第二节 纺织原料的主要性能指标
一、衡量纤维粗细的指标
衡量纤维粗细的指标有直接指标和间接指标两种。
（一）直接指标
直接指标是直接衡量纤维粗细的指标，一般用纤维的直径和截面积表示，适于圆形纤维。截面直径是表示纤维细度主要的直接指标，量度单位为微米（μm）。通过光学显微镜或电子显微镜观测直径d和截面积A，常用于羊毛及其他动物毛，圆形化学纤维粗细的表达。
（二）间接指标
间接指标是由与截面积成比例的纤维质量或长度确定，即纤维所具有的质量（定长制）或长度（定重制），无截面形态限制。
线密度的法定计量单位为特克斯（tex），简称特，表示1000m长的纤维或纱线在公定回潮率时的质量（g）。
式中：Tt——纤维或纱线的线密度，tex；
Gk——纤维或纱线在公定回潮率时的质量，g；
L——纤维或纱线的长度，m。
旦尼尔较多地用于丝和化纤长丝中，简称旦，是指9000m长的纤维在公定回潮率时的质量（g）。
式中：D——纤维或纱线的旦数，旦；
Gk——纤维或纱线在公定回潮率时的质量，g；
L——纤维或纱线的长度，m。
公制支数是指在公定回潮率时1g纤维或纱线所具有的长度（m），简称公支。
式中：N——纤维或纱线的公制支数，公支；
Gk——纤维或纱线在公定回潮率时的质量，g；
L——纤维或纱线的长度，m。
目前我国毛纺及毛型化纤纯纺、混纺纱线的粗细，仍用公制支数表示。棉纺厂表示棉纤维的粗细也采用公制支数。
二、衡量纤维长度的指标
纤维长度是其外部形态的主要特征之一。各种纺织加工用的纤维中，天然纤维的长度根据其种类的不同，具有各自的长度分布；化学短纤维通常是根据所模仿的天然纤维的平均长度进行等长切断或异长度牵切的，而化纤长丝则不进行切断。一般来说，能够满足纺织加工使用性能要求的纤维，其长度L与纤维直径D之比为102～105。
纤维长度在纺织加工工艺上的重要性仅次于纤维粗细程度，它影响织物和纱线的品质，而且是确定纺纱系统及工艺参数的重要因素。表1-3为常见纤维品种的纤维长度范围。
表1-3 常见纤维品种的长度范围 单位：mm
（一）衡量纤维长度的指标
1.纤维加权平均长度
纺织纤维长度的集中性指标，是指一束纤维试样中长度的平均值。主要用于毛、麻、绢和化学短纤维。
常用纺织纤维长度指标之一，是指一束纤维试样中根数最多或重量最大的一组纤维的长度，称计数或计重主体长度。
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。
指采用梳子随机夹持取样（纤维须丛），纤维由夹持点伸出的长度。
在手感目测的检验方法中，用手扯尺量法测得的纤维长度。
（二）衡量纤维长度的离散指标
计数和计重纤维长度分布曲线中短于一定界限长度的纤维量与总量的百分比称短绒率。界限长度按纤维品种不同而有不同规定，如细绒棉为16mm，长绒棉为20mm，绵羊毛为30mm等。
切断化学纤维中因设备故障夹入的切断不完全的纤维，长度超过切断长度的纤维称为超长纤维；长度为其名义长度两倍及以上的化学短纤维称为倍长纤维。这些纤维在纺纱牵伸中无法正常运动，会造成疵点，影响纤维的可纺性和成品质量。
一般指计数平均长度与计数平均以上平均长度（上半部平均长度）的比值。
三、衡量纤维拉伸性能的指标
表示纤维拉伸性能的指标有断裂强力、断裂强度、断裂伸长率等。
纤维断裂时能够承受的拉伸外力。其法定单位为牛顿（N）、厘牛（cN），以往曾用的单位为千克力（kgf）、克力（gf）。对不同粗细的纤维，断裂强力没有可比性。
相对强度是用以比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质的指标。根据采用细度指标不同，相对强度指标有以下几种。
（1）断裂强度（比强度）。1tex粗细的纤维所能承受的最大拉力。其法定单位为N/tex、cN/dtex，有时也用N/旦（cN/旦）、gf/dtex、gf/旦。其计算式为：
式中：Ptex——线密度制断裂强度，N/tex；
P旦——旦数制断裂强度，N/旦；
P——纤维的强力，N；
Tt——纤维的线密度，tex；
D——纤维的旦尼尔数，旦。
（2）断裂应力（强度极限）。指纤维单位截面上能承受的最大拉力。其法定单位为N/m2、N/mm2，以前曾用kgf/mm2。其计算式为：
式中：σ——纤维的断裂应力，N/m2；
P——纤维的强力，N；
S——纤维的截面积，m2。
（3）断裂长度R。纤维的自身重量与其断裂强力相等时所具有的长度，即一定长度的纤维，其重量可将自身拉断，该长度为断裂长度。其计算公式为：
式中：LR——纤维的断裂长度，km；
P——纤维的断裂强度，cN/dtex；
g——重力加速度，约等于9.8m/s2。
纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率，它表示纤维承受拉伸变形的能力。其计算公式为：
式中：L0——纤维加预张力伸直后的长度，mm；
L——纤维断裂时的长度，mm。
四、衡量纤维卷曲性能的指标
卷曲是指沿纤维纵向形成的规则和不规则的弯曲。它与纤维的可纺性、成纱质量关系密切，对织物的柔软性、蓬松性、弹性、冷暖感等影响很大。
关于一般纤维卷曲性能系统测量除卷曲形态及卷曲数之外，还要注意模量、伸长率、弹性回复率和稳定性等。用目前已在实施的方法，且在标准温湿度条件下，将纤维（或纤维束或长丝）上端夹持悬挂，下端加各种负载测其长度变化。负载按被测线密度分三种，轻负荷为0.001cN/dtex，中负荷为0.125cN/dtex，重负荷为1.0cN/dtex。测试过程为：挂上轻负荷测纤维长度L0（mm），数取卷曲数n；加挂中负荷10s后，测长度L1（mm）；卸中负荷（保留轻负荷）2min后测长度L2（mm）；加挂重负荷，保持3min后，测长度L3（mm）；卸除重负荷（保留轻负荷）2min后，测长度L4（mm）；再加挂中负荷10s后，测长度L5（mm）；卸除中负荷（保留轻负荷）2min后，测长度L6（mm）。计算各相应指标：
五、衡量纤维的吸湿性能指标
通常把纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为吸湿性。纤维的吸湿性是反映纤维性质的一个重要指标，与后加工关系极为密切，也是织物服用舒适性以及其他物理力学性能的一项重要特性。
（一）纤维的吸湿指标
回潮率W：纤维材料中所含水分重量对纤维材料干重的百分比。
含水率M：纤维材料中所含水分重量对纤维材料湿重的百分比。
式中：G——纤维材料湿重，g；
G0——纤维材料干重，g。
平衡回潮率是指纤维材料在一定大气条件下，吸、放湿作用达到吸湿平衡时的回潮率。
由于各种纤维的实际回潮率随温湿度条件而改变，为了比较各种纺织材料的吸湿能力，在统一的标准大气条件下，吸湿过程达到平衡时的回潮率称为标准回潮率。
标准大气亦称大气的标准状态，它的三个基本参数为温度、相对湿度和大气压力。在1标准大气压力（86～106kPa）下的大气状态，国际上有多种规定，我国规定为温度20℃，相对湿度65%；而允许的误差，各国略有不同。我国对此颁布的有《纺织材料试验标准温湿度条件规定》，见表1-4。
表1-4 标准温湿度及允许误差
在实际工作中可以根据试验要求，选择不同标准级别（如一级用于仲裁检验，二级用常规检验，三级用于要求不高的检验）。
在商贸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。公定回潮率为折算公定（商业）重量时要加到干燥重量上的水分量对干燥重量的百分数。通常公定回潮率接近于标准状态下的实际回潮率，但不是标准回潮率，一般稍高于标准回潮率或取其上限。
（二）纤维的吸湿滞后现象
纤维吸湿性能的另一个重要特征是吸湿滞后现象，即吸湿的保守性。相同的纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡时，两种平衡回潮率是不相等的，且放湿达到的平衡回潮率大于吸湿达到的平衡回潮率，这种现象称为纤维的吸湿滞后性。纤维的吸湿滞后性，更明显地表现在纤维的吸湿等温线和放湿等温线的差异上。对吸湿性强的天然纤维与黏胶纤维，在相对湿度0～100%范围内放湿等温线高于吸湿等温线，两者并不重合，体现了纤维的吸湿滞后性。但合成纤维如涤纶、锦纶、腈纶等，因纤维本身吸湿能力较弱，其滞后现象并不显著，两条线近似重合。有资料表明，在标准状态下几种常见的纤维因吸湿滞后性造成的误差范围为：羊毛2.0%，黏胶纤维1.8%～2.0%，棉0.9%，锦纶0.25%。