熟蠶結繭時所分泌絲液凝固而成的連續長纖維,也稱“天然絲”。是人類利用最早的動物纖維之一。蠶有桑蠶、柞蠶、蓖麻蠶、木薯蠶、樟蠶、柳蠶和天蠶等。由單個蠶繭抽得的絲條稱為繭絲,它由兩根單纖維借絲膠粘合包覆而成。繅絲時,把幾個蠶繭的繭絲抽出,借絲膠粘合而成的絲條,分別稱為桑蠶絲(也稱生絲)、柞蠶絲,統稱蠶絲。除去絲膠的蠶絲,稱精練絲。蠶絲用於織制各種綢緞、針織品、工業、國防和醫藥用品,是重要的紡織原料之一。用得最多的是桑蠶絲,其次是柞蠶絲,其他蠶絲有的數量很少,未未形成資源;有的不能繅絲,用作絹紡原料。中國、日本、印度、蘇聯和朝鮮是主要產絲國,總產量占世界產絲量的90%以上。中國自1969年蠶繭產量躍居世界首位以來,1978年生絲產量也居世界首位。1980年中國生絲產量達2萬噸以上。

  中國在世界上最早利用蠶絲織制各種絲織物。據考古發現,約在4700年前中國已利用蠶絲制做絲線、編織絲帶和簡單的絲織品。約在公元前1600~前 770年的商周時期,已利用蠶絲織制羅、綾、紈、紗、縐、綺、錦、繡等絲織品。2300年前,戰國時期已利用蠶絲織制復雜的動物紋樣和各種菱形花紋的綾、羅等絲織品。在2100年前的西漢,已能繅制10.2~11.3旦左右的蠶絲,制成每平方米僅重15克的輕薄絲織物。(見彩圖)。

西漢素紗禪衣(湖南省長沙馬王堆一號漢墓出土 湖南省博物館藏)

戰國小菱形紋錦綿袍(湖北省馬山戰國墓出土 江陵博物館藏)

西漢印花敷彩紗綿袍(湖南省長沙馬王堆一號漢墓出土 湖南省博物館藏)

東漢“萬世如意”錦袍(新疆民豐縣尼雅出土 新疆維吾爾族自治區博物館藏)

  中國絲綢技術很早就已向外傳播。約在公元前221~前210年秦始皇執政時期傳到日本。經400多年後,直到公元220~280年的三國時期,日本才開始瞭本國的絲綢生產。公元前138年漢武帝派張騫出使西域,經過中亞細亞,把蠶桑技術和絲綢織品傳向歐洲的波斯、羅馬等地。此後,中國的絲綢產品經過此路輸向西方,這條商旅要道遂被譽為絲綢之路。後來,又經“海上絲綢之路”、“絲綢之路北路”把絲綢技術傳到東南亞、中東、非洲等地。

  蠶繭形成 蠶卵孵化成蟻蠶後,在25~30天內經5個齡期,脫4次皮,發育成5齡蠶。5齡蠶食桑6~8天後停止食桑,皮膚透明,成為熟蠶。這時蠶體消食管下兩側的一對絹絲腺發育成熟。腺體後部絲腺分泌絲素,經中部絲腺並和其分泌的絲膠一起進入前部絲腺,兩根腺體的絹絲液在蠶體頭部的吐絲部匯合,排離吐絲口,遇空氣凝固成一根繭絲。熟蠶被放於適當的結繭場所(稱蠶簇),先吐零亂、疏松且絲膠含量較多的絲圈,不規則地攀繞在蠶簇上,做成初具繭子輪廓的繭衣,然後頭部以“S”或“8”形規律擺動繼續吐絲。每吐15~20個絲圈(頭部擺動一次成一絲圈)形成一個絲片,再更換位置做新的絲片。許多絲片聯結成繭層,並且把蠶體包覆在內形成蠶繭。數天後,蠶化為蛹體。柞蠶、天蠶等在野外生長,到5齡末期,先吐一些絲縷牽攏樹葉,做成可遮蔽蠶體的絲網(繭衣)後,從絲網前端爬出,結纏繞在樹枝上的繭柄,完成後再退入絲網正式結繭。這種繭的繭柄下有天然縫隙,蠶蛾從這縫隙鉆出,出蛾的繭殼仍能繅絲。蓖麻蠶所結之繭也有出蛾小孔,但無繭柄。(見彩圖)。

桑蠶結繭:1:桑蠶 2:吐絲 3、4:成繭 5:桑蠶繭的1/2剖面 浙江絲綢工學院、蘇州絲綢工學院供稿

  蠶繭由外層到內層分為繭衣、繭層、蛹體和蛻皮四部分。

  蠶繭的性狀 蠶的品種不同,蠶繭的形狀、大小、色澤和蠶繭表面凹凸皺紋(稱縮皺)的粗細疏密也不同。繅絲工藝要求繭形大小和繭層厚薄均勻、色澤一致。

  蠶繭的品質指標 有繭絲長、繭絲量,繭絲纖度、繭的解舒和絲颣節。這些指標直接關系到蠶繭經濟價值、繅絲生產效率和蠶絲的品質。

  ①繭絲長:一粒蠶繭所繅得的絲長。桑蠶繭絲長約為650~1200米,柞蠶繭繭絲長約為650米。

  ②繭絲量:一粒蠶繭所能繅得絲的重量,直接反映繭的經濟價值。桑蠶繭繭絲量約為0.2~0.45克/粒,柞蠶繭繭絲量約為 0.45克/粒。決定繭絲量多少的因素是全繭量繭層率和繭層繅絲率。整個蠶繭的重量稱全繭量,有光繭(剝去繭衣的繭)全繭量和毛繭(沒有剝衣的繭)全繭量之分。一粒蠶繭繭層的重量(稱繭層量)對全繭量的百分比稱繭層率。桑蠶繭的鮮繭繭層率約為16~25%,幹繭繭層率約為48~54%。繅得的絲量與繭層量的百分比稱為繭層繅絲率。鮮繭繭層繅絲率為71~88%,幹繭繭層繅絲率為65~85%。

  ③繭絲纖度:表示繭絲粗細的指標。用“旦”表示,也稱條分或分。蠶種和飼育時間不同,繭絲纖度也不同;同粒繭的不同層次,纖度也不盡相同。由繭的外層到內層,繭絲纖度由細變粗,約在200~400米處,達到最粗,繼續抽絲,又漸變細。桑蠶繭繭絲纖度約為2.4~3.4旦。柞蠶繭繭絲纖度約為5.6旦。

  ④繭的解舒:繅絲時繭層絲圈順次離解的程度,常用解舒絲長和解舒率來表示好壞。解舒絲長是繭絲每接頭一次(添緒)連續繅取的絲長(米)。解舒率是解舒絲長與繭絲長之百分比。繭絲離解容易,繅絲時繭絲斷頭(落緒)少,解舒好,反之則差。解舒好壞直接關系到繅絲的產量和消耗(繅折)。

  ⑤繭絲的颣節:是繭絲的病疵。有的是因為蠶吐絲短時停頓使絲條有細粒狀或瘤狀的膨大部分;有的是因為絲圈未完全離解,絲條有圈狀或“8”字狀環絲。繭絲颣節直接影響生絲品質(見生絲疵點)。

桑蠶絲的橫截面和縱向外形 上海市紡織科學研究院供稿

  蠶絲的結構 繭絲由兩根呈三角形或半橢圓形單根纖維外包絲膠組成,橫截面呈橢圓形。自繭外層到內層,繭絲的橢圓截面漸趨扁平(見彩圖)。柞絲截面的橢圓形比桑蠶繭絲更為扁平並帶有大小不等的毛細孔。蠶絲是蛋白質纖維,其主鏈是多縮氨酸,也稱肽鏈。大分子的單基是α-氨基酸的剩基,在蠶絲內已發現有20多種。剩基之間由酰胺鍵聯結。絲膠和絲素是蠶絲的主要組成部分。絲膠是線型肽鏈彎曲盤繞而成的球狀蛋白質,它含有較多的極性氨基酸,水溶性較好。用近代物理方法研究發現,桑蠶絲絲膠有四種結構按層分佈,最外層的絲膠Ⅰ到最內層的絲膠Ⅳ,分子排列漸趨規整,結晶度逐漸提高,取向度也漸改善,水溶性逐步降低。柞蠶繭絲膠未發現按層分佈,以無定形的顆粒狀包覆在絲素周圍。絲素是纖維狀蛋白質,大分子鏈為線形曲折鏈。大分子的側基大多體積很小,結構簡單,大分子排列較為規整緊密,結晶度較高,取向度比較好。絲素內結晶區和非結晶區交替分佈,由貫穿兩部分的連接分子連接起來。結晶區內主要聚集瞭由乙氨酸、丙氨酸和絲氨酸剩基所組成的分子鏈段。非結晶區內集中瞭側基龐大、帶有活潑基團的氨基酸剩基,一般的化學反應大多發生在這一區內。柞蠶絲絲素也有類似結構,但在結晶區內含有數量較多的酪氨酸剩基,這和桑蠶絲有較大區別。絲素在氫鍵等分子引力作用下形成基原纖、微原纖、原纖和巨原纖。若幹根巨原纖靠絲膠粘合成單絲纖維。

  蠶絲物理性質 桑蠶絲比重為1.33~1.45克/厘米3;柞蠶絲比重較大,約為1.58~1.65克/厘米3。桑蠶絲拉伸斷裂強度較高,約為3.4~4.0克力/旦,斷裂伸長率約為15~25%;柞蠶絲(水繅絲)拉伸斷裂強度約為4.2克力/旦,伸長率約為25~27%,制成絲綢織品較為耐穿。桑蠶絲的初始模量約為50~100克力/旦,在天然纖維中低於苧麻,高於棉纖維和羊毛。蠶絲在小變形時的彈性恢復率較高,織物的抗皺性能較好。在溫度升高和含水量增加的情況下,蠶絲強度下降,變形增加,初始模量下降。由蠶絲織物制成的服裝濕態易起皺,洗後的免燙性也差,是絲織物的缺點。蠶絲吸濕性較好,標準狀態(20℃,65%)下平衡回潮率可達11%左右,無潮濕感,用蠶絲制做的服裝透水氣性能好,穿著舒適。幹燥纖維的吸濕積分熱約為16.5卡/克,僅低於羊毛和粘膠。蠶絲在相對濕度100%的空氣中,平衡回潮率可達36~39%。蠶絲具有既明亮又均勻,且富有層次的美麗光澤。蠶絲的雙折射率為0.0402,振動面平行於光軸的偏振光稱E光,不遵守折射定律,又稱非常光,其折射率為1.5778;振動面垂直於光軸的偏振光為O光,也稱尋常光,折射率為1.5376。蠶絲耐光性較差,經日光照射酰胺鍵易斷裂,強度下降,織物脆化,受日光照射還容易產生泛黃現象。幹燥的蠶絲是電的良好絕緣體,質量比電阻很大,在相對濕度65%的空氣中,質量比電阻可達1010歐·克/厘米,在天然纖維中為最高。它的介電系數為4.2,在天然纖維中最低。桑蠶絲的比熱在天然纖維中最大,約為0.330~0.331卡/克·度。桑蠶絲的絕熱性能較好,導熱系數約為0.043~0.047千卡/米·度·時,在天然纖維中最小。因此蠶絲織物冬夏穿著均宜。它的耐熱性在天然纖維中也較好。

  蠶絲的化學性質 蠶絲燃燒較為緩慢。絲膠能在熱水中膨潤而溶解,在濕、熱或其他物理化學因素作用下(如射線、超聲波、機械振蕩和酸、堿、重金屬離子或某些有機溶劑)會發生變性。絲素不溶於水,能在水中膨潤。絲素對弱酸較穩定,在強酸作用下能水解破壞。水解的程度決定於溶液的pH值、溶液的溫度和作用的時間。絲素耐堿性較差,弱酸對絲素影響不大,但濃酸溶液也能使絲素水解,高溫時更甚,在強堿內則顯著水解。在中性鹽類的稀溶液內絲素立即膨潤。在某些鹽內,如鋰(Li)、鍶(Sr)、鋇(Ba)的氯化物、溴化物、碘化物、硫氰酸鹽和氯化鋅的濃溶液內能無限膨潤為粘稠溶液。絲素對氧化劑也很敏感,還原劑對絲素能起保護作用。

  蠶絲質輕而細長,織物光澤好,穿著舒適,手感滑爽豐滿,導熱差,吸濕透氣,采用不同的組織結構既輕薄透涼,又厚實豐滿,有保暖作用。蠶絲的優越性能一直被作為化學纖維仿生對象。蠶和蛹還可藥用。

  

參考書目

   紡織材料學編寫組:《紡織材料學》,紡織工業出版社,北京,1980。

   蘇州絲綢工學院、浙江絲綢工學院:《制絲學》,紡織工業出版社,北京,1982。