书城科普读物探究式科普丛书-无处不在的纤维
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第2章 大自然的“鬼斧神工”——天然纤维(1)

日常生活中的棉纺织品和丝织品都来源于天然纤维,天然纤维是大自然别具匠心的纺织材料。

第一节天然纤维的概念与种类

天然纤维即自然界生长或形成的纤维。天然纤维包括植物纤维、动物纤维和矿物纤维。

植物纤维是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。植物纤维细胞细长、两端尖锐、有较厚的次生壁,壁上常有单纹孔,成熟时一般没有活的原生质体。它在植物体中主要起机械支持的作用。

植物纤维的种类有种子纤维、韧皮纤维、叶纤维和果实纤维。

种子纤维是指一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维,如棉、木棉。韧皮纤维是从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维,如亚麻、苎麻、黄麻。叶纤维是从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维,如剑麻、蕉麻。果实纤维是从一些植物的果实取得的纤维,如椰子纤维。

动物纤维是由动物的毛发或分泌液形成的纤维,可分为毛发纤维和腺体纤维。毛发纤维是动物毛囊生长的,具有多细胞结构,由角蛋白组成的纤维。如绵羊毛、骆驼毛、兔毛、马海毛等。丝纤维即由一些昆虫丝腺所分泌的,特别是由鳞翅目幼虫所分泌的物质形成的纤维,此外还有由一些软体动物的分泌物形成的纤维,如蚕丝、蜘蛛丝。

矿物纤维是指从矿物质中经一系列化学程序所提炼出的纤维,如从煤炭中提出纺织纤维。

第二节四大天然纤维

棉、麻、毛、丝被誉为四大天然纤维,是纤维家族里的四巨头。

1.叫花不是花的纤维——棉花

棉纤维的概述

棉花是世界上最主要的农作物之一,它具有产量高、生产成本低的特点,棉纤维是我们很好的纺织材料。

棉纤维是锦葵科棉属植物的种子上被覆的纤维,又称棉花,简称棉。棉花并不是花,这里我们说的棉花是开花后长出的果子成熟时,裂开翻出的果子内部的纤维。棉纤维制品具有吸湿和透气性好、柔软而保暖等特点。棉纤维是我国纺织工业的主要原料,它在纺织纤维中占很重要的地位。

我国应用的几大天然纤维中,只有棉花是舶来品。叫它舶来品是因为它的原产地是印度和阿拉伯。大概是在我国的南北朝时期,棉花传入我国。目前,我国的棉花产量已经居于世界前列。我国棉花种植几乎遍布全国,其中以黄河流域和长江流域为主,再加上西北内陆、辽河流域和华南,共五大棉区。

棉纤维的分类

棉纤维可按纤维的长度和外观分类,也可按初加工的方法分类。

根据纤维的长度和外观,棉花可分成三大类:第一类纤维细长(长度在2.5~6.5厘米),有光泽,包括品质极佳的海岛棉、埃及棉和皮马棉等。

长绒棉产量低,费工多,价格昂贵,主要用于高级布料、棉纱和针织品。

第二类一般包括中等长度的棉花(长度在1.3~3.3厘米);第三类为纤维粗短的棉花(长度在1~2.5厘米),可以用来制造地毯、棉毯和价格低廉的织物,或与其他纤维混纺。

使用采摘的棉花之前,必须有一道去籽的过程,这个加工过程叫轧花。轧花后的棉花就是籽棉脱除籽后的皮棉。

根据初加工方法的不同,棉花可以分为锯齿棉和皮辊棉。

锯齿棉是指采用锯齿轧棉机加工得到的皮棉。它的优点是含杂、含短绒少,纤维长度较整齐,产量高。美中不足的是锯齿棉长度偏短,轧工疵点多。目前,细绒棉大都采用锯齿轧棉。

皮辊棉是指采用皮辊式轧棉机加工得到的皮棉。皮辊棉含杂、含短绒多,有黄根,纤维长度整齐度差,产量低。但纤维主体长度较锯齿棉长,轧工疵点少。皮辊棉适宜做长绒棉、低级棉等。

棉纤维的性能

优点:棉纤维具有良好的强度,有一定的耐摩擦性能和亲水性,可以迅速地吸收水分。

棉纤维较疏松,因此干燥得也很快,所以人们在酷热的气候环境下穿戴时感觉相当舒适。同时,棉纤维制品水洗性特佳,也可以干洗,没有静电和起球等现象,而且悬垂性能好,手感舒适,价格低廉,具有高度的抗碱性能。

缺点:光泽暗淡,弹性和回弹性颇差,容易发霉。整理时,受到树脂化合物和酸侵入会变脆。由于短纤维容易从织物中析出,故棉织品易积绒毛。棉质衣服穿一段时间后,易发生变形或起毛,不能经久耐用。

棉纤维的用途

棉纤维既可以单独做成纯棉织物,也可以与麻、丝纤维等合织成布料制成混纺织物和交织物。棉纤维的用途极为宽广,包括服装、室内装饰以及工业。如女式衬衫、裤料、夹克衫、毛巾、地毯、窗帘、T恤衫、布带和帆布鞋等。

2.最早用于衣着的纤维——麻纤维

在诸葛孔明的《出师表》中有“臣本布衣,躬耕于南阳”,其中的“布衣”是指平民百姓。由于当时平民百姓穿的就是麻布衣,所以以此指代。

麻纤维的概述

麻纤维指从各种麻类植物提取的纤维。麻纤维包括一年或多年生草本双子叶植物皮层的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维。

韧皮纤维植物主要有苎麻、黄麻、青麻、大麻(汉麻)、亚麻、罗布麻和槿麻等。其中苎麻、亚麻、罗布麻等胞壁不木质化,纤维的粗细长短同棉相近,可作纺织原料,织成各种凉爽的细麻布、夏布;黄麻、槿麻等韧皮纤维胞壁木质化,纤维短,只适宜纺制绳索和包装麻袋等。叶纤维比韧皮纤维粗硬,只能制作绳索等。

麻纤维是人类最早用来做衣服的纺织原料。埃及人利用亚麻纤维已有8000年的历史。亚麻从埃及逐步传入欧洲,使欧洲成为亚麻布的重要产地。

我国的苎麻种植与利用大约开始于新石器时代。

麻纤维的特性及用途

亚麻纤维素有“天然纤维皇后”的美称,它的果胶斜边孔结构让它比其他纤维有特别的优势,是人类已知的天然纤维中长度最长、强度最好的品种之一。这些斜边孔与皮肤接触时会产生毛细孔现象,能及时调节人体皮肤表面的生态温度环境,因而具有很强的调温功能和吸湿透气性能。同时亚麻抗过敏、防静电、抗菌和防腐蚀性能良好,是服装、家纺产品制作的理想材料。

亚麻是最古老的纺织纤维,它广泛运用于服装、家用纺织品(装饰用品、桌布、床上用品)和产业用纺织品(汽车内饰)等各大领域。

苎麻又称“中国草”,是我国特有的以纺织为主要用途的植物。

在我国种植历史悠久且在纺织领域的使用也是“无冕之祖”。我国的苎麻产量约占全世界产量的九成以上,主要分布在湖北、湖南和四川等地。

苎麻表皮纤维具有质地轻、吸湿散热快、透气性好的特点,另外它还具有良好的防腐、防菌和防霉功能,适宜生产各类卫生保健用品。用苎麻纤维制成的织物有粗犷、挺括、典雅、轻盈、透气等特点,它与棉、毛、丝或化纤进行混纺,能形成风格独具的面料产品。

与亚麻等其他天然纤维相比,苎麻纤维的主要不足在于它的可纺指数低,手感比较硬,偶有刺痒感,舒适度相对比较差。所以在纺织时各企业通过化学、生物机械等方法,缓解纺织服装领域中苎麻产品的刺痒感,具有极大的作用。在国际上日本一直是苎麻纺织技术的最高保持者,不过近些年,我国通过不断的技术创新,已经有一批企业超越日本的高支苎麻面料,如株洲雪松等企业。

大麻纤维的横截面是不规则的多边形,纤维中腔较大,表面粗糙,有许多裂纹和孔洞。正是其独特的物质构成和纤维结构,使得大麻纤维具有众多优良的性能。理论上大麻纤维的使用范围十分广阔,可用于服装服饰、家庭用品、产业用纺织品等各个领域,特别适合有特殊要求的行业,如军服,其他需要防晒、抗静电等特殊要求的工作服。但大麻韧皮纤维中含有大量的木质素和果胶,其比重高于亚麻,长期以来大麻的脱胶是困扰纺织业的难点。脱胶不彻底,将导致纤维手感粗糙、硬,可纺性能差。

一直以来大麻纤维被作为一种“不可纺的纤维”而局限于绳索和船帆等少数产业用品领域,但近些年来,我国丝绸科技的创新和改善,极大地提高了大麻的品种、质量、档次及服务性能等。

目前大麻纺织品已被业内誉为“会呼吸”的生态产品和“21世纪最具发展前景的绿色产品”,在国外市场获得了很高的认同度,同类规格的大麻纤维售价要高于亚麻。

近来《新材料周刊》有一篇题目为《法国开发出麻纤维的新用途》的文章,介绍了几种麻纤维的新用途。