蚕丝(卷名：纺织)
silk
熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称“天然丝”。是人类利用最早的动物纤维之一。蚕有桑蚕、柞蚕、蓖麻蚕、木薯蚕、樟蚕、柳蚕和天蚕等。由单个蚕茧抽得的丝条称为茧丝，它由两根单纤维借丝胶粘合包覆而成。缫丝时，把几个蚕茧的茧丝抽出，借丝胶粘合而成的丝条，分别称为桑蚕丝(也称生丝)、柞蚕丝，统称蚕丝。除去丝胶的蚕丝，称精练丝。蚕丝用于织制各种绸缎、针织品、工业、国防和医药用品，是重要的纺织原料之一。用得最多的是桑蚕丝，其次是柞蚕丝，其他蚕丝有的数量很少，未形成资源；有的不能缫丝，用作绢纺原料。中国、日本、印度、苏联和朝鲜是主要产丝国，总产量占世界产丝量的90％以上。中国自1969年蚕茧产量跃居世界首位以来，1978年生丝产量也居世界首位。1980年中国生丝产量达2万吨以上。
中国在世界上最早利用蚕丝织制各种丝织物。据考古发现，约在4700年前中国已利用蚕丝制做丝线、编织丝带和简单的丝织品。约在公元前1600～前 770年的商周时期，已利用蚕丝织制罗、绫、纨、纱、绉、绮、锦、绣等丝织品。2300年前，战国时期已利用蚕丝织制复杂的动物纹样和各种菱形花纹的绫、罗等丝织品。在2100年前的西汉，已能缫制10.2～11.3旦左右的蚕丝，制成每平方米仅重15克的轻薄丝织物。（见彩图）
中国丝绸技术很早就已向外传播。约在公元前221～前210年秦始皇执政时期传到日本。经400多年后，直到公元220～280年的三国时期，日本才开始了本国的丝绸生产。公元前138年汉武帝派张骞出使西域,经过中亚细亚，把蚕桑技术和丝绸织品传向欧洲的波斯、罗马等地。此后，中国的丝绸产品经过此路输向西方，这条商旅要道遂被誉为丝绸之路。后来，又经“海上丝绸之路”、“丝绸之路北路”把丝绸技术传到东南亚、中东、非洲等地。
蚕茧形成 蚕卵孵化成蚁蚕后,在25～30天内经5个龄期,脱4次皮，发育成5龄蚕。5龄蚕食桑6～8天后停止食桑，皮肤透明，成为熟蚕。这时蚕体消食管下两侧的一对绢丝腺发育成熟。腺体后部丝腺分泌丝素，经中部丝腺并和其分泌的丝胶一起进入前部丝腺，两根腺体的绢丝液在蚕体头部的吐丝部汇合，排离吐丝口，遇空气凝固成一根茧丝。熟蚕被放于适当的结茧场所(称蚕簇)，先吐零乱、疏松且丝胶含量较多的丝圈，不规则地攀绕在蚕簇上，做成初具茧子轮廓的茧衣,然后头部以“S”或“8”形规律摆动继续吐丝。每吐15～20个丝圈(头部摆动一次成一丝圈)形成一个丝片,再更换位置做新的丝片。许多丝片联结成茧层，并且把蚕体包覆在内形成蚕茧。数天后,蚕化为蛹体。柞蚕、天蚕等在野外生长,到5龄末期,先吐一些丝缕牵拢树叶，做成可遮蔽蚕体的丝网（茧衣）后，从丝网前端爬出，结缠绕在树枝上的茧柄，完成后再退入丝网正式结茧。这种茧的茧柄下有天然缝隙,蚕蛾从这缝隙钻出,出蛾的茧壳仍能缫丝。蓖麻蚕所结之茧也有出蛾小孔，但无茧柄。（见彩图）
蚕茧由外层到内层分为茧衣、茧层、蛹体和蜕皮四部分。
蚕茧的性状 蚕的品种不同，蚕茧的形状、大小、色泽和蚕茧表面凹凸皱纹（称缩皱）的粗细疏密也不同。缫丝工艺要求茧形大小和茧层厚薄均匀、色泽一致。
蚕茧的品质指标 有茧丝长、茧丝量，茧丝纤度、茧的解舒和丝颣节。这些指标直接关系到蚕茧经济价值、缫丝生产效率和蚕丝的品质。
① 茧丝长：一粒蚕茧所缫得的丝长。桑蚕茧丝长约为650～1200米，柞蚕茧茧丝长约为650米。
② 茧丝量:一粒蚕茧所能缫得丝的重量,直接反映茧的经济价值。桑蚕茧茧丝量约为0.2～0.45克/粒，柞蚕茧茧丝量约为 0.45克/粒。决定茧丝量多少的因素是全茧量茧层率和茧层缫丝率。整个蚕茧的重量称全茧量，有光茧(剥去茧衣的茧)全茧量和毛茧(没有剥衣的茧)全茧量之分。一粒蚕茧茧层的重量（称茧层量）对全茧量的百分比称茧层率。桑蚕茧的鲜茧茧层率约为16～25％，干茧茧层率约为48～54％。缫得的丝量与茧层量的百分比称为茧层缫丝率。鲜茧茧层缫丝率为71～88％，干茧茧层缫丝率为65～85％。
③ 茧丝纤度：表示茧丝粗细的指标。用“旦”表示,也称条分或分。蚕种和饲育时间不同,茧丝纤度也不同；同粒茧的不同层次，纤度也不尽相同。由茧的外层到内层,茧丝纤度由细变粗，约在200～400米处,达到最粗,继续抽丝,又渐变细。桑蚕茧茧丝纤度约为2.4～3.4旦。柞蚕茧茧丝纤度约为5.6旦。
④ 茧的解舒:缫丝时茧层丝圈顺次离解的程度,常用解舒丝长和解舒率来表示好坏。解舒丝长是茧丝每接头一次（添绪）连续缫取的丝长（米）。解舒率是解舒丝长与茧丝长之百分比。茧丝离解容易，缫丝时茧丝断头（落绪）少，解舒好，反之则差。解舒好坏直接关系到缫丝的产量和消耗（缫折）。
⑤ 茧丝的颣节：是茧丝的病疵。有的是因为蚕吐丝短时停顿使丝条有细粒状或瘤状的膨大部分；有的是因为丝圈未完全离解,丝条有圈状或“8”字状环丝。茧丝颣节直接影响生丝品质（见生丝疵点）。
蚕丝的结构 茧丝由两根呈三角形或半椭圆形单根纤维外包丝胶组成，横截面呈椭圆形。自茧外层到内层，茧丝的椭圆截面渐趋扁平（见彩图）。柞丝截面的椭圆形比桑蚕茧丝更为扁平并带有大小不等的毛细孔。蚕丝是蛋白质纤维，其主链是多缩氨酸,也称肽链。大分子的单基是α-氨基酸的剩基，在蚕丝内已发现有20多种。剩基之间由酰胺键联结。丝胶和丝素是蚕丝的主要组成部分。丝胶是线型肽链弯曲盘绕而成的球状蛋白质，它含有较多的极性氨基酸,水溶性较好。用近代物理方法研究发现,桑蚕丝丝胶有四种结构按层分布，最外层的丝胶Ⅰ到最内层的丝胶Ⅳ，分子排列渐趋规整，结晶度逐渐提高，取向度也渐改善，水溶性逐步降低。柞蚕茧丝胶未发现按层分布，以无定形的颗粒状包覆在丝素周围。丝素是纤维状蛋白质，大分子链为线形曲折链。大分子的侧基大多体积很小，结构简单,大分子排列较为规整紧密,结晶度较高，取向度比较好。丝素内结晶区和非结晶区交替分布，由贯穿两部分的连接分子连接起来。结晶区内主要聚集了由乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸剩基所组成的分子链段。非结晶区内集中了侧基庞大、带有活泼基团的氨基酸剩基，一般的化学反应大多发生在这一区内。柞蚕丝丝素也有类似结构，但在结晶区内含有数量较多的酪氨酸剩基，这和桑蚕丝有较大区别。丝素在氢键等分子引力作用下形成基原纤、微原纤、原纤和巨原纤。若干根巨原纤靠丝胶粘合成单丝纤维。
蚕丝物理性质 桑蚕丝比重为1.33～1.45克/厘米3；柞蚕丝比重较大，约为1.58～1.65克/厘米3。桑蚕丝拉伸断裂强度较高，约为3.4～4.0克力／旦，断裂伸长率约为15～25％;柞蚕丝（水缫丝）拉伸断裂强度约为4.2克力／旦，伸长率约为25～27％，制成丝绸织品较为耐穿。桑蚕丝的初始模量约为50～100克力/旦，在天然纤维中低于苎麻，高于棉纤维和羊毛。蚕丝在小变形时的弹性恢复率较高，织物的抗皱性能较好。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，初始模量下降。由蚕丝织物制成的服装湿态易起皱，洗后的免烫性也差，是丝织物的缺点。蚕丝吸湿性较好，标准状态(20℃,65％)下平衡回潮率可达11％左右,无潮湿感，用蚕丝制做的服装透水气性能好，穿着舒适。干燥纤维的吸湿积分热约为16.5卡／克，仅低于羊毛和粘胶。蚕丝在相对湿度100％的空气中,平衡回潮率可达36～39％。蚕丝具有既明亮又均匀，且富有层次的美丽光泽。蚕丝的双折射率为0.0402,振动面平行于光轴的偏振光称E光，不遵守折射定律，又称非常光，其折射率为1.5778；振动面垂直于光轴的偏振光为O光，也称寻常光,折射率为1.5376。蚕丝耐光性较差,经日光照射酰胺键易断裂,强度下降,织物脆化,受日光照射还容易产生泛黄现象。干燥的蚕丝是电的良好绝缘体,质量比电阻很大,在相对湿度65％的空气中,质量比电阻可达1010欧·克/厘米,在天然纤维中为最高。它的介电系数为4.2,在天然纤维中最低。桑蚕丝的比热在天然纤维中最大,约为0.330～0.331卡/克·度。桑蚕丝的绝热性能较好,导热系数约为0.043～0.047千卡/米·度·时，在天然纤维中最小。因此蚕丝织物冬夏穿着均宜。它的耐热性在天然纤维中也较好。
蚕丝的化学性质 蚕丝燃烧较为缓慢。丝胶能在热水中膨润而溶解，在湿、热或其他物理化学因素作用下（如射线、超声波、机械振荡和酸、碱、重金属离子或某些有机溶剂）会发生变性。丝素不溶于水，能在水中膨润。丝素对弱酸较稳定，在强酸作用下能水解破坏。水解的程度决定于溶液的pH值、溶液的温度和作用的时间。丝素耐碱性较差，弱酸对丝素影响不大，但浓酸溶液也能使丝素水解，高温时更甚，在强碱内则显著水解。在中性盐类的稀溶液内丝素立即膨润。在某些盐内，如锂（Li）、锶(Sr)、钡（Ba）的氯化物、溴化物、碘化物、硫氰酸盐和氯化锌的浓溶液内能无限膨润为粘稠溶液。丝素对氧化剂也很敏感，还原剂对丝素能起保护作用。
蚕丝质轻而细长，织物光泽好，穿着舒适，手感滑爽丰满，导热差，吸湿透气，采用不同的组织结构既轻薄透凉，又厚实丰满，有保暖作用。蚕丝的优越性能一直被作为化学纤维仿生对象。蚕和蛹还可药用。
参考书目
纺织材料学编写组：《纺织材料学》，纺织工业出版社，北京，1980。
苏州丝绸工学院、浙江丝绸工学院：《制丝学》，纺织工业出版社，北京，1982。