数一般为500倍，用放大500倍的 锲形卡尺测量纤维直径。 通常用分组计数法，计算出纤维的平均直径 和直径变异系数。 CCD摄像器和计算机相联的 显微镜可以方便地在电脑屏 幕上进行人工测量和计算。 显微镜投影法 OFDA法 光

16、学纤维直径分析仪OFDA（Optical Fiber Diameter Analyser） 型号：OFDA 100；OFDA 2000；OFDA 4000； OFDA 5000型 原理：与光学显微镜测量一致，自动化程度提高。 用途：测试原毛直径及原毛丛长度方向的直径分布。 特点： l速度快，式样台可自动x，y方向顺序 移动和快速复位，计算机配备专门软件 、快速识别、分离和测量纤维直径 ， 快速（min）、大样本（2000根） l数据全面：能够分析毛丛的均匀性、 长度和弱节，细度，刺痒因子 ，卷曲 激光纤维直径测量法Sirolan-Laserscan 原理：分散的纤维段在液体的带动下，经过一毛细管时平行 管轴移动，利用纤维段对激光的遮挡量给出纤维的直径。 测试指标：纤维直径、变异系数、卷曲率、粗纤维含量。