第二章　纺织复合材料用增强纤维

第一节　纺织纤维及其集合体的结构参数指标

一、细度指标

（一）纤维的细度指标

纤维细度是指以纤维的直径或截面面积的大小来表达纤维的粗细程度。在更多情况下，常因纤维截面形状不规则及中腔、缝隙、孔洞的存在而无法用直径、截面面积等指标准确表达，习惯上使用单位长度的质量或单位质量的长度来表示纤维。纤维的细度指标分为直接指标和间接指标两类。

1.直接指标　直接指标主要是指直径、截面积和宽度等纤维的几何尺寸表达。常用于羊毛及其他动物毛等圆形化学纤维的细度表达。测量时通过光学显微镜或电子显微镜观测直径d和截面积A。由于纤维很细，常以微米为单位。对近似圆形的纤维，其截面积可近似采用A=πd2/4计算。

2.间接指标

（1）线密度。我国法定的线密度单位为特克斯（tex），简称特。有些品种由于纤维细度较细，用特数表示时数值过小，常采用分特（dtex）或毫特（mtex）表示纤维的细度。且1dtex=10-1tex，1mtex=10-3tex。

（2）旦尼尔。丹尼尔（Denier）简称旦，又称纤度Nd，纤度较多地用于蚕丝和化纤长丝的细度表示中。

（3）公制支数。按计量制不同可分为公制支数、英制支数。

（二）纤维细度不匀及其指标

1.细度不匀　纤维的细度不匀主要包括两方面，一是纤维之间的粗细不匀，二是纤维本身沿长度方向上的粗细不匀。

2.细度不匀指标

（1）不匀率指标。对细度不匀较为合理的表达应为线的直径或线密度的差异。也就是说通过纤维的平均直径及其离散指标或者平均线密度及其离散指标来表示纤维细度不匀是最有效的，相关的离散指标主要包括直径或线密度的标准差及其变异系数CV值。

（2）纤维间细度不匀的分布。在纤维分组测量的基础上，将纤维直径的测试结果用直方图表示，不但可以反应出纤维细度的分布状况，还可以计算出纤维细度的离散系数。典型的分布曲线如图2-1所示。

（三）纱线的细度指标

表征纱线细度的指标与纤维类似，有线密度Tt、旦尼尔Nd、公制支数Nm、英制支数Ne。

股线的细度表示方法按表2-1所示方法表示。

表2-1　股线的细度表示方法

（四）细度不匀率指标

（1）平均差系数U。指各数据与平均数之差的绝对值的平均值对数据平均值的百分比。

（2）变异系数CV。又称离散系数，指均方差与平均值的百分比。

（3）极差系数p。指数据中最大值与最小值之差（极差R）对平均值的百分比。

R=xmax-xmin；xmax和xmin分别为测试数据中的最大和最小值。

（4）纱条理论不匀。如纤维粗细不匀，则可用著名的马丁代尔（Martin-dale）纱条极限（理论）不匀率公式表示。

二、长度指标

纤维长度是确定纺纱设备和纺纱工艺参数的依据，也是决定纱线质量的重要因素，因此，纤维长度是衡量纤维品质的重要指标。化学纤维的长度可以人为控制，天然纤维的长度都是自然天成，所以尤为重要。

1.计数加权长度　以纤维计数加权平均所得到的长度值称为计数平均长度，此值又称豪特长度，国际上用H表示。

2.计重加权长度　一般由分组称重法测得，此值又称为巴布长度，国际上常用B表示。

3.主体长度　指一束纤维试样中根数最多或者质量最大的一组纤维的长度，称计数或计重主体长度。

4.品质长度　品质长度是用来确定纺纱工艺参数的纺织纤维长度指标，又称右半部平均长度或上半部平均长度，不同测试方法得出的品质长度不同，目前，主要指可见光扫描式长度分析仪测得的比平均长度长的那一部分纤维的计数加权平均长度。计重主体长度以上平均长度也称右半部平均长度。

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长度称为手扯长度。各国的手扯长度值不同的，根据各国使用的仪器长度来定义。

三、其他指标

（一）纱线的加捻指标

1.捻度　加捻使纱线的两个截面产生相对回转，两截面的相对回转数称为捻回数。捻度是单位长度纱线上的捻回数。

2.捻系数　粗细不同的纱线，单位长度上施加一个捻回所需的扭矩是不同的，因此，捻度不能用来比较不同粗细纱线的加捻程度。加捻后表层纤维与纱条轴线的夹角，称为捻回角，捻回角虽然能表征纱线加捻紧密程度，可用于比较不同粗细纱线的捻紧程度，但由于测量、计算等都很不方便，实际中较少应用。在实际生产中，用捻系数来表示纱线的加捻程度。

3.捻向　纱线加捻时扭转的方向称为捻向。单纱中的纤维或者股线中的单纱在加捻后，其捻回的方向由下而上、自右向左的称为S捻（顺手捻、正手捻）。自下而上、自左而右的称为Z捻（反手捻）。

4.捻幅　单位长度纱线加捻时，纱线截面上任意一点在该截面上相对转动的弧长，称为捻幅。

（二）吸湿指标

1.回潮率与含水率　纤维及其制品吸湿后，含水量的大小可用回潮率或含水率表示。回潮率是指纤维材料中所含水分的质量占纤维干重的百分数；含水率是指纤维材料中所含水分的质量占纤维湿重的百分数。

回潮率和含水率之间的关系为：

式中：W——回潮率；

M——含水率。

2.标准状态下的回潮率　在统一的标准大气条件下（我国规定温度为20℃，相对湿度为65%），吸湿过程达到平衡时的回潮率称为标准回潮率。

3.公定回潮率　在贸易和成本计算中，纺织材料并不处于标准状态，为了计量和核价的需要，各国依据各自的具体条件，对各种纺织材料的回潮率作统一规定，称为公定回潮率。

4.平衡回潮率　平衡回潮率是指纤维材料在一定大气条件下，吸湿、放湿作用大于吸湿平衡时的回潮率。

（三）化纤长丝的规格

化纤长丝的规格用线密度（tex或dtex）和组成复丝的单丝根数组合表征，如165dtex/30f，表示复丝总线密度为165dtex，单丝根数为30根。化纤长丝的总特克斯数和复丝根数都是标准化的系数数值，参见表2-2，一般，纤维生产企业不生产系列以外的产品。但产业用化学纤维却有许多其他规格，例如，复丝根数有1000、3000、6000、12000、24000等。

表2-2　常用化纤长丝的规格

（四）纤维单位体积含量

纤维单位体积含量属于复合材料概念，织物中不用纤维体积含量而用孔隙率、透孔率或者未充满系数来表示。