財團法人紡織產業綜合研究所
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何謂天然纖維? What are natural fibres?

人類使用天然纖維來製造紡織品已有好幾千年的歷史;若依本質而分,可包括植物纖維(vegetable or plant fibre)、動物纖維(animal fibre)和礦物纖維(mineral fibre),其中應用於紡織領域的植物纖維,以棉、麻為代表,另可包括木棉(kapok, 由常綠高大喬木類的木棉樹所得的種子纖維)、椰殼纖維、竹原纖維、蕉莖纖維及桑皮纖維等;動物纖維有毛和蠶絲等;礦物纖維則有石綿(又名石絨或石棉)等。石棉因為是礦物,所以不吸水,但可耐酸鹼,也可耐高溫。

由於源於自然界,所以天然纖維會因種類、品種、產地以及天候的不同而形成差異。例如同一品種的綿羊生長在澳洲或紐西蘭,羊毛品質可能結果大不相同。同樣是美國的棉花,今年的收成可能就會和去年有差異。甚至於同一個蠶繭,蠶寶寶前半段吐的絲,有可能跟後半段吐的絲有點不一樣。因為先天條件的關係,很難得到完全一模一樣構造的天然纖維,而這也是它的最大特徵。

由於天然纖維在組織構造上的不均一、精巧與複雜,讓它們有著與生俱來的形態、色澤、柔軟和彈性等特性,長久以來都一直是化學纖維模擬的對象,也考驗著科學家的智慧。

紡織科學史上,在西元1891年開始工業化生產人造纖維以前,人類是完全依賴天然纖維的。但一百多年後的今天,由於人口不斷的增長,全球使用的紡織纖維中,天然纖維的用量已經不到四成了。茲將常用的棉、麻、蠶絲和毛概述如下:


棉 (cotton)

中國於宋元兩代以後,才分別由海南及西北引進棉花到長江和黃河流域(中原地區);故漢字的「棉」(用於植物者),在宋代以後才出現,並與原有的「綿」字(宋代以後則專用於動物者如:海綿、綿羊、絲綿)有所區隔。

棉花並不是棉的花朵,而是棉植物(一年生的草本灌木)的花朵凋謝成果,果實成熟崩裂後,內含許多長有纖毛的種籽,若將棉籽(cotton seed)上的纖維剝取即可得棉纖維。所以,俗稱為棉花的棉纖維屬於種子纖維(seed fibre)。棉纖維也不一定全都是白色的;現在有許多棉農應用基因科技,種植帶有棕色、淺綠色的棉花,訴求不需染色而環保。

棉纖維適宜生長在濕熱的砂土地帶﹐並需要充分的日照。雖然氣候變化會影響棉花的產量,但這幾年全球棉花產量都維持在2500萬噸左右,用量非常大。主要產地有中國大陸、美國、埃及、印度和巴基斯坦等。

棉纖維因為是親水性的纖維(hydrophilicfibre),同時主要的化學成分是纖維素(碳水化合物),吸水性佳、不易產生靜電(static electricity),也很容易被染成各種顏色,或織成各式各樣的紡織品。容易縐和易縮水是它的缺點,但利用定型和防縮處理技術,就能加以改善。另外,棉纖維日晒過久也容易變黃、容易燃燒、也容易發霉或被蟲蛀。

棉纖維因先天的限制,平均長度約在1~6公分之間,分類上屬於短纖維(staple),纖維越細長越有經濟價值,因為較長的棉纖維(又名長絨棉)可以織出手感非常細緻的織物。

純棉(pure cotton)的布料透氣性、吸濕性都好,同時也頗保溫和柔軟,很適合做為襪子、內衣褲、床單、被套、襯衫和休閒服的素材。

棉紡織品耐碱性強,若以苛性鈉(NaOH)溶液妥適處理,則可使其具有蠶絲般的光澤,謂之「絲光棉」(mercerized cotton);另外棉紡織品如經液氨(NH4OH)處理,也可得到類似絲光但更均染的效果。


麻 (bast and leaf fibres)

人類最早用來做衣著的紡織纖維就是麻纖維;根據考古,埃及人八千年前就開始使用亞麻纖維了。

能夠作為紡織原料的麻纖維種類很多,原則上可分為兩大類,韌皮纖維(bast fibre)的苧麻、亞麻、大麻、黃麻、槿麻等,和葉脈纖維(leaf fibre)的蕉麻、劍麻(瓊麻)、鳳梨葉纖維等。

從麻的莖桿中抽離出來的韌皮纖維,以苧麻和亞麻最為重要,因為它們的纖維比較細,是做服飾、毛巾、蕾絲或花邊(lace)、桌布、窗簾布等的好材料。黃麻、槿麻的纖維比較粗,適合做麻袋、繩索、地毯底布或是包裝材料等,大麻則可拿來做繩索或其他環保型的產品。在此另需一提的,就是大麻的品種將近150個;目前經過生物科技的應用, 已可培育出低毒(四氫大麻酚含量在0.1~0.3%)和無毒(四氫大麻酚在0.1%以下)只可供紡織用的大麻, 此類只可供紡織用的大麻目前中國大陸正以「漢麻」(China hemp)為名,適量推廣中。

麻纖維中,利用葉脈纖維且經濟上比較有實用價值的是劍麻和蕉麻。這類纖維比較長、拉伸強度佳,常拿來做繩纜、地毯底布、防護網,或是與塑料複合壓成建築板材等等。

麻的主要化學成分也是纖維素。一般來說, 麻纖維的優點是吸水性好,強度比棉大,具優異的耐洗滌性能、抗鹼、具光澤。但彈性差、易縐,在相同的位置往復摺疊纖維,易造成斷裂現象。長期曝曬在日光下,會造成麻布強度變弱,但不太嚴重,故仍適合做窗簾布,只是容易發霉。現在利用麻纖維做的服飾產量很少,所以純麻衣服價格頗高。


蠶絲 (silk)

一般養在室內且食桑葉的蠶,謂之家蠶或桑蠶;養在野外,食用樟樹葉或柞樹葉者,謂之樟蠶或柞蠶。蠶絲是蠶寶寶(家蠶和野蠶,silkworm) 所吐的絲,屬於天然的動物蛋白質纖維(protein fibre),也是天然纖維中唯一的長纖維,一個蠶繭(silkworm cocoon)通常可以繅出800到1200公尺長的蠶絲。目前也可應用基因工程,將蜘蛛絲的基因注入蠶卵中,則蠶絲即有蜘蛛絲的部分成分和性能。

蠶絲富有珍珠般的特殊光澤,它的光澤來自於像三稜鏡般的纖維結構,這能讓布料以不同的角度折射光線。柔軟、懸垂性佳、手感涼爽、質感特殊。蠶絲布料摩擦時會有獨特的「絲鳴(scroop)」現象。另外,蠶絲不會熔融而燙傷皮膚。雖然蠶絲拉伸強度(tenacity)好,但對高溫還是容易產生劣化現象,整燙時如果用熨斗熱壓會變黃,所以建議用蒸氣整燙。但因為怕鹼、不耐鹽水浸蝕,所以不宜用含氯漂白劑或洗滌劑處理。

一般蠶絲織物的買賣,不但要算面積,而且要計重量。由於蠶繭於熱液中繅絲或練漂時,會使蠶絲上的絲膠減失,故可能於隨後的織物整理時, 予以加重整理(weighting,使織物吸附如氯化錫的金屬鹽類,以彌補脫膠的重量)。唯蠶絲如經過加重整理,其拉伸強度會減弱,對光線和汗水亦較敏感。

中國的蠶絲技術始於嫘祖「養蠶取絲」,而且還壟斷了全球絲綢貿易一段非常久的時間,歐洲羅馬時代,絲綢甚至與黃金同價,歐亞大陸之間的貿易路線還被稱為絲綢之路(silk road,絲路)。

中國古三代(夏商周)時期,蠶絲織物謂之「帛」

(而麻織物則名為「布」);至漢代多名為「繒」, 到唐代多稱之「絹」,至今我們常聽到的「綾羅綢緞」,指的就是絲綢裡的四種主要梭織物:

綾:斜紋梭織組織(twill weave),疏鬆輕薄,多用於錦盒包裝,書畫裝裱。

羅:含有羅網之意,是以絞合直向經紗的方式,使布透空露孔,為夏裝的上等衣料。

綢:平紋梭織組織(plain weave),是最常見的絲綢織品,面料平滑細膩,用途廣泛。

緞:緞紋梭織組織(satin weave),正面光滑,色彩極為華麗,反面無光,屬於高級絲綢面料,適用於高級禮服。

另外中國在唐宋時代,流行以蠶絲織成書畫或裱布的緙(音與刻同)絲工藝品,頗具藝術收藏價值;該工藝係以平紋梭織為基礎,用較細、素(單) 色的生絲為經紗,用較粗且多色(可多達6000色, 每色緯紗均分別置於小梭子內)的熟絲(經脫膠處理) 為緯紗,按繪描於經紗平面上的圖案,分別以色緯手工織成有如雕鏤的織物。


毛 (wool and hair)

毛的種類很多如:綿羊毛、山羊毛、羚羊毛、駱馬毛、羊駝毛、兔毛、馬毛、牛毛、駱駝毛、狐毛等等。一般學術上,可稱wool為柔毛,稱hair為剛毛。通常市面上最常用的毛為綿羊毛。現在全球人工飼養的的綿羊約有10億隻,每年綿羊毛產量約在120萬噸,大約是整體紡織纖維的2%。其中飼養最多、毛量產出也最多的品種是美麗奴綿羊(merino sheep)。

雖然羊毛可概分為綿羊毛(sheep wool)和山羊毛(goat hair,很多山羊在過冬時,於毛的底部長出的絨毛,於中國大陸俗稱之為羊絨);一般成年的山羊(如:喀什米爾山羊-cashmere goat,安哥拉山羊-amgora goat,mohair goat)毛較硬較長,但稚幼的山羊毛和成年的羊絨,因較細柔,故可作高級毛料。另外,像中國大陸山東大白山羊毛,纖維長、直而柔細,是上好的毛筆料。青康藏高原上的犛(或 毛)牛、駱駝,其生長在體表內層的細短被毛,通稱為牛絨和駝絨,也是很稀有的紡織纖維。

剛剪下的毛,可能含有一些植物性的雜質, 故可應用稀酸將植物雜質碳化成粉末,而得到較乾淨的碳化毛(carbonized wool)。毛紡織品富有伸縮彈性、保溫且使人感覺舒適。但是要避免水洗搓揉, 以免縮水(因毛纖維表面有毛鱗,搓揉會使布中的毛纖維產生移動而成毡),也易遭蟲蛀、不耐鹼、遇日照容易變黃也是缺點之一。唯若毛紡織品經過酶(或酵素,enzyme)、氯氧化法或高錳酸鉀法之處理,可去除毛鱗而達到防縮功能;如另在毛纖維表面施加樹脂,亦可有亮澤(絲光)的效果。

 

 

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