第三節 化學纖維的主要質量指標

一、線密度

在法定計量單位中，線密度（Linear density）為纖維單位長度的質量，是表示纖維粗細程度的量，舊稱“纖度”。

線密度的單位名稱為特克斯（簡稱為特），特克斯（tex）為每千米長纖維所具有的重量克數，單位符號為tex，其1/10簡稱為分特，單位符號為dtex。

過去使用的纖度單位旦尼爾（Denier，簡稱旦）和公制支數（簡稱公支）為非法定計量單位，今后不單獨使用。旦尼爾數為9000m長纖維重量的克數。公支為單位重量纖維的長度，即1公支=1m/g。它們與特數之間的換算關系如下：

特克斯數≈0.11×旦尼爾數

單纖維越細，手感越柔軟，光澤柔和且易變形加工。

二、斷裂強度

常用單位線密度的斷裂強力表示化學纖維的斷裂強度（Breaking Strength），即纖維在連續增加負荷的作用下，直至斷裂所能承受的最大負荷與纖維的線密度之比。單位為牛［頓］/特［克斯］（N/tex）、厘牛/特（cN/tex）、厘牛/分特（cN/dtex）。

斷裂強度是反映纖維質量的一項重要指標。斷裂強度高，纖維在加工過程中不易斷頭、繞輥，最終制成的紗線和織物的牢度也高；但斷裂強度太高，纖維剛性增加，手感變硬。

纖維在干燥狀態下測定的強度稱干強度；纖維在潤濕狀態下測定的強度稱濕強度。回潮率較高的纖維，濕強度比干強度低，如一般粘膠纖維的濕強度要比干強度低30%～50%。大多數合成纖維的回潮率很低，濕強度接近或等于干強度。表1-3為主要紡織纖維的斷裂強度。

表1-3 主要紡織纖維的斷裂強度

續表

三、斷裂伸長率

纖維的斷裂伸長率（Elongation at break）一般用斷裂時的相對伸長率，即纖維斷裂時的伸長與其初始長度之比，以百分率表示。

纖維的斷裂伸長率是決定纖維加工條件及其制品使用性能的重要指標之一。斷裂伸長率大的纖維手感比較柔軟，在紡織加工時可以緩沖所受到的力，毛絲、斷頭較少；但斷裂伸長率也不宜過大，否則織物易變形。普通紡織纖維的斷裂伸長率為10%～30%，對于工業用強力絲則一般要求斷裂強度高、斷裂伸長率低，使其最終產品不易變形。

四、初始模量

纖維的初始模量（Initial modulus）即彈性模量（或楊氏模量）是指纖維受拉伸而當伸長為原長的1%時所需的應力。

初始模量表征纖維對小形變的抵抗能力，在衣著上則反映纖維對小的拉伸作用或彎曲作用所表現的硬挺度。纖維的初始模量越大，越不易變形，亦即在纖維制品的使用過程中形狀的改變越小。例如，在主要的合成纖維品種中，以滌綸的初始模量為最大，其次為腈綸，錦綸則較小，因而滌綸織物挺括，不易起皺，而錦綸織物則易起皺，保形性差。

五、燃燒性能

纖維的燃燒性能是指纖維在空氣中燃燒的難易程度。為了測定和表征纖維及其制品的燃燒性能，國際規定采用“限氧指數”（Limiting Oxgen Index，簡稱LOI）法。所謂限氧指數，就是使著了火的纖維離開火源，而纖維仍能繼續燃燒時環境中氮和氧混合氣體內所含氧的最低百分率。

在空氣中，氧的體積分數為21%，故若纖維的LOI＜21%，就意味著空氣中的氧氣足以維持纖維繼續燃燒，這種纖維就屬于可燃性或易燃性纖維；若LOI＞21%，就意味著這種纖維離開火焰后，空氣中的氧不能滿足使纖維繼續燃燒的最低條件，會自行熄滅，這種纖維屬于難燃性或阻燃性纖維。當纖維的LOI＞26%時，稱為阻燃纖維。表1-4為部分纖維的限氧指數。

表1-4 部分纖維的限氧指數

由表1-4可見，幾種主要化學纖維的LOI都小于21%，屬可燃或易燃纖維。而對于床上用品、兒童及老年人睡衣、室內裝飾織物、消防用品和飛機、汽車、輪船的內倉用品等，很多國家都有阻燃要求，因此，對化學纖維的阻燃處理，國內外進行過大量研究，主要是采用共聚、共混和表面處理等方法，在纖維或織物中引入有機膦化合物、有機鹵素化合物或兩者并用。

六、吸濕性

纖維的吸濕性是指在標準溫濕度（20℃、65%相對濕度）條件下纖維的吸水率，一般采用回潮率（Moisture regain）和含水率（Moisture content）兩種指標表示：

各種纖維的吸濕性有很大差異，同一種纖維的吸濕性也因環境溫濕度的不同而有很大變化。為了計重和核價的需要，必須對各種紡織材料的回潮率做出統一規定，稱公定回潮率。各種纖維在標準狀態下的回潮率和我國所規定的公定回潮率如表1-5所示。

表1-5 纖維在20℃、65%相對溫度下的回潮率和我國所規定的公定回潮率

從表1-5可見，天然纖維和再生纖維的回潮率較高，合成纖維的回潮率較低，其中丙綸、氯綸等回潮率為零。

吸濕性影響纖維的加工性能和使用性能。吸濕性好的纖維，摩擦和靜電作用減小，穿著舒適。對于吸濕性差的合成纖維，利用化學改性的方法，在聚合物大分子鏈上引入親水性基團，可使其吸濕性有所提高。但實踐證明，利用物理改性的方法，在纖維中產生無數有規律的毛細孔或進行適宜的表面處理，以改變纖維的表面結構，對于改善其吸水性也是有效的。

七、染色性

染色性是紡織纖維的一項重要性能，它包含的內容主要有：可采用的合適染料、可染得的色譜是否齊全及深淺程度、染色工藝實施的難易、染色均勻性以及染色后的各項染色牢度等。染色均勻性反映纖維結構的均勻性，它與纖維生產的工藝條件（特別是紡絲、拉伸和熱定型條件）密切相關。染色均勻性是化學纖維長絲的重要質量指標之一。為了簡化化學纖維的染色工藝并提高染色牢度，在化學纖維生產中可采用紡前染色的方法，如色母粒染色法、紡前注色法等，使聚合物切片、熔體或紡絲溶液著色，由此可制得有色的化學纖維。

八、卷曲度

普通合成纖維的表面比較挺直光滑，纖維之間的抱合力較小，不利于紡織加工。對纖維進行化學、物理或機械卷曲變形加工，賦予纖維一定的卷曲，可以有效地改善纖維的抱合性，同時增加纖維的蓬松性和彈性，使其織物具有良好的外觀和保暖性。可采用下列指標表征短纖維的卷曲度：

式中：L₀——預加張力為1.26×10^-3dN/tex時的纖維長度；

L₁——加負荷8.8×10^-2dN/tex并保持1min后測得的纖維長度；

L₂——除去負荷使纖維松弛2min后，再加預張力測得的纖維長度。

卷曲數和卷曲率反映纖維卷曲的程度，其數值越大，表示卷曲波紋越細密，這主要由卷曲加工條件來控制。卷曲率一般為6%～18%，與它相對應的卷曲數為3～7個/cm。通常，棉型短纖維要求高卷曲數（4～5.5個/cm），毛型短纖維要求中卷曲數（3.5～5個/cm）。卷曲回復率和卷曲彈性回復率反映纖維在受力或受熱時的卷曲穩定性，用來衡量卷曲的堅牢度，其值越大，表示卷曲波紋越不易消失，這主要由熱定型來強化并鞏固。

九、沸水收縮率

將纖維放在沸水中煮沸30min后，其收縮的長度對初始長度的百分率，稱為沸水收縮率（Shrinkage in boiling water）。

沸水收縮率是反映纖維熱定型程度和尺寸穩定性的指標。沸水收縮率越小，纖維的結構穩定性越好，纖維在加工和服用過程中遇到濕熱處理（如染色、洗滌等）時尺寸越穩定而不易變形，同時力學性能和染色性能也越好。纖維的沸水收縮率主要由纖維的熱定型工藝條件來控制。