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举个栗子:从慈母手中线到人造纤维:我们穿的是什么?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-16) 307次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:从慈母手中线到人造纤维:我们穿的是什么?

人类是从什么时候开始穿衣服的?这个问题不仅历史学家感兴趣,也曾引起科学家们的兴趣。科学家们从人类体表寄生虫的演化推测,人类穿衣的历史已超过十万年。从最开始可能存在的树叶遮挡,到兽皮,到棉麻丝绸等天然纤维,到现在应用广泛的合成纤维,衣服的形式和质料伴随着人类工业文明的进化而发展变化着。人们对衣服的要求早已不满足于起初单一的御寒遮羞功能,而是不断朝着耐用、舒适、美观等更高要求和标准发展。

观察一下我们身上的衣服,你很容易找到一个白色长条形的标签,就像下面两张图:

举个栗子:从慈母手中线到人造纤维:我们穿的是什么?

标签上可以看到“锦纶”、“聚酯纤维”、“白鸭绒”这样的名词,这是制造衣服的各种天然纤维和化学纤维材料。然而,这些材料的称谓除了能给人以“天然”、“非天然”的粗浅分类,并不能包含更多关于衣服的其他信息。比如为什么衣服要用不同的材料?这些材料都有哪些原理和功效?

传统的衣服是怎么制造出来的

我们最常用的、比较早的天然制衣材料是棉布,棉布由棉纱织成,棉纱由棉花纺成。刚收获的棉花是杂乱无序的、混有多种杂质的短纤维(长度只有 25mm-35mm),这么短的纤维是无法织布的。棉田里采摘回来的叫籽棉,轧花去籽后就是原棉。轧花后的棉籽上残存着短而粗的纤维叫棉短绒(cotton linter),一般只有 2-3 毫米长,无法直接用来纺织,但由于纤维素含量高,一般用于制造人民币用纸和炸药。

原棉送到纺纱厂松解,去掉纤维间不需要的联系,清除掉杂质;再将棉纤维集合进行梳理,使之沿轴向排列成需要的粗细程度,形成粗纱;最后回捻成线状的细纱就可以织布了。总之,纺纱就是使短纤维相互纠结抱紧,形成细细长长的纱线,这一过程是通过纺纱机实现的。

举个栗子:从慈母手中线到人造纤维:我们穿的是什么?

纺好的棉纱按照需要染成各种各样的颜色,再绕成一个个纱锭送到织布车间。织布机会通过不同的工艺,将纱线织成成各种面料。有些面料可以直接使用,有的还会再加工,比如上浆、印花、涂膜等。由于纤维材质、纺纱工艺、编织工艺的不同,面料有许许多多的种类。面料织好后送到服装厂,经过设计、裁剪、缝纫,制成市场上销售的各种用途和款式的服装。

一切都从纤维开始

最初,人们获得纤维的途径极其有限,无外乎丝、麻、木棉、棉花甚至动物毛发。人类使用棉花的历史悠长久远,最早的棉织物可以追溯到公元前几千年;而棉花传到中国的时间则相当晚,唐朝时中国还没有能用来织布的棉花。“开轩面场圃,把酒话桑麻”,那时中国人衣用纤维的主要来源是蚕丝和麻,直到宋朝才大面积种植。

动物的毛发是稀缺资源,并且由于是蛋白质,也容易虫蛀和腐烂;一条蚕一生只能结一个茧,能获得的纤维重量 1g 都不到;一亩亚麻最多能收获几十公斤纤维,一亩棉田即便现在也只能收获大约 200kg 籽棉。在温饱线上挣扎的从前,普通人家添置衣服即使逢年过节,也不一定能有。

人类为满满足穿衣的需求,开始了纤维的探索历程。1891 年,英国科学家查理斯·克洛斯(Charles Frederick Cross)和爱德华·比文(Edward John Bevan)以棉纤维为原料,制成了纤维素黄原酸钠溶液。这种溶液在酸的作用下,能重新析出纤维素,如果用很细的喷头把纤维素黄原酸钠溶液喷出的液柱,引入酸的环境,就能获得纤维细丝。

人造纤维的历史从此开启。

纤维素黄原酸钠溶液的粘度很大,因此被命名为粘胶(Viscose),由它制得的人造纤维被称为粘胶纤维。这种生产纤维的方法可以将以前难以利用的纤维素,比如碎木屑、稻草、棉短绒等利用起来制成纤维。用粘胶纤维制成的纺织品,手感柔软舒适,透气性、吸湿性、可染性都与棉花相似。

1905 年,粘胶纤维进入工业化生产阶段,开始被大量制造,纤维的来源扩大了。随后,又出现了另一种与粘胶纤维类似的再生纤维素纤维——铜氨纤维,它的质量更好、档次更高,用它制成的纺织品具有更良好的触感,被用于制造高档面料。人们还把纤维素的醋酸酯也制成纤维,称作醋酸纤维,除了制造香烟的过滤嘴和扑克牌,还和其他纤维制成混纺面料。

动物的毛发由蛋白质构成,抚摸起来光滑、柔软、舒适。羊毛等动物毛发用于纺织虽有悠久的历史,但是动物毛发相对于天然植物纤维来说更加稀少,更难以获得。于是人们开发出了蛋白质纤维——从牛奶、玉米、大豆中提取蛋白质,溶解于适当的溶剂中,再制成纤维,用它们来模仿动物的毛发。比如酪素纤维和玉米蛋白纤维都属于人造蛋白质纤维。

合成纤维技术的诞生

上述各种纤维所使用的生产原料,全都属于自然界中天然存在的高分子,但人们直接利用这些高分子,通过物理和化学的方法制成纤维,因此把它们统称为人造纤维。粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维都是人造纤维。然而天然存在的高分子受到各种自然条件的限制,产量依然是十分有限的,世界上 2.5%的可耕地被用于种植棉花,目前的年产量也只有大约 2500 万吨。中国是世界上最大的产棉国,棉花仍然需要大量进口,在中国,“粮棉争地”已经成为一个重大的社会问题。

自己动手弥补自然界的不足,人为制造更多的高分子纤维——人类对丰衣足食的追求和对科学的探索,促成了一系列合成纤维技术的诞生。

(作者:雯熙她爸)


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