天然纤维来源与特性
1.天然纤维素纤维（Plant Fibre）
（1）棉纤维（Cotton）。早在公元前3000年，古印度人就已经使用棉花，宋朝开始在我国推行，至今仍是纺织工业的重要原料。棉纤维是棉花种子上覆盖的纤维，属于种子纤维（Seed Fibers），在使用前要把纤维和棉籽分开，得到的纤维叫原棉或皮棉。根据棉纤维的长度和细度，可把棉分为细绒棉、长绒棉、粗绒棉三类。细绒棉又称陆地棉，长度为23～33mm，细度为1.5～2dtex，最早在美洲大陆种植而得名，栽种最广，产量最高，占世界棉花总产量的85%以上；长绒棉又称海岛棉，长度为33～45mm，细度为1～1.9dtex，原产美洲西印度群岛，现主要生产于埃及、苏丹、美国、摩洛哥等国，我国仅新疆、上海、广州少量种植，纤维品质优良，较细绒棉细且长度长，色泽乳白或淡棕黄，富有丝光，强力较高，是高档棉纺产品的原料；粗绒棉原产印度，又称亚洲棉，长度15～24mm，细度为2.5～4dtex，纤维粗短色泽呆白，产量低，纺织价值低，现趋淘汰。按色泽，棉花可分为白棉（洁白、乳白、淡黄）、黄棉、灰棉、彩棉。棉花及其产品如图2-2所示。
图2-2 棉花及其产品
棉纤维由于天然转曲的存在，纤维光泽暗淡，但吸湿性能较好，穿着时有很好的吸湿透气性，不易产生静电。棉纤维易于染色，所以可以上染各种颜色，可用蜡染、扎染设计带民族风格的服饰。另外，棉手感柔软、保暖性能良好，可做贴身服饰及保暖的絮料。棉纤维的延伸性和弹性较差，经摩擦后会断裂，造成织物变薄、破裂，经常折叠的地方易损坏吸湿性能好，在吸水以后纤维的强度反而增大，故棉织物耐水洗。由于棉纤维的耐热性好，织物可用热水浸泡、高温烘干及高温熨烫，温度可达190℃，垫布后可用更高的熨烫温度。棉纤维易发霉变色，存放时要置于通风干燥处。
棉纤维吸水后会膨胀，织物长度会产生收缩且缩水率大，在加工前要进行预缩处理。棉纤维耐碱而不耐酸，可用碱性洗涤剂水洗。在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理后纤维横向会发生膨化，截面变圆，天然转曲消失，使纤维呈现丝一般的光泽；如果在膨化的同时再给织物施以一定的张力，则纤维的强力会增加，此时织物也会变得平整光滑，并可改善染色性能和光泽，这一加工叫丝光。针织、机织物均可进行丝光。如果此时不施加张力，织物长度会产生收缩，织物会变得丰厚紧密，富有弹性，保形性好，这一加工叫碱缩，主要用于针织物。利用酸的溶解性能，可将棉与涤纶的混纺或交织织物加工成烂花织物（图2-3）。
图2-3 丝光棉与烂花织物
（2）麻纤维（Flax）。麻纤维是人类最早使用的纤维之一，埃及人早在公元前5000 多年就开始使用亚麻。麻纤维是从各种麻类植物的茎或叶中取得，从麻类植物的茎中取得的叫茎纤维（韧皮纤维），而从麻类植物的叶子取得的纤维叫叶纤维，在服装上使用的大都是茎纤维。服用麻纤维的品种主要有苎麻、亚麻、黄麻、大麻、洋麻、罗布麻和苘麻等（图2-4）。
图2-4 麻纤维植株
①苎麻（Ramie）。苎麻原产于中国，通常称“中国草”，纤维的品质优良，有较好的光泽，呈青白色或黄白色，是麻纤维中最优良的服用原料。苎麻可纯纺或与涤纶混纺成较细的纱线，制成的织物手感硬挺，穿着凉爽透气，不易贴身，是很好的夏季服装用料。
②亚麻（Flax）。亚麻是最早使用的麻纤维。亚麻的适应性强，种植区域很广，我国主要产地是黑龙江、吉林等省。单纤维长度较短，采用半脱胶的方式，使几十根纤维粘结在一起，形成有一定长度、细度的可以用来纺成纱线的工艺纤维。纤维品质较好，半脱胶后呈淡黄色，比苎麻纤维柔软，可纯纺，也可与苎麻、棉纤维、化学纤维混纺。织物用于服装或抽纱绣用布。麻纤维加工及麻织物服装如图2-5所示。
图2-5 麻纤维加工及麻织物服装
③其他麻纤维。除了苎麻和亚麻外，用于服装的麻纤维还有大麻（Hemp）、罗布麻（Apocynum）、洋麻（Kenaf）、黄麻（Jute）等多种。罗布麻属野生植物，纤维较柔软，表面光滑，有保健作用；大麻有天然抑菌功能，穿着不刺身，能屏蔽紫外线辐射。洋麻和黄麻也由于具有很好的吸湿透气性而逐渐被应用于服装生产当中。其他麻纤维及其产品如图2-6所示。
图2-6 其他麻纤维及其产品
麻纤维的光泽较好，有自然颜色，一般不是白色而是呈象牙白、棕黄、灰等色，纤维之间还有色差且不易漂白染色。因此，麻纤维织成的织物颜色不均匀，多染为浅灰、浅米、深色颜色，色泽鲜艳的麻布不多。麻纤维的粗细差异大，长短不一，它纺成的纱线条干粗细不均匀，最终造成麻织物有一种粗细明显条影的麻状外观，非常粗犷豪放，具有立体感。麻的硬度大，穿着时不易变形，但麻的弹性差，一旦起皱后不易恢复，做面料等需经防皱整理。人们也正在研究对麻纤维进行改性，如柔软、抗皱或烧毛整理，或与较柔软或抗皱性较好的纤维混纺，使其成为理想的服装材料。
麻纤维导热性能比其他纤维强，吸湿能力强且吸放湿速度快，穿着凉爽，特别适宜制作夏季服装。麻纤维刚度也大，因此在穿着时易吸汗且出汗后不易沾身。同时，由于麻吸湿好，不易产生静电。
麻纤维是天然纤维中拉伸强度最高的纤维，湿态下强度比干态约高20%，因此麻织物较耐用耐水洗。由于麻纤维主要成分是纤维素，故可用碱性洗剂水洗。同时，麻纤维耐热性较好，可用高温熨烫。麻纤维的延伸性是天然纤维中最小的，较脆硬，压缩弹性差，因此麻易断裂，在常折叠的地方会断裂，所以在保存时不能折叠。褶裥处不宜重复熨烫，设计时要避免褶裥等造型。麻纤维抗霉、防蛀性能较好，易于保管。
2.天然蛋白质纤维（Animal Fibre）
（1）毛纤维（Wool and Hair）。天然动物毛的种类很多，服装常用的毛纤维有绵羊毛、山羊绒、马海毛、兔毛、羊驼毛、牦牛毛（绒）。服装面料中使用量最多的是绵羊毛，在纺织上所说的羊毛狭义上专指绵羊毛。
①羊毛（Wool）。羊毛可分为细羊毛、半细羊毛、粗羊毛，以细羊毛的细度最细、质量为最好，其中又以澳大利亚美利奴羊毛为最好。细羊毛毛质均匀，手感柔软而有弹性，光泽柔和，可纺性能和服用性能都很好。刚从羊毛身上剪下来的毛叫原毛，原毛里含有较多的油脂、羊汗和植物性杂质，必须经过洗毛、炭化工序除去各种杂质才能应用于纺织生产。
羊毛纤维沿长度方向天然的立体卷曲，表面覆盖有鳞片。鳞片层一是保护羊毛不受外界条件影响，二是它的存在使羊毛织品具有缩绒性，即羊毛在热、湿和揉搓等机械外力的作用下，纤维发生相互间的滑移、纠缠、咬合，使织物发生毡缩而尺寸缩短，无法回复，这种现象叫缩绒。在日常生活中，羊毛织品洗涤不当就会发生缩绒。工业上为防止缩绒，可采用破坏鳞片或填平鳞片来使羊毛表面变得光滑，从而避免产生缩绒（图2-7）。利用羊毛的缩绒可制作一些缩绒织物，它们表面具有一层绒毛，比较厚实、手感柔软丰满、保暖性能良好，是典型的粗纺毛制品的特征。
图2-7 去除鳞片羊毛纵向图
羊毛的强度较小、弹性和延伸性好，制成的织品有身骨且不易起皱。由于羊毛的弹性较好，织物的褶皱经悬挂后会恢复，但羊毛吸湿后弹性下降，衣服易变形变皱，所以羊毛织品怕雨淋。羊毛纤维的吸湿能力较强，在吸湿后不易显潮，所以在穿着时舒适透气。羊毛纤维具有天然的卷曲，蓬松性好，所以非常保暖。但低质毛因为刚度大，穿着时会引起刺痒感。羊毛光泽柔和，染色性能优良，是冬季内外衣的良好材料。羊毛服装如图2-8所示。
图2-8 羊毛服装
羊毛虽然强度较低，但延伸性高，其制成品的耐磨性较好，所以毛织物较耐穿。其耐热性在天然纤维中最差，在100～105℃的干热空气中蒸干后，纤维开始泛黄发硬；当温度再升高时，纤维就会分解直至全部破坏。因此，羊毛织物不能干烫，应喷水湿烫或垫湿布熨烫。羊毛的主要成分是蛋白质，因此较耐酸而不耐碱，保养时不能用碱性洗涤剂洗涤。洗涤时如用较高温度，羊毛会发生纠缠形成毡缩现象，所以也不能高温洗涤。羊毛对氧化剂的作用也比较敏感，不能使用氧化漂白。在水洗时建议用中性洗涤剂、温水并以轻柔的手洗为主。高级服装应使用干洗。如果与涤纶或其他纤维混纺后可以水洗。由于羊毛易被虫蛀，还会发霉，存时要放置樟脑丸，并事先清洗干净。(https://www.daowen.com)
②山羊绒（Cashmere Hair）。山羊绒又称羊绒，是紧贴山羊表皮生长的浓密细软的绒毛。羊绒的光泽好，手感柔滑，具有细腻、轻盈、柔、软保暖性好等优点。
据统计，全世界山羊绒年产量为10000～12000t，而我国产绒量约占世界产绒量的70%。一只山羊一年仅能产50～80g 羊绒，即五只山羊一年所产的绒仅可制作一件普通羊绒衫。羊绒产量少，价格高，素有“软黄金”之称。又由于羊绒最早产于亚洲克什米尔地区，国际市场上习惯称山羊绒为“开司米”（Cashmere 音译）。羊绒一般用于生产羊绒衫、围巾、手套等针织品和高档的大衣呢等。
根据色彩，羊绒可分为白绒、青绒、紫绒三种。白绒色浅青并带灰白，呈冰糖色，纤维细长、强力高、净绒率高，不可有杂色绒毛夹入。青绒色浅青并带灰白，纤维长，但较粗，强力高，光泽好，允许有少量黑丝毛。紫绒色呈紫褐色，纤维细柔而长，油润细腻，强力高，光泽好，含绒量高，其中允许有白绒、青绒夹入。由于白绒可以染成许多其他颜色，因此价格最高，但有时由于市场供求关系，紫绒价格反而更高。内蒙古绒山羊如图2-9（a）所示。
③马海毛（Mohair Hair）。马海毛又称安哥拉山羊毛，以长度长和光泽亮为主要特征，纤维长而粗，毛长120～150mm，直径为10～90μm。由于鳞片少，约为细羊毛的一半，且平阔紧贴于毛干，很少重叠，使纤维表面光滑，色泽洁白光亮。纤维很少卷曲，弹性足、强度高，具有排尘防污性，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羊毛敏感，有较好的染色性，吸湿性与羊毛近似。马海毛属于多用性纤维，可纯纺也可混纺，将马海毛掺加入精纺呢绒中，可增加织物竖挺感；掺入大衣呢中，可生产银光闪闪的银枪大衣呢；掺入毛毯中，又能生产出高级水纹羊毛毯。安哥拉山羊如图2-9（b）所示。
图2-9 常见产毛动物
④兔毛（Rabbit Hair）。纺织用兔毛来源于安哥拉兔和家兔。安哥拉兔毛细长，品质优良；家兔品质较次。兔毛有绒毛和粗毛之分，其组成和结构与羊毛和其他纤维相似。兔毛密度小，纤维表面平滑，蓬松易直，长度也比羊毛短一些，所以纤维间的抱合力稍差。如果穿时和其他服装紧密接触和不断摩擦，就容易掉毛、起球。因此，兔毛衫一般不能夹在多层服装中穿。还有一点是易被人疏忽的，即兔毛衫不宜和化纤服装同时穿用。化纤的吸湿性十分差，服装相互摩擦时，会产生静电。衣服带有静电，其纤维就易和其他相邻服装的纤维相互排斥或吸引，甚至发生缠附、黏合现象，这时抱合力稍差的兔毛衫就会变得更容易掉毛起球了。纺织用的兔毛颜色洁白如雪，光泽晶莹透亮，柔软蓬松，保暖性强，是毛织品尤其是针织品的优等原料，做成的服装轻软柔和，保暖舒适。兔毛以轻、细、软、保暖性强、价格便宜的特点而受人们喜爱。由于兔毛强度低，不易单独纺纱，因此多与羊毛或其他纤维混纺，织造成针织品和女士呢、大衣呢等服装面料。兔子如图2-9（c）所示。
⑤羊驼毛（Alpaca Hair）。羊驼毛又称“驼羊毛”，羊驼一般生长在海拔4000m 的高原上，主要分布在南美洲的秘鲁、玻利维亚和智利等国，大部分已饲养成家畜。其中以秘鲁产羊驼毛最多，占世界总产量的90%左右，几乎全部出口。羊驼毛有白色、浅褐黄、灰、浅棕、棕色、深棕、黑色及杂色等8 种。它有两个品种，一种是纤维卷曲，具有银色光泽；另一种是纤维平直，卷曲少，具有近似马海毛的光泽，常与其他纤维混纺用于制作高档服装。羊驼如图2-10（a）所示。
⑥牦牛绒（Yak Hair）。牦牛是我国青藏高原一种珍奇物种，青藏高原牦牛的总头数约占世界数量的85%以上，牦牛绒产量约占世界90%以上。牦毛绒多为黑色、黑褐色或夹杂有白毛，不利染色。甘肃产的白牦牛绒则属珍品。牦牛绒很细，平均细度在18μm 左右，长约30mm，有不规则弯曲，鳞片呈环状边缘整齐，紧贴毛干。牦牛绒本身独特的风格及其良好的物理性能，用其制成的牦牛绒面料具有独特的保暖性和穿着服用性，富有弹性，手感柔软、滑、挺、糯，光泽柔和，悬垂性能好。牦牛绒可与羊毛、化纤、绢丝等混纺作精纺、粗纺原料。而牦牛毛则粗得多，平均细度约70μm，长度也较长，约110mm，有毛髓，纤维平直，表面光滑，刚韧而有光泽，毡缩性差，可作衬垫、帐篷及毛毡等。牦牛如图2-10（b）所示。
图2-10 羊驼、牦牛
（2）蚕丝（Silk）。蚕丝原产于中国，已有七千多年的历史，是一种天然蛋白质纤维。蚕丝纤细而柔软，光泽优雅悦目，其产品华丽而富贵，是其他纤维和织物所不能及的，属于高档纺织服装原料。
蚕丝是蚕的腺分泌物吐出以后凝固形成的线状长丝，其主要成分是蛋白质。蚕吐出来的是两根单丝，在外面包覆丝胶。每根长丝的长度可达数百米到上千米，纵向平直光滑，富有光泽，截面呈不规则的三角形。蚕丝从蚕茧上分离下来后经合并形成生丝。由于生丝外面包有丝胶，因此生丝的手感较硬，光泽较差，一般要在后面的加工中脱去大部分的丝胶，形柔软平滑光泽悦目的熟丝。蚕丝及其服装如图2-11所示。
图2-11 蚕丝及其服装
按蚕的品种，蚕丝可分为家蚕丝和野蚕丝。家蚕丝即桑蚕丝。野蚕丝有柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝、柳蚕丝、天蚕丝等。其中柞蚕丝是野蚕丝中使用最广的一种。
在纤维形态方面，桑蚕丝纵向平直光滑，截面呈不规则的三角形；柞蚕丝纵向表面有条纹，内部有很多毛细孔，截面也呈三角形，只是比桑蚕丝更扁平。在颜色上，桑蚕丝白光泽好，柞蚕丝略黄，光泽不如桑蚕丝。在物理性能上，柞蚕丝强度、牢度、吸湿性、耐热性、耐化学性比桑蚕丝好，但比桑蚕丝容易起水渍。
未脱胶前，桑蚕丝为白色或淡黄色，脱胶后变为白色；柞蚕丝未脱胶前呈棕、黄、橙、绿等色，脱后变为淡黄色。未脱胶的生丝较硬挺，光泽柔和，脱胶后变得柔和而有弹性，光泽变亮。蚕丝染色性能好，色泽鲜艳，纤维柔软，悬垂性能好。家蚕丝触感柔软舒适，有凉爽光滑的手感，野蚕丝有温暖干爽的手感。所有的丝织物在穿着时都吸湿透气，有丝鸣声。
蚕丝具有很好的保温性。蚕丝的导热系数既低于涤纶、丙纶、锦纶，也低于棉、粘胶，与羊毛、醋酯纤维、腈纶相近，因而是保暖性良好的材料。蚕丝又是多孔性的，有冬暖夏凉的特性。
蚕丝具有良好的吸湿和放湿性。试验测定结果表明，蚕丝的吸、放湿性均好，而棉是吸湿性好而放湿性差的纤维。
蚕丝强度接近棉纤维，弹性好，制成的织物抗皱性能较好。但在温度升高和含水量增加的情况下，蚕丝强度下降，变形增加，故丝织物湿态易起皱，洗后免烫性差。
蚕丝耐弱酸不耐碱，遇到含氯的氧化剂会发生氧化分解，所以在洗涤时不能用碱性洗涤剂，也不能用含氯的漂白剂漂白和含漂白粉的洗涤剂洗涤。蚕丝经醋酸处理后会变得更加柔软光滑，在保养时可用白醋加水漂洗。蚕丝的耐热性在天然纤维中较好，但耐光性较差。在日光照射下，蚕丝易发黄，强度下降。
蚕丝比任何纤维都娇嫩，主要表现为对盐的抵抗力差。若将其放在5%的食盐溶液中浸泡较长时间，它的组织将受到破坏，严重影响使用寿命。人体的汗液里含有盐的成分，所以夏天丝绸服装被汗水浸湿后，应马上冲洗干净，千万不要浸泡。蚕丝和羊毛一样，容易被虫蛀也可发霉，因此要做好丝织物的防蛀和防霉。
（3）蜘蛛丝（Spider Silk）。由昆虫分泌的蜘蛛丝的主要成分为蛋白质，外观又细又柔软，具有极好的弹性和强度。直丝的弹性度只有30%，而横丝的弹性度高达200%。蜘蛛丝是目前世界上最坚韧且具有弹性的纤维之一，尤其是它的牵引丝在力学性能上具有蚕丝和一般合成纤维无法比拟的突出优势。在强度方面，它与凯夫拉（Kevlar）纤维相似，但是其断裂功却是凯夫拉纤维的1.5 倍，初始模量比锦纶大得多，达到凯拉夫纤维的高强高模水平。蜘蛛丝的断裂伸长率达36%～50%，而凯夫拉纤维的只有2%～5%，因而蜘蛛丝具有吸收巨大能量的性能。在黏弹性方面，蜘蛛丝高于锦纶也高于凯夫拉纤维。
蜘蛛丝具有强度大、弹性好、柔软、质轻、初始模量大、断裂功高等特性，并可以生物降解和回收，是一种性能十分优异的材料。蜘蛛丝具有吸收巨大能量的能力，是制造防弹衣的绝佳材料。蜘蛛丝还可用于结构材料、复合材料和宇航服装等高强度材料。
3.天然纤维的新发展
目前天然纤维面料正向下面几方面发展。
（1）与基因工程相结合。天然纤维与基因工程相结合，改变了天然纤维的本来面目，扩展了纤维的应用范围，增强了它们与化学纤维的竞争力。目前已经有许多成功的案例，同时还有许多科研工作者正致力于此方面的研究，如彩色棉花、兔角蛋白转基因棉花。
（2）强调轻薄化、柔软化。在人们穿着日益注重个性化、随意化的今天，要求面料趋向轻薄柔软，显示浪漫和潇洒。面对化学纤维的超细化竞争，天然纤维也正向这方面努力，并取得了不错的成果。棉、毛、丝等面料，通过物理或化学方法进行砂洗以达到轻薄化、柔软化。也有使用超长棉、拉细羊毛、等离子体处理、与水溶性的PVA 纤维混纺再溶解等技术，使面料轻薄柔软。
（3）追求舒适性和易护理性。现在，人们对衣着的要求不仅要求穿暖，还要穿得舒适与健康，追求返璞归真、回归大自然。纯棉织物有防皱免烫整理；麻织物则通过上浆、轧光等工艺改善其易折皱的缺点；羊毛通过防毡缩整理，生产机可洗羊毛衫，甚至生产出了适合夏天穿着的凉爽羊毛服装。
（4）注重与其他纤维的混纺。由于天然纤维性能各异，都具有一定的优点和不足，而且资源有限，因此可以通过混纺使各种纤维取长补短，大大提高产品服用性。例如，以增加光泽的羊毛和马海毛混纺织物，以增加柔软和豪华手感的羊毛和驼毛混纺织物，以增强优雅和潇洒风格的羊毛和棉纤维混纺织物，以增强柔软性和减轻重量的羊毛和锦纶混纺织物，以改进手感和表面效果的羊毛和Lyocell 纤维混纺织物。