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自然界动物纤维-服装材料学书籍-羊毛和兔毛比较

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:自然界动物中获取的纤维,主要有动物毛发和腺分泌物两大类。由于其物质组成主要为蛋白质,故又称蛋白质纤维。羊毛纤维的吸湿性非常好,仅次于羊绒,水蒸气能顺着表皮细微角质层渗入。此外,由于纤维的蛋白质成分和良好的吸湿性,羊毛易受虫蛀和霉变。此外,由于皮层几乎都是由皮质细胞组成,因而纤维很少卷曲。兔毛有绒毛和粗毛之分,其组成、结构与羊毛及其他毛纤维相似。

自然界动物纤维-服装材料学书籍-羊毛和兔毛比较

自然界动物中获取的纤维,主要有动物毛发(羊毛、羊绒等)和腺分泌物(蚕丝、蜘蛛丝等)两大类。由于其物质组成主要为蛋白质,故又称蛋白质纤维。

(一)毛纤维

毛纤维是纺织服装工业的重要原料,属短纤维。它具有许多优良的特性,如弹性好、吸湿性强、保暖性好、不易沾污、光泽柔和等,这些性能使毛织物和毛类服装具有独特的风格,是冬季内、外服装的良好材料。天然动物毛的种类很多,纺织服装常用的有绵羊毛、山羊绒、马海毛、兔毛、骆驼绒、牦牛毛等。使用量最大的是绵羊毛,俗称羊毛,通常经剪毛、抓毛等方法获取。

1.羊毛

羊毛的分类方法很多,按羊毛的粗细和长度可分为细毛、半细毛、粗毛和长毛;按纤维的组织结构可分为细绒毛、粗绒毛、粗毛、发毛、两型毛和死毛等;按羊种品系可分为国内的土种毛、改良毛和国外的美利奴毛、林肯毛等,其中以澳洲美利奴羊毛(图1-8)的品质为最好,其纤维细而均匀,毛丛长而整齐,卷曲正常,强度高,弹性好,光泽好,色洁白,杂质少,油汗多。

图1-8 澳洲美利奴羊

图1-9 羊毛外观形态

羊毛的外观形态为根部粗梢部细,沿纤维长度方向呈天然卷曲(图1-9)。羊毛表面有鳞片,截面为圆形或近似圆形(图1-10)。羊毛纤维微细结构可分为鳞片层、皮质层和髓质层三层,其中髓质层只存在于粗羊毛中。包覆在纤维外部的鳞片层不仅使纤维具有柔和的光泽,而且具有很好的可纺性和缩绒性。皮质层是羊毛的主要组成部分,决定着羊毛的物理化学性能。由于正皮质细胞和偏皮质细胞的分侧分布,使羊毛有卷曲的外形。对粗羊毛来说,皮质层里面还有髓质层,它是由结构松散和充满空气的角蛋白细胞组成,含髓质层多的羊毛,脆而易断,且不易染色。细羊毛的微细结构见图1-11。

图1-10 羊毛纤维截面及纵向图

图1-11 细羊毛微细结构

利用羊毛鳞片结构的这一特性,在湿热作用下,经机械外力反复挤压,使纤维集合体逐渐收缩紧密,并相互穿插纠缠、交编毡化,称为羊毛的缩绒性。毛织物经过缩绒整理,织物长度收缩,厚度和紧度增强,表面露出一层绒毛,手感丰厚柔软,保暖性增强。利用羊毛的缩绒性,将松散的短纤维结合成具有一定机械强度、一定形状、一定密度的毛毡片,这一作用称为毡合。毡帽、毡鞋等就是通过毡合制成的。

羊毛纤维的吸湿性非常好,仅次于羊绒,水蒸气能顺着表皮细微角质层渗入。但由于纤维的针状形态及表面重叠的鳞片使水滴不易渗透织物中,故又有一定的防水性能。

羊毛在干燥状态下的回弹性较强,故其织物具有良好的抗皱性。然而湿态下的织物尺寸稳定性会受到一定影响,且容易起皱。因而,羊毛服装加工中往往利用这一特性,在湿状态下用蒸汽熨烫整理,或将面料施以打褶加工,待织物处于干燥状态下时,则显示出相应的形态风格。为了避免在雨天回潮时服装褶裥变形,可在羊毛织物的后整理中进行耐久褶裥加工。

羊毛不耐碱,在pH值大于8的稀碱液中毛质即受损害,沸热的3%氢氧化钠溶液能完全溶解羊毛,碱还能使羊毛变黄,因而羊毛制品在洗涤时不宜选用碱性洗涤剂。

氧化剂和还原剂会使羊毛受损,氯化合物类氧化剂则会软化或破坏羊毛鳞片,这种作用被应用于羊毛的防缩整理。

光对羊毛的氧化作用极为重要,光照使鳞片端受损,易变黄。此外,由于纤维的蛋白质成分和良好的吸湿性,羊毛易受虫蛀和霉变。

2.山羊绒

山羊绒,国际通称为Cashmere,中文译音为“开司米”。为了适应剧烈的气候变化,山羊全身长有粗长的外层毛被和细软的内层绒毛,以防风雪严寒。山羊绒则指内层绒毛,无髓质层,鳞片边缘光滑。纤维直径比细羊毛还细,平均细度多在15~16μm,平均长度为35~45mm,伸直长度达自然长度的3倍。外观形态呈不规则的稀而深的卷曲,有白、青、紫等颜色,以白绒最为珍贵。纤维具有细、轻、柔、滑、保暖性好等优良特性,吸湿性居纤维之冠(标准回潮率为17%)。主要用于纯纺或与细羊毛混纺,是高档贵重的服装材料。但山羊绒对酸、碱、热的反应比细羊毛敏感,纤维的损伤也很显著,对含氯的氧化剂尤为敏感。

3.马海毛

马海毛即为安哥拉山羊毛,原产于土耳其安哥拉省,是光泽较强的长山羊毛的典型。马海毛的形态与长羊毛相似,毛长120~150mm,直径为10~90μm。由于鳞片平阔紧贴于毛干,且很少重叠,使纤维表面光滑,具有丝般的光泽。截面圆形性高。此外,由于皮层几乎都是由皮质细胞组成,因而纤维很少卷曲。马海毛强度高,且具有优越的回弹性、较高的耐磨性及排尘防污性,不易收缩也难毡缩,容易洗涤。对一些化学药剂的作用比一般的羊毛敏感,有较好的亲染性,吸湿性与羊毛近似。由于在皮质细胞之间有空气间隙,毛质轻而蓬松。马海毛属于多用性纤维,可纯纺或混纺织制高档毛类服装和装饰材料,特别是长毛、毯类织物。制品具有很好的弹性和手感,亮度高,光泽悦目。

4.兔毛

纺织服装用的兔毛来源于安哥拉兔和家兔。安哥拉兔毛细长,毛质优良,而家兔毛品质较次。兔毛有绒毛和粗毛之分,其组成、结构与羊毛及其他毛纤维相似。绒毛细度在5~30μm,粗毛细度为30~100μm。大多纤维细度集中在10~15μm,长度集中在25~45mm。兔毛的绒毛和粗毛都有髓质层。绒毛截面呈近圆形或不规则四边形,粗毛截面为腰子形、椭圆形或哑铃形。兔毛相对密度小,吸湿性比其他纤维都好,因而纤维细而蓬松、轻、软、暖。但由于卷曲少,表面光滑,纤维之间的抱合力较差,纤维强度较低,单独纺纱有困难,制品易掉毛,因此常与羊毛或其他纤维混纺。此外,兔毛的缩绒性较羊毛差,染色度比羊毛浅。

5.骆驼毛

用于纺织服装的骆驼毛大多取自于双峰骆驼,单峰骆驼毛粗短,无纺纱价值。骆驼毛的色泽有乳白、浅黄、黄褐、棕褐色等,品质优良的多为浅色。骆驼毛中含有细毛和粗毛,即驼绒和驼毛。驼毛长50~300mm,驼绒长40~135mm,平均直径50~209μm。驼毛鳞片少且边缘光滑。骆驼毛的强度很大,富有光泽,保暖性好,缩绒性差,常作为工业用品或填充料,经久耐用。驼绒可制作高级粗纺织物和毛毯,尤其适于制作针织物或填充料以代替絮棉,有轻暖舒适的特点。(www.xing528.com)

6.牦牛毛

牦牛是产于我国青藏高原及其毗邻地区高寒草原的特有牛种。牦牛的被毛由粗毛和绒毛构成,多为黑色、黑褐色或夹有白毛,不利染色。甘肃产的白牦牛绒则属珍品。牦牛绒平均细度约20μm,长约30mm,有不规则弯曲,鳞片呈环状边缘整齐,紧贴毛干,故纤维很细、光泽柔和、弹性强、手感滑糯。牦牛毛平均细度约70μm,长约110mm,有毛髓,纤维外形平直,表面光滑,刚韧而有光泽,毡缩性差。牦牛绒可与羊毛、化纤、绢丝等混纺作为精纺、粗纺原料。牦牛毛可制作衬垫织物及毛毡等,牦牛尾可制作假发和装饰品。

(二)丝纤维

丝纤维是指由蚕、蜘蛛等昆虫分泌出来的天然蛋白质纤维。其中,蚕分为家蚕和野蚕两大类,家蚕即桑蚕,野蚕又分为柞蚕、蓖麻蚕、樗蚕、天蚕、柳蚕等。用于纺织服装的主要是桑蚕丝和柞蚕丝。蚕丝纤维纤细、柔软而富有优雅的光泽,丝绸产品华丽而富贵,是其他纤维或织物所不及的,属高档纺织服装用料。

近百年来,或许是受到蚕丝的启发,东西方学者对蜘蛛丝产生了浓厚的兴趣。大量研究表明,蜘蛛丝纤维是自然界力学性能最优良的天然蛋白质纤维,所具有的强固性和柔韧性是其他纤维材料所无法比拟的。

1.蚕丝

蚕的一生经过蚕卵、蚁蚕、熟蚕,然后吐丝做茧,变成蛹,蛹变成蚕蛾,见图1-12。茧丝属长纤维(丝),由两根单丝平行黏合而成,中心是丝素(不溶于水,但能在水中膨润),外围是丝胶(能在热水中膨润溶解),见图1-13。显微镜下蚕丝呈透明、光滑状,见图1-14。蚕茧可分为单蛹茧和双蛹茧,后者大于前者。单蛹茧纤维(单宫丝)细度均匀,双蛹茧纤维(双宫丝)则粗细不匀、有分布不均的疙瘩状,两者各具特色。

图1-12 蚕的一生

图1-13 茧丝截面形态示意图

图1-14 桑蚕丝截面及纵向图

(1)桑蚕丝。桑蚕丝纤细并富有光泽。含丝胶的蚕丝纤维手感较硬,色泽偏黄,精练去丝胶后的蚕丝柔软、白净。蚕丝纤维华丽而富贵的风格为其他纤维所不及,是高档的纺织服装用料。

桑蚕丝是一种弱酸性物质。在丝绸精练或染整工艺中,常用有机酸处理,以增加丝织物的光泽、改善手感,但织物的强伸度稍有下降。在高浓度、强度或湿热的情况下,丝的光泽、手感、强度等性能都会受到损害,特别是在储藏后更为明显。例如高浓度无机酸会使丝素急剧膨润溶解呈淡黄色黏稠物;如若在浓酸中浸渍极短时间并立即用水冲洗,丝素可收缩30%~40%,这种现象被称为酸缩,可用于丝织物的缩皱整理。碱可以使丝素膨润溶解,苛性钠等强碱对丝素的破坏最为严重,即使在稀溶液中,也能侵蚀丝素。氧化剂或大气紫外线会使蚕丝泛黄、裂解或强度降低,因此,蚕丝纤维的耐光性较差,在日光照射下,蚕丝易发黄,强度下降,织物脆化。

桑蚕丝的拉伸断裂强度较高,吸湿性较好。初始模量在天然纤维中低于苎麻,高于棉和羊毛。在小变形时的弹性回复率较高,织物的抗皱性能较好。但在温度升高和含水量增加的情况下,蚕丝强度下降,初始模量下降,故制成的服装湿态易起皱,洗后的免烫性差。质量比电阻在天然纤维中为最高,介电系数在天然纤维中为最低,所以,干燥的蚕丝是电的良好绝缘体。蚕丝的比热在天然纤维中最大,导热系数在天然纤维中最小,因此,蚕丝织物冬夏穿着均宜。

桑蚕丝通常呈白色,除此之外,还有黄红系列和绿色系列的天然彩色蚕丝。目前天然彩色蚕丝主要由两种途径获得:一是利用对桑蚕添食生物有机色素得到,二是利用现代育种和基因技术。天然彩色蚕丝除了具有良好的柔韧性、保暖性、吸放湿性和透气性等一般蚕丝特性外,且不含对人体有害的化学染料成分,是一种理想的贴身穿着服装面料。但因呈现颜色的色素大多包含在丝胶内,所以精练脱胶后均呈纯白色。

(2)柞蚕丝。柞蚕(图1-15)主要产地为我国的辽宁、山东地区。柞蚕丝与桑蚕丝相比色泽偏土黄,分子结构疏松,纤维间的抱合力较差,故丝线的条干均匀度光泽度和染色性均不如桑蚕丝,纱线形态粗犷并有疙瘩效果,织物遇水后会留有明显的水迹。柞蚕丝耐酸碱性和耐光性都比桑蚕丝好,强力、弹性和耐化学性能也较好,吸湿性与桑蚕丝相同。由于柞蚕丝独特的材料风格,适宜作为中厚型服用面料的材料。

2.蜘蛛丝

蜘蛛丝呈金黄色、透明,其横截面呈圆形。蜘蛛丝的平均直径为6.9μm,大约是蚕丝的一半,是典型的超细天然纤维。天然蜘蛛丝主要包括两种不同特性的丝,即蜘蛛网中放射状的纵丝和螺旋状的横丝(图1-16)。其中纵丝具有卓越的断裂强度,其断裂能是相同粗细度钢铁纤维的5~10倍,是碳纤维的35倍,与制作防弹背心的凯夫拉尔(Kevlar)芳香族纤维的断裂强度相当。横丝表面附着具有黏性球,同时具有惊人的弹性,伸长量达3倍,其主要作用是吸收撞入网中飞行猎物的冲撞能量。

由于目前还不能直接从蜘蛛身上获得大量天然蜘蛛丝,人们主要采用生物合成途径,即将蜘蛛丝蛋白基因转入其他生物体,借其他生物表达丝蛋白,然后进行人工纺丝而制得。

蜘蛛丝凭借其强度大、弹性好、柔软、质轻,以及其蛋白质组成与人体具有良好的相容性等优异特性,在军事上是制造防弹衣的绝佳材料,在医疗卫生方面可用于制作高性能的生物原料,制成伤口封闭材料和生理组织工程材料。

图1-15 柞蚕

图1-16 蜘蛛丝

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