動車組
[拼音]:yangmao
[英文]:wool
人類在紡織上最早利用的天然纖維之一。人們利用羊毛的歷史可以上溯到史前3000~4000年的新石器時代。羊和羊毛在古代從中亞細亞向地中海和世界其他地區傳播,羊毛遂成為亞洲和歐洲的主要紡織原料之一。近代紡織工業興起後,建立起毛紡工業,羊毛是傳統的主要原料。
羊毛纖維柔軟而富有彈性,有天然形成的波浪形捲曲,可用於製造呢絨、絨線、毛毯、氈呢等生活用和工業用紡織品。羊毛製品有手感豐滿、保暖性好、穿著舒適等特點。作為紡織原料使用得最多的是綿羊毛,因此羊毛在紡織上狹義常專指綿羊毛。山羊毛中僅一部分能供紡織用,以長毛型山羊的毛(如馬海毛)和絨山羊的絨毛為主,在紡織原料分類中屬於特種動物毛範圍,但有時也附於廣義的羊毛範圍之內。
羊毛可分為發毛和絨毛兩個型別。原始綿羊的毛被中有粗長的發毛和細短的絨毛,天氣轉暖時部分發毛脫落,寒冷時又重新長出以保護體溫。優良品種綿羊經長期培育,換毛的習性消失,毛被中的羊毛品質變得均勻,紡織效能較好,稱同質毛;而許多土種綿羊至今還保持原始綿羊的毛髮生長習性,毛被中同時生長著粗長的發毛和細短的絨毛,紡織效能較差,稱異質毛。羊毛在羊體上是成簇地而不是均勻分佈生長的。從羊體剪下時,成簇的羊毛聯結成束狀的毛叢;倘羊毛生長茂密,毛叢之間又相互聯結成整張毛被,稱套毛。羊毛的同質程度可根據套毛和毛叢的外觀形態是否均勻來判定。剪下的毛被含有油汗、砂土等伴生物和雜質,稱為原毛;經洗淨後的羊毛稱淨毛。
羊毛資源
全世界大多數國家都養綿羊,目前綿羊總數近10億頭。世界綿羊毛原毛總產量20世紀初不足130萬噸,50年代中超過200萬噸,到60年代末達到280萬噸,以後十餘年間徘徊在這一水平上下。1980年產量 為284萬噸,摺合淨毛產量160萬噸,約佔世界服裝用纖維的5%。羊毛產量中 90%以上是剪自活羊羊身的毛, 其餘不足10%是從屠宰綿羊的皮板上剝取下來的皮板毛。毛紡原料的另一來源是從舊的羊毛製品中回收的再生毛,但纖維受過嚴重的機械損傷,而且數量零星,種類複雜,只限於在粗梳毛紡或氈呢的一部分低檔製品中使用,不列入資源產量。世界綿羊毛產量較多的國家是澳大利亞、蘇聯、紐西蘭、阿根廷、中國等(圖1)。常年進入國際羊毛市場的商品毛佔總產量的42~48%。主要羊毛出口國有澳大利亞、紐西蘭、阿根廷等,這4國都位於地廣人稀的南半球,出口量佔國際羊毛貿易量的80%以上。其中澳大利亞的羊毛產量佔世界毛產量的25%以上,並以細羊毛為主,出口量佔世界羊毛貿易量的一半,是世界最大的羊毛生產國和出口國。紐西蘭則是最主要的半細毛生產國和出口國。
羊毛品種
綿羊經長期選種培育,選育成以毛用、肉用、裘用、革用為主,或以其中的兩者兼用為主的各個品種、品系。選育的結果不僅使原始綿羊或土種羊的異質毛改進為同質毛,每頭綿羊的年剪毛量也大為提高。土種羊的每頭年剪毛量一般低於1公斤,而改良成同質的毛用羊或毛肉兼用羊的年剪毛量達到 4~10公斤。綿羊毛根據紡織使用價值,通常按細度和長度分成細羊毛、半細毛、長羊毛、雜交種毛、粗羊毛等5類:
細羊毛
指美利奴羊毛或以美利奴血統為主的綿羊毛,直徑在25微米以下,或品質支數(見支數)在60支以上。細羊毛毛質均勻,手感柔軟而有彈性,光澤柔和,毛叢長度5~12釐米,捲曲密而均勻,紡紗效能優良。
半細毛
指平均直徑15~37微米,或品質支數46~56支範圍內的同質羊毛。長度依具體品種而異,一般在5~15釐米之間。 產半細毛的羊許多源自英國以肉用為主的綿羊品種,如南丘羊、杜塞特羊、舒福克羊等。
長羊毛
長度特長(15~30釐米)和光澤明亮為主要特徵的羊毛,平均直徑粗於36微米,或品質支數48支以下,套毛質量尚均勻,毛叢平直或呈大卷曲。典型代表是林肯羊毛和萊斯特羊毛。
雜交種毛
產自美利奴羊和長毛種羊的雜交種羊。細度、長度為其親本的折衷。著名的有考力代羊毛和哥倫比亞羊毛等。
粗羊毛
指毛被中兼有發毛和絨毛的異質毛。世界上大多數土種羊毛都屬此類。主要用途是製造地毯,也稱地毯羊毛。
各國的羊毛分類標準不盡相同。中國的羊毛分類以細度為準,長羊毛和雜交種毛類都歸入半細毛類。細羊毛的用途以高階衣料為主。半細毛、長羊毛和雜交種毛的用途比較廣泛,除衣料外,也用於製造絨毯、床毯、傢俱織物、帷幕等。較粗較長的毛用於制地毯、漿粕毛毯、長毛絨等。粗羊毛不適宜於衣料用途,主要用於製作地毯、粗毯、 襯料等。 1980年世界綿羊毛的品種結構是:細羊毛31.3%;半細毛、長羊毛、雜交種毛合計42.3%;粗羊毛26.4%。
中國的羊毛
20世紀30年代中國的綿羊頭數曾達到3850萬頭,以後受戰爭影響養羊頭數下降,1949年綿羊頭數為2600萬頭左右,原毛產量約 2.9萬噸。此後羊毛生產有相當發展,綿羊頭數和羊毛產量持續增長。1980年全國綿羊10500萬頭,佔世界第3位;原毛產量18.9萬噸,佔世界第 4位。中國原有綿羊品種分屬蒙羊、藏羊、哈薩克羊3大品系,所產羊毛基本上都屬異質毛。
蒙羊毛
是產量最多的一個品種。產區分佈在內蒙古、西北、華北一帶,兼及東部沿海的山東和浙江等地。因產地分佈廣,地方品種多,毛的品質比較複雜,既有細度可達品質支數52~58支的寒羊毛,也包括一些含粗死毛特多的粗次毛。
藏羊毛
產於西藏、青海一帶,數量僅次於蒙羊毛。毛叢較長、形成毛辮。纖維彈性好,有光澤,是異質毛中質量較好的。其中產於西寧一帶的藏羊毛,是長毛絨、床毯、地毯的良好原料。
哈薩克羊毛
產於新疆、青海、甘肅一帶,毛質粗硬、毛色混雜。哈薩克羊毛是中國最早改良的新疆細毛羊的親本之一,其血統隨著改良羊的傳播而在中國分佈甚廣。
在30~40年代間,新疆、東北、內蒙古等地曾分別引入過良種細毛羊對本地土種綿羊進行改良雜交試驗,但規模小,進度慢,1949年時全國改良羊僅3萬餘頭,其後曾多次大規模推廣綿羊改良工作,先後引進了良種細毛羊和半細毛羊 3萬餘頭。1980年全國經過改良的綿羊約佔三分之一,其產毛量佔總產毛量的一半以上。改良羊中,細毛改良羊有2500萬頭,佔改良綿羊數的73%,最先育成的新疆細毛羊頭數最多,其次是東北細毛羊、內蒙古細毛羊等。半細毛的改良則進展較慢。
羊毛纖維的結構和效能
羊毛纖維是一種由不溶性蛋白質角朊構成的多層次生物組織。它是從植根於面板真皮層的毛囊處新發育的細胞角質化後推出體外形成的,本質上相同於其他哺乳動物的毛髮。毛纖維的結構複雜,人們對其細節尚在不斷深入研究。
形態結構
羊毛纖維的外觀幾何形態是細長的柱體,斷面形狀細羊毛接近於圓形,粗羊毛為扁圓形。纖維的外層是表皮層,內層是皮質層,粗羊毛的中心處有髓質層。毛纖維的結構如圖2所示。
(1)表皮層:是片狀角質組織,根部附著於皮質層,末端伸出而指向纖維梢部,象魚鱗般地重疊覆蓋於纖維表面,又稱鱗片層。各種毛纖維的鱗片大小大致接近,但其形態及其在纖維表面重疊的形式和程度則隨羊毛品種而異。細羊毛的鱗片成環狀套接,重疊緊密;粗羊毛的鱗片縱向重疊程度低,橫向由數個鱗片鑲接。鱗片層約佔纖維重量的10%,起保護皮質層、抗拒酶和化學藥劑侵蝕和體現羊毛光澤、縮絨等特有的作用。鱗片層又可分為表層、外層和內層3層。表層有拒水性,化學性穩定。
(2)皮質層:基本組成部分是皮質細胞。皮質細胞是寬約2~4微米、長約 100微米、多角形截面的棗核狀細胞。現在探明的皮質細胞微細結構是:由螺旋捲曲狀的角朊多肽長鏈分子盤繞成基原纖,基原纖集束成微原纖,微原纖集束成原纖、巨原纖,再由巨原纖組成皮質細胞。皮質細胞中的原纖排列整齊,是毛纖維承受外力的部分。原纖間有基質,是由角朊多肽鏈組成的無定形結構,使羊毛纖維具有良好的抗壓和抗彎彈性。皮質細胞外面包有細胞膜,中心有細胞核殘餘;細胞之間由一種無定形結構的多肽鏈和其他物質組成的細胞間物質膠粘起來,它使皮質細胞得以有限度的移動,從而使纖維具有撓性。1953年,人們區分出有正皮質和副皮質兩種皮質細胞。兩者的化學組成和特性有所不同:前者的含硫量低,易於為鹽基性染料染色,容易和酶及化學藥劑起作用;後者的含硫量高,化學性比較穩定。在捲曲明顯的細羊毛中,兩種皮質細胞平列地分佈在纖維兩側,形成所謂雙邊結構,而且正皮質總是處於捲曲的外側。而有些捲曲不明顯的毛纖維往往以一種皮質細胞為主組成,例如長羊毛的中心以正皮質組成,周圍雜以少數副皮質。因此認為,毛纖維的捲曲形成和它的皮質細胞分佈有關,這一點已經為並列型複合化學纖維仿造細羊毛雙邊結構所具有的捲曲性質所證實。近年的研究還區分出一種組織形態介乎正、副皮質之間的間皮質,細羊毛中含間皮質較多的,正、副皮質的分佈就邊界不清。
(3)髓質層:在毛纖維中央,由結構疏鬆、充滿空氣的薄壁細胞組成。毛髓的出現及其發育情況由羊的品種和其個體特徵決定。細羊毛一般沒有毛髓,粗而劣質的羊毛則有毛髓。毛髓在纖維中央的分佈有的呈斷續的點狀,有的連續成線狀,佔毛纖維的比率從百分之幾到幾十不等。毛髓影響纖維品質,使纖維強度和染色能力下降。異質毛毛被中,除發毛大多含有較粗的髓腔外,還混有很多死毛和兩型毛。死毛是一種充滿毛髓、皮質層很少的纖維,色澤呆白,強度脆弱,不易染色。兩型毛是同一根纖維上,一段有髓,一段無髓,是一種粗毛到絨毛的過渡型纖維。(見彩圖)
化學結構和特性
羊毛角朊由大約 20種不同的α-氨基酸剩基構成。不同羊毛品種之間,以及毛纖維內部的不同組織成分之間,氨基酸組成有所不同。氨基酸剩基聯結成呈螺旋捲曲形的長鏈分子。長鏈上有多種氨基酸的不同側基,包括羧基、胺基、羥基等極性基和一些非極性基,在分子間形成鹽式鍵、氫鍵等分子間鍵。長鏈之間還有胱氨酸的二硫鍵形成的交鍵相聯結。毛纖維大分子長鏈的經常存在形式是螺旋式的,稱α型;但受外力拉伸時可過渡到伸展式的,稱β型,外力解除後又回覆到α型,其巨集觀表現是羊毛的伸長變形和回彈性都是優良的。羊毛分子結構中的許多極性基團能和水分子結合。在標準狀態下(20℃,相對溼度65%)羊毛的回潮率為15%,是所有紡織纖維中吸溼性最強的。在溼潤空氣中,羊毛雖吸溼高達30%以上還不感覺潮溼,這可能還與羊毛的組織結構有關,因為羊毛鱗片表層有疏水性,而纖維內部的微隙卻可容納較多水分子。毛纖維分子鏈側基中兼有酸性和鹼性基團,是兩性物質,這對羊毛的染色性是相當重要的。羊毛角朊中胱氨酸的二硫鍵在毛纖維的結構和效能方面起著重要的作用。這種交鍵使毛纖維的空間結構穩定,從而有助於纖維變形後的回覆,也使毛纖維在一些溶劑中不易溶解。二硫鍵對許多化學藥劑的作用敏感。化學藥劑對羊毛的侵蝕往往首先破壞二硫鍵而使纖維效能惡化,強度降低。但是,在有控制的熱水、蒸汽或還原劑的作用下,二硫鍵能被拆開而在變形後的新位置上重建交鍵,這是羊毛溼熱定形和化學定形的基礎。羊毛不耐鹼的侵蝕,在稀薄鹼液中,當pH值大於8時毛質即受損害。沸熱的3%氫氧化鈉能完全溶解羊毛。羊毛的抗酸能力卻很強,低溫強酸或低濃度強酸對角朊無明顯影響,高溫、高濃度強酸則損害羊毛。氧化劑和還原劑也能破壞二硫鍵而使毛質受損。氯化合物之類的氧化劑對羊毛的侵蝕作用集中在胱氨酸含量較高的纖維表皮層,會軟化或破壞羊毛鱗片外層,從而改變纖維的表面摩擦特性,這種作用被應用於羊毛防縮方面。角朊是某些蛀蟲和甲蟲的喜愛食物,因此羊毛製品是易蛀的。
物理和機械性質
毛纖維的單根纖維拉伸強力因纖維粗細不同以及纖維中是否存在細節或髓腔而相差甚大。正常羊毛的幹拉伸斷裂強度為1.3~1.8克力/旦,斷裂伸長率為35~50%,初始模量為 23~30克力/旦。小變形(2%)時的回覆能力達99%。當溼度提高,或在溼潤狀態下,毛纖維的強度降低,易於變形。羊毛在 135℃時開始熱分解,205℃時發焦,300℃時炭化。羊毛經長期日光曝晒,二硫鍵發生光化學反應而斷裂,品質下降。毛纖維表面有鱗片結構,順鱗片方向和逆鱗片方向的摩擦係數不同。當毛纖維在溼熱條件下受到擠壓或揉搓等外力作用時,纖維傾向於向阻力較小的方向移動,而形成不可恢復的纏結,這就是羊毛氈縮性。毛織物整理時常利用這種特性,使織物表面縮成緊密的絨面稱為縮絨。乾燥羊毛的表觀密度為 1.32克/釐米3,有髓毛的密度則較低。
外觀形態和伴生雜質
羊毛的許多工藝性質和一部分製品效能與毛纖維的形態尺寸有關,而後者又是綿羊品種和綿羊飼養條件、生態因素等決定的。外觀形態主要包括纖維的細度、長度、捲曲、色澤等。
(1)細度:是決定毛紡可紡支數的重要因素。羊毛的一些其他品質,如長度、捲曲、氈縮性等也和細度有一定相關性,所以細度是確定毛纖維品質及其使用價值的重要指標,用直徑(投影寬度)的微米數或品質支數表示。羊毛的平均細度主要決定於綿羊品種,但同品種綿羊毛的細度因綿羊的性別、年齡和生長季節不同而有差別。被覆於羊體各部位的纖維細度也有明顯不同(圖 3),生長在綿羊肩胛部的毛最細,背部和腰部的毛次之,臀部、腹部的毛又次之,頭部和小腿部的毛最粗並常雜有粗毛。同一毛叢內,甚至同根纖維上也有粗細差異。綿羊飢餓或患病時生長的毛會顯現細節而影響纖維強度,嚴重時毛叢的橫向呈現細痕或斷痕,稱為弱節毛。
(2)長度:是選擇紡紗工藝和工藝引數的依據。羊毛長度短於5釐米的用於粗梳毛紡或棉紡;長於18釐米的須在預梳機上加工;6~18釐米之間的用於精梳毛紡。不同品種的羊毛因生長速度不一而長度不同,細羊毛生長慢而均勻,毛叢短而端部平齊;粗羊毛生長快,但毛叢常因纖維長短不一而呈辮狀。羊毛長度也與剪毛間隔時間有關,通常一年剪一次,少數地區一年剪兩次或兩年剪3次。
(3)捲曲:有助於改善紡紗效能和成品的手感與保暖性。捲曲波形和捲曲密度隨羊毛品種而異。正常的細羊毛卷曲密度大,波形近似於半圓反向對接形狀,紡紗效能最好。粗羊毛的捲曲少,捲曲波形淺,紡紗時成網和成條困難。細毛羊的腹部毛卷曲波形較深,用於精梳毛紡時紡紗效能不良,但用於粗梳毛紡卻能紡出手感豐滿的毛紗。呈螺旋狀捲曲的羊毛縮絨性常常不好。毛叢捲曲波形整齊,是羊毛生長情況正常的表現。
(4)色澤:大多數有色綿羊在選育過程中早已淘汰,僅少數土種羊毛在皮質層中存在色素而顯示顏色(以黑、褐、灰色居多)。白羊毛洗後的正常顏色呈潔白、 乳白或乳酪色,但有時因受環境或生理物的沾汙,區域性有洗不掉的色調,或偶因返祖現象而出現個別色毛。這兩種羊毛在使用於淺色產品時受到限制。羊毛的光澤常和纖維表面的鱗片覆蓋狀態有關。細羊毛的鱗片細密,對光線呈漫反射而顯示柔和的光澤;粗羊毛的鱗片少並緊貼於毛幹,對光線反射強烈而顯示明亮的光澤。
羊毛的伴生雜質包括綿羊面板分泌的脂汗和生活環境中帶來的塵土、植物性雜質、尿糞等,數量常佔油毛重量的20~50%不等。其中,脂汗多少決定於綿羊品種,生活環境雜質則隨飼養條件而差異甚大。脂汗和植物質外的其餘雜質大多在原毛初加工階段的洗毛中即已除去。植物性雜質包括沾附於羊毛的草籽、碎葉、枝梗、蒿杆等,一般用機械方式去除;含量過多的草雜則用化學方法去除,即羊毛經過酸的處理,使其中的草雜炭化後除去。
羊毛的質量評定
商品羊毛從生產者經過商業媒介轉移到生產工廠,中間要進行質量評定以確定其使用價值,具體做法隨各國採用的不同交易制度而異。中國根據收購標準對羊毛定等計價。細羊毛和半細羊毛按細度分類,按長度定等;改良毛按細度分類,按套毛的同質程度定等。在澳大利亞和紐西蘭等羊毛出口國,原毛在出售前先經過除邊、分等手續。前者是將套毛邊緣的毛質稍次和沾著草雜過多的部分去除;後者是分開質量不同的套毛,使商品規格化。這些產毛國對本國所產羊毛都制訂出一套羊毛型號,作為羊毛商品的規格說明。
原毛有兩種計重方式。一種是按原毛重量計重,一種是摺合成標準回潮率的洗淨後重量計算,以後者較為合理。原毛洗淨後摺合成標準回潮率的重量與原毛原來重量的比率,稱為淨毛率,用經驗估測和取樣後測定兩種方法求得。目前國際上尚無統一的羊毛公定回潮率,國際毛紡織協會(IWTO)規定的洗淨毛回潮率為17%;中國的洗淨毛回潮率標準規定為15%。
評定羊毛品質的主要因素是細度、捲曲、色澤、強度以及草雜含量等。傳統上根據原毛的套毛和毛叢的外觀形態和手感、強度等特徵來評定羊毛品質。優點是簡便快速,適應性強,但人為差異較大。60年代中,國際毛紡織協會制訂出一種羊毛客觀測試方法,從毛包中用鑽芯取樣方法取出樣品,再在實驗室內用儀器測出淨毛率、纖維直徑、草雜含量等資料。70年代初在國際上已開始應用客觀測試方法,以後進一步推廣到對交易之前的毛批進行檢驗,從而使羊毛交易有了科學測試資料的基礎。
羊毛的應用和羊毛製品的特點
羊毛的品種規格複雜,加工手段也多種多樣,除傳統的精梳、半精梳、粗梳毛紡外,還在試驗自拈紡紗和各種新型紡紗方法(見毛紡);加上機織、針織,以及各種整理工藝的組合,可以製成用途多樣、風格迥異的各類羊毛製品。羊毛纖維的許多基本性質,通過適宜的加工手段表現為羊毛製品的各項特性。毛纖維的表面特性、捲曲和機械性質等,使羊毛製品有柔和的光澤、豐滿而富有彈性的手感以及良好的懸垂性。捲曲賦與的膨鬆感,有保藏靜止空氣的能力,加強了羊毛製品的保暖性。羊毛的吸溼性強,製成服裝可以幫助散發人體的汗液和體熱,使人感覺舒適。羊毛的吸溼放熱量是所有紡織纖維中最高的,能緩和外界環境變化對人體的影響。羊毛定形性被利用來使織物平挺,而良好的回彈性以及變形後的快速恢復能力又賦予織物優良的抗皺性。毛纖維的拉伸強度不高,但因變形大和彈性回覆好而使織物耐用。羊毛的耐汙性和去汙、排塵性在各種紡織纖維中也最為突出。所有這些效能綜合起來,使羊毛製品用作服裝時既美觀,又有舒適實用的服用功能。羊毛與火焰接觸時,不象纖維素纖維那樣易於燃燒,也不象大多數合成纖維那樣熔融粘結,只在高溫時才燒焦而形成一種充氣的炭球。這種燃燒生成物沒有粘性,與面板接觸不致造成嚴重灼傷,而能形成一種熱障,阻礙熱的進一步傳導。因此,羊毛是一種安全纖維。羊毛的另一獨特性質是氈縮性,可使織物表面形成掩蓋織紋的緻密絨面。這樣的織物抗風而透氣,中間蘊藏空氣,用作冬季服裝有優良的禦寒功能。利用這種氈縮性還能製成有隔熱、防震、濾塵、吸油等各種功能的氈呢。
羊毛製品也存在一些缺點,例如:易蛀;潮溼後平挺性變差;洗滌後容易發生氈縮而變形等。這些缺點由於有了合成纖維的對比而顯得更為突出。20世紀20年代以來,各國正研究一些措施來彌補這些缺點。防止羊毛氈縮最常用的方法,一種是用含氯的氧化劑使鱗片降解;一種是用樹脂來覆蓋鱗片表面或使纖維位置相對固定,或者把兩種方法結合起來。羊毛織物的耐久定形整理可以提高織物的褶襉耐久性和平挺性,通常是使織物經過以還原劑為主的定形劑和樹脂的浸軋處理來強化定形效果。羊毛防蛀整理則靠防蛀劑。羊毛改性的研究也在實踐中取得進展。
有相當數量的羊毛已用於和其他纖維,如化學纖維、特種動物毛、絹絲、棉等混紡,藉以取長補短,形成特殊風格。羊毛與合成纖維的混紡織物既有羊毛的穿著舒適性,又有合成纖維的耐穿性和褶襉耐久性。近年來發展起來的非均勻相混紡的複合紗,例如羊毛卷附在合成纖維長絲外層的包芯紗等(見包纏紡紗),尤其能發揮出混紡成分的各自特長。
參考書目
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