纤维工业上之SI单位.doc

纖維工業上之 SI 單位纤维工业中常用之主要单位的换算 4-1 序文 在纤维工业中仍存在着旧习，在采用 SI 单位方面较为延缓。而且所使用的公式仍未国际化，但已逐渐在转换成 SI 单位之中。 如从以前之度量衡制转换成公制法般，虽然在法律上未行转换，但来自欧洲之纤维机械型录上，已经施行此种 SI 单位制之记载了。如使用 min-1取代表旋转数之 rpm，荷重方面也使用 3N （牛顿）而不再使用 kgf。像这般世界所到之处均采用 SI 单位，故对其也需要充分地理解之必要。 4-2 纤维与长丝 表纺织用的纤维与长丝之纤度所使用之 SI 单位，每单位长度的重量或纱线密度是以 tex 单位为基础。 若把某纤维、长丝或纱线的 tex 值视为，则每 1000m 就具有 Tg 的重量。 此种 tex 的单位对纱线很适当，但对纤细物， 即对于制织用或针织物用纱纤维， 在线线密度上为求方便而使用 decitex(dtex)。 即是说； 每1000m 为 0.1g，换言之即每 1000m 为公克 (g)。 纤维及长丝的 dtex 值系和丹尼尔支数之每 900 m 为 1g 之值相近似，故以 dtex 来表示，容易获知与丹尼尔支数具有亲近感之关系者。 对猪之杂毛或极粗的绳索用纤维等而言，仍旧是使用 tex。 细棉纤（棉、 毛）在以往系以 mg/cm 10 5 来表其重量， 若使用tdx 单位时则为 Millitex （ mtex ）， 即每 1,000,000m 之公克 (g) 量，换言之即是以每 1000m 之 m 公克量来表示。 在表纤维长度时，单纤维系以 mm 表之，但棉纤维在习惯上仍是使用英吋单位而以 1/32 之倍数表之。 衣服及家庭用品所使用之人造纤维系因用途而有所差异，亦有与天然纤维之混纺用者，范围大致在 1-3dtex 内。 在绒毛地毯纱线用途上更有使用6dtex 及 6dtex 以上之粗纤维。 棉类中最细的有海岛棉，平均纤维密度 150 （即 1.5dtex ）。反之，粗者有印度棉，平均为 300mtex，美棉之中级短纤型为 200mtex，被广泛使用在各种用途上。 最细的美丽诺羊毛约 5dtex、 粗者约为杂交种的 12dtex。 亚麻在3-5dtex 的范围内、蚕丝纤维约 1dtex。 人造纤维中的短纤依用途及目的而可制成适当的直径或长度。棉纤维的长度系和粗细呈反比关系， 细海岛棉的纤维长为 50mm， 美棉之中级型为25mm、印度棉之粗者则为 20mm。 羊毛和亚麻这种关系则相反，美丽诺种羊毛的纤维长为 40 120mm、且最粗的杂交种差毛长达 400nm、细亚麻为 300nm、粗亚麻为 500mm。 5 丝 纤维纱线的粗细，采用 tex 单位表示。此种 tex 单位亦适用于产业资材用之类的连续性长丝纱，不过，连续长丝纱大致是以 dtex 使用最多。 单纱方面的写法如 24tex 般， 双股线为 R24/3tex、 三股线为R24/3tex 般，字头意味着结果或最终。R24/2tex 其构成的 tex 为 12。换言之； tex 为定长制，故拟算出捻纱支数 (tex) 时，只要加上捻纱前之纱线支数即可，计算上很轻松。 现在，在长丝纱方面仍是使用丹尼尔、而棉或嫘萦短纤纱之英式支数、粗纺毛、精纺毛仍是使用公制支数，但将逐渐转换成 tex 制了。 表纱之纱支支数 tex 与丹尼尔支数相同系纱越粗、数字越大， 故和感觉上很一致，但若为其它的支数时，则是纱越细则数字越大。 接着将表 tex 支数、丹尼尔及棉支数之换算表示于图。 有关各支数的换算请参考最后的列表。 兹就 tex 之实例说明之；蚕丝的单纤维约 1tex、绢丝的 15 丹尼尔为16.6tex， 府绸和衬衫料所使用之 40 支数大致为 15tex，被单料所使用之20 支数约为 30tex，厚窗帘用之粗纬纱 10 支数之粗纺毛纱约为 60tex 。6 捻度 捻度系以每米之捻数表之。一般是以以前之英式来表每英吋之捻数(TPI) 或每 cm 之捻数。捻转的方向系为以前就有之捻和捻两方向。 在研究捻数方面，如图所示般，观察粗纱和细纱的捻数时，即使捻转的角度相同，但每米的捻数也会不同，为了获得相同的纱线起见，粗纱要比细纱进行更多的捻数。因此，每米的捻数系和纱线的线支有关，纱线本身所示之捻数角度不具充份的示度。此时，即使纱线的粗细有差异，但为了使捻转、程度均相同，而使用捻系数。换言之，这些以相同的捻系数所施捻的纱线、其捻转状态是相同的，和纱线的粗细并没有关联，捻系数可如下表示之。 纱系数捻数 /m tex 100 此种相同捻系数的纱线，在外观上、纱支支数看起来并不相同。以往在计算捻系数时系以下式来进行的。 捻系数捻数/英吋棉支数 若为棉纱纺纱法之短纤维细纱织成之一般织物所使用之纱线， 则使用30 40 的捻系数，以此程度的捻转可获得纱线的最大强力。 有关对纱线强力最适当的捻系数系因纤维的种类、纤维的粗细、尤其是因纤维的长度而有所差异，原则上，长纤维的强力会较低。以针织用纱来说；捻系数不需如此多，而以要求具柔软性、制成稍微松捻之纱线者居多。但也有如巴里纱（Voile ）用之强捻纱（捻系数约 50 ）或如绉类织物用般更为强捻（捻系数约 70 ）般之特殊纱。捻转的范围很广泛，从长丝连续纱之无捻到强捻纱均有，而有各式各样的捻系数。 7 纤维与纱线的强力 SI 单位系使用牛顿 (N) 作为力的单位。 因此在纤维工业关系上，纤维及纱线等均是以此单位来进行标示，目前除了特别的公定物之外，均是使用 kg/cm2、g/d、d/ted。 1N 1kg、m/s2 从 kgf 转换成之理由，虽非正题，但为供参考而拟说明之。 在地球上，物体具有和其质量成正比之重力作用，我们即是藉此力、即重量来感受物体质量的大小。 因此，在机械工学上系不同于 MSK 单位，而是使用以质量一 kg 等于一千克为基本之重力单位制。但在其单位记号上是使用和质量相同的 kg。 因此为了预防混淆，而在重量千克上逐渐使用 kgW、kp、但世界通用的是 kgf。 但， 重力强度（指每单位质量的重力、因单位为 m/s2，故亦称为重力加速度， 物体自由降落是以进行加速的）系因地球 9 的高度落差等因素而有地域的差异，因而 1kg 的重量并非一定值， 所以很难以此为单位，故以 g gn 9.80665N/kg( m/s2) 定为国际标准，日本亦是采用此数值。即利用 9.80665N/kgf 的换算系数（以下以 Cg 表之）可与绝对单位进行交流。 重量和质量虽常混为一谈， 但其差异系在地球上质量 1kg 之物在太空船上及月球地表上均为 1kg， 但若以弹簧来秤则在月球地表上为 0.17kg。在宇宙飞船上则即使在手腕上挂一 50kg 的杠铃也感觉不出其重量。即是虽具有质量但不具重量。 但，若欲使其移动时，就必需按照当时的加速度来施加力量，藉此而感有质量。 SI 是以牛顿 (N) 为力的单位， 对 1kg 的质量赋与 1m/s2 之加速力者为 1n 。 在移动不具摩擦阻力的车子时， 该车的质量若为 Mkg，则在以 a.m/s2进行加速时，就必需有 MaN 的力。 以 SI 计算之力系以单位来表现，但在单位显不出实感时，可用 Ca 的换算系数来除该数，因 Cg 10 （误差为）故可降位数。以上为之说明。 8 断裂长度与断裂强度 纤维和纱线具有什么样的强度系和其纱线密度、 即和该纤维之 tex 值有关系，此为很有用处之值。 因此，纤维或纱线的强度系和每 tex 毫牛顿(mN) 量的线密度大致成正比。 但，以往的计量方法为 g.f/tex，此种表现方法仍被使用着。最常使用此种旧制的纤维为强度 10 50 g/f/tex 者，将之换算成 SI 时大致为 100 500mN/tex。 以 g.f/tex 来表现的纱线的撕裂强度系意味着和在其本身重量下切断的纱线之千米长度数。因此此种数量有时被解释成纱线的断裂长，而且在欧洲大陆系使用以 reiss Killometens 之 RKm 记号表示方法。 短纤维纱的断裂强度系因纺纱所造成之种种原因、而其强力较逊于其它纤维。原因是因纱线中纤维集中少的部分、纤维相互络合的不足或集合状态的不良，导致纤维相互间之摩擦力不够而使滑动变大等因素所致。短纤维纱的强度范围只在 30 70 内。 9 断裂伸长 伸长系由试料拉伸时之断裂点的长度来表示所获得之对试料负荷的变化。包括纤维和纱线的强力试验在内，经常使用标准长度的试料是不可能的，因此不便故以各种长度的试料来进行试验，而知此数值系和长度呈正比。为了对试验结果与断裂时之伸长进行比较，而与各种条件下之结果配合，将之解释为断切伸长。此乃以试料长之百分比来表现。织物的试验；一般是以一定的比例进行织物的伸长。一方面，采取张力进行情形之连续记录，此时对试料赋与最大的张力值，试料最后会断裂。一般系将和此最大荷重一致时之伸长定为断裂伸长。 纤维与纱线的断裂伸长系因纤维的种类和纱线的构造而有很大的不同。玻璃纤维及其纱线约具有的断裂伸长、 棉纱约 10 、 耐隆和聚酯约20 、羊毛及亚克力约 35 40 。 10 布 10-1 尺寸与重量 在测定布的长度、宽度等单位时，使用的单位有米 (m) 及公分 (cm)，尤其是以公分的使用为最多。 布的重量系每以平方公尺 ( ) 之克数来表示之。 质轻的布约 30g/、衬衫料的代表性物约 100g/ 、 被单布料为 200 250g/ 、薄被单料为 300g/ 、粗斜纹布为 400g/ 、厚质之大衣料为 600g/ 。 长久使用的是英国式之每平方码 (yd2) 的盎司 (oz)，但自合纤纱织物出现以来，已逐渐改用公制（千克）单位。 10-2 经纬密度 布料所含之经纱、纬纱数系以每 cm 的经纬密度表示之。针织制品同样系以每 cm 的线圈（ Conlse ）数表之。 若为极粗纱之织物则亦有以每 10cm 之经纬密度表示之。 又，每英吋之纱数、编物时之线圈数，又和装织物时为每鲸吋之纱数，或用来表筘片之数目。又做为数量使用匹、疋。 10-3 布面覆盖系数 布面覆盖系数（被覆度）系为由纱线的直径、纱线的密度、组织等来表达布料结构的粗密程度之系数。 从织物采取适当的方形试料，而去除其部分之所有的纬纱，即可查明该方形内之经纱每单位 cm 之纱数及纱的直径。关于纱的直径系可依纱之支数加以计算。因此，该方形内为经纱支数 /cm/ tex C 之经纱所覆盖的。 另，为纱线的直径与 tex 之间的关系常数，系因构成纱线之纤维的种类、纱线的捻数或单纱、双股纱、纱线的加工条件等而有所不同。 布面覆盖系数系配合前述之覆盖的经纬密度和纱线的直径来决定的，所以其布面覆盖系数系以下式表示之。 经纬密度 /cm tex C 100 此布面覆盖系数，一为经纱的布面覆盖系数、为纬纱者。 在进行织物粗密的判断时，即使根据外表，也能由此系数进行判断之适当的资料。 例如：经纬纱均以相同条件（纱线的卷曲在内）之短纤纱所织成之平织布料、其布面覆盖系数若约为 1.5，则为非常致密之构造。其因素不会变成以上。斜纹织物和缎纹织物大致上为具高覆盖系数者。 在 tex 导入以前，系由经纬密度 / 英吋棉支数之公式来计算布面覆盖系数。 有关纱线直径之计算制作有各种公式，相关研究也有许多。 日本纺纱协会系使用棉纱的直径（英吋） 1 26.2 英式支数。因此，换算成 mm、则成棉纱的直径 (mm) 0.9659 英式支数 25.4。 横编针织物之布面覆盖系数为 tex 线圈长 (mm)。以前系使用1/ 线圈长（英吋）精纺支数。11 SI 单位和以前使用单位之比较 12 附记 有关SI单位主要单位的换算，兹附记如下： 力 1N1105dyn1.0197210-1 压力 1Pa(*)1.01972110-5kgf/cm29.8692310-5atm 1atm1.01325105Pa (注)1Pa1N/ 应力 1Pa1.