一、纤维细度的表征

所谓纤维，是指一种细长而柔韧的物质。纺织用纤维的长度与直径之比应大于1000，典型的纺织用纤维的宜径为数微米至数十微米，长度一般大于25mm；通常其断裂强度在2 cN／dtex以上，断裂伸长率不低于10%。

过去，纤维的细度用物理量纤度表征；现在，表征纤维细度的法 定物理量为线密度，用符号pt表示。线密度的定义为“质量除以长 度” ， 其计量单位是特[克斯]， 用符号tex表示。

特[克斯](tex)的定义为1km长纤维的质量为1g时，称该纤维 的线密度为1特[克斯]，即1tex=1g/km。由此可知，1km长的纤维 质量为3g时，纤维的线密度即为3 tex。由于纤维很细，为表示方 便，常以特[克斯]的1/10作为线密度的度量单位，即分特[克斯] ( dtex) ,1tex=10dtex。超纤皮革面料

也曾使用过其他计量单位度量纤维细度，如旦（den或d），当 9000m长纤维的质量为1g时，称其细度为1旦；公支(Nm)，当质量 为1g的纤维长1m时，称其细度为1公支。这些方法已逐步被法定 计量单位特[克斯]所取代。

显然，用线密度表征纤维的细度只具有相对性，即对同种纤维 而言，可用线密度进行纤维细度的比较；而对不同种类的纤维，因纤 维密度不同，严格讲就不能用它进行纤维之间细度的比较。应该 说，纤维直径才是衡量纤维细度最具可比性的物理量。但是，在实 际应用中纤维直径的测量较为困难，因此多用线密度来相对表示纤 维的细度。

纤维直径与其线密度之间的关系可根据线密度的定义[式 （1一1）]和纤维质量的计算公式[式(1—2)]，经过简单推导得出：
p_t= m/L （1一1）
m = p.πD²L/4 （1一2）
将两式联立， 可知纤维直径与其线密度之间有以下关系：
D = 1.128(p_t/p)^1/2 
式中：D——纤维直径
p_t——纤维线密度
p——纤维密度
通常以um作为纤维直径D的单位，以dtex作为纤维线密度p_t 的单位，以g/cm³作为纤维密度p的单位。 设{p_t}_dtex表示以dtex为单位的线密度数值，{p}g.m^-3表示以g/cm³为单位的密度数值，于是，式（1-3）即为：
D = 1.128[{p_t}_dtexdtex/{p}g.cm^-3g.cm^-3]^1/2
= 1.128({p_t}_dtex/{p}g.cm^-3)^1/2[dtex/(g.cm^-3)]^1/2
因为： 
dtex=tex/10,而tex=g/km,所以dtex=g/10km=g/10¹⁰um
并且： 
g/cm³=g/10¹²um³
于是： 
D= 1.128（{p_t}_dtex/{p}g.cm^-3）^1/2[g(10¹⁰um)^-1/g(10¹²um³)^-1]^1/2
= 1.128({p_t}_dtex/{p}g.cm^-3)^1/2[10um]
=11.28({p_t}_dtex/{p}g.cm^-3)^1/2um
即：
D=11.28（{p_t}_dtex/{p}g.cm^-3）^1/2um (1-4)

显然，当已知以dtex为单位的纤维线密度数值和以g/cm³为单位的纤维密度数值后， 即可由式(1 -4)直接得到以um为单位的纤维直径。

部分纤维材料的密度见表1。

 

注PA6为聚酰胺6，PA66为聚酰胺66，PET为聚对苯二甲酸乙二酯，PAN为聚丙烯 腈，PP为聚丙烯，PE为聚乙烯。

单纤维的线密度（俗称dpf）对纤维及纤维制品的品质影响很 大，将在下面讨论。超细纤维最显著的特征就是它具有比普通纤维 小得多的线密度。目前，世界上可实现人工制造的最细的超细纤维‘ 的线密度是0.00011dtex（0.000099旦），其直径仅有0.095um，达 到了纳米级水平。超纤皮革面料

二、超细纤维的定义

迄今为止，国际上及我国并没有对超细纤维的概念的公认定 义。美国PET委员会将单纤维线密度为0.3~1.0dtex的纤维定义 为超细纤维，日本则将单纤维线密度为0. 55dtex以下的纤维定义为 超细纤维， 荷兰AKZO公司则认为超细纤维的上限应为0.3dtex。 但大多数人接受的概念是单纤维线密度为0.1~1.0dtex的纤维属 于超细纤维；而单纤维线密度小于0. 1dtex的纤维被称为超极细纤 维。从纤维细度出发，目前对纤维的称谓有粗旦纤维、细旦纤维、微 细旦纤维、超细纤维以及超极细纤维之分。

三、超细天然纤维

人类对化学纤维细度的追求是受天然纤维的启迪，超细纤维是 仿生学在化学纤维领域的拓展。自然界中存在的天然纤维呈现出 这一事实：纤维愈细愈能表现出优异的性能与功能。部分天然纤维 的线密度列于表2。

 

注:表中数据系依据中国大百科全书出版社（1984.6第1版）出版、陈维稷先生主 编的《中国大百科全书》（纺织卷）的第16、172、188、300页中相关词条数据折算 而得。

1． 蜘蛛丝

蜘蛛网中， 由中心向外呈放射状的丝较粗， 是蜘蛛网的支撑骨 架； 蛛网中环状排列的丝很细， 直径在0.5~1.0um， 可用作天体望 远镜的基线。美国马萨诸塞州研究中心的军事科学家和分子生物 学家发现， 蜘蛛丝是承受重物和抵抗外力冲击的最佳材料， 它具有 极高的强度和模量， 可用作核放射研究的试样吊线。Kevlar（ 聚对苯 二甲酰对苯二胺） 纤维虽可用作防弹服， 抵御“ 常弹” 冲击， 但其断 裂伸长率只有4%， 韧性不足； 而蜘蛛丝的断裂伸长率可达1.4%， 韧 性极佳， 不仅是防弹服的优良材料， 甚至有报道说将它用在坦克装 甲上， 可“ 刀枪不入” 。超纤皮革面料

2． 蚕丝

蚕丝是由丝胶包覆了2根三角形丝素蛋白纤维组成的“ 复合纤维”。在缫丝过程中，用热水溶去茧丝外层的丝胶，便可得到2根由丝素蛋白构成的熟丝（即绢丝）o绢丝纤维的线密度大约在1.0dtex。

3．皮革

所有天然皮革均由多种具有复杂化学结构的氨基酸组成。天 然皮革的形态结构虽很复杂，但都是由各种不同细度的纤维集合体 所构成。扫描电子显微镜( SEM)对天然皮革形态结构的研究表明， 原纤维（直径为0. 1um数量级，即A数量级）大多集中在一起；细纤 维（直径在0.1um左右）则成束状集合、交络；而纤维整体(直径在 1~4um)也是成束状相互集合、交络，彼此缠结形成纤维束。天然 皮革由各种不同粗细的纤维构成，靠近皮革表层的纤维最细，内部 的纤维则呈束状立体缠结，形成交络结构。这一结构正是形成天然 皮革优异性能的根本原因。天然皮革中最细腻的为麂皮。但是麂 子是珍贵的野生动物，是人类的朋友。近年来，人们制造的“人造麂 皮”正是对天然麂皮的模仿，而人造麂皮制造的最关键技术是它的 基材——超细纤维的制作。超纤皮革面料

4．动物的绒毛

例如生活在南美洲安第斯山脉的珍贵动物——骆马，它的皮毛 很贵重， 绒毛虽纤细却有筋骨， 细度不足1.ldtex（1旦） 。 水貂毛皮的高级感不在于毛的粗硬，而在于它从1个毛孔中可 以生出12 ~13根绒毛。这些绒毛非常细，大多不足1.1dtex(1 旦)， 具有尖端并呈根部细、中间粗的形态结构。 鸡、鸭躯体下方长出的绒毛不但非常纤细，而且具有中空结构， 既轻又保暖。

5．其他超细天然纤维

木材经过提取木质素后得到的纤维素纤维、天然竹筒内壁的“膜”、附着于鸡蛋壳内壁的“膜”等也都是由天然超细纤维构成的。 大米放置时间较长后会生虫， 小虫吐出的丝的直径也仅有0.5um。