紡織纖維的性能測試及纖維鑒別

紡織纖維的性能測試及纖維鑒別紡織纖維性能大致包括物理機(jī)械性能和化學(xué)性能，這些性能的優(yōu)良與否，不僅影響到紡織纖維的加工，而且還會影響到由它加工而成的紗線或織物的使用性能，因此，全面而系統(tǒng)地掌握紡織纖維性能，科學(xué)合理地利用這些性能，對于印染工作者具有非常重要的意義。一、長度長度是衡量紡織纖維長短程度的重要指標(biāo)，一般指纖維伸直而未伸長狀態(tài)下測得的纖維兩端的長度，它關(guān)系紡紗設(shè)備的選擇與工藝參數(shù)的設(shè)計，若長度不當(dāng)，將會影響到強(qiáng)力和條干均勻度，一般來講，纖維越長則制成的紗線和織物的品質(zhì)越好。由于各種紡織纖維的品種和來源不一樣，長度分布也是有區(qū)別的。比如：天然纖維的長度受到品種和生長條件的影響，蠶絲最長，稱為長絲，可直接用于織造，而棉、毛、麻等纖維都是天然短纖維，其中又以羊毛較長。而化學(xué)纖維是根據(jù)生產(chǎn)需要，按照天然纖維的長度和細(xì)度在生產(chǎn)過程中加以調(diào)節(jié)，所以有長絲和短纖維之分。纖維長度的測試方法較多，但在染整加工中較少用，因此不再做介紹。二、細(xì)度纖維細(xì)度也是纖維和紗線的重要指標(biāo)，在其他條件相同的情況下，纖維越細(xì)，可紡紗的細(xì)度也越細(xì)，成紗強(qiáng)度越高，比如，細(xì)纖維制成的織物較柔軟，光澤較柔和，故纖維細(xì)度直接關(guān)系到所加工產(chǎn)品的風(fēng)格、性能和用途。（一）纖維的細(xì)度表示實(shí)際應(yīng)用中，由于纖維長度和質(zhì)量的測試較方便，故利用纖維長度和質(zhì)量之間的關(guān)系來間接表示纖維的細(xì)度。常用表示纖維細(xì)度的方法有支數(shù)、丹尼爾和特克斯。支數(shù)支數(shù)指單位質(zhì)量纖維在公定回潮率時所具有的長度，是定重制指標(biāo)，支數(shù)越大，表示纖維越細(xì)。L式中：N：纖維支數(shù)；L：纖維的長度米數(shù)；Gk：纖維在公定回潮率是的質(zhì)量數(shù)。支數(shù)有兩種表示方法。（1） 公制支數(shù)每千克纖維在公定回潮率時，有若干千克數(shù)，即若干公支數(shù)，用Nm表示。（2） 英制支數(shù)每磅重量的纖維在公定回潮率時，有若干840碼，即若干英支數(shù)，用Ne表示。公制支數(shù)和英制支數(shù)有如下?lián)Q算關(guān)系：Nm=1.715XNeNe=0.583XN.旦尼爾旦尼爾指9000米長度的纖維在公定回潮率時所具有的質(zhì)量克數(shù)，是定長制指標(biāo)，旦尼爾也稱為纖維的纖度，纖度越大，表示纖維越粗，在實(shí)際生產(chǎn)中常用于表示化纖和蠶絲的細(xì)度，用Nd表示。N=—kx9000dL式中：Nd：纖維纖度旦數(shù)；L：纖維的長度米數(shù)；Gk：纖維在公定回潮率是的質(zhì)量克數(shù)。特克斯特克斯指1000米長度的纖維所具有的質(zhì)量克數(shù)，也是定長制指標(biāo)，特克斯也稱為纖維的線密度或號數(shù)，號數(shù)越大，表示纖維越粗，用Ntex表示。N=—kx1000texL其中：Ntex:纖維線密度號數(shù)；L：纖維的長度米數(shù)；Gk：纖維在公定回潮率是的質(zhì)量克數(shù)。（二） 纖維細(xì)度的換算方法纖維細(xì)度的法定單位之間的換算有如下關(guān)系：1000NN= =itexN9需要特別強(qiáng)調(diào)的是紡織纖維材料的質(zhì)量是隨著回潮率的不同而不同的，所以上述間接指標(biāo)中，所涉及的質(zhì)量必須是在公定回潮率時測得的質(zhì)量，否則無法比較或換算。（三） 纖維細(xì)度的測定方法纖維細(xì)度的測定方法有直接測定法和間接測定法。1.直接測定法直接用纖維的幾何形態(tài)指標(biāo)表示：如顯微鏡法、纖維投影測量法、微機(jī)圖像自動測量法、激光細(xì)度測試法等。（1）顯微鏡法試驗(yàn)原理:顯微鏡法是將纖維切成短片斷，制片后經(jīng)顯微鏡放大，用目鏡測微尺逐根測量纖維直徑，經(jīng)計算可求出平均直徑和直徑變異系數(shù)。顯微鏡法多用于圓形或近圓形纖維直徑的測量。物翎物翎圖7-1光學(xué)顯微鏡測試操作：根據(jù)纖維選擇適當(dāng)?shù)娘@微鏡放大倍數(shù)。在顯微鏡載物臺上裝物鏡測微尺，在目鏡內(nèi)放上目鏡測微尺，調(diào)節(jié)視野清晰，確定目鏡微尺刻度上每一格的大小。取下物鏡測微尺。賦予試樣一定張力，排列在載玻片上，再將載玻片放在顯微鏡載物臺上。移動載玻片，測量試樣的直徑在目鏡測微尺上的刻度數(shù)，作記錄，每一試樣在不同片段共測定300個以上的數(shù)據(jù)。如圖7-1所示。（2）纖維投影測量法試驗(yàn)原理：將纖維切成短片斷，制片后經(jīng)顯微鏡放大，用投影成像原理，測量纖維直徑，經(jīng)計算可求出平均直徑和直徑變異系數(shù)。此法也多用于圓形或近圓形纖維直徑的測量。測試操作：將試樣一端夾入投影儀載物臺的夾持器中，另一端掛上一定張力。選擇適當(dāng)放大倍數(shù)的物鏡，調(diào)節(jié)焦距，使纖維圖象清晰地出現(xiàn)在投影屏上。轉(zhuǎn)動投影屏，將試樣的一側(cè)邊緣與投影屏上的橫線重合。轉(zhuǎn)動載物臺上的游標(biāo)尺，使試樣的另一側(cè)邊緣與投影屏上的橫線重合。游標(biāo)尺上兩次讀數(shù)之差即為試樣的直徑，每一試樣測定300次以上。如圖7-2所示。圖7-2纖維投影儀間接測定法：如中段切斷稱重法、氣流法、振動法等。(1)中段切斷稱重法測試原理：將適量的纖維經(jīng)手扯，整理成一端整齊、纖維伸直平行的纖維束，用中段切取器切取中斷，稱出中段重量，計數(shù)中段纖維根數(shù)，代入纖維細(xì)度公式計算出細(xì)度指標(biāo)。如圖7-3所示。圖7-3 Y171型纖維切斷器構(gòu)造圖1一短軸2、5一切刀3一上夾板4一下夾板6一底座測試操作(以棉為例)取樣：從試樣棉條中取出一定重量棉樣，纖維根數(shù)為1500?2000根左右（一般為8?10mg）。整理：用手扯法將纖維整理成平直的一端平齊約5—6mm棉束。梳理：用一夾子夾住棉束平齊端的5?6mm處，先稀梳，后密梳，從棉束尖端開始，逐步靠近夾持線進(jìn)行梳理，梳去棉束中游離纖維；再用另一夾子，使棉束平齊端伸長度為16?20mm，用稀、密梳子整理伸出在夾子外面的纖維，此時短于16或20mm的纖維因未被夾子夾住而被梳去。切取：將梳理后的棉束折疊成一端平齊的棉束，放在纖維中段切取器的上、下夾板之間，纖維要與夾板邊緣垂直。夾板的寬度為10mm。放置時須將棉束平齊端伸出夾板5?7mm。雙手握持棉束兩端，使纖維平行伸直所受張力均勻，然后夾攏夾板，往下按過切刀，纖維被切斷，以保證切割下來的每根纖維長度都是10mm。預(yù)處理：為了消除因回潮率不同而引起的重量差異，應(yīng)將中段和兩端的纖維放置在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下放置2h。如試驗(yàn)試樣回潮率高于標(biāo)準(zhǔn)回潮率時，還應(yīng)放入45?500C度烘箱中進(jìn)行預(yù)調(diào)濕處理30min。稱重：用天平分別稱取中段及頭尾纖維重量，并作記錄。計數(shù)：在載玻片的兩邊涂上少許膠水，將稱得的中段纖維分別不重疊地平鋪在載玻片上，使纖維與膠水粘住，再用蓋玻片覆蓋后，放在放大倍數(shù)為150?200倍的顯微鏡或投影儀下進(jìn)行逐根計數(shù)，記下每片總根數(shù)。計算公式：式中：Tt:線密度（tex）；Gc:中段纖維重量，mg；L:中段纖維長度，10mm；.:中段纖維根數(shù)。. 10-nTm= cGc式中：Tm:公制支數(shù)。n

n=c—G+G式中：n:每毫克纖維根數(shù)；G:頭、尾纖維重量，mg。中段法可用于測定各種纖維的細(xì)度，但對于有卷曲的纖維需先消除卷曲后才能準(zhǔn)確測定，一般多用于棉纖維或無卷曲的化纖長絲。（2）氣流法圖7-4Y145型氣流儀構(gòu)造圖測試原理：在一定容積的容器內(nèi)放置一定重量的纖維，當(dāng)有一定壓力差的空氣流過容器時，空氣的流量與纖維比表面積的平方成反比，從而間接測定纖維的細(xì)度。如圖7-4所示。測試操作：稱取5g±0.01g纖維；檢查氣流調(diào)節(jié)閥6,使其處于關(guān)閉狀態(tài)，隨后再開動抽氣泵7；取下壓樣筒，將試樣放入試樣筒3中，擰緊壓樣筒；緩慢開啟氣流調(diào)節(jié)閥6,壓力計1的水柱慢慢下降，流量計4中的轉(zhuǎn)子5上升，當(dāng)壓力計1的新月形弧面與下刻度相切，停止轉(zhuǎn)動氣流調(diào)節(jié)閥6,觀察轉(zhuǎn)子5的頂部，讀出其停留處所對應(yīng)的纖維公制數(shù)、馬克隆值或直徑數(shù)，關(guān)閉氣流調(diào)節(jié)閥6；試樣筒中的試樣取出扯松再重復(fù)步驟②③，求出平均值；重復(fù)上述操作步驟，測定第二份試樣。氣流法常用于間接測量棉纖維、毛纖維及化學(xué)纖維的細(xì)度。三、吸濕性紡織纖維置于空氣中，會不斷地和空氣進(jìn)行水汽的交換，即紡織纖維不斷地吸收空氣中的水汽，同時也不斷地向空氣中放出水汽。紡織纖維在中吸收或放出水汽的性能稱為纖維的吸濕性。纖維吸濕性是紡織纖維的重要物理指標(biāo)之一。吸濕性的大小對紡織材料的形態(tài)、尺寸、重量、物理機(jī)械性能都有一定的影響，從而影響到紡織品的染整加工和服用性能。因此，了解纖維的吸濕性及相關(guān)知識，對于設(shè)計產(chǎn)品、生產(chǎn)和貿(mào)易都有很重要的意義。（一）回潮率和含水率纖維的吸濕性通常是以回潮率和含水率來表示的?；爻甭适侵讣徔椑w維內(nèi)所含水分質(zhì)量與絕對干燥纖維質(zhì)量的百分比，而含水率是指紡織纖維內(nèi)所含水分質(zhì)量與未經(jīng)烘干（含濕）纖維質(zhì)量的百分比。其相關(guān)表示如下：R=G1-G2X100%G2M=G1-G2x100%G1其中：R：纖維的回潮率；M：纖維的含濕率；G1：未經(jīng)烘干（含濕）纖維質(zhì)量；g2：絕對干燥的纖維質(zhì)量。由于各種纖維及其制品在實(shí)際生活中因環(huán)境和大氣狀態(tài)的不同，具有不同的吸濕性，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)又可以有以下幾種表示方法。標(biāo)準(zhǔn)回潮率紡織材料由于具有一定的吸濕能力，但因大氣狀態(tài)不同而不同，為比較吸濕能力大小，需要將纖維材料放置在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)條件下一定的時間（約24小時），使得它們的回潮率達(dá)到一個穩(wěn)定的數(shù)值，此時的回潮率稱之為標(biāo)準(zhǔn)回潮率。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的規(guī)定國際上是統(tǒng)一的，只是允許誤差范圍略有不同。我國試驗(yàn)用的國家標(biāo)準(zhǔn)溫濕條件分為三級，《GB/T6529-1986紡織品的調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》對標(biāo)準(zhǔn)大氣條件做了詳細(xì)規(guī)定，根據(jù)實(shí)際工作要求，一般選用二級標(biāo)準(zhǔn)（溫度20°C土2°C，相對濕度65%±3%）。見表7-1。表7-1常見纖維的標(biāo)準(zhǔn)回潮率/%纖維種類標(biāo)準(zhǔn)回潮率纖維種類標(biāo)準(zhǔn)回潮率原棉7-8滌綸0.4-0.5亞麻12-13錦綸3.5-4.5桑蠶絲8—9月青綸1.2-2羊毛15-17維綸4.5-5粘膠13—15丙綸、氯綸02.公定回潮率公定回潮率是國家對各種紡織纖維材料的回潮率作出統(tǒng)一規(guī)定，其值一般都接近于標(biāo)準(zhǔn)回潮率。公定回潮率的規(guī)定是為了消除因回潮率不同而引起的質(zhì)量不同，純粹是為了需要計價、核算和統(tǒng)計上的方便而制定，各國因?qū)嶋H情況對公定回潮率的規(guī)定并不一致。見表7-2。表7-2常見纖維的公定回潮率/%纖維種類公定回潮率纖維種類公定回潮率原棉11.1滌綸0.4亞麻、苧麻12錦綸4.5桑蠶絲、柞蠶絲11青綸2羊毛14維綸5粘膠13丙綸、氯綸0（二）回潮率的測定在紡織品生產(chǎn)和檢測中，烘箱烘干法是測試紡織材料回潮率最常用也最實(shí)用的方法。儀器準(zhǔn)備Y802A型八籃恒溫烘箱、電子天平。試樣準(zhǔn)備稱取試樣50g，共5份，稱取時，動作須敏捷，防止試樣在空氣中吸濕或放濕。稱取完畢，迅速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測試操作⑴校正鏈條天平，取下鏈條天平左方砝碼盤和放盤架子，換上掛鉤和鋁烘籃，校正鏈條天平至平衡（在同烘箱配套使用時，應(yīng)將天平左面的秤盤卸下，換上專用鉤籃器，用以稱取鋁籃及試樣。專用鉤籃器的質(zhì)量應(yīng)滿足以下條件:鉤籃器與空鋁籃質(zhì)量與天平左稱盤相等。如不相等，可以通過增減鉤籃器上的平衡錘內(nèi)軟鉛質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)）。⑵將試樣在室溫條件下稱取重量，分別放入鋁籃之中。⑶打開烘箱前門，手動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)籃架，將鋁籃依次鉤掛在轉(zhuǎn)籃架掛鉤上。⑷關(guān)閉烘箱前門，打開電源開關(guān)，設(shè)定溫度，溫控儀顯示箱內(nèi)實(shí)際溫度和設(shè)定溫度，烘箱進(jìn)入升溫狀態(tài)，升溫（紅色）指示燈亮，達(dá)到設(shè)定溫度時，恒溫（綠色）指示燈亮，烘箱進(jìn)入恒溫控制狀態(tài)，然后打開轉(zhuǎn)籃開關(guān)，在烘干試樣過程中保持鋁籃旋轉(zhuǎn)。⑸烘箱達(dá)到設(shè)定溫度并恒溫烘烤試樣一定時間后，關(guān)閉電源開關(guān)，然后保持1分鐘。⑹試樣稱重量：開啟烘箱工作室內(nèi)的照明燈，通過烘箱頂部的觀察窗觀察轉(zhuǎn)籃位置，然后旋轉(zhuǎn)手柄以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)籃架，使鋁籃旋至適當(dāng)位置。開啟烘箱頂部的伸縮孔（位于天平左下端），將鉤籃器穿過天平底板左側(cè)的稱量孔及烘箱伸縮孔插入烘箱，并鉤住此時位于孔正下方的一只鋁籃；然后將鉤籃器連同鉤住的鋁籃掛在天平左端的掛鉤上。用天平對鉤籃器鉤住鋁籃內(nèi)的試樣進(jìn)行稱重，并予以記錄。右手握住鉤籃器，將其從天平左端掛鉤內(nèi)取下，并將鉤住的鋁籃放回至轉(zhuǎn)籃架原掛鉤上，然后脫開鉤籃器。重新開啟烘箱電源開關(guān)，使烘箱在設(shè)定溫度下對試樣繼續(xù)進(jìn)行恒溫烘烤。約10分鐘后關(guān)閉電源開關(guān)，然后保持1分鐘。對同一試樣再次稱重。如該次稱重與前次稱重值差異N0.05%，則試樣尚未烘干，須重復(fù)⑤、⑥條的動作。直至兩次稱重值差異＜0.05%時即可作為試樣的不變重量。左手旋動轉(zhuǎn)籃手柄，依次將下一只鋁籃旋至鉤籃器正下方，然后將該只鋁籃用鉤籃器鉤住掛置于天平左端掛鉤內(nèi)，進(jìn)行該籃內(nèi)試樣的稱重，并記錄。重復(fù)④及⑤項(xiàng)動作，至箱內(nèi)各籃試樣全部稱過后止。至此一次稱重完畢。取出鉤籃器，關(guān)閉伸縮孔，并將天平前門關(guān)好。關(guān)閉烘箱電源，打開箱門，取出鋁籃及試樣，然后換入新的待烘試樣進(jìn)行測試。（7）結(jié)果計算按回潮率公式計算。四、纖維的鑒別紡織纖維的種類很多，隨著化學(xué)纖維的大量發(fā)展，混紡和交織的紡織品也日益增加，而紡織品的性能與組成該紡織品的纖維性能密切相關(guān)。因此，在紡織生產(chǎn)管理或產(chǎn)品分析中，對纖維進(jìn)行科學(xué)鑒別就尤為重要。鑒別纖維就是根據(jù)纖維的外觀形態(tài)、內(nèi)在質(zhì)量和基本性質(zhì)的差異，采用物理或化學(xué)方法來認(rèn)識和區(qū)別各種纖維。常用的有感官鑒別法、顯微鏡觀察法、燃燒法、化學(xué)溶解法、藥品著色法、熔點(diǎn)法、密度法等。（一）感官鑒別法感官鑒別法是鑒別纖維最簡單、快速的方法，是纖維生產(chǎn)、紡織染整等實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)積累的結(jié)果。不需要任何化學(xué)藥品和儀器設(shè)備，只需要借助于人的感覺器官就能對纖維進(jìn)行比較直觀的判斷，但此法準(zhǔn)確度不高，常用于紡織材料的初步判斷。見表7-3。鑒別步驟：

眼觀：觀察纖維或織物的光澤明暗、顏色效果、粗細(xì)長短等外觀特征。手感：感覺纖維或織物的軟硬、光滑與粗糙、冷暖等，并可以通過手感粗測纖維的強(qiáng)力及彈性。耳聞：運(yùn)用耳朵、鼻子的聽覺和嗅覺，幫助判斷某些織物的原料，如真絲綢特有絲鳴聲音等。表7-3常見纖維的感官特征纖維名稱感官特征棉纖維細(xì)短，有天然轉(zhuǎn)曲，光澤較暗淡，手感柔軟，彈性較差麻纖維較粗硬，平直堅韌，彈性和光澤較差羊毛天然卷曲，光澤柔和，手感柔軟、濕暖蓬松、極富彈性蠶絲纖維細(xì)長，光澤明亮，手感細(xì)膩而柔軟，富有彈性滌綸彈性好，強(qiáng)度高，吸濕極差，手感爽挺，有金屬光澤錦綸彈性好，強(qiáng)度高，吸濕差，手感爽挺，有金屬光澤月青綸溫暖而蓬松，光滑有彈性，具有毛料感氨綸極富彈性和拉伸度（二）顯微鏡觀察法利用顯微鏡，觀察纖維縱向和截面形態(tài)特征來鑒別各種纖維，是一種被廣泛采用的方法。顯微鏡觀察法是識別天然纖維的好方法，如棉纖維的天然轉(zhuǎn)曲，羊毛的鱗片，麻纖維的橫節(jié)豎紋，蠶絲的三角形截面等，用顯微鏡就能準(zhǔn)確地辨認(rèn)出來。而化學(xué)纖維的外觀和截面變化不大，故難以單獨(dú)用顯微鏡觀察法加以識別，但對混紡織物的定性分析是非常有用的。圖7-5哈氏切片器1.儀器和試劑準(zhǔn)備哈氏切片器（如圖7-5所示）、顯微鏡、刀片、蓋玻片、載玻片、濾紙、液體石蠟或甘油、火棉膠。測試操作（1）纖維縱向觀察:取少量纖維試樣，用手理直，放在載玻片上，加一小滴液體甘油，上面放蓋玻片，注意盡量排除空氣泡，在準(zhǔn)備好的顯微鏡上按規(guī)定步驟進(jìn)行觀察。見表7-4。表7-4常用纖維的縱向和橫截面形態(tài)特征纖維名稱縱向形態(tài)截面形態(tài)棉扁平帶子狀天然扭曲腰子形，有中腔羊毛表面有鱗片天然卷曲圓形或接近圓形，有些有毛髓桑蠶絲表面平滑縱向有條紋不規(guī)則的三角形苧麻有橫節(jié)，豎紋腰圓形，有中腔及裂縫亞麻同上多角形，中腔較小粘膠纖維平直溝槽鋸齒形，有皮芯結(jié)構(gòu)維綸有1-2根溝槽腰圓形，有皮芯結(jié)構(gòu)月青綸平滑或有1-2根溝槽圓形或啞鈴形氯綸同上接近圓形滌綸、錦綸、丙綸平滑圓形（2）纖維橫截面觀察：取下定位銷子，松開螺絲，將兩片金屬板分開。取一束纖維，用手扯平，放入金屬板的凹槽中，將另一塊金屬板插入，壓緊纖維。纖維數(shù)量不宜太緊也不宜太松，以輕拉纖維束時稍有移動為宜。用刀片切去露在金屬板正反面的纖維。安裝上螺絲座，銷子定位，旋轉(zhuǎn)精密螺絲推動推桿就可以把正下方的纖維頂出稍許，并滴一滴火棉膠在稍許的露出纖維上。待火棉膠干燥后，切下第一片試樣（一般舍去）重復(fù)上述過程③，切下第二片，第三片試樣……選擇符合要求者作為正式試樣。把切片平攤在載玻片上，蓋上蓋玻片，放在顯微鏡下觀察。顯微鏡觀察法既能單一成分的纖維，也可以用于多種成分混合而成的混紡產(chǎn)品的鑒別，對某些化學(xué)纖維的鑒別尚需要以其他輔助方法加以確證。（三）燃燒法燃燒法是鑒別紡織纖維的一種快速而簡便的方法。它是根據(jù)纖維的化學(xué)組成不同，燃燒特征也各異，如燃燒速度、續(xù)燃情況、燃燒氣味、灰燼狀態(tài)等，從而粗略地區(qū)分出纖維的大類。見表7-5。測試操作：把織