第三节 纺织纤维的特性及其在纺织服装制品上的表现

一、天然纤维

(一)棉

棉是纺织服装最重要的原料。早在公元前3000年,古印度人首先开始使用棉花,到宋代棉制品开始在我国广泛流传。至今它仍是全球最重要的服装用纤维之一。

棉纤维是棉花的种子纤维。采用轧花工序将花纤维与棉籽剥离,得到原棉。

棉纤维的分类见表2-3。

细绒棉的产量最高,占世界棉纤维总产量的85%,我国种植的棉花大多为细绒棉。图2-11为原棉及棉纤维。

表2-3 棉纤维的分类

图2-11 棉花及棉纤维

1.优点

棉纤维具有良好的强度和一定的耐磨牢度,吸湿能力强,可以迅速吸收水分,快速干燥。由于这一原因,在暑热天气下穿着棉制服装感觉相当舒适。棉制品水洗性佳,也可以干洗,没有静电和起球现象,悬垂性能较好,手感舒适,价格低廉。

2.缺点

光泽较暗淡,弹性和回弹性差,易霉蛀。具有高度的抗碱性能。由于短纤维容易从织物中析出,故棉织品易掉绒毛也易沾绒毛。

图2-12 天然彩色棉

棉纤维用途极为广泛,用于服装、室内装饰以及工业等方面。如衬衫、内衣裤、夹克衫、毛巾、窗帘、布包等。

天然彩色棉是采用现代生物工程技术培育出来的一种在棉花吐絮时纤维就具有天然色彩的新型纺织原料(图2-12)。

彩色棉在纺织过程中减少印染工序,避免了环境污染,又因其亲和皮肤、抗静电、透气透湿性好,有利于人体健康,是贴身服装的理想用料。

(二)麻

麻的大类产品有亚麻和苎麻。它们都是从植物茎部剥下的韧皮纤维,属于纤维素纤维。亚麻主要产于苏联、波兰、德国等欧洲国家。苎麻起源于中国,素有“中国草”之称,目前主要产于中国、菲律宾、巴西等国家。麻纤维的物理性质见表2-4。

表2-4 麻纤维的物理性质

苎麻纤维品质优良,有较好的光泽,呈青白色或黄白色;亚麻纤维品质较好,脱胶后呈淡黄色。(图2-13)。

图2-13 苎麻纤维和亚麻条

1.优点

麻纤维具有很高的强度,在天然纤维中其强度最高,湿态时其强度可增加20%~30%。手感滑爽,光泽较好。吸湿能力比棉纤维强,可以迅速吸收水分,迅速散发水分。由于上述原因,麻制品尤其适合于酷热气候环境下穿戴。麻制品可以干洗,也可以水洗,其安全熨烫温度非常高,可达232℃,无静电和起球现象,不含短纤维,故不掉绒毛。

2.缺点

麻纤维耐磨性一般,耐用性比棉差,悬垂性和回弹性差,防霉蛀能力较弱。由于苎麻又粗又硬,因此在穿着苎麻类服装时,皮肤有刺痒感,而亚麻服装就不会造成皮肤的刺痒感。

麻纤维适用于夏季服装、西装、套装、高档台布及餐巾等。

(三)蚕丝

蚕丝素有“纤维皇后”的美誉。蚕丝光泽优雅悦目,制品高雅华丽,穿着柔软舒服,自古便是一种高级服装材料。我国早在公元前2600年就首先开始使用蚕丝制衣,至今我国已创造了几千年源远流长的丝绸文化。

蚕丝是蚕的腺分泌物凝固形成的线状长丝。从蚕茧上分离出来的一根蚕丝由两根单丝组成,外面包覆丝胶。包覆丝胶的蚕丝称为茧丝,其线密度和强度等方面不能满足加工和使用的要求,必须将若干根茧丝通过缫丝工艺制成复合丝,即为生丝。生丝手感硬、脆,光泽较差,一般要在以后的加工中脱去大部分丝胶,形成柔软光亮的熟丝(图2-14)。

图2-14 生丝与熟丝

蚕丝分桑蚕丝(家蚕丝)和柞蚕丝(野蚕丝)两大类,其物理性质见表2-5。

表2-5 蚕丝的物理性质

彩色蚕茧是目前蚕茧业发展的新趋势。近年来,苏州大学最新培育的一项成果,得到了橘黄、浅红、乳黄、金黄、鲜绿等天然彩色蚕茧。这意味着,今后不需染色就能得到色彩斑斓的绸缎(图2-15)。

蚕丝是珍贵的纺织原料,其废丝及丝织过程中的下脚料被切割成短纤维,然后纺成短纤纱,这就是绢丝。由更短的蚕丝及绢丝的下脚料纺成的短纤纱称为丝(图2-16)。

图2-15 天然彩色蚕茧

1.优点

蚕丝具有优异的悬垂性和柔软舒适的触感,其光泽柔和优雅,吸湿性较好,静电效应小,无起球现象。蚕丝织物可以水洗,也可以干洗。

图2-16 绢丝和丝

2.缺点

蚕丝的回弹性和耐磨性一般,湿态时其强度会下降15%;蚕丝的抗晒能力差,抗氧化能力差,蚕丝制品不宜保存。蚕丝遇碱易腐蚀,碱的作用会使蚕丝强度下降,表面粗糙。由于蚕丝是蛋白质纤维,易被虫蛀。蚕丝价格昂贵。

蚕丝常用于衬衫、围巾、礼服等服饰,也用于家庭装饰及床上用品。

(四)羊毛

通常所说的羊毛主要指绵羊毛。早在石器时代末期人们就开始使用羊毛,千百年来羊毛制品以其优良的服用性能备受设计师和消费者的青睐。

刚从羊身上剪下来的羊毛称为原毛。原毛中含有羊脂、羊汗、植物性草杂和灰尘,必须经过洗毛、炭化等工艺去除各种杂质,然后用于纺织生产。由于绵羊的产地、品种不同,羊毛生长的部位、生长环境等的差异,羊毛的品质相差很大。澳大利亚是全球最大的羊毛出口国,主要品种美丽奴(Merino)被认为是最佳等级的羊毛,具有最佳的卷曲和悬垂性能,强度最大,回弹性和弹性模量最好,手感最舒适(图2-17)。

图2-17 羊毛纤维

国际羊毛局(IWS)是国际上最权威的羊毛研究和信息发布机构,由国际羊毛局注册及全册拥有的纯羊毛标志是世界最著名的纺织品保证商标,是全球消费者信赖的优质标志(图2-18)。纯羊毛标志是专供纯新羊毛产品使用的注册标志,要求羊毛含量均须在95%以上,且为新羊毛;其色牢度和耐穿程度等一些关键性指标应达到该局所制订的质量技术指标。混纺羊毛标志是专供被测定为高质量的羊毛混纺产品使用的优质标志,其纯新羊毛的比例不得少于60%(如毛/棉混纺,则毛的比例可降至55%)。

图2-18 国际羊毛局的羊毛标志

新西兰也是羊毛出口大国,其羊毛是绒线和工业用呢的优良原料,新西兰羊毛局的蕨叶标志也是国际闻名的羊毛制品保证商标。

羊毛是一种蛋白质纤维,其横截面近似圆形或椭圆形,由外至内由鳞片层、皮质层,有时还有髓质层组成(图2-19)。

鳞片层对羊毛起保护作用;皮质层有正皮质和偏皮质两种,它们沿着羊毛的长度方向无规律地分布在羊毛截面周围,其不同的质量密度造成羊毛的天然卷曲;髓质层存在于粗羊毛纤维中心,细羊毛一般没有髓质层。含髓质层较多的羊毛脆而易断,纤维的强伸度、弹性较差,纺纱价值较低,且不易染色。

图2-19 细羊毛纤维结构

羊毛的物理性质见表2-6。

表2-6 羊毛的物理性质

1.优点

羊毛在干态时具有良好的悬垂性、回弹性和弹性。根据羊毛纤维的质量其手感从一般到优。羊毛纤维的吸湿能力强,有卷曲。羊毛纤维的耐污性、去污性和排尘性较好。

由于羊毛纤维的这些优点,赋予羊毛制品很多的优点,具体表现在:

(1)羊毛制品具有柔和的光泽、丰满而富有弹性的手感以及良好的悬垂性。

(2)羊毛纤维的卷曲性赋予制品蓬松性,使其能保存较多的静止空气,因而使羊毛制品具有较好的保暖性。这就是冬季服装常采用羊毛面料制作的原因。

(3)羊毛纤维的吸湿性高,在非常潮湿的环境下,羊毛吸收水分可高达40%,且手感并不觉得潮湿,海军和海上作业人员一般都穿羊毛类服装,因为在海上湿度较大,穿着羊毛类服装不感到潮湿,不会使海上作业人员的皮肤感觉不适。另外,羊毛纤维吸收和排出水分均较缓慢,没有冷却效应,因而穿着时感觉很暖和。

(4)利用羊毛纤维的定型性可使毛织物平挺,而良好的回弹性以及变形后的快速恢复能力又赋予织物优良的抗皱性。穿皱的西装只要垂挂一段时间便能恢复平挺。

(5)羊毛纤维的拉伸强度不高,但拉伸变形大,并且弹性恢复好,从而使羊毛制品耐穿耐用。

2.缺点

由于羊毛是蛋白质纤维,易被虫蛀,易发霉,应使用樟脑球防蛀防霉。羊毛纤维耐酸不耐碱,不耐热、不耐阳光曝晒。

羊毛纤维在机械外力(压力、反复拉伸、揉搓、摩擦等)的作用下,经一定温度(40~50℃)和缩绒剂(肥皂或碱液)处理,鳞片即软化膨胀,相互嵌合,有部分鳞片呈黏合状态,发生黏合作用,引起表面收缩,使厚度增加,长度缩短。这就是羊毛纤维特有的缩绒性。生活中羊毛衫经洗涤后尺寸缩短,厚度增加,就是由于羊毛的缩绒引起的。工业生产中常采用破坏鳞片或填平鳞片的方法,使纤维表面光滑,避免缩绒的发生。羊毛的缩绒性对于某些特定的用途是必需的,如用于制作毡帽、毛毯等。

羊毛常用于西服、大衣、针织衫、毛毯等。

(五)其他天然纤维

1.马海毛(Mohair)

马海毛原产于土耳其的安哥拉省,取自安哥拉山羊,故又称“安哥拉山羊毛”。马海毛纤维长而硬,光泽似蚕丝般明亮,卷曲少;强度高,变形恢复能力强,耐磨性好,不易毡缩,回潮率高,与羊毛纤维接近。

马海毛广泛应用于机织、针织服装。在机织面料中,一般都利用马海毛蚕丝样光泽和刚硬的“枪毛”特点,以少量的马海毛与羊毛混纺(图2-20),制成高档的“银枪”大衣呢料。

图2-20 马海毛混纺绒线

2.山羊绒(Cashmere)

山羊绒是从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛。历史上亚洲的克什米尔地区曾经是山羊绒向欧洲输出的集散地,因此国际上习惯称山羊绒为“克什米尔”,中文音译为“开司米”、“开士米”。山羊绒具有轻、细、柔软、滑糯、光泽柔和、保暖性强等优良性能,是极为高档、贵重的服装原料(图2-21)。中国是世界上羊绒纤维的主要出口国。

图2-21 山羊绒及其制品

3.兔毛(Rabbit hair)

兔毛也是服装的常用原料。兔毛具有轻、软、光泽柔和、手感滑糯、保暖性优异的优点。但由于兔毛纤维的鳞片不发达,纤维卷曲少、强度低,因此纤维间抱合力差,兔毛制品易掉毛。这是影响兔毛制品品质的致命伤。掉毛程度是衡量兔毛制品品质的重要指标(图2-22)。

4.阿尔巴卡羊驼绒(Alpaca)

阿尔巴卡羊驼产自秘鲁,属骆驼类,但其外观与羊极为相似,故称羊驼。按其品种、剪毛时间的不同,羊驼绒可分为苏里(Suri)、贝贝(Baby)和弗司(Fs)三种。其中以苏里最为稀少,仅占羊驼绒总量的5%,故最昂贵,其外观亮泽,手感似裘皮。贝贝是剪自羊驼的第一茬幼羊,数量亦少。弗司的产量相对较多,约占羊驼绒总量的65%。市面上的羊驼绒大衣,虽然价格较高,但已成为时尚消费族追求的新产品(图2-23)。

图2-22 兔毛及兔绒面料(430g/m2

二、化学纤维

(一)黏胶纤维

图2-23 羊驼条

黏胶纤维属于再生纤维素纤维,其主要品种有普通黏胶纤维、强力黏胶纤维和改性黏胶纤维。

普通黏胶纤维分为短纤维和长丝纤维两种,短纤维俗称“人造棉”,长丝纤维俗称“人造丝”。由于黏胶纤维的主要成分是纤维素,故其化学性质与棉纤维极为相似(图2-24)。

图2-24 黏胶长丝和短纤维

黏胶短纤维一般用于纯纺或与棉、麻等短纤维混纺,制成类似于棉类风格的制品。黏胶长丝一般用于纯纺或与其他长丝交织,制成仿丝绸类制品,如美丽绸、黏胶丝软缎(图2-25)。

图2-25 黏胶纤维制品

普通黏胶纤维的性能:

1.优点

吸湿能力极佳,染色性能好,不易产生静电;强度和耐磨性能一般至良好;织成的织物柔软光滑,悬垂性好,色彩鲜艳且不易掉色,穿着透气舒适;价格适中。

2.缺点

湿态时强度会降低50%,不耐磨,易缩水,弹性和回弹性差,易霉蛀,抗皱性差,保型性差,洗可穿性能不良。

针对普通黏胶纤维的不足而制成的高湿模量黏胶纤维(商品名称为富强纤维、莫代尔纤维),属于短纤维产品。莫代尔纤维的原料采用欧洲的云杉、榉木,先将其制成木浆,再通过专门的纺丝工艺加工成纤维。纤维的整个生产过程中没有任何污染,并能够自然分解,对环境无害。它的干强接近于涤纶,湿强要比普通黏胶纤维提高了许多,光泽、柔软性、吸湿性、染色性、染色牢度均优于纯棉产品;莫代尔纤维具有高强力纤维均匀的特点,具有良好的可纺性和纺织性,可以用传统的方法进行染色加工。莫代尔面料具有吸水和透气性能佳,柔软滑爽,舒适平整的特点。莫代尔面料,有丝面光泽,具有宜人的柔软触摸感觉、良好的悬垂感以及极好的耐穿性能,主要用于贴身衣物,其柔软光滑的特性会让穿着者感觉舒适,莫代尔也可以与其他纤维如羊毛、棉、麻、丝、涤纶等一起混纺、交织,发挥各自纤维的特点,使面料能保持柔软、滑爽,形成不同风格的面料。

黏胶织物常用于制作女式上衣、裙子、衬衫、夹克、非织造布等。

(二)天丝纤维(Tencel)

天丝纤维是英国考陶尔兹(Courtaulds)公司生产的Lyocell短纤维的商品名称,是一种新型的再生纤维素纤维,采用溶剂纺丝技术生产,干强略低于涤纶,但明显高于一般的黏胶纤维,湿强比黏胶纤维有明显的改善,具有非常高的刚性,良好的水洗尺寸稳定性(缩水率仅为2%),具有较高的吸湿性,纤维横截面为圆形或椭圆形,光泽优美,手感柔软,悬垂性好,飘逸性好。总体来说,天丝具有棉的柔软性、涤纶的高强力和羊毛的保暖性。但是它在湿热的条件下容易变硬,在冷水中的挑绒性也不好(图2-26)。

图2-26 天丝纤维制品海藻40%天丝60%

天丝的制作过程是以针叶树为主的木浆、水和溶剂氧化胺混合,加热至完全溶解,在溶解过程中不会产生任何衍生物和化学作用,经除杂而直接纺丝,其分子结构是简单的碳水化合物。天丝纤维在泥土中能完全分解,对环境无污染;另外,生产中所使用的氧化胺溶剂对人体无害,且能回收并反复使用,生产中原料浆粕所含的纤维素分子不起化学变化,无副产物,无废弃物排出厂外,是最典型的环保或绿色纤维,被称为“21世纪绿色纤维”。该纤维织物具有良好的吸湿性、舒适性、悬垂性和硬挺度,且染色性好,加之又能与棉、毛、麻、腈、涤等混纺,可以环锭纺、气流纺、包芯纺,纺成各种棉型和毛型纱、包芯纱等。

天丝纤维截面为圆形,它既保持了传统再生纤维素纤维的染色性好、垂感优良等优点,又克服了传统再生纤维素纤维湿态性能差的缺点(表2-7)。

表2-7 天丝纤维与其他纤维的物理性能比较

天丝纤维的干湿强度都很高,因此可以对天丝纤维织物进行各种高科技后整理,使其具有更丰富的外观和手感。

天丝纤维常用于牛仔裤、斜纹布衬衫、职业套装、针织服装等。

(三)竹浆纤维与竹原纤维

竹浆纤维是以竹材为主要原料,利用化学方法将其制成符合纤维生产要求的竹浆粕,然后经湿法纺丝方法制得的一种新型再生纤维素纤维。竹浆纤维的各项物理和化学性能与黏胶纤维相似。

竹浆纤维的横截面和纵面形态与黏胶纤维类似,其横截面呈锯齿形,纵面平滑,呈棒状,部分弯曲,有沟槽(图2-27)。

图2-27 竹浆纤维与黏胶纤维结构比较

竹原纤维是将竹材通过物理机械的方法,或用天然药物浸泡后经整料、制片、浸泡、蒸煮、脱胶、分丝、梳纤、筛选等工艺去除其中的木质素、多戊糖、竹粉和果胶等杂质而制得。竹原纤横截面为不规则圆形,纵向有横节,其横截面有中腔孔洞(图2-28、图2-29)。

竹原纤维坯布与苎麻纤维坯布从表面上看没有太大区别,仅仅是苎麻织物的光泽略好于竹原纤维织物,并稍白一点;从布中抽出纱线观察纱中纤维,竹原纤维的伸直度稍好于苎麻纤维。竹原纤维织物的透气性能和透湿性均略好于苎麻织物,并且穿用竹原纤维制品比苎麻制品要感觉凉爽,所以,竹原纤维织物的舒适性优于苎麻织物。

图2-28 竹原纤维与竹浆纤维横截面结构

图2-29 竹原纤维与竹浆纤维纵向结构

竹原纤维织物的抗折皱性不理想。竹原纤维织物的耐磨性不如苎麻织物,其耐用性比苎麻织物差一些。

(四)聚酯纤维

聚酯纤维即通常所说的涤纶,它是合成纤维中使用最广泛的纤维。聚酯纤维可以制成长丝纤维,用于纺制长丝织物,如仿丝绸织物;聚酯纤维也可以制成短纤维,用于纺制短纤维织物,如仿棉织物、仿毛织物等(图2-30)。

1.优点

聚酯纤维是一种高强度并且耐磨性能良好的中重型纤维,可以水洗,也可以干洗。因此,聚酯短纤维常常与棉纤维混纺生产涤棉(T/C)混纺织物,使这类织物既吸湿透气又耐磨抗拉伸。聚酯纤维的弹性良好,回弹性优异。因此聚酯纤维类制品不易形成褶皱,具有免烫性。

图2-30 聚酯纤维及其面料

2.缺点

聚酯纤维多为疏水型纤维,标准回潮率仅为0.4%,吸湿透湿能力差,因此容易产生静电和起球问题,穿着有闷热感。染色困难,易沾灰,但洗可穿性能优良。聚酯纤维是亲油纤维,易沾油污,并且不易除污渍。

聚酯纤维常用于套装、衬衫、棉衣填充物等。

(五)聚酰胺纤维

聚酰胺纤维的国内商品名称是锦纶,其国外商品名有尼龙、耐纶等。主要品种有锦纶6和锦纶66。在合成纤维中,聚酰胺纤维的使用量仅次于涤纶。聚酰胺纤维的应用以长丝织物为主,聚酰胺短纤维多用于与其他短纤维混纺织成毛型织物(图2-31)。

图2-31 聚酰胺纤维

1.优点

强度优良,耐磨性是所有纺织纤维中最好的;弹性和回弹性优良;密度小,质量较轻;悬垂性能良好;可干洗也可水洗。

2.缺点

耐光性差,其制品经长期暴晒后强度下降,颜色泛黄;聚酰胺纤维是疏水性纤维,易产生静电和起球,制成的服装不易散发汗气,使人有闷热感。

聚酰胺长丝用于制作袜子、内衣、泳衣、运动衫、滑雪衫、雨衣,还可以制作缝纫线、行李包等;聚酰胺短纤维主要用于混纺,生产毯子和毛型产品。

(六)聚丙烯腈纤维

聚丙烯腈纤维的国内商品名称是腈纶,国外商品名称有奥纶、阿克利纶、考特尔、开司米纶等。聚丙烯腈纤维以短纤维形式为主,其风格与性能同羊毛有许多相似之处,故有“合成羊毛”的美称,可用于纯纺或混纺织制毛型产品(图2-32)。

1.优点

是具有良好的悬垂性能的轻型纤维(密度仅为1.16~1.18g/cm3),蓬松性优良,保暖性优良,弹性和回弹性俱佳,耐光性和耐气候性能优异,可以水洗或干洗。

2.缺点

强度一般,湿态时强度下降约20%,但干燥后即行恢复。吸湿性差,易产生静电和起球现象。纤维经多次拉伸变形后会产生较大的塑性变形。因此,在设计聚丙烯腈纤维类套头衫时应考虑到纤维的这些缺点,例如领子最好不要选用紧身套头高领。

聚丙烯腈纤维常用于毛衫、童装、地毯等。

图2-32 聚丙烯腈纤维及其混合制品

(七)聚氨酯纤维

聚氨酯纤维的国内商品名称是氨纶,国外商品名称有斯潘达克斯、耐奥纶等。这是一种弹性化学纤维,其回弹性只有在丝状形式中才能实现,所以聚氨酯纤维只能以长丝的形式使用(图2-33)。

1.优点

具有优异的拉伸性能(断裂伸长率可达500%~700%),极大的变形恢复能力,极好的弹性。可水洗或干洗,无静电和起球现象。

图2-33 聚氨酯纤维长丝

2.缺点

强度较差,疏水,不耐中高温,其制品一般只能低温快速熨烫。价格较贵。

一般聚氨酯纤维以极少的量与其他纤维混纺,赋予混纺制品理想的弹性。

(八)聚丙烯纤维

聚丙烯纤维的国内商品名称是丙纶,国外商品名称有帕纶、丽纶、阿尔斯杜等。

1.优点

是一种轻型纤维(密度仅为0.90~0.92 g/cm3),强度高,耐磨性能良好,回弹性优良;回潮率接近0,沾上的污渍很易抹去;其超细纤维具有优异的芯吸作用;可干洗也可水洗。

2.缺点

是全疏水性纤维,一般与其他纤维混纺;必须低温(65℃)熨烫、机洗、干燥。

聚丙烯纤维常用于运动服、体操服、内衣和非织造布等。