异形纤维的截面形态的表征方法和其特征值的意义
纺织材料学_纤维的细度..
• 2．直径测量法
•
直接指标直径的测量是发展较快的，主要为国 外的工作。基本方式还是传统的显微观测，只是 容入了试样自动移动、光电信号转换、图像处理 和计算机技术。
• （1）传统的显微镜观测法 • 此方法又称为显微镜投影测量法，多用于圆形
或近圆形纤维直径的测量，源于近圆形羊毛纤维 的测量。其原理是通过普通光学显微镜加投影棱 镜，使纤维形态放大投影在平面上。
• 三、纤维细度及分布的测量方法
• 1．称重与长度的测量
•
称重与长度结合的测量，简称称重法，主要解 决纤维的线密度指标测量。有纤维中段切断的称 重和长丝摇取定长的称重。 • 中段切断称重法是将纤维理成平行伸直，无 游离纤维A和长度短于切断长度LC的纤维B（图317）。然后将纤维切断称重G，并点数中段纤维根 数n。
• • （2）对化学纤维 • 化纤短纤维与天然纤维一样，甚至更糟，很少
表达细度不匀。因为一方面其被认为细度均匀性 比天然纤维好（一般CVd <10%）；另一方面已有 的表征方法大多由天然纤维引出，化纤成为附带。 但这种情况将随着人们对纤维细度不匀表征技术 的发展，会得到改善。 •
• 化纤长丝的粗细不匀是工业加工中的主控 参数，因为其关系到纺丝的连续性及可控 性（或称可纺性）和后处理加工的容易性， 以及成丝质量。一般CV控制在5%以内，故 有专门的测量，如UsterIII型。但大多为 长丝束和成品测量。
第二章 纺织纤维的形态及基本性质
本章知识点
1.纤维的细度、长度、长度分布、卷曲及拉伸强度指标 的定义 2.异形截面纤维的特征与指标。 3.纤维细度、长度指标与可纺性及纺织品性能的关系。 4.纤维的回潮率、公定回潮率以及吸湿机理，吸湿性对 性能的影响。
第一节 纤维的细度及其分布
04-第3章 纤维形态的表征
l max
H s (l )l 0
s (l ) l dl
S ，截面的频数函数； s(l)，频率密度函数
若假设各单纤维的截面积Si 是一致的，则截面加权长 度直接等于根数加权长度。 Si =S，S(l) = N(l)· s，或s(l) = n(l)· s，
n(l ) l dl
n(l)＝ Ni /N，表示纤维长度的频率密度函数
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4
（2）质量(重量 )加权长度 Lm = Lw=巴布（Barbe）长度B
Wl 1 B W W
lmax 0
W l dl
B w(l )l
lmax 0
w(l ) l dl
O
x
图3-9 纤维长度照影机测量原理解析图
I0 ln abc I
r ( x)
I 1 ln 0 k ( x) I ( x)
15
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( ) ( 或 100%) M(l)
r ( x )(%)
100
L1/2 为上半部平均长度 LQ 为品质长度
1/2
50 3.18mm
C
O x L L
Wira(英国羊毛工业研究协会)单纤维长度仪是早期用以加速测 量精梳毛条中各根纤维长度的一种半自动仪器，可以手工快 速测量单纤维的伸直长度。
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气流 单根纤维
透镜
检测器 V(40O)
光源
光束 V(0O) 气流
图3-8 AFIS纤维长度测量原理图
AFIS (Advanced Fiber Information System)，Uster公司，用红 外光束快速检测单根棉纤维的长度，以及直径、棉结和杂质 的尺寸及数目的单纤维测试仪
纤维细度、成熟度、异形度的表征指标与测试
纤维细度(fiber fineness)、 成熟度(maturity)和异形度(degree of profiled cross section)测试
摘要：1、纤维细度的基本指标及细度的测试方法、原理 2、棉纤维成熟度的基本指标及测试方法 3、重点掌握纤维成熟度测试仪器的纱的公称支数除以股数来表示，如 26/2,50/2 等。 如果组成股线的单纱的支数不同，如股线中各根单纱的公制支数 N1，N2……Nn 不同时，股线的公制支数 Nm(不计捻缩)按下式计算：
3、英制支数 Ne（English yarn count） 定义：在英制公定回潮率时，一磅重的纱线所具有的长度的 840 码的 倍数。 英制支数属定重制，纱线越细，支数越高。 计算式为 N = 股线英制支数的表示方法与计算方法，和公制支数相同。 4、线密度指标的关系 （1）特数 Ntex 与英制支数 Ne N =590.5
一、纤维细度与纱线质量之间的关系 1、成纱强力（yarn strength）:其它条件相同，纤维愈细，成纱强力 高 2、纺纱支数（yarn count） ：其它条件相同，纤维愈细，可纺纱支高 3、纱条干均匀度（yarn evenness） ：纤维愈细，可纺纱条干均匀度好 二、细度表达指标 1、特克斯（tex） 定义：公定回潮率时，1000m 长的纱线的重量克数。对于棉纱线俗称 为号数。 特克斯属定长制，纱线越粗，特数越大。 设纱线试样的长度为 L(m)，在公定回潮率时的重量为 Gk(g)， 则特克斯 Ntex 的基本公式为：
股线特数=单纱特数×股数，如 14×2。 当单纱特数不同时，股线特数=单纱特数之和，如 l6+18。数。 2、公制支数 Nm（metric count）
定义：公定回潮率时，一克重的纱线(或纤维)所具有的长度的米数。 公制支数属定重型，纱线越细，支数越高。 设纱线(或纤维)的长度为 L(m)， 公定回潮率时的标准重量为 Gk(g)， 则公制支数 Nm 的基本公式为： N = 100%
周蓉《纺织材料学》习题2010级
绪论１、什么是纺织纤维？２、试述纺织纤维的主要类别，并分别举例。
３、纺织纤维应具备哪些基本条件？４、分别举出纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维的例子各三例。
５、纺织纤维可分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两大类。
６、什么是纺织材料？第一章纤维结构的基本知识一、填空：１、纺织纤维的内部结构可分为＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三层。
２、大分子的构型有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三种。
３、纺织纤维中大分子间的结合力有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿四种。
４、形态结构包括＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两大类。
5 、单基的化学结构、官能团的种类决定了纤维的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿等化学性能。
6、大分子结构中，＿＿＿＿＿＿决定了纤维的耐酸、耐碱、耐光以及染色等化学性能。
7、纤维素大分子的基本链节是＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、天然纤维素纤维的晶胞属＿＿＿＿＿＿＿，粘胶及丝光棉的晶胞属＿＿＿＿＿＿＿＿。
9、蛋白质大分子的基本链节是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
10、羊毛经过拉伸，可将大分子从＿＿＿＿＿＿型变为＿＿＿＿＿＿型。
11、涤纶纤维刚性大，是由于分子上有＿＿＿＿＿＿＿＿。
12、纤维的化学性质主要取决于＿＿＿＿＿＿＿。
13、分子极性的强弱影响纤维的＿＿＿＿＿＿性质。
14、纺织纤维的大分子构型大多属于＿＿＿＿＿＿＿。
15、产量最多的锦纶纤维有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
16、由于存在氰基，使腈纶具有优良的＿＿＿＿＿＿＿＿。
17、由于＿＿＿＿＿＿＿，使腈纶具有优良的耐光性。
18、维纶的缩甲醛化反应发生在＿＿＿＿＿＿＿区。
19、氨纶是一种由＿＿＿＿＿共聚物制成的纤维。
20、纺织纤维的性质取决于它的＿＿＿＿＿＿＿。
21、大分子亲水基团的多少和强弱影响纤维的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
22、羊毛纤维角大分子间有＿＿＿＿＿＿键连接，可形成网型构造。
23、由于＿＿＿＿＿，大分子可以在空间形成各种不同的构象。
纺织材料学作业
第一章纤维结构基础知识名词解释聚集态结构链段构象结晶态结构结晶度取向度原纤结构纤维的形态结构简答题⒈纺织纤维的内部结构分为哪几级？对纤维性能有什么影响？⒉结晶度与取向度分别与纤维性能有何关系？⒊什么是大分子的柔曲性？影响纤维大分子柔曲性的因素有哪些？柔曲性与纤维性能有何关系？第二章纤维的形态性质名词解释：⒈纤维的主体长度⒉纤维的品质长度⒊纤维的重量加权长度⒋手扯长度⒌吸湿性平衡回潮率⒍吸湿等温线⒎吸湿滞后性⒏直接吸着水⒐吸湿积分热⒑预调湿⒒断裂长度⒓初始模量问答：⒈什么是纤维的长度分布？累积分布与频率密度分布的关系？频率密度分布与概率密度分布的关系？⒉简述短纤维含量和跨距长度对纺纱加工意义。
⒊简述纤维卷曲对加工和使用的影响⒋纤维的细度不匀的含义是什么？⒌异形纤维的截面形态有哪些表征方法？其特征值有何意义？⒍影响纺织纤维吸湿的自身因素有哪些？⒎影响纤维吸湿的外界因素主要有哪些？⒏纤维吸湿膨胀的特征如何？与纤维分子结构有何关系？⒐纤维吸湿等温线的特征如何？试用吸湿机理说明之。
⒑纤维吸湿后其重量、几何尺寸、密度、机械性质的变化的一般规律如何？⒒纤维为何会产生吸湿滞后现象？举例说明在生活或生产中人们如何利用吸湿滞后规律？⒓纤维拉伸基本指标有哪些？计算题：1、有一批纺织纤维，它们的细度及测得的平均单纤维强度值如下：棉6000公支、5.6cN；毛21μm、4.2cN；苎麻200公支、26.88 cN；粘胶纤维2.78dtex（2.5D）、7.5 cN；锦纶3.33dtex （3D）、17cN；涤纶 2.78dtex、16.8cN；腈纶 6.67dtex（6D）、22.2cN。
计算并列出断裂长度、相对强度和断裂应力三种指标的大小和顺序。
2、用中段切断称重法测等长化纤，已测得中段切取长度为20mm，中段重量为15.8mg，两端重量为43.6mg，中段根数为2634根，求该纤维的平均长度和平均细度，并说明该纤维是属于毛型、棉型还是中长型？3、有一批称见重量为2250kg的维纶，从中抽取50g试样，烘干后的干燥重量为47.8g，求：该批维纶的实际回潮率及公定重量。
异形截面纤维特征参数测试方法的比较
然 纤维 的方 向发 展 。
通常 异形截面纤 维形态特 征参数测试方法是 先制作异形纤维截面切片 ，然后将切 片放在普通生 物显微镜和显微投 影仪下 ，观察纤维截面形态特 征 ，并在描图纸 上描 绘图像 、剪纸称重或用尺测 量， 最后计算得到纤维异形度指标。本文推荐使用 视频显微镜 ，采用视频显微镜及与其兼容配套的 Ｐ ｎｃ ￣ ｉ ． ｉ ａｌ Ｓ ｄ ８ ｎ ｅ ｏ ０图像采集软 件和 Ｉ ａ － ｍ Ｉ ｍ ｒＰ ｐ ｓ ｕ 图像分析软件 ，测试异形截面纤维形态特征参数。
层胶棉液，用刀片小心切下薄片。切片厚度应控制 在 ２ ｍ以下 ，切片愈薄 、愈均匀愈好 。然后用 ０ 镊子夹取将其放在滴有甘油的载玻片上，以备观察
测试。
能的基础之一。异形度指标不仅反映了纤维的截面 形状，而且影响织物的手感、风格等服用性能。异 形度的微小变化，将使纤维光泽产生显著差异 ，制
维普资讯
测 试 与 标 准
视频 显微镜 具有 超高 连续 可 调 的放大 倍 率并 可连续变焦 ， 用与视频显微镜 配套兼容 的 Ｐｎ ａ 使 ｉｎ— ｃｅＳ ｄｏ ． ｌ ｔ ｉ ０图像 采集软件 ，采集 在 计算机 屏幕上 ｕ ８
面 的 中空 面积 （ ｍ ） “ ”字形 纤维 的角度 等 。 ｉ ２、 Ｖ ￣
观察 到的一 定放大倍数下的异形纤维截面 图像 ；再
利用 与视频 显微镜 配套兼容 的 Ｉ ｇｒＰｏｌｓ ｍａｅ— ｒ ｕ 图像 ｐ 分析软件 ，测量异形纤维截面 的内切 圆半径 、外接 圆半径 、异形纤维截面周长和面积 、异形纤维截面 外接 圆 周长 和面 积 、中空 纤 维 截面 的 中空 面积 、 “ ”字形纤维 的 角度等特 征参 数 ，由此 计算 出异 Ｖ 形纤维的异形度指标 。
异形纤维的介绍
三叶形截面纤维
这类纤维除具有优良的光学特性外，还具有较大的摩 擦系数，因此织物手感粗糙、厚实、耐穿，比较适合做外 衣织物。尤其是三叶形长丝更适合做针织外衣料，它不会 出现勾丝和跳丝，即使出现了也不会形成破洞。三叶形纤 维制做的起绒织物，其绒面可以保持丰满、竖立，具有较 好的机械膨松性。较高捻度的三叶形长丝制做的仿麻织物 手感脆爽，更宜做夏季衣料。
谢谢
欣赏
异形纤维的特点
异形纤维的性质随截面形状不同而异。异形纤维由于易形成 应力集中源，纤维强度较圆形截面纤维约低10%一20%，且 耐摩擦性能差。异形纤维具有抗起球性，这是因为异形纤维 的抱合力强，起毛和起球现象可大大减少。异形纤维跟一般 的纤维相比，有如下特点。第一是光学效应好，特别是三角 形纤维，具有小棱镜般的分光作用，能使自然光分光后再度 组合，给人以特殊的感觉。第二是表面积大，能增强覆盖能 力，减小织物的透明度。还能改善圆环纤维易起球的不足。 第三是因截面呈特殊形状，能增强纤维间的抱合力，改善纤 维的蓬松性和透气性。第四是抗抽丝性能优于圆形纤维。它 大量用于机织、编织及地毯工业中。我国利用异形纤维主要 生产纺织品和针织品，如生产仿细夏布、波纹绸、仿薄丝、 仿绢和毛料花呢等。
异形纤维的发展和市场前景
近几年来，异形纤维的用途日益广泛，异形纤维 在衣着、装饰及产业用纺织品三大领域内有着广阔的 市场前景，也是非织造布及仿皮涂层的理想原料。因 为人们发现，异形纤维越来越多地显示出普通纤维无 以伦比的优越性。例如，在地毯领域中，异形纤维的 特长是富有弹性、不起球，有高度的蓬松性、覆盖性 和防污效果。在无纺布领域，异形纤维的附着性比圆 形纤维大得多。在工业卫生领域，用X、H形纤维制 造的毛刷类产品，其清洁程度要好得多。中空纤维除 衣着领域外，在污水处理、浓缩分离、海水淡化、人 工肾脏等方面也得到广泛地应用。
化学纤维异形度指标的表征方法
化学纤维异形度指标的表征方法
化学纤维异形度指标（abbreviated as CFA)是衡量特定拉维分散体系中纤维异形度的常用
指标。
它是依据表面几何形态学原理，基于研究流变学特性，或者基于分散体系改良粉状溶液稳定性的基础上，来测量纤维的分布状况的指标。
化学纤维异形度指标是通过采用一系列测定参数来建立的，不同的参数会给出不同的纤维异形度指标值。
其主要参数包括：细度（用布尔系数和颗粒度指数来衡量），粒径（采用均匀和不均匀度指标），形貌（粒度统计、微结构、长纤维比例和极限纤维长度）。
化学纤维异形度指标的表征方法有两种：一种是以颗粒度指数增加，以粒度均匀度下降的模式来表示；另一种是以其余参数的增加或下降来表征。
以异形度从低到高为例，以前者表征则为：颗粒度指数增加，粒度均匀度下降；以后者表征则为：细度降低，粒径增大，形貌上极限纤维长度增加，数量分布发生剧变等。
因此，化学纤维异形度指标可以有效地表征不同拉维分散体系中纤维形貌和粒度结构特征，为拉维分散体系的配方优化和性能预测提供依据，从而更好地提高拉维分散体系的稳定性。
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异形纤维的截面形态的表征方法和其特征值的意义
纺1：黄宇特征参数
王府梅等[1] 根据截面轮廓线多次凹凸变化的三大特征，即形成叶片或凸起的粗糙小块、外轮廓线的内包络线形态、截面内有否空隙及其大小，提出了凸叶高度D、椭圆度!、截面曲角" 及空隙率#。
韩春燕[3] 针对四孔中空纤维提出了中空度。
吴兆平等[4] 针对羊毛截面特征提出反映截面特征的三个形状因子[5]：圆形、长形、径向异形因子。
徐回祥等[6] 针对混纺织物中棉芒麻纤维的纵向和截面的外形特征提出纤维横截面CV 值、棉纤维边界曲线扭曲数麻纤维表面横节等参数。
李艰等[7]通过分析丝和毛的截面形态，提出了截面积、圆整度、异形度三个参数。
Smuts S 等[8] 根据马海毛纤维截面的几何形状，提出髓腔率，即髓腔直径与纤维直径的比值，以识别不同级别的马海毛。
Mat!ic-leigh R [9] 等人通过对棉纤维横截面的图像进行分析提出胞壁厚度、纤维宽度、成熟度系数、成熟度比率及胞壁厚度系数等指标。
D Robson [10] 利用图像处理技术测定了羊毛和羊绒的各种鳞片结构，提出描述各种羊毛鳞片的不同形态特征的面积、圆整度、矩形充满度、形状系数等16个特征参数
异形度：异形度是表示纤维截面形状异形化的程度[11]。
异形纤维最常见的异形度指标[12]
有圆系数、周长系数和表面系数。
在化纤异形度标准[2] 中，反映截面特征的异形度指标有径向异形度D、截面异形度S 和特征异形度C。
不过，一般情况不用特征异形度，只有当前两种指标无法表达纤维截面特征时，拓拓进特征异形度。
中空度：是指纤维截面中孔洞横截面积A，占纤维表观横截面A1的百分比H;
空隙率：如果存在多微孔结构，且孔径大小不一，则用空隙率表示。
中腔率：纤维的中腔率是体积比德概念，一般中腔的截面不同，而且两端和中间都可能
封闭，不同于化纤中空那样，两端开口，中间孔洞连续。
中空偏心：中空偏心在天然纤维和化学纤维中一般极少发生，其绝大多数单中腔的轴
心一致，只有多中空结构是，各中腔的轴心于纤维不一致。