天然纤维

天然纤维主要分为以下4大类:

天然纤维素纤维(Natural cellulose fibers)

这是一类取自植物的纤维,例如棉、亚麻、大麻、黄麻,以及咔啾(krajood,一种莎草)。其分子结构由脱水葡萄糖单元(anhydroglucose units)连接成长链,形成大分子。大量这样的分子链结合在一起构成纤维,链越长,纤维素的韧性就越强。分子链的长度取决于葡萄糖分子的数量。每个葡萄糖单元由44.4%的碳、1.2%的氢和49.4%的氧组成。

纤维素分子的排列在某些区段是平行有序的,称为结晶区(Crystalline);在其他区段则是无序的,随意缠绕,称为无定形区(Amorphous)。纤维素分子的无序排列会在分子之间形成空隙,导致分子间的结合力较弱,纤维强度也较低。排列有序的纤维素分子能使纤维具有良好的硬挺度,伸长率较小,相邻分子之间通过氢键结合。相连的纤维素分子单元的长度取决于纤维素的种类和原始来源。

从构成纤维素分子链的葡萄糖分子结构来看,可以发现葡萄糖分子在多个位置带有若干-OH基团,这些正是纤维发生化学反应的位点,例如与染料及整理剂发生反应,以及吸湿性——-OH基团很容易与进入纤维的水分子结合。
天然蛋白质纤维(Protein Fibers)

天然蛋白质纤维(Natural protein fibers) 天然蛋白质纤维是取自动物的纤维,包括毛纤维和丝纤维。毛纤维是取自覆盖在动物体表的毛发的纤维,例如绵羊、山羊、骆驼、美洲驼、羊驼和小羊驼。这些动物的毛被称为毛纤维(hair fiber),另外还有一类取自体型较小的动物(如水貂、兔子和河狸)的动物毛,其纤维比前一类更柔软,被称为裘皮纤维(fur fiber)

丝纤维则是取自蚕的纤维,蚕会从靠近口部的腺体分泌出一种物质,以吐丝结茧将自己包裹起来,从而使其能够安然度过生命周期中的某一阶段。茧必须在蚕蛹咬破并钻出之前使用,因为一旦破茧而出,就会把丝纤维咬断成短段,导致丝纤维品质下降。

天然蛋白质纤维吸湿性良好,保暖性比纤维素纤维更强。它们是不良导体,容易产生静电。它们不耐碱,在5%的氢氧化钠溶液中煮沸会溶解,也不耐氯系漂白剂。它们对酸有较强的耐受性;不过丝纤维不耐浓无机酸,会溶解,也不耐日晒——长时间曝晒会使其由白色变黄。纤维潮湿时韧性会下降。点燃时燃烧缓慢,离开火源后会自行熄灭。灰烬会形成细小、坚硬、易碎的圆珠状,并散发出类似人类毛发/皮毛或烧焦肉类的气味。

天然蛋白质纤维由氨基酸以链状连接而成,形成多肽链(polypeptide chains),分子量相对较高,由碳、氢、氧和氮等元素组成。羊毛纤维中还含有硫元素。α-氨基酸(Alpha Amino Acid)分布于整根纤维之中。

取自动物皮毛的纤维结构与取自毛发的纤维不同。皮毛纤维在显微镜下观察,其外层细胞如鱼鳞般层层叠叠。毛发纤维则外观笔直、光滑、有光泽,弹性不大,表面均匀光滑。用其毛发制成毛料织物的动物包括绵羊;此外,骆驼、安哥拉山羊、开司米山羊、美洲驼、羊驼和小羊驼的毛也可用来取得纤维,这些属于特种动物毛,价格昂贵且相对稀有。

天然蛋白质纤维的密度低于天然纤维素纤维,因此相同数量下比纤维素纤维更轻。蛋白质纤维具有良好的回弹性和弹性。目前,天然蛋白质纤维的使用量并未显著增加,因为已大量生产出尼龙、聚酯纤维、腈纶等合成纤维,这些纤维同样可以经过工程设计和整理加工,使其具备与天然蛋白质纤维相似的性能。尽管如此,蛋白质纤维——尤其是取自动物皮毛和毛发的纤维——在气候寒冷的国家依然有需求。
天然矿物纤维(Mineral Fibers)

石棉纤维(Asbestos)

石棉纤维是从一种被称为蛇纹石(Serpentine)或角闪石(amphibole rock)的绿色岩石中分离出来的天然纤维,这种岩石具有滑腻如皂、呈层状的质地。这种岩石自古希腊和罗马早期便已为人所知。Asbestos一词源自希腊语。

取得的石棉纤维经过清洁、按长度分级后,送往纺织厂。要将石棉纤维制成织物用纤维,必须与5%-20%的棉纤维混纺,或者与人造丝及动物毛混纺,才能纺成纱线并织成织物。由石棉纤维制成的织物具有耐火性,可织成多种类型的织物,用于制作防火窗帘、消防员防火服、电气绝缘用布等。

岩石中的石棉纤维图像。来源: https://en.wikipedia.org/wiki/Asbestos

石棉纤维的特性

石棉纤维坚韧结实,能够在短时间内承受高达6,000华氏度的高温。石棉纤维具有很强的耐化学性。

石棉织物的清洁

洗涤时须格外小心。如果不是很脏,不应整件清洗;而应使用湿海绵擦拭脏污部位,即可轻松擦除。

金属纤维(Metallic Fibers)

这是一种已有数千年历史的纤维,早于人造丝和尼龙出现。金属纤维是一种单丝,也可称为金属纱(Metallic Yarns),因为它呈单根细长、带状的长丝形态,可按需生产成任意所需的规格,也可与纱线交替缠绕以呈现圆形外观。它通常由真金属制成,如金——价格非常昂贵——银、铜和铝。而合成金属纤维则由铝金属或涂塑金属制成。喷涂在金属表面的物质包括聚酯类化合物,如聚酯薄膜(Mylar),或醋酸丁酸纤维素,可呈现多种鲜艳、闪亮、迷人的颜色,如蓝色和金色,用以仿制真金属。涂塑金属纤维的好处在于,它暴露于空气、盐分或水中的氯时不会失去光泽,对洗涤剂的反应也有所不同。

金属纤维的特性

金属纤维的特性是韧性不强;它主要用于服装装饰,而非用于织造整幅织物。如果金属纤维经过聚酯涂层或电镀处理,纤维会变得更加坚韧耐用。如果涂覆醋酸丁酸酯,则常用于制作晚礼服,其颜色在日晒或洗涤熨烫过程中不会褪色或掉色。
天然橡胶纤维(Natural Rubber Fiber)

弹性橡胶纤维取自天然橡胶和合成橡胶。橡胶纤维在服装中的应用通常以松紧带的形式出现,外部包覆纱线或其他类型的纤维,如棉、人造丝或尼龙,以增添适合该织物用途的性能,并防止橡胶纤维在受热和日晒时迅速老化。

橡胶纤维在实际应用中的有益特性

伸缩回弹性好,弯曲性能佳,保形性适中,坚韧结实。耐水耐气,不易被切割或撕裂,并能耐受多种化学品。用途广泛,包括制作泳装、肌肉支撑绷带、鞋衬布、袜口、手套和松紧腰带等。

橡胶纤维在实际应用中的缺点

体脂或汗水以及日晒会使橡胶老化,导致其被拉伸变形。橡胶纤维不耐高温——在超过93摄氏度的温度下便开始分解。长期存放后其韧性会下降,弹性也会逐渐丧失,某些类型的洗涤剂同样会导致纤维劣化。