第二節 天然纖維

由表1-1可知，服用天然纖維按來源和成分的不同有植物纖維、動物纖維和礦物纖維之分，而常用的是植物纖維和動物纖維。

一、植物纖維

自然界種植的服用纖維，主要有棉和麻兩大類。由于其物質組成主要為纖維素，故又稱纖維素纖維。

（一）棉纖維

棉花（圖1-1）屬一年收獲型草本植物，棉纖維（圖1-2）由棉籽上的種子毛成熟后經采集軋制加工而成，屬短纖維。

圖1-1 棉花植物

圖1-2 棉纖維

棉纖維細而柔軟，截面呈不規則腰圓形、有中腔，縱向有天然轉曲（圖1-3），從而使其具有較好的可紡性。棉纖維的強力和吸濕性較好，且濕強高于干強10%～20%，因而棉制品具有便于洗滌的優點。但是，棉制品也有洗滌后不易干燥、縮水率大、抗皺性差的缺點。實際生產中，在張力狀態下用濃度為20%～30%的堿液處理，使棉纖維的天然轉曲消失而富有光澤（絲光加工）。另外，棉纖維常與化學纖維混紡，或者對織物進行防縮整理以提高抗皺性。由于棉制品風格樸實，具有很強的實用性，且價格較經濟，因此被廣泛用于日常服裝。

圖1-3 棉纖維截面及縱向圖

目前，紡織行業使用的原棉（去除棉籽的棉花）根據纖維的粗細、長短和品質可分為長絨棉（海島棉）、細絨棉（陸地棉）、粗絨棉（亞洲棉）（表1-2），根據色澤可分為白棉和天然彩棉。

表1-2 棉花品種及特征

白棉通常呈白色或淡黃色，需經化學漂染工藝才能獲得各種色彩。而天然彩棉是利用雜交、基因轉導等現代生物工程技術，培育出在棉鈴成熟吐絮時就擁有天然色彩的棉花。由于彩棉不含化學染料成分，可謂真正意義上的綠色環保產品，有人類“第二肌膚”之稱。我國20世紀90年代初從美國引進天然彩棉種子，在敦煌、石河子等地試種，現已培育出棕色和綠色兩大系列天然彩棉，相應的產品尤其是內衣已經上市多年。

天然彩棉具有抗靜電、不起球、透氣、吸濕性好等優點，同時也存在著主體長度偏短、纖維細度較細、強力較低、含雜高、馬克隆值（Micronaire，數值越大，表示棉纖維越粗，成熟度越高）較低、可紡性較白棉差等缺點，在顏色上存在色譜不夠豐富，色澤不夠鮮艷、穩定性較差，色素遺傳變異大等不足。因此，面料設計師往往利用天然彩色棉花與白棉混紡或有意識巧妙應用天然彩色棉花的變色現象，為服裝設計提供豐富多彩的素材。

（二）麻纖維

麻類植物很多，主要分韌皮纖維（如苧麻、亞麻、羅布麻、黃麻、槿麻、大麻、苘麻等）和葉纖維（如劍麻、蕉麻、菠蘿麻等）。服用材料中使用最多的是亞麻、苧麻和羅布麻，其纖維通常經剝皮、脫膠等工藝取得，屬短纖維。

麻纖維具有強度高、吸濕、放濕、透氣性好的特點，其織物吸汗、透氣、涼爽、抗霉、防蛀，是夏季服裝、花邊刺繡的良好材料。但由于纖維有很高的模量，且斷裂伸長率和彈性回復率都很低，纖維硬挺、伸長小、剛性大，紡紗時纖維之間的抱合差，不易捻合，紗線毛羽較多。純麻產品通常彈性差、不耐磨，折皺回復性和懸垂性都較差，穿著有刺癢感。一般根據服裝造型或舒適性，需要對織物進行柔軟、抗皺或燒毛整理，或將其紗線與較為柔軟或抗皺性較好的纖維混紡。

1.亞麻

亞麻（圖1-4）主要產于俄羅斯、波蘭、法國、比利時、荷蘭、美國、加拿大及我國西北部等冷溫肥土地區。亞麻纖維細而長，縱向有裂節，截面呈多角形中空管狀（參見本章第四節相關內容）。亞麻纖維強度約為棉纖維的1.6倍，吸水后截面膨脹變大，濕強比干強約高10%～20%。亞麻織物具有優雅的光澤和獨特的性能，屬較高檔的纖維材料。

圖1-4 亞麻植物

圖1-5 苧麻植物

2.苧麻

苧麻（圖1-5）分白葉苧麻和綠葉苧麻，產量和質量都以白葉種為好，一般多產于我國東南部及東南亞等較溫暖地域。苧麻纖維比亞麻纖維長而粗，纖維無扭曲，表面有節，截面呈橢圓形或扁圓形（圖1-6）中空管狀（參見本章第四節相關內容）。手感較為粗硬，脫膠后的苧麻纖維色白而富有光澤，也被稱為“絹麻”。其強度和模量在天然纖維中居首位，濕強較干強約高20%～30%，品質較其他麻類纖維優良。其他性能與亞麻相似。

圖1-6 苧麻纖維截面及縱向圖

3.羅布麻

圖1-7 羅布麻植物

羅布麻（圖1-7）又稱野麻、茶葉花，是一種野生植物纖維，因在新疆羅布平原上生長極盛而得名。羅布麻纖維截面呈現明顯不規則的腰子形，中腔較小，纖維縱向無扭轉，表面有許多豎紋并有橫節存在。除具有麻類纖維的一般特點外，羅布麻纖維因含有多種藥物成分而具有一定的抑菌、防臭等作用。此外，它還是一種天然遠紅外線輻射材料，發射出來的4～16μm遠紅外光波能增強細胞活性，提高血液新陳代謝能力，起到活血降壓、改善人體微循環的作用。但是，羅布麻因纖維較細短，整齊度較差，通常需要與棉、毛、化纖等纖維混紡使用。

二、動物纖維

自然界動物中獲取的纖維，主要有動物毛發（羊毛、羊絨等）和腺分泌物（蠶絲、蜘蛛絲等）兩大類。由于其物質組成主要為蛋白質，故又稱蛋白質纖維。

（一）毛纖維

毛纖維是紡織服裝工業的重要原料，屬短纖維。它具有許多優良的特性，如彈性好、吸濕性強、保暖性好、不易沾污、光澤柔和等，這些性能使毛織物和毛類服裝具有獨特的風格，是冬季內、外服裝的良好材料。天然動物毛的種類很多，紡織服裝常用的有綿羊毛、山羊絨、馬海毛、兔毛、駱駝絨、牦牛毛等。使用量最大的是綿羊毛，俗稱羊毛，通常經剪毛、抓毛等方法獲取。

1.羊毛

羊毛的分類方法很多，按羊毛的粗細和長度可分為細毛、半細毛、粗毛和長毛；按纖維的組織結構可分為細絨毛、粗絨毛、粗毛、發毛、兩型毛和死毛等；

圖1-8 澳洲美利奴羊

按羊種品系可分為國內的土種毛、改良毛和國外的美利奴毛、林肯毛等，其中以澳洲美利奴羊毛（圖1-8）的品質為最好，其纖維細而均勻，毛叢長而整齊，卷曲正常，強度高，彈性好，光澤好，色潔白，雜質少，油汗多。

羊毛的外觀形態為根部粗梢部細，沿纖維長度方向呈天然卷曲（圖1-9）。羊毛表面有鱗片，截面為圓形或近似圓形（圖1-10）。羊毛纖維微細結構可分為鱗片層、皮質層和髓質層三層，其中髓質層只存在于粗羊毛中。包覆在纖維外部的鱗片層不僅使纖維具有柔和的光澤，而且具有很好的可紡性和縮絨性。皮質層是羊毛的主要組成部分，決定著羊毛的物理和化學性能。由于正皮質細胞和偏皮質細胞的分側分布，使羊毛有卷曲的外形。對粗羊毛來說，皮質層里面還有髓質層，它是由結構松散和充滿空氣的角蛋白細胞組成，含髓質層多的羊毛，脆而易斷，且不易染色。細羊毛的微細結構見圖1-11。

圖1-9 羊毛外觀形態

圖1-10 羊毛纖維截面及縱向圖

圖1-11 細羊毛微細結構

利用羊毛鱗片結構的這一特性，在濕熱作用下，經機械外力反復擠壓，使纖維集合體逐漸收縮緊密，并相互穿插糾纏、交編氈化，稱為羊毛的縮絨性。毛織物經過縮絨整理，織物長度收縮，厚度和緊度增強，表面露出一層絨毛，手感豐厚柔軟，保暖性增強。利用羊毛的縮絨性，將松散的短纖維結合成具有一定機械強度、一定形狀、一定密度的毛氈片，這一作用稱為氈合。氈帽、氈鞋等就是通過氈合制成的。

羊毛纖維的吸濕性非常好，僅次于羊絨，水蒸氣能順著表皮細微角質層滲入。但由于纖維的針狀形態及表面重疊的鱗片使水滴不易滲透織物中，故又有一定的防水性能。

羊毛在干燥狀態下的回彈性較強，故其織物具有良好的抗皺性。然而濕態下的織物尺寸穩定性會受到一定影響，且容易起皺。因而，羊毛服裝加工中往往利用這一特性，在濕狀態下用蒸汽熨燙整理，或將面料施以打褶加工，待織物處于干燥狀態下時，則顯示出相應的形態風格。為了避免在雨天回潮時服裝褶裥變形，可在羊毛織物的后整理中進行耐久褶裥加工。

羊毛不耐堿，在pH值大于8的稀堿液中毛質即受損害，沸熱的3%氫氧化鈉溶液能完全溶解羊毛，堿還能使羊毛變黃，因而羊毛制品在洗滌時不宜選用堿性洗滌劑。

氧化劑和還原劑會使羊毛受損，氯化合物類氧化劑則會軟化或破壞羊毛鱗片，這種作用被應用于羊毛的防縮整理。

光對羊毛的氧化作用極為重要，光照使鱗片端受損，易變黃。此外，由于纖維的蛋白質成分和良好的吸濕性，羊毛易受蟲蛀和霉變。

2.山羊絨

山羊絨，國際通稱為Cashmere，中文譯音為“開司米”。為了適應劇烈的氣候變化，山羊全身長有粗長的外層毛被和細軟的內層絨毛，以防風雪嚴寒。山羊絨則指內層絨毛，無髓質層，鱗片邊緣光滑。纖維直徑比細羊毛還細，平均細度多在15～16μm，平均長度為35～45mm，伸直長度達自然長度的3倍。外觀形態呈不規則的稀而深的卷曲，有白、青、紫等顏色，以白絨最為珍貴。纖維具有細、輕、柔、滑、保暖性好等優良特性，吸濕性居纖維之冠（標準回潮率為17%）。主要用于純紡或與細羊毛混紡，是高檔貴重的服裝材料。但山羊絨對酸、堿、熱的反應比細羊毛敏感，纖維的損傷也很顯著，對含氯的氧化劑尤為敏感。

3.馬海毛

馬海毛即為安哥拉山羊毛，原產于土耳其安哥拉省，是光澤較強的長山羊毛的典型。馬海毛的形態與長羊毛相似，毛長120～150mm，直徑為10～90μm。由于鱗片平闊緊貼于毛干，且很少重疊，使纖維表面光滑，具有絲般的光澤。截面圓形性高。此外，由于皮層幾乎都是由皮質細胞組成，因而纖維很少卷曲。馬海毛強度高，且具有優越的回彈性、較高的耐磨性及排塵防污性，不易收縮也難氈縮，容易洗滌。對一些化學藥劑的作用比一般的羊毛敏感，有較好的親染性，吸濕性與羊毛近似。由于在皮質細胞之間有空氣間隙，毛質輕而蓬松。馬海毛屬于多用性纖維，可純紡或混紡織制高檔毛類服裝和裝飾材料，特別是長毛、毯類織物。制品具有很好的彈性和手感，亮度高，光澤悅目。

4.兔毛

紡織服裝用的兔毛來源于安哥拉兔和家兔。安哥拉兔毛細長，毛質優良，而家兔毛品質較次。兔毛有絨毛和粗毛之分，其組成、結構與羊毛及其他毛纖維相似。絨毛細度在5～30μm，粗毛細度為30～100μm。大多纖維細度集中在10～15μm，長度集中在25～45mm。兔毛的絨毛和粗毛都有髓質層。絨毛截面呈近圓形或不規則四邊形，粗毛截面為腰子形、橢圓形或啞鈴形。兔毛相對密度小，吸濕性比其他纖維都好，因而纖維細而蓬松、輕、軟、暖。但由于卷曲少，表面光滑，纖維之間的抱合力較差，纖維強度較低，單獨紡紗有困難，制品易掉毛，因此常與羊毛或其他纖維混紡。此外，兔毛的縮絨性較羊毛差，染色度比羊毛淺。

5.駱駝毛

用于紡織服裝的駱駝毛大多取自于雙峰駱駝，單峰駱駝毛粗短，無紡紗價值。駱駝毛的色澤有乳白、淺黃、黃褐、棕褐色等，品質優良的多為淺色。駱駝毛中含有細毛和粗毛，即駝絨和駝毛。駝毛長50～300mm，駝絨長40～135mm，平均直徑50～209μm。駝毛鱗片少且邊緣光滑。駱駝毛的強度很大，富有光澤，保暖性好，縮絨性差，常作為工業用品或填充料，經久耐用。駝絨可制作高級粗紡織物和毛毯，尤其適于制作針織物或填充料以代替絮棉，有輕暖舒適的特點。

6.牦牛毛

牦牛是產于我國青藏高原及其毗鄰地區高寒草原的特有牛種。牦牛的被毛由粗毛和絨毛構成，多為黑色、黑褐色或夾有白毛，不利染色。甘肅產的白牦牛絨則屬珍品。牦牛絨平均細度約20μm，長約30mm，有不規則彎曲，鱗片呈環狀邊緣整齊，緊貼毛干，故纖維很細、光澤柔和、彈性強、手感滑糯。牦牛毛平均細度約70μm，長約110mm，有毛髓，纖維外形平直，表面光滑，剛韌而有光澤，氈縮性差。牦牛絨可與羊毛、化纖、絹絲等混紡作為精紡、粗紡原料。牦牛毛可制作襯墊織物及毛氈等，牦牛尾可制作假發和裝飾品。

（二）絲纖維

絲纖維是指由蠶、蜘蛛等昆蟲分泌出來的天然蛋白質纖維。其中，蠶分為家蠶和野蠶兩大類，家蠶即桑蠶，野蠶又分為柞蠶、蓖麻蠶、樗蠶、天蠶、柳蠶等。用于紡織服裝的主要是桑蠶絲和柞蠶絲。蠶絲纖維纖細、柔軟而富有優雅的光澤，絲綢產品華麗而富貴，是其他纖維或織物所不及的，屬高檔紡織服裝用料。

近百年來，或許是受到蠶絲的啟發，東西方學者對蜘蛛絲產生了濃厚的興趣。大量研究表明，蜘蛛絲纖維是自然界力學性能最優良的天然蛋白質纖維，所具有的強固性和柔韌性是其他纖維材料所無法比擬的。

1.蠶絲

蠶的一生經過蠶卵、蟻蠶、熟蠶，然后吐絲做繭，變成蛹，蛹變成蠶蛾，見圖1-12。繭絲屬長纖維（絲），由兩根單絲平行黏合而成，中心是絲素（不溶于水，但能在水中膨潤），外圍是絲膠（能在熱水中膨潤溶解），見圖1-13。顯微鏡下蠶絲呈透明、光滑狀，見圖1-14。蠶繭可分為單蛹繭和雙蛹繭，后者大于前者。單蛹繭纖維（單宮絲）細度均勻，雙蛹繭纖維（雙宮絲）則粗細不勻、有分布不均的疙瘩狀，兩者各具特色。

圖1-12 蠶的一生

圖1-13 繭絲截面形態示意圖

圖1-14 桑蠶絲截面及縱向圖

（1）桑蠶絲。桑蠶絲纖細并富有光澤。含絲膠的蠶絲纖維手感較硬，色澤偏黃，精練去絲膠后的蠶絲柔軟、白凈。蠶絲纖維華麗而富貴的風格為其他纖維所不及，是高檔的紡織服裝用料。

桑蠶絲是一種弱酸性物質。在絲綢精練或染整工藝中，常用有機酸處理，以增加絲織物的光澤、改善手感，但織物的強伸度稍有下降。在高濃度、強度或濕熱的情況下，絲的光澤、手感、強度等性能都會受到損害，特別是在儲藏后更為明顯。例如高濃度無機酸會使絲素急劇膨潤溶解呈淡黃色黏稠物；如若在濃酸中浸漬極短時間并立即用水沖洗，絲素可收縮30%～40%，這種現象被稱為酸縮，可用于絲織物的縮皺整理。堿可以使絲素膨潤溶解，苛性鈉等強堿對絲素的破壞最為嚴重，即使在稀溶液中，也能侵蝕絲素。氧化劑或大氣紫外線會使蠶絲泛黃、裂解或強度降低，因此，蠶絲纖維的耐光性較差，在日光照射下，蠶絲易發黃，強度下降，織物脆化。

桑蠶絲的拉伸斷裂強度較高，吸濕性較好。初始模量在天然纖維中低于苧麻，高于棉和羊毛。在小變形時的彈性回復率較高，織物的抗皺性能較好。但在溫度升高和含水量增加的情況下，蠶絲強度下降，初始模量下降，故制成的服裝濕態易起皺，洗后的免燙性差。質量比電阻在天然纖維中為最高，介電系數在天然纖維中為最低，所以，干燥的蠶絲是電的良好絕緣體。蠶絲的比熱在天然纖維中最大，導熱系數在天然纖維中最小，因此，蠶絲織物冬夏穿著均宜。

桑蠶絲通常呈白色，除此之外，還有黃紅系列和綠色系列的天然彩色蠶絲。目前天然彩色蠶絲主要由兩種途徑獲得:一是利用對桑蠶添食生物有機色素得到，二是利用現代育種和基因技術。天然彩色蠶絲除了具有良好的柔韌性、保暖性、吸放濕性和透氣性等一般蠶絲特性外，且不含對人體有害的化學染料成分，是一種理想的貼身穿著服裝面料。但因呈現顏色的色素大多包含在絲膠內，所以精練脫膠后均呈純白色。

（2）柞蠶絲。柞蠶（圖1-15）主要產地為我國的遼寧、山東地區。柞蠶絲與桑蠶絲相比色澤偏土黃，分子結構疏松，纖維間的抱合力較差，故絲線的條干均勻度、光澤度和染色性均不如桑蠶絲，紗線形態粗獷并有疙瘩效果，織物遇水后會留有明顯的水跡。柞蠶絲耐酸堿性和耐光性都比桑蠶絲好，強力、彈性和耐化學性能也較好，吸濕性與桑蠶絲相同。由于柞蠶絲獨特的材料風格，適宜作為中厚型服用面料的材料。

2.蜘蛛絲

蜘蛛絲呈金黃色、透明，其橫截面呈圓形。蜘蛛絲的平均直徑為6.9μm，大約是蠶絲的一半，是典型的超細天然纖維。天然蜘蛛絲主要包括兩種不同特性的絲，即蜘蛛網中放射狀的縱絲和螺旋狀的橫絲（圖1-16）。其中縱絲具有卓越的斷裂強度，其斷裂能是相同粗細度鋼鐵纖維的5～10倍，是碳纖維的35倍，與制作防彈背心的凱夫拉爾（Kevlar）芳香族纖維的斷裂強度相當。橫絲表面附著具有黏性球，同時具有驚人的彈性，伸長量達3倍，其主要作用是吸收撞入網中飛行獵物的沖撞能量。

由于目前還不能直接從蜘蛛身上獲得大量天然蜘蛛絲，人們主要采用生物合成途徑，即將蜘蛛絲蛋白基因轉入其他生物體，借其他生物表達絲蛋白，然后進行人工紡絲而制得。

蜘蛛絲憑借其強度大、彈性好、柔軟、質輕，以及其蛋白質組成與人體具有良好的相容性等優異特性，在軍事上是制造防彈衣的絕佳材料，在醫療衛生方面可用于制作高性能的生物原料，制成傷口封閉材料和生理組織工程材料。

圖1-15 柞蠶

圖1-16 蜘蛛絲