纺织纤维种类及必备性能

一、纺织纤维的种类及必备性能

纺织纤维是制造纺织品的原料，具有柔软和细长的特点，用于纺纱的纤维长度与直径之比为1000∶1以上（表1-1）。纺织纤维种类很多，按其生成来源可分成两大类：天然纤维和化学纤维。天然纤维由自然界生成，常用的有棉、毛、丝、麻等。化学纤维是用天然或合成高聚物为原料制成的纤维。按其原料来源，可分为再生纤维和合成纤维。再生纤维是以天然的高聚物为原料，经化学处理和机械加工而制得的纤维，其纤维的化学组成与原高聚物基本相同。合成纤维是以石油、煤、天然气及一些农副产品等天然的低分子化合物为原料，经一系列化学反应，合成高分子化合物，再经机械加工而制得的纤维（如涤纶、腈纶、锦纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶等）。

表1-1　纤维长径比

根据我国标准规定，再生纤维的短纤维叫“纤”（如粘胶纤维、富强纤维），合成纤维的短纤维叫“纶”（如锦纶、涤纶）。如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（如粘胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。

影响纺纱工艺和成纱质量的纤维性能如下：

1. 纤维长度　纤维长度是指纤维在伸直状态时长度。除了蚕丝外，天然纤维的长度都较短（表1-1）。化学纤维有长丝和短丝两类，后者有棉型、毛型和中长型三种。这类短丝和棉、毛、麻纤维合称为短纤维，由它们制成的纱称为短纤纱。短纤纱的结构因纺纱方法而异，长纤维在纱内纤维之间抱合接触长度较长，纤维不易相对滑移脱外，有利于提高纱的强力。反之，对于一般长度小于15mm的短纤维，由于纱内纤维之间抱合接触长度短，纤维易从纱中滑移外脱，影响纱的强力。因此，在纺纱工艺中需在开清棉和梳理工序阶段将短纤维排除掉。

细长纤维适于制高档纱和织物，除了细长纤维纺制的纱线强力高外，还因为纤维长，纱表面的毛羽相对地减少，外观光洁。并且在达到同等纱强要求时，纺纱所需的捻回数可适当减少，因而纱的质地柔软，织物的悬垂性和可弯曲性都较好。粗短的纤维适于制作表面多茸和保暖性好的纱和织物。

天然纤维的长度随其品种和生长环境不同而有差异，如细绒棉纤维长度为23～33mm，长绒棉为33～45mm，新疆羊毛为65～75mm，西宁羊毛长度达193mm。化纤短丝由于丝束在切断时张力不匀，约有10%的长度差异。纤维长度的整齐度差，不利于罗拉牵伸装置有效地控制纤维运动，会造成纱条干不匀，降低纱的强力。

纤维长度的测量方法和仪器很多，分组称重法是其中的一种。其测量方法为，将试样梳理成一端整齐和平直的纤维束，接着送入单罗拉钳口；每当罗拉回转输出2mm长度时，就有一组长度的纤维脱离该钳口（长度短的纤维先脱离出来），用夹子收集后逐次称重并绘出纤维长度—重量百分率曲线图（图1-1）。主体长度L_m是试样中含量最多的纤维长度（手扯长度与主体长度相接近）；品质长度 L_p又称右半部平均长度，是长于主体长度各组纤维长度的平均值；短绒率是指长度短于某界限长度L_s的纤维质量百分率；平均长度L是按分组质量计算的加权平均长度。(www.xing528.com)

图1-1　纤维长度—重量百分率图

2. 纤维细度　纤维细度对纱和织物的性能有重要影响。若纱的细度已定，所选用的纤维较细则纱截面内所含的纤维根数就较多，不但纱强增高，而且成纱条干较均匀。织物的光泽也较佳。此外，细纤维吸足染液的时间比粗纤维短，这将有利于染色织物的外观。织物的挺括性、悬垂性和手感在很大程度上受到纤维的弯曲性或柔软性影响，由于粗纤维的弯曲刚度大，故粗纤维织物的硬挺性要比细纤维的好。

线密度是我国法定计量单位，表示纤维细度，其单位常采用dtex（分特）。棉和化纤的纤维细度由切段称重法测得。

3. 纤维强度　短纤纱的拉伸性能取决于纤维本身的强力及加捻后纤维之间的相互抱紧程度。如果纤维拉伸强力太差，成纱易断，会影响后续工序生产和产品质量。作为纺纱用的纤维，其最小拉伸强度约为6cN/tex。

单纤维断裂强力是单纤维受拉伸至断裂时能承受的最大载荷，单位是cN。为了比较不同种类或同一种类而不同粗细的纤维（或纱）强力差别，照理应使用“应力”概念。但要测出纤维或纱的截面积是困难的，况且重要的是多少质量的纤维承受着载荷。因此采用了“比应力”概念，比应力＝载荷／（质量／单位长度），单位是cN/tex。纤维强度就是纤维断裂时的比应力大小。

一些常用纤维的强度如下：棉15～40cN/tex,毛12～18cN/tex，苎麻50～57cN/tex，涤纶42～62cN/tex，粘胶纤维18～27cN/tex。

纤维的弹性对纱和织物的弹性、悬垂性、折皱恢复能力、手感等都产生影响。例如，羊毛和涤纶纤维弹性好，织物制品较柔软，折皱恢复能力好；而棉和麻纤维弹性弱，织物制品较硬挺，折皱恢复能力较差。

4. 纤维形态特征　各种纤维都具有各自的形态——横截面形状和纵向形态，它与天然纤维的生长环境和化学纤维的制造条件有关。纤维形态对纱和织物的光泽、手感、膨松性、透气性产生影响。例如，棉、毛纤维的转曲或卷曲有利于成纱时纤维之间相互缠合，并使纱体膨松而外观丰满，使织物具有良好的保暖性和透气性，合成纤维的长丝经过变形加工，可使之形成永久的环圈或皱曲，其制品可做到具有同样的性能。采用异形截面的喷丝孔，可制取异形纤维，以改善合成纤维存在的一些缺陷，如金属光泽、蜡般手感、透气件差、易起球等。