Волокно растительного происхождения

Натуральные растительные волокна получают из растений. Это самые древние натуральные волокна, которые человечество использовала для создания нити. В настоящее время известны четыре вида растительного волокна — хлопок, лен, конопля и крапива.

Хлопок

Хлопок — это пушистое волокно, которое окутывает семена хлопчатника. Существует множество видов хлопкового волокна: гладкий, блестящий, жесткий, грубый и мягкий — они все имеют разные оттенки цвета: от чисто белого, до темно зеленого и синеватого. Хлопок был найден и в Азии и в Америке и культивировался с незапамятных времен.

Из-за большого разнообразия видов хлопка, из него можно получить любые нити. Если его спрясть вручную, то получится замечательная пряжа для вязания и ткачества. Он может быть достаточно мягким для детской одежды и достаточно прочным для хозяйственных целей. Кроме того, хлопок — хороший абсорбент и его очень приятно носить в жаркую погоду.

Прядение хлопка иногда требует больших усилий, но это всегда стоит того.

Лен — высокое травянистое растение, которое истрически использовали для прядения раньше других. Волокно получают из надземной части растения. Его легко прясть. Будучи самым прочным растительным волокном, лен идет на изготовление тентов, скатертей, постельного белья и одежды.
Это длинное, шелковистое волокно часто обесцвечивают до белого цвета, так как лен плохо поддается окрашиванию.
Высококачественный лен имеет гладкую и блестящую структуру и волокна длиной до 60 см. Льняной очес — короткое, рваное волокно, которое часто смешивают с другими волокнами.

Конопля и китайская крапива

Конопля и крапива похожи на лен: они так же получаются из надземной части растения. Так же как и лен, коноплю и крапиву использовали для прядения в течение всего описываемого историей времени.

Коноплевое волокно получают из стебля растения, которое достигает в высоту 3 метров, но это волокно более низкого сорта.

Крапивное волокно также получают из стеблей, оно гораздо короче, чем коноплевое, но тонкое и блестящее.
Оба этих растения дают очень прочное волокно, которое не очень подвержено разрушительному воздействию воды и солнечного света, оно используется для создания прочной и долговечной ткани.

По материалам книги Джудит МакКензи МакКуин «Самоучитель в картинках. Прядение»

Последние материалы этого раздела.

Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки - кератин и фиброин. Различие в молекулярной структуре названных белков определяет и различия в свойствах волокон шерсти и шелка. Этим, в частности, можно объяснить более высокую прочность шелка и его меньшую способность деформироваться при растяжении.

По сравнению с целлюлозой белки более устойчивы к действию слобоконцентрированных кислот. К действию щелочей белки малоустойчивы, что объясняет невысокие показатели механических свойств шерсти и шелка.

Светостойкость шелка выше, чем целлюлозных волокон, а шерсти ниже.

Устойчивость волокон животного происхождения к воздействию повышенных температур имеет тот же уровень, что и это свойство растительных волокон.

Шерсть

Это волокно использовалось человеком с древних времен. Шерстью принято называть волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др. Промышленность в основном перерабатывает натуральную овечью шерсть. Шерсть, снятая с овцы, называется руном. В смеси с ней в небольшом количестве используют восстановленную шерсть, получаемую путем переработки шерстяного тряпья и лоскута, а также заводскую шерсть, снимаемую со шкур убитых животных при производстве кож. Овечья натуральная шерсть составляет более 95% общего количества шерсти. Остальное приходится на долю верблюжьей и козьей шерсти, козьего пуха и др.

Основным веществом волокна шерсти является кератин, который относится к белковым соединениям.

Волокно имеет три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.

Чешуйчатый слой является наружным слоем волокон и играет защитную роль. Он состоит из отдельных чешуек, представляющих собой пластинки, плотно прилегающие друг к другу и прикрепленные одним концом к стержню волокна. Каждая чешуйка имеет защитный слой.

Корковый слой является основным слоем волокна и включает в себя ряд продольно расположенных веретенообразных клеток, образующих тело волоса.

В середине волокна имеется сердцевинный слой, который состоит из рыхлых тонкостенных клеток, заполненных пузырьками воздуха. Сердцевинный слой, не повышая прочности, способствует лишь увеличению толщины волокна, т.е. ухудшению его качества.

В зависимости от толщины и строения различают следующие основные типы волокон шерсти: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 4).

Пух - тонкое извитое волокно, имеющее два слоя: чешуйчатый, состоящий из кольцеобразных чешуек, и корковый.

Переходный волос несколько толще пуха. Он состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и прерывистого сердцевинного.

Ость - грубое прямое волокно, имеющее три слоя: чешуйчатый, состоящий из пластинчатых чешуек, корковый и сплошной сердцевинный.

Мертвый волос - наиболее толстое, грубое, но хрупкое волокно. Оно покрыто крупными пластинчатыми чешуйками, имеет узкое кольцо коркового слоя и очень широкую сердцевину. Форма поперечного сечения чаще всего сплющенная, неправильная. Мертвый волос - жесткое, ломкое волокно с малой прочностью и плохой способностью окрашиваться.

Шерсть, состоящая преимущественно из волокон одного вида (пуха или переходного волоса), называется однородной, а содержащая волокна всех перечисленных видов - неоднородной. Чем больше в неоднородной шерсти пуха и чем меньше мертвого волоса, тем выше ее качество. В зависимости от степени однородности и средней толщины волокон, образующих массу руна, шерсть делится на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.

Тонкая шерсть состоит только из пуховых волокон, извитых, равномерных по толщине и длине. Линейная плотность волокон колеблется от 0,3 до 1,2 текс. Применяется для высококачественных камвольных и суконных тканей.

Полутонкая и полугрубая шерсть состоит из переходных и пуховых волокон. Средняя линейная плотность волокон полутонкой шерсти 1,3-1,8 текс, полугрубой - 1,8-2,6 текс. Длина полутонкой и полугрубой шерсти несколько больше, чем тонкой шерсти. Полутонкая шерсть применяется для камвольных костюмных тканей, полугрубая - для костюмных и пальтовых тканей.

Грубая шерсть состоит из смеси пуха, переходного волоса, ости и мертвого волоса. Она неоднородна по длине и линейной плотности. Последняя колеблется в очень широких пределах - от 1,2 до 3,0 текс. Эта неоднородная шерсть применяется для грубосуконных тканей.

Овечья шерсть в чистом виде и в смесях с химическими волокнами используется для выработки платьевых, костюмных, пальтовых тканей, верхнего и бельевого трикотажа, а также полотен технического назначения. Верблюжий пух используют для изготовления различных тканей, а грубую верблюжью шерсть - в производстве технических изделий.

Козью шерсть и козий пух применяют для изготовления трикотажных изделий, а в смеси с овечьей шерстью - для высококачественных дорогих платьевых, костюмных и пальтовых тканей.

При производстве недорогих суконных тканей в состав смеси волокон может добавляться заводская и восстановленная шерсть

Выбор способа прядения шерсти, линейная плотность и пушистость полученной пряжи зависят от длины и степени извитости волокон шерсти.

Длина волокон шерсти колеблется от 20 до 240 мм. Однородная шерсть по длине подразделяется на коротковолокнистую (до 55 мм) и длинноволокнистую (более 55 мм). Извитость шерсти характеризуется числом извитков, приходящихся на сантиметр волокна. Чем тоньше шерсть, тем выше ее извитость. В зависимости от формы извитков различают шерсть пологой, высокой и нормальной извитости.

Высокоизвитая коротковолокнистая шерсть перерабатывается в толстую и пушистую аппаратную (суконную) пряжу, длинноволокнистая шерсть пологой извитости - в тонкую гладкую гребенную пряжу для производства камвольных тканей.

Толщина волокон колеблется в больших пределах в зависимости от типа и оказывает большое влияние на толщину, мягкость и упругость пряжи.

Прочность шерсти в значительной степени зависит от ее строения. Относительная разрывная нагрузка и износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой, так как грубые волокна (ость, мертвый волос) имеют сердцевинный слой, заполненный воздухом.

Удлинение волокон определяется в большей степени упругой и эластической компонентами деформации, благодаря чему шерстяные ткани мало сминаются.

Шерсть тонкорунных овец обычно белая или слегка кремовая, а грубошерстных и помесных - цветная (серая, рыжая или черная).

Блеск шерсти обусловливается формой и размером покрывающих ее чешуек: крупные плоские чешуйки придают шерсти максимальный блеск, а мелкие, сильно отстающие - делают ее матовой.

По гигроскопичности шерсть превосходит все волокна. Она медленно впитывает и испаряет влагу. Под действием влаги и тепла кератин размягчается и удлинение шерсти возрастает до 60% и более.

При высыхании шерсть дает максимальную усадку, поэтому изделия из нее рекомендуется подвергать химической чистке.

Шерсть устойчива к действию всех органических растворителей.

Концентрированные кислоты разрушают волокна шерсти: азотная вызывает пожелтение, серная - обугливание.

По светостойкости шерсть превосходит все натуральные волокна.

В пламени волокна шерсти спекаются, образуя на конце черный шарик, который легко растирается, издавая запах жженого пера. При вынесении из пламени они не горят.

Натуральный шелк

Натуральным шелком называют тонкие непрерывные нити, выделяемые железами гусениц шелкопрядов при завивке кокона перед окукливанием. Основное промышленное значение имеет шелк одомашненного тутового шелкопряда, гусениц которого выкармливают листьями тутового дерева (шелковицы).

Гусеница выдавливает через два шелкоотделительных протока две тонкие шелковины, состоящие из белкового соединения фиброина. На воздухе они застывают и склеиваются выделяемым гусеницей белковым клеем серицином в одну коконную нить. При рассмотрении коконной нити под микроскопом (рис. 5) четко видны две шелковины. Склеивающий их серицин распределяется по длине неравномерно и образует на отдельных участках застывшие наплывы и сгустки. В поперечном разрезе шелковины имеют овальную или треугольную форму с округленными гранями.

Коконную нить гусеница укладывает слоями, формируемыми из мелких петелек в виде восьмерок. В результате образуется кокон - плотная замкнутая склеенная серицином оболочка с четко выраженной мелкозернистой поверхностью, внутри которой гусеница превращается в куколку.

Коконы обрабатывают паром для умерщвления куколок и высушивают горячим воздухом. Сухой кокон, подлежащий хранению, должен быть гремящим. Размотка коконов производится на кокономо-тальных фабриках. Для размягчения коконы обрабатывают горячей водой при температуре 95-98 ° С, затем путем растряски коконов находят конец коконной нити, соединяют несколько нитей и разматывают коконы на кокономотальном станке. В результате получают шелк-сырец, состоящий из нескольких коконных нитей. Отходы, получаемые при сборе коконов в шелководческих хозяйствах и размотке коконов (верхние спутанные слои и внутренние оболочки, коконы с отверстиями и не поддающиеся размотке)

используются для выработки шелковой пряжи.

Линейная плотность коконной нити колеблется от 0,3 до 0,4текс. Поперечник одной шелковины в среднем 16мкм, а коконной нити -32 мкм. Шелк-сырец выпускается линейной плотностью 1,0 и 3,2текс.

Длина коконной нити - до 1500 м, а размотанной нити -600-900 м. Относительная (разрывная нагрузка коконной нити несколько меньше, чем хлопка, разрывное удлинение - в 2-2,5 раза больше. Доля упругой деформации в полном удлинении составляет 60%, поэтому ткани из натурального шелка мало сминаются.

Цвет отваренных коконных нитей слегка кремовый.

Натуральный шелк химически более стоек, чем шерсть. Разбавленные щелочи и кислоты, органические растворители на натуральный шелк не действуют. При кипячении в мыльно-содовых растворах серицин растворяется, а фиброин остается. При длительном действии воды и при повторных стирках на окрашенных волокнах возникает белесый налет, который портит внешний вид изделий. Некоторое оживление окраски и повышение блеска может быть достигнуто полосканием в разбавленном растворе уксусной кислоты.

Прочность натурального шелка в мокром состоянии снижается на 5-15%.

По светостойкости натуральный шелк уступает всем прочим натуральным волокнам. Горение волокна происходит аналогично горению шерсти.

Шелк достаточно прочное натуральное волокно. Обладает хорошими упругими и сорбционными свойствами, красивым матовым блеском. Используется для изготовления тонких платьевых тканей, атласов, декоративных и галстучных тканей, крученых изделий и высокопрочных технических тканей.

Б. ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Идея создания химических волокон нашла свое воплощение в конце XIX в. благодаря развитию химии. Прототипом процесса получения химических волокон послужило образование нити шелкопрядом при завивке кокона.

Производство химических волокон интенсивно развивается во всем мире. Увеличивается их доля в общем объеме сырья для текстильной промышленности. При этом снижается доля искусственных волокон в общем мировом объеме производства химических волокон, и наоборот, растет производство синтетических волокон, в частности полиэфирных.

Промышленное производство химических волокон включает в себя пять этапов:

получение и предварительная обработка сырья;

приготовление прядильного раствора или расплава;

формование нитей;

текстильная переработка.

Основным исходным сырьем для получения химических волокон служат древесина, отходы хлопка, стекло, металлы, нефть, газы и каменный уголь.

При производстве химических волокон необходимо из твердого исходного полимера получить тонкие текстильные нити или волокна. Для этого исходный полимер переводится в жидкое или размягченное состояние. Расплав определенной вязкости или прядильный раствор нужной концентрации высокомолекулярного вещества (полимера) фильтруется, освобождается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия в фильерах. Фильеры представляют собой рабочие органы машин, осуществляющие формование волокон. Струйки прядильных растворов или расплавов, вытекающие из фильеры, затвердевая, образуют элементарные нити.

Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации, можно получить профилированные и полые волокна.

При формовании химические волокна получают в виде комплексных нитей, состоящих из нескольких элементарных, и в виде штапельных волокон - отрезков нити небольшой длины.

При производстве текстильных комплексных нитей в фильере может быть от 12 до 100 отверстий. Элементарные нити, сформованные из одной фильеры, соединяют, вытягивают и скручивают.

Отделка нитей включает в себя промывку, сушку, крутку и термическую обработку для фиксирования крутки. Некоторые нити подвергаются белению и крашению.

К операциям текстильной переработки относятся скручивание, фиксация крутки, перемотка и сортировка.

При производстве штапельных волокон в фильере может быть до 15000 отверстий. Элементарные нити, сформованные из одной фильеры, представляют собой жгут волокон. Жгуты соединяются в ленту, которая режется на пучки любой заданной длины. Резка производится обычно на текстильных предприятиях. Длина нарезанных пучков обусловлена нуждами производства и колеблется от 40 до 350мм. Выпускают штапельные вискозные, капроновые, лавсановые, нитроновые и другие волокна. Их перерабатывают в пряжу или изготовляют из них нетканые материалы. Штапельные волокна используют как в чистом виде, например при производстве вискозной пряжи, так и в смеси друг с другом или с натуральными волокнами. Названия штапельных волокон включают в себя наименование волокна, например штапельные капроновые волокна, штапельный лавсан. Если указано только слово «штапельные», подразумеваются вискозные волокна.

Химические волокна подразделяют на искусственные и синтетические.

Искусственные волокна

К искусственным относят волокна из целлюлозы и ее производных. Это вискозное, триацетатное, ацетатное волокна и их модификации.

Вискозное волокно вырабатывается из целлюлозы, полученной из древесины ели, пихты, сосны.

Различают обычное вискозное волокно и его модификации.

Обычные вискозные волокна обладают рядом положительных свойств: мягкостью, растяжимостью, устойчивостью к истиранию, хорошей гигроскопичностью, светостойкостью. Однако при увлажнении эти волокна сильно набухают, что приводит к повышенной усадке изготовленных из них текстильных материалов, и теряют прочность.

Среди модификаций следует отметить следующие: высокопрочное вискозное волокно, вискозное высокомолекулярное волокно и полинозное волокно.

Высокопрочное вискозное волокно обладает наиболее равномерной структурой, что обеспечивает его прочность, устойчивость к истиранию и многократным изгибам.

Вискозное высокомолекулярное волокно является полноценным заменителем средневолокнистого хлопка. Это волокно более прочное, упругое и износостойкое, чем обычное вискозное волокно.

В чистом виде вискозное высокомолекулярное волокно используют для смешивания с хлопком и химическими волокнами. Оно придает тканям шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их усадку и сминаемость.

Полинозное волокно - модифицированное вискозное волокно, являющееся полноценным заменителем тонковолокнистого хлопка при производстве сорочечных, бельевых, плащевых тканей, тонких трикотажных полотен и швейных ниток. Полинозное волокно превосходит обычное вискозное гёблокно по прочности, упругости, износостойкости, устойчивости к действию щелочей, но имеет более низкую гигроскопичность.

Под микроскопом видно, что поперечное сечение обычного вискозного волокна сильно изрезано. В продольном сечении глубокие бороздки, идущие вдоль цилиндрического волокна, выглядят как штрихи.

Вискозные волокна устойчивы к действию всех органических растворителей. При стирке необходимо учитывать, что в мокром состоянии вискозные волокна теряют около 50-60 % прочности. При высыхании прочность восстанавливается.

Горят волокна быстро, желтым племенем, образуют легкий сероватый пепел с характерным запахом жженой бумаги.

Из всех искусственных волокон вискозные имеют наибольшее применение при изготовлении тканей.

Триацетатные и ацетатные волокна называют ацетилцеллюлоз-ными. Они вырабатываются из хлопковой целлюлозы.

Под микроскопом поперечный срез ацетилцеллюлозных волокон менее изрезанный, чем вискозных, поэтому в продольном направлении они имеют меньше штрихов.

Ацетилцеллюлозные волокна обычно тоньше, мягче, легче вискозных и имеют больший блеск. По гигроскопичности, прочности, износостойкости ацетилцеллюлозные волокна уступают вискозным. В мокром состоянии волокна дают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них при стирке не рекомендуется кипятить и выкручивать.

Гигроскопичность триацетатных волокон в 2,5 раза ниже, чем ацетатных.

Особенностью ацетатных волокон является их способность пропускать ультрафиолетовые лучи.

При горении ацетатного волокна на его конце образуется оплавленный бурый шарик и ощущается характерный запах уксуса.

Ацетилцеллюлозные волокна применяют для изготовления тканей и тонких трикотажных полотен. Высокая электризуемость, низкие гигроскопичность и воздухопроницаемость, невысокие механические свойства и способность повреждаться при стирке и химической чистке привели к снижению спроса на изделия из ацетатных и триацетатных волокон и сокращению их производства.

Синтетические волокна

Полиамидные волокна. Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти.

Под микроскопом полиамидные волокна представляют собой гладкие цилиндры с микроскопическими порами и трещинами. В поперечном сечении обычные волокна имеют круглую форму, профилированные волокна могут быть плоскими, трехгранными, многогранными или изрезанными.

Легкость, упругость, исключительно высокие прочность и износостойкость полиамидных волокон способствуют их широкому применению. Полиамидные волокна не разрушаются микроорганизмами и плесенью, не растворяются органическими растворителями, стойки к действию щелочей любой концентрации.

При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса капрона начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча.

К недостаткам капрона относится его низкая гигроскопичность и легкоплавкость.

Капрон выпускается в виде комплексных нитей, мононитей, штапельного волокна и широко применяется для изготовления тканей, трикотажа, швейных ниток, кружев, лент.

Шелон - структурно-модифицированное полиамидное легкое волокно, используемое при выработке шелковых блузочных и платьевых тканей.

Мегалон - модифицированное полиамидное волокно, близкое по гигроскопичности к хлопку, но превосходящее его по прочности и износостойкости в три раза.

Трилобал - профилированные полиамидные нити, имитирующие натуральный шелк.

Трехгранные профилированные полиамидные нити и нити плоского сечения придают изделиям мерцающий блеск.

Полиэфирные волокна. В общемировом производстве синтетических волокон полиэфирные волокна занимают первое место. Среди полиэфирных волокон хорошо известен лавсан. Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти. Характерными свойствами лавсана являются легкость, упругость, прочность, морозостойкость, стойкость к гниению и плесени, устойчивость к действию моли.

По прочности и химической стойкости лавсан несколько уступает капрону, но превосходит его по термической стойкости.

Лавсан устойчив к стирке и химической чистке. Гигроскопичность лавсана в 10 раз ниже, чем капрона, поэтому в текстильном производстве штапельный лавсан применяют для смешивания с вискозными и натуральными волокнами. В чистом виде лавсан используется для изготовления швейных ниток, кружев, ворса ковров и искусственного меха.

Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.

Полиуретановые волокна. Полиуретан используют для формования нитей спандекс (ликры).

Волокна спандекс относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью. При разрывном удлинении 600-800% эластическое восстановление сразу после снятия нагрузки составляет 90%, а через 1 мин - 95%. По растяжимости и эластичности нити спандекс не уступают резиновым жилкам, а по устойчивости к истиранию превосходят их в 20 раз.

Нити спандекс обладают легкостью, мягкостью, хемостойкостью, устойчивостью к действию пота и плесени, хорошо окрашиваются, придают изделиям упругость, эластичность, формоустойчивость и несминаемость. К их недостаткам относятся низкие гигроскопичность и теплостойкость, невысокая прочность и светостойкость.

Применяются нити спандекс для изготовления эластичных лент, тканей и трикотажных спортивных, корсетных и медицинских изделий.

Полиуретановые волокна не меняют свойств в мокром состоянии, поэтому изделия из них рекомендуется стирать.

Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна. Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Нитрон - наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. По теплозащитным свойствам пре-

восходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая. Нитрон отличается кислотостойкостью, устойчив к действию всех органических растворителей, к действию бактерий, плесени, моли, но разрушается щелочами.

Горит нитрон желтым коптящим пламенем со вспышками, образуя на конце твердый шарик.

Высокообъемные нитроновые нити применяют для изготовления шарфов, платков, верхних трикотажных изделий; штапельный нитрон смешивается с хлопком, шерстью, вискозными волокнами при производстве тканей.

Полнвинилхлоридные (ПВХ) волокна. Исходным сырьем для получения ПВХ волокон служат этилен и ацетилен.

Выпускаются суровые и окрашенные в массе поливинилхлоридные волокна. Различают высокоусадочные волокна шерстяного и хлопкового типа и малоусадочные. Высокоусадочные волокна в два раза прочнее малоусадочных.

Прочность волокон в мокром состоянии не изменяется, удлинение очень сильно увеличивается и составляет для высокоусадочных 35-50%, для малоусадочных 100-120%.

Волокна негигроскопичны, не набухают в воде, но имеют высокую паропроницаемость. Теплопроводность волокон в 1,3 раза ниже, чем у шерсти.

ПВХ волокна морозостойки, стойки к действию микроорганизмов и плесени, щелочей, спирта и бензина. При сушке в токе горячего воздуха волокна дают необратимую тепловую усадку. Рекомендуется стирка изделий в теплых растворах моющих средств без кипячения. Обработка на паровоздушном манекене, прессе и утюгом не допускается.

Волокна сильно электризуются, поэтому применяются для изготовления лечебного белья. ПВХ волокна широко используются для ворса искусственного меха и ковров, для изготовления трикотажа, рельефных шелковых тканей, нетканых утеплителей, негорючих обивочных, портьерных и драпировочных тканей.

Модифицированное поливинилхлоридное волокно называется хлорином. Хлорин - матовое и малоупругое синтетическое волокно, отличающееся высокой кислотостойкостью, не растворяется даже в царской водке, стойко к действию щелочей, окислителей.

Термостойкость хлорина ниже, чем ПВХ волокон. Гигроскопичность хлорина очень низкая, волокно сильно электризуется, накапливая на поверхности отрицательные заряды, поэтому хлорин также используется для лечебного белья.

Хлорин не горит. При внесении в пламя волокно сжимается, ощущается запах хлора. Добавление хлорина снижает горючесть текстильных материалов.

Применение хлорина аналогично применению ПВХ волокон. Используется хлорин также для спецодежды.

Поливинилспиртовые волокна. Эти волокна вырабатываются из поливинилового спирта. Одно из волокон этой группы - винол. Ви-нол - наиболее дешевое и гигроскопичное синтетическое волокно. По гигроскопичности винол приближается к хлопку, а по стойкости к истиранию в два раза его превосходит.

Винол стоек к действию мыльно-содовых растворов, но в мокром состоянии теряет прочность на 15-25%.

Применяется винол в чистом виде и в смеси с вискозными или натуральными волокнами для изготовления тканей бытового назначения

Полиолефиновые волокна. Это самые легкие синтетические волокна. К ним относятсяполиэтиленовые и полипропиленовые волокна.

Исходным сырьем для синтеза полиолефинов служат продукты переработки нефти - пропилен и этилен. Из полипропилена вырабатывают мононити, комплексные нити, объемные извитые нити и штапельное волокно, из полиэтилена - мононити, комплексные нити, разрезные нити (типа ленточек). Полиолефиновые волокна негигроскопичны и легкоплавки: полиэтиленовые волокна плавятся при температуре 130- 135°С, полипропиленовые - при 170° С Обладая высокой прочностью, волокна устойчивы к действию микроорганизмов, моли, плесени и моющих средств. Полиэтиленовые волокна прочнее полипропиленовых и меньше растягиваются

Полиолефиновые волокна устойчивы к действию кислот, щелочей, окислителей, восстановителей. Изделия из полиолефиновых волокон рекомендуется чистить в водных растворах моющих средств.

Из полиолефиновых волокон вырабатываются прочные, нетонущие и негниющие канаты и материалы технического назначения. Используются они также для плащевых и декоративных тканей, основы и ворса ковров.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Кроме уже перечисленных существуют волокна из природных неорганических соединений. Они делятся на натуральные и химические.

К натуральным неорганическим волокнам относится асбест -тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки (температура плавления асбеста достигает 1500° С), щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.

Элементарные волокна асбеста объединены в технические волокна, которые служат основой для нитей, используемых для технических целей и при выработке тканей для специальной одежды, способных выдерживать высокие температуры и открытый огонь.

Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна (кремниевые) и металлосодержащие.

Кремниевые волокна, или стекловолокна, изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3-100 мкм и очень большой длины. Кроме них изготовляют штапельное стекловолокно диаметром 0,1-20 мкм и длиной 10-500 мм. Стекловолокно негорюче, хемостойко, обладает электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Используется для изготовления лент, тканей, сеток, нетканых полотен, волокнистых холстов, ваты для технических нужд в различных отраслях хозяйства страны.

Металлические искусственные волокна вырабатывают в виде нитей путем постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки. Так получают медные, стальные, серебряные, золотые нити. Алюминиевые нити изготовляют, нарезая плоскую алюминиевую ленту (фольгу) на тонкие полоски. Металлическим нитям можно придать разные цвета нанесением на них цветных лаков. Для придания большей прочности металлическим нитям их обвивают нитями из шелка или хлопка. Когда нити покрывают тонкой защитной синтетической пленкой, прозрачной или цветной, получают комбинированные металлические нити - метлон, люрекс, алюнит.

Вырабатываются металлические нити следующих видов: округлая металлическая нить; плоская нить в виде ленточки - плющенка; крученая нить - мишура; плющенка, скрученная с шелковой или хлопчатобумажной нитью,- прядево.

Кроме металлических изготовляют металлизированные нити, которые представляют собой узкие ленточки из пленок с металлическим покрытием. В отличие от металлических металлизированные нити более упругие и легкоплавкие.

Металлические и металлизированные нити используют для выработки тканей и трикотажа для вечерних платьев, золотошвейных изделий, а также для декоративной отделки тканей, трикотажа и штучных изделий.

Лекция № 2

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

Классификация текстильных волокон

Волокно - это протяженное, гибкое и прочное тело с малыми попереч­ными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготов­ления пряжи и текстильных изделий.

Натуральные волокна, формируются в природе без непосредственного участия человека. Могут быть растительного, животного и минерального происхождения.

К химическим относятся нити и волокна, создаваемые в заводских условиях путём формирования их из природных или синтетических полимеров.

Натуральные волокна

Натуральные волокна растительного происхождения в зависимости от их расположения в растении делят на:

Семенные (получаемые из семян хлопчатника) – хлопок;

Лубяные (стеблевые) – лен, пенька, джут, кенаф, канатник, рами и др.;

Листовые (добываемые из листьев растений) – манильская пенька, сизаль и др.;

Плодовые (добываемые из скорлупы кокосовых орехов) – кокосовые волокна (койр).

Хлопком называютволокна, растущие на поверхности семян растения хлопчатника.

По виду волокно хлопка делят на средневолокнистый – длиной 30…35 мм (наиболее урожайный) и тонковолокнистый – тонкие волокна длиной 35…50 мм.

Волокно хлопка (рис. 2.2) имеет трубчатое строение. По мере созревания изменяется длина и форма волокна (извитость) и соотношение между внешним и внутренним диаметрами. Толщина стенок и извитость волокна зависят от степени зрелости (Z ), которая определяется отношением наружного (D ) и внутреннего (d ) диаметров волокна: Z  D/d . Наиболее пригодными для изготовления текстильных материалов считаются волокна хлопка со степенью зрелости 2,5…3,5.

Для производства текстильных материалов применяют волокна следующей длины: до 27 мм – короткие; 27…35 мм – средние; 35…50 мм – длинные.

Хлопковое волокно до 98% состоит из -целлюлозы (), относящейся к классу полисахаридов. Кроме-целлюлозы в состав полимерного вещества волокна входят: до 1,5% низкомолекулярные фракции целлюлозы ; до 1% воска и жиры, которые расположены на наружной поверхности волокна; до 0,5% азот, зольные, белковые и другие вещества, которые расположены между надмолекулярными образованиями основного полимерного вещества.

Наличие 3-х гидроксильных групп ( ОН) в элементарном звене -целлюлозы обеспечивает волокнам и материалам способность взаимодействовать с влагой.

Свойства:

высокие гигиенические свойства;

высокая прочность;

низкая кислотоустойчивость (особо сильное разрушающее воздействие на хлопковые волокна оказывают серная, соляная и азотная кислоты);

высокая щелочеустойчивость;

под действием световых лучей ухудшаются механические свойства, увеличивается жест кость и ломкость;

при увлажнении целлюлозные волокна набухают, становятся прочнее на 10-20 %;

выдерживают нагревание без изменения свойств до 150 0 С; легко воспламеняются.

Льняное волокно (-целлюлоза ) получают из растения льна-долгунца путем механического выделения волокна из стебля растения. Элементарное волокно льна имеет сильно вытянутую веретенообразную форму с узким каналом посередине (рис. 2.4) с закрытыми заострёнными концами. Волокна залегают в паренхиме коры стебля льна, который расположен между наружной покрывной тканью и слоем камбия , лежащим около слоя древесины , являющейся остовом стебля. Центральная часть стебля растения называется сердцевиной . Все слои стебля льна, от покрывной ткани до слоя камбия, называют корой стебля или лубом . Длина элементарного волокна льна колеблется в пределах от 10…24 мм, поперечник 12…20 мкм (1 мкм  10 -6 м). Элементарные волокна льна соединяются между собой в пучки при помощи срединных пластинок, состоящих из пектиновых веществ и лигнина. В пучке от 15…30 элементарных волокон, а в поперечном сечении стебля 20…25 пучков. Выделенные из стебля пучки элементарных волокон образуют технические волокна, длина которых составляет 170…250 мм, а поперечник 150…250 мкм.

Льняные волокна содержат меньше целлюлозы и больше других примесей, чем хлопок. Это затрудняет отделку льняных тканей.

Свойства:

похожи на свойства хлопковых волокон. Но льняные волокна прочнее, имеют большую светостойкость; имеют меньшую растяжимость при удлинении; большую сминаемость.

Также натуральные волокна растительного происхождения получают из рами, джута, конопли, кенафа и других растений.

Строение волокон конопли (пеньки) аналогично льняным, но элементар­ные волокна ее при той же длине более толстые и грубые. Применяют для изготовления канатов и технических тканей, а также в виде пряжи для текстильной и трикотажной промышленности. В зависимости от условий обработки волокна могут иметь зеле­ный, серый или коричневый цвет.

Джут - теплолюбивая и влаголюбивая культура семейства липовых. Комплексное волокно джута более тонкое, чем пень­ка. Основное применение джута - упаковочные ткани и мешки. Однако в последнее время предлагается использовать волокно джута для изготовления бытовых тканей - портьерных, обивочных и даже бельевых и джинсовых (в смеси с шерстью, льном, вискозным волокном и шелком).

Рами к ак и лен относится к тонкостеблевым волокнам, которое получается из стеблей многолетнего субтро­пического растения семейства крапивных. Техническое волокно рами - наиболее тонкое из всех лубяных, оно отличается высокими сорбционными свойствами. Волокна рами хорошо окрашиваются, прочны и эластичны, имеют красивый внешний вид. Рами используют в чистом виде и в смесках с хлопком для изготовления одежных и бельевых тканей. Недостатком рами является возможность аллерги­ческих реакций в виде зуда и жжения при контакте с кожей.

Волокна крапивы двудомной прочны, шелковисты, имеют высокую белизну и блеск. Используются для производства грубых тканей и веревок. Но пока не разработана экономически выгодная технология промышленного производства.

Шерстяным волокном, шерстью , называют волосяной покров животных – овец, коз, лам, верблюдов и других млекопитающих.

Шерсть, состриженную, счесанную или собранную с животных при линьке, называют натуральной . Шерсть, снятую со шкур, называют заводской или шубной . Шерсть, полученную при разделении на волокна шерстяного лоскута или тряпья, называют восстановленной.

Волокно шерсти состоит из чешуйчатого – 1, коркового – 2 и сердцевинного – 3 слоев (рис. 2.5). Чешуйчатый слой выполняет защитную функцию. Корковый слой состоит из веретёнообразных клеток, состоящих из фибрилл белка кератина, соединенных между собой межклеточным веществом. Сердцевина появляется в волокне шерсти при его росте и состоит из высохших пластинчатых клеток, расположенных перпендикулярно фибриллам коркового слоя. Расстояние между пластинчатыми клетками заполнено воздухом. В зависимости от зрелости и характера строения шерстяное волокно делят на четыре типа: пух, переходный волос, ость, мертвый волос.

Пух – состоит из чешуйчатого и коркового слоёв; волокно короткое, сильно извитое; толщина волокна – 14…30 мкм. Покрыто кольцеобразными чешуйками, которые представляют собой ороговевшие клетки.

Переходный волос  содержит чешуйчатый, корковый слои и слаборазвитую сердцевину, имеет малую извитость, толщина – 25…35 мкм.

Ость – имеет все три слоя, толщина – 40…60 мкм. Толще и грубее пуха, почти не имеет извитости. Покрыт пластинчатыми чешуйками.

Мертвый волос  имеет чешуйчатый и сердцевинный слои, корковый слой практически отсутствует, толщина  более 60 мкм. Наиболее грубое неизвитое волокно, жесткое, ломкое, плохо окрашивается.

Для производства текстильных полотен наибольшее применение нашли шерстяные волокна толщиной: 14…25 мкм  тонкие волокна, 25…31 мкм  полутонкие волокна, 31…40 мкм  полугрубые волокна.

Мертвый волос в текстильном производстве не применяется из-за его высокой хрупкости и ломкости.

Длина волокон тонкой шерсти лежит в пределах 50…80 мм, а грубой 50…200 мм.

Основным полимерным веществом шерсти (до 90%) является белок кератин .

Макромолекулы, агрегируясь, образуют элементарные нитевидные структуры спиралевидной формы – прото - и микрофибриллы . В результате дальнейшего взаимодействия микрофибриллы агрегируются в фибриллы , которые образуют волокна: шерсти, шелка, коллагена и др. Наличие у белков таких групп, как  NH,  OH и других, обеспечивает материалам, изготовленных из белковых волокон, способность взаимодействовать с влагой.

Свойства:

малая сминаемость;

в мокром состоянии на 30 % теряет прочность;

высокая свойлачиваемость из-за чешуйчатой поверхности;

низкая теплопроводность; самая высокая гигроскопичность;

достаточно высокая устойчивость к действию света%;

низкая термостойкость – при температуре 100-110 0 С волокна становятся ломкими и жесткими, снижается прочность.

Шёлковые волокна получают из коконов тутового или дубового шелкопряда. Тутовый шелкопряд в своем развитии проходит 4 стадии: яички (грена), гусеница, куколка, бабочка.

Бабочка шелкопряда откладывает от 400 до 600 яичек, из которых появляются гусеницы. Через 28-34 дня гусеница завивает кокон. В коконе гусеница превращается в куколку, а куколка – в бабочку. Бабочка, проделав в коконе отверстие, выходит наружу. Затем после спаривания самка откладывает грену и погибает.

В момент образования кокона (рис. 2.7 а) гусеница выпускает через шелкоотделительные железы две тонкие нити 1 из белка фиброина , которые соединяет между собой веществом 2, состоящим из белка серицина (рис.2.7 в ). Поперечный срез нитей шёлка изображен на рис. 2.7 б .

Шёлковое волокно имеет монолитную структуру и может достигать в длину нескольких сотен метров. Толщина шелкового волокна составляет 10-15 мкм. Шелк дубового шелкопряда более прочный, но менее мягкий и ровный, чем шелк тутового шелкопряда.

Свойства:

высокая гигроскопичность;

высокая прочность, мягкость, шелковистость;

в мокром состоянии на 15 % теряет прочность;

высокая устойчивость к кислотам и низкая – к щелочам;

самая низкая светостойкость (нельзя сушить на солнце!);

низкая термостойкость;

высокая усадка.

Асбест (греч. asbestos, буквально ‒ неугасимый, неразрушимый), название, объединяющее группу тонковолокнистых минералов из класса силикатов, образующих агрегаты, сложенные тончайшими, гибкими волокнами. Этими свойствами обладают минералы двух групп ‒ серпентина и амфибола, известные под названием хризотил-асбеста и амфибол-асбеста, различные по атомной структуре. По химическому составу асбестовые минералы ‒ водные силикаты магния, железа и отчасти кальция и натрия. Наибольшее значение имеет хризотил-асбест (95%).

Хризотил-асбест‒ минерал из группы серпентина, состав Mg 6 (OH) 8 ; Цвет в куске зеленовато-серый. Блескшелковистый. Твердость по минералогической шкале 2‒2,5, плотность 2500 кг/м 2 . Волокна гибки, обладают высокой прочностью на разрыв [около 3 ГН/м 2 (300 кгс/мм2)], высокой огнестойкостью (t пл около 1500°C), плохо проводят тепло и электричество. Длинаволокон варьирует от долей мм до 50 мм, редко более, толщина‒ доли мкм. В РФ добывается на Урале.

В данной теме рассматриваются вопросы, связанные с особенностями строения, получения и свойств различных видов волокон, а также влиянием указанных факторов на свойства готовых текстиль-ных материалов.Основным веществом, составляющим все натуральные волокна растительного происхождения и наиболее распространенные химические волокна, получаемые на базе растительного сырья (вискозное, ацетатное, медно-аммиачное и др.), является природный полимер целлюлоза. Из существующих видов целлюлозных волокон наиболее распространенными для производства одежды являются хлопковые и льняные волокна.
Волокна растительного происхождения
Хлопковое волокно. Из истории хлопка и хлопководства.
Хлопок – одно из древнейших прядильных волокон. Первые изделия из хлопка были найдены в Мексике, и сделаны они были еще в VI в. до н.э. Также археологи находили семена хлопка в Пакистане и Индии, которым оказалось более 9 тыс. лет. В древности его называли «древесной шерстью». Согласно индийским легендам хлопчатник считался подарком небес, ведь именно здесь, на берегах Инда, начали выращивать и развивать хлопковую культуру. Индийцы верили, что из этих нежных нитей созданы постели богов, ночуя на которых боги становились добрее и милосерднее. Индийцы ткали хлопчатобумажные ткани, и ценилось такое полотно достаточно высоко. Индия продавала ткани арабам и грекам, о чем свидетельствуют многие исторические издания.
Распространению хлопка на Запад способствовали завоевательные походы Александра Македонского. Однако он довольно медленно распространялся по миру. Сначала эта культура проникла в Китай, и там ее знали за 2,5 тыс. лет до н.э., но использовали в основном как декоративное растение. И лишь с XIII в., после завоевания Китая монголо-татарами, хлопкоткачество укрепило свои позиции. Известно, что по Великому шелковому пути возили не только шелковые, но и хлопчатобумажные ткани, а также хлопок, хлопчатобумажную пряжу и красители для тканей. Важную роль в распространении хлопка в Европе в XI–XII вв. сыграли крестовые походы западноевропейских феодалов на Ближний Восток. Технология производства хлопка получила распространение в Италии, а затем через Швейцарию пришла в Германию, далее в Саксонию, Францию и Англию. На Руси хло-
пок стал известен в середине XV века благодаря торговым связямс Бухарой, Самаркандом и другими городами Средней Азии. Во второй половине XVII в., при царе Алексее Михайловиче, была предпринята попытка разводить хлопок под Москвой, но она потерпела полный провал. Первым в России в 20-е годы XVIII в. хлопчатобумажные ткани стал производить обрусевший голландец Аван Тамес. В конце XVIII в. хлопчатобумажное (ситцевое) производство зарождается в центральных районах России – Ивановской, Тверской, Владимирской и Мо-
сковской областях. В итоге ожесточенной конкуренции с исконно русским льном хлопчатобумажные ткани заняли лидирующие положение в производстве тканей из натуральных волокон.
Получение, строение и химический состав хлопковых волокон.
Хлопок – волокно семенного происхождения, растущее на поверхности семян растения хлопчатника из семейства мальвовых (рис. 1.3).

Известно более 40 ботанических видов хлопчатника, которые различа-ются по урожайности, скороспелости и качеству волокна. Культивиру-
ется 2 вида – волосистый (средневолокнистый) и барбадосский (тон-
коволокнистый) хлопчатник. Основными хлопководческими районами
(странами) являются: Индия, Египет, Китай, США, Средняя Азия, Закавказье и юг Украины.
Основным полимером хлопка является – целлюлоза (96%); кроме нее волокна имеют в своем составе небольшое количествонизкомолекулярных фракций целлюлозы (1,5 %), жиры и воски
(около 1 %) и др.
Строение волокон зависит от степени их зрелости. Волокна хлопка делят
на: совершенно незрелые, незрелые, недозрелые, зрелые и перезрелые (рис. 1.4.) Под микроскопом незрелые волокна хлопка – сплющенные, лентовидные, с тонкими стенками и широким каналом внутри. По мере созревания волокон в их стенках откладывается целлюлоза, и толщина стенок увеличивается, канал становится уже, волокно приобретает извитость. Толщина стенок и степень извитости оказывают влияние на его качество. Незрелые тон костенные волокна имеют вид плоских или свернутых ленто чек, обладают малой прочностью, низкой эластичностью, плохо окрашиваются. Зрелые волокна хлопка в продольном виде представляют собой сплющенные трубочки с характерной спиральной извитостью, что
объясняет высокую ценность хлопка как прядильного материала.

Перезрелые волокна имеют цилиндрическую форму и узкий канал внутри. Канал в волокнах хлопка открыт с одной стороны. Перезрелые волокна имеют толстые стенки, повышенную прочность, прямую (не извитую) форму и сравнительно большую жесткость. Ни те, ни другие волокна к текстильной переработке непригодны. По степе ни зрелости, которая оценивается исходя из соотношения наружного и внутреннего диаметров волокна, хлопковые волокна подразделяются на 11 групп:
от 0 (незрелое волокно) до 5 (предельно зрелое волокно) с интервалом 0,5. Наиболее пригодны для изготовления текстильных материалов волокна со степенью зрелости 2,5–3,5.

В поперечном срезе волокна имеют бобовидную, иногда округлую форму с каналом посередине (рис. 1.5), который открыт с одного конца, что влияет на способность легко смачиваться и набухать изнутри, превосходя по этому показателю лубяные волокна. Наряду с этим, не смотря на небольшую массу хлопковое волокно, имеет развитую поверхность, что обусловливает положительное адсорбционное свойство хлопка. Волокна хлопка легко сцепляются между собой, распрямляются при вытягивании и хорошо поддаются закручиванию. Благодаря этим свойствам хлопок, появившийся в Европе позднее других волокон (льняных и пеньковых), очень быстро завоевал себе главенствующее положение в текстильном производстве.

Волокна хлопка вместе с семенами называются хлопком – сырцом. 1/3 массы хлопка-сырца составляют волокна, 2/3 – семена. Семена хлопка содержат до 15 % хлопкового масла, которое используют в пищевой
промышленности.
Собранный с кустов хлопчатника хлопок-сырец поступает на первичную обработку, включающую в себя следующие операции:
предварительную очистку хлопка – сырца от частиц листьев, коробочек и веток на машинах чистителях;
отделение волокон от семян на волокноотделительных машинах – в результате получается хлопок – волокно;
очистку волокон от пыли, мелких примесей и пуха на сетчатых барабанах с вакуумным отсосом;
прессование волокон в кипы и их упаковку. Упакованные кипы хлопка далее поступают на хлопкопрядильные предприятия .
Свойства и область применения хлопковых волокон
Длина и толщина волокон зависят от сорта хлопчатника. Хлопковое волокно очень тонкое, его номер 7000–5000. В зависимости от длины волокон различают коротковолокнистый хлопок длиной до 27 мм, средневолокнистый длиной 27–35 мм и длинноволокнистый хлопок длиной 35–50 мм. В группе коротковолокнистого хлопка выделяют
подпушек (волокна длиной до 20 мм), который используется для получения холстов нетка ных полотен и в качестве сырья для производства искусственных волокон. Коротковолокнистый хлопок перерабатывают в толстую и пушистую пряжу для изготовления байки, фланели, бумазеи и других тканей. Из средневолокнистого хлопка вырабатывают пряжу средней толщины для изготовления ситца, кардного сатина и других тканей. Из тонковолокнистого хлопка вырабатывают наиболее тонкую и гладкую пряжу для изготовления высококачественных тонких хлопчатобумажных тканей – батиста, маркизета, гребенного сатина и др. .
Прочность и удлинение волокон зависят от степени их зрелости, так как по мере вызревания хлопка происходит спиральное отложение молекул целлюлозы на стенках волокна, и зрелые волокна приобретают спиральную извитость. Волокно хлопка сравнительно прочное – разрывная длина Lр = 25 рkм., поэтому хлопчатобумажные ткани сильно сминаются. К недостаткам волокна следует отнести малую эластичность, (εэ = 6–8%). Доля пластической деформации в полном удлинении составляет 50%, вследствие малой величины упругой деформа-
ции ткани из хлопкового волокна легко сминаются, а трикотажные изделия – вытягиваются.
Стойкость к истиранию у хлопка сравнительно небольшая, вследствие чего изделия из него обладают низкой носкостью.
Хлопковое волокно обладает хорошей гигроскопичностью – влажность W = 8–9 %, что придает материалам из них хорошие гигиенические свойства. Хлопок обладает способностью быстро впитывать влагу и быстро ее испарять, т.е. быстро высыхает. При погружении в воду волокна набухают и их прочность увеличивается на 10–20 %.
Благодаря наличию канала, открытого с одной стороны, и относительно тонким стенкам хлопок обладает адсобционным свойствам, что способствует хорошему окрашиванию .
При нагревании до температуры 150 °С хлопковые волокна практически не изменяют своих свойств; при температуре выше 150 °С начинается процесс медленного, а затем быстрого раз рушения волокон, со-провождающийся разложением целлюлозы и при температуре 250 °С ее обугливанием. Хлопок н относится к горючим волок нам, он легко загораются в пламени и продолжают быстро гореть после вынесения из него с образованием легко рассыпающегося пепла. При сжигании волокон ощущается запах жженой бумаги.
При действии светопогоды активизируется процесс окисления целлюлозы кислородом воздуха, что приводит к снижению механических свойств (прочности, удлинения), повышению жесткос ти и хрупкости волокон. В результате действия солнечного света в течение 940 ч прочность хлопка снижается на 50 % .
Хлопковое волокно устойчиво к действию щелочей, восстановителей, неустойчиво к действию кислот и окислителей.
Природная окраска хлопка белая или кремовая, в некоторых случаях она может быть бежевой или зеленоватой. Волокна хлопка не имеют блеска (матовые), однако после мерсеризации они приобретают значительный блеск (шелковистость). На ощупь волокна мягкие, тепловатые .
Из хлопка вырабатывают изделия различного назначения – бытовые (бельевые, сорочечные, плательные и костюмные ткани, кружева, тюль, трикотаж и т.д.) и технические (искусственная кожа, брезент, канаты и т.д.)
Виды лубяных волокон. Лубяными называются волокна, залегающие в стеблях, листьях и оболочках плодов лубяных растений. Лубяные волокна относят к классу целлюлозных волокон. Из стеблей растений получают пеньку, джут, рами, льняное волокно, кенаф, канатник, кендырь из листьев растений добывается манильская пенька и сизаль, а из плодов (скорлупы кокосовых орехов) – койр.
Пеньку получают в результате обработки стеблей однолетнего двудольного травянистого растения из семейства крапивных. Пенька применяется преимущественно для изготовления прочных крученых изделий (ниток, шпагата, веревок, канатов), мебельных, мешочных и технических тканей.
Джут – однолетнее тропическое травянистое растение из семейства липовых, достигающее высоты трех-четырех, а в отдельных случаях шести метров. Волокна, полученные из джута отечественных сортов, отличаются высокими показателями: прочностью, мягкостью, тониной. Используется джут почти исключительно для изготовления мешочных тканей.
Кенаф – однолетнее растение, произрастающее на Северном Кавказе. Построению и свойствам элементарного волокна кенаф близок к джуту и используется по тому же назначению.
Канатник – однолетнее травянистое растение высотой до 2,5 м у диких форм и до 4,5 м у культурных. Стебель канатника по строению аналогичен кенафу и джуту. Техническое волокно канатника, уступающее по мягкости волокну кенафа и джута, используется для изготовления шпагата, веревок и канатов.
Кендырь – многолетнее полукустарниковое растение. Длина стебля кендыря достигает 5 м. Волокно кендыря характеризуется высокой прочностью, легкой расщепляемостью на хлопкообразное волокно, высокой стойкостью к действию влаги (малой загниваемостью).
Рами – волокно стеблей многолетнего субтропического травянистого растения из семейства крапивных (китайская крапива). Из луба рами в зависимости от режима обработки получают волокно двух типов: с высоким содержанием целлюлозы (пригодные для получения более тонкой пряжи) и более грубое длинное техническое волокно.
Из рами вырабатывают мебельные ткани, рыболовные сети, канаты, веревки и денежные банкноты. Текстильные материалы из рами завоевывают все большую популярность благодаря своим уникальным свойствам, в частности повышенной износостойкости, высокой способности к влагопоглащению и хорошей воздухопроницаемости .
Для производства текстильных бытовых изделий в основном используется льняное волокно, остальные – для технических целей. Они хотя и превосходят по прочности льняные, но обладают большой грубостью и жесткостью. Основное назначение этих волокон – тарные ткани, веревки, канаты, брезент, парусина.
Льняное волокно. Из истории производства льняных волокон и тканей
Лен был известен уже в каменном веке. Его остатки обнаружены при раскопках древнейших свайных построек в озерных районах Швейцарии. Остатки льняных тканей находили и в других местах. Так, лоскут льняной ткани, который был найден в поселке Чатал Хюйтюк на территории Турции, датируется 6500 г. до н.э. Природные условия долины Нила способствовали разведению льна в Египте. Мастерство ткачей в этой стране достигло невероятного совершенства. Египетские мастера умели не только ткать тончайшие полотняные ткани, но и зна-
ли способ предохранения их от тления. Им был известен секрет лака, который позволял сохранять яркость и свежесть красок в течение многих веков. Одежду изо льна делали не только египтяне, но и сирийцы.
Именно эти страны поставляли лен в Древнюю Грецию вплоть до IV в. Белые, отделанные пурпуром одежды изо льна, очень высоко цени-лись у греков. Римская империя была знакома с производством льна со II в. до н.э. Лен исключительно высокого качества выращивали в Древней Колхиде, откуда тонкие льняные ткани поступали в Рим и во все страны Древнего Востока. В средние века норманны и фризы (народы нынешних Нидерландов и Германии) ставили на корабли паруса из льняного полотна. Славились льняные ткани из Италии, Испании, Франции и Фландрии, а с XVII в. лидирующее положение по производству тканей изо льна заняла Англия.
Нашим предкам славянам лен был хорошо известен с древних времен. Тонкие льняные полотна, которые производили на Руси, называли русским шелком. В X–XIII вв. граница возделывания льна дошла до 60° северной широты: это значительно севернее Пскова, Новгорода и даже Вологды. Лен получил всеобщее признание. В XIII в. с русскими льняными тканями познакомились за границей, и с того времени лен, пенька и полотна из них стали предметом русского экспорта. XVIII в. был ознаменован указом Петра I. Было создано предприятие Казенный
Хамовный двор (1700 г.) по выпуску парусины для флота, а затем (1706 г.) – Полотняный завод для производства полотен, скатертей и салфеток, для которого были специально приглашены мастера из Амстердама
и привезены специальные станы. Окончательную отмену ограничений в льноторговле можно отнести к царствованию Екатерины II. Благодаря этому экспорт продуктов льнопроизводства стал заметно развиваться, и Россия в этом плане оказалась впереди других государств,
в том числе и Англии, охотно покупавшей русский лен .

В семействе льняных насчитывается 330 видов. В России в основном культивируется 2 вида льна: лен-долгунец и лен-кудряш; в меньших количествах выращивается лен-межеумок и стелющийся лен. Основными льноводческими районами является Вологодская, Ярославская, Архангельская, Ки-ровская, Ивановская области, а также северные области Белоруссии и Украины. Лен-кудряш предназначен главным образом для производства льняных масляных семян .
Получение, строение, химический состав. Для получения льняного волокна выращивают специальный вид льна – лен-долгунец (рис. 1.6) , представляющий собой однолетнее травянистое растение с прямым не ветвистым стеблем высотой 80–90 см и диаметром 1–2 мм.

Стебель льна, как и других лубяных растений, состоит из различных по-своему назначению и строению тканей (рис. 1.7 а, б) , основными из которых являются:
покровная ткань 1, состоящая из одного ряда плотно сомкнутых клеток, покрытых снаружи тонкой пленкой-кутикулой;
покровная паренхима 2, состоящая из тонкостенных, равновеликих и не одревесневших клеток, которые содержат запасы питательных веществ в стеблях и служат ложем для волокон льна 3;
тонкий слой камбия 4, состоящего из клеток, жизнедеятельность которых обеспечивает рост льна;
мощный слой древесины 5, являющийся остовом всего стебля;
сердцевина 6, состоящая из рыхлых тонкостенных клеток, в ре-зультате отмирания которых образуется полость 7 стебля .
В лубяном слое коры стебля льна располагаются клетки двух видов: паренхимные и прозенхимные. Тонкостенные равновеликие паренхимные клетки содержат запасы питательных веществ и служат для связывания всех элементов коры. Прозенхимные клетки обладают способностью в процессе роста льна значительно удлиняться, они располагаются вдоль стебля и являются элементарными волокнами льна.
Поперечный срез, внешний вид и поперечное сечение стебля льна представлены на рис. 1,7 а, б.
Основным полимером льняного волокна является α-целлюлоза (80 %); низкомолекулярные фракции составляют 8,5 %, лигнин – 5,2 %, жировосковые вещества – 2,7 %, белковые и зольные – 3,2 %. Таким образом, по сравнению с хлопком в волокне льна содержится большое количество сопутствующих веществ. Присутствие лигнина в составе волокон придает им жесткость, хрупкость и ломкость. Элементарное волокно льна представляет собой растительную клетку веретенообразной формы с узким каналом и заостренными концами (рис. 1.7 б). Волокно имеет первичную и вторичную стен ки, в которых фибриллы расположены по спирали с углом накло на к оси волокна 8–12°. В слоях вторичной стенки по мере при ближения к каналу угол наклона фибрилл уменьшается и может достигать 0°. Слоистая структура волокна образуется в результате постепенного отложения целлюлозы на его стенках.
Длина элементарного волокна и поперечник они зависят от места расположения волокна в стебле: наиболее толстые и короткие располагаются у основания стебля, а в направлении верхушки они становятся тоньше и длиннее. Отдельные элементарные волокна соединяются между собой в пучки с помощью срединных пластинок, состоящих из пектиновых веществ и лигнина. Обычно в пучке содержится 15–30 элементарных волокон, а в стебле – 20–25 пучков. Пучки во локон хорошо развиты по всей длине стебля и благодаря боковым ответвлениям соединяются друг с другом, образуя в стебле сетча тый волокнистый каркас.
Первичная обработка собранного льна состоит из нескольких процессов механических, физических и химических воздействий с целью выделить из стебля пучки волокон. Выделенные волокна подвергают гребнечесанию, в результате чего получают пряди длин ных очищенных комплексных (технических) волокон чесаного льна и короткие волокна – очесы. Из чесаного льна получают гребенную пряжу, идущую на изготовление высококачественных бытовых тканей. Очесы вместе с короткими волокнами, полученными из отходов трепания, используются либо для получения так называемой оческовой пряжи, либо для получения котонина – хлопкоподобного льняного волокна.
Суть котонизации заключается в уменьшении длины пучков очеса и разделении их до уровня эле ментарных волокон. В настоящее время применяются несколько способов котонизации: химический (за счет
разрушения пектина и лигнина химическими реагентами), механический (путем разре зания или разрыва волокнистой ленты), механохимический и биологический (путем расщепления пектиновых веществ ферментами). Если комплексное волокно чесаного льна имеет длину в среднем 170–250 мм и поперечник 150–250 мкм, то котонизированные волокна получают длиной 25–45 мм и тониной 14–100 мкм. Этот позволяет использовать их в смеси с хлопком, вискозой, шерстью и другими волокнами.
При изготовлении изделий технического назначения (грубые ткани, канаты, сети и т. п.) применяются другие виды целлюлозных волокон. Так, в странах Азии для изготовления бытовых тка ней используют волокно рами, аналогичное по свойствам льняным волокнам. В последнее время в некоторых странах возобновился интерес к получению волокон из крапивы. Она растет практически на всех видах почвы в течение 20 лет и содержит 12–14 % волокон. По данным производителей (Германия), ткани из крапивы выгля дят, как льняные, блестят, как шел-
ковые, и обладают теплозащит ными свойствами, как шерстяные.

Свойства льняных волокон. Свойства технического лубяного волокна в основном определяются строением и свойствами элементарных волокон, а также наличием различных примесей, которые в лубяных волокнах присутствуют в больших количествах, чем в хлопке.
В среднем длина технических волокон, применяемых в прядении равна 35–90 см, толщина составляет 10–3,33 текс . Длина элементарного волокна составляет в среднем 10–38 мм, поперечник – 12–37 мкм.
Физико-химические свойства льна и хлопка достаточно близки. Так, например, действие на льняное волокно воды, пара, щелочей, кислот, окислителей и светопогоды, примерно такое же, как и на хлопковое. Но имеются и некоторые особенности свойств волокон льна, проявляющиеся при указанных воздействиях.
Гигроскопичность льна (W = 11 %) выше, чем у хлопка. Лен быстро впитывает и отдает влагу. Особенностью льна является его высокая теплопроводность, поэтому на ощупь волокна всегда холодные. С этим свойством связано так же и то, что при нагревании сухие волокна льна выдерживают более высокие температуры, чем хлопок, так как имеют большую гигроскопичность. Наряду с этим льняные волокна обладают высокой воздухопроницаемостью, лечебными свойствами. Волокна льна – самые прочные из натуральных волокон (Lp = 80 мкм). По прочности они превышают волокна шерсти и хлопка, а также обладают стойкостью к гниению. В мокром состоянии прочность элементарных волокон увеличивается, а технических уменьшается, так как размягчаются пектиновые вещества, и ослабляется связь между отдельными пучками волокон.
Элементарное льняное волокно имеет наибольшее относительное разрыв ное усилие и наименьшее разрывное удлинение. Это связано с тем, что по сравнению с хлоп ком лен обладает более плотной и ориентированной структурой. Кроме того, волокна льна малоэластичны (ε = 2–3 %) . Поэтому изделия из льняных тканей сильно сминаются, а одежда деформируется. Изделия изо льна отличаются высокой износоустойчивостью. Светостойкость льна также несколько выше: потеря прочности на 50% происходит после инсоляции в течение 990 ч. Лен обладает характерным блеском, т.к. его волокна имеют гладкую поверхность и при многократных стирках не теряют свой первоначальный вид. Недостатком является то, что благодаря большому количеству пектиновых веществ и пигментов, толстых стенок и узкого замкнутого канала затрудняется подготовка к крашению и печатанию.
При кипячении в растворах СМС волокна становятся светлее и мягче, так как происходит вымывание пектиновых веществ. Вследствие значительной неровности, а также толщины и жесткости технического
волокна льна и пряжи из него, ткани получаются недостаточно однородными и мало драпируемыми .
Кислоты, щелочи, окислители и восстановители действуют на лен так же, как и на хлопок. Органические растворители, применяемые при химической чистке, на лен не действуют. Горит лен также как и хлопок. Цилиндрическое строение волокна дает возможность изготовлять компактную, гладкую, непушистую пряжу. Из льняного волокна выпускают ткани бытового назначения – плательные, костюмные, портьерные, для столового и постельного белья; технического назначения – парусина, брезент, тарные ткани.
Волокна животного происхождения. Природные волокна животного происхождения (шерстяное и шелковое) состоят из белков – природных высокомолекулярных соединений, к кото рым относятся кератин (в шерсти), фиброин и серицин (в шелке).
Основными видами белковых волокон являются шерстяные и шелковые.

Шерстяное волокно. Из истории шерстяного волокна. Шерсть издавна известна людям. В IX–X тыс. до н.э. люди уже разводили овец на территории современной Европы и Азии и производили из их шерсти ткани. Наиболее древнее изображение овцы датируется приблизительно 3500 г. до н.э. В отличие от других волокон, история производства которых была связана с конкретной страной или местом, история шерсти принадлежит всему миру. Овцеводство было широко развито в Древнем Египте – там из шерстяной ткани изготавливали свободные белые плащи, которые носили поверх льняной одежды. Шерсть также применяли для нанесения узоров на ткани изо льна, а шерстяные нити использовали в качестве утка при производстве тканей из других во-
локон. В Индии, наравне с хлопчатобумажной одеждой, были распространены изделия из шерсти, а в Китае на высоком уровне шерстотка чество было развито уже в III в. до н.э., и некоторые ткани по прочности превосходили современные суконные материалы. Кроме овечьей использовалась и шерсть других животных. Так, в Америке это были кролики, ламы, бизоны, опоссумы, в Азии – верблюды и козы.
В Древней Греции также преобладала одежда из шерсти и льна. Особым умением изготавливать великолепные шерстяные ткани славились византийские ткачи, которые создавали ткани различной фактуры. Британцам шерстоткачество было известно задолго до новой эры, но римляне, завоевав остров, принесли с собой более совершенные приемы мастерства. Для улучшения качества тканей велись работы по улучшению состава шерсти. Известно, что во II в. до н.э. римляне вывели новую тонкорунную породу овец – так называемую тарентайнскую, от которой методом скрещивания была получена испанская порода мериносов, распространившаяся по всей Европе и Америке, которая давала длинное тонкое белое руно. Главными центрами средневекового суконного производства в Европе были итальянские города Флоренция и Брюгге. Главным центром по продаже тканей из шерсти были ярмарки в Шампани. Кроме того, итальянское сукно шло в порты Египта, Сирии, Малой Азии, Крыма, далее в Персию, на Кавказ, на Волгу, в Среднюю Азию и далее в Китай. Во второй половине XVIII в., после появления совершенных кардочесальных ров-ничных и прядильных машин, начало развиваться машинное производство шерстяных тканей. На Руси кустарное производство тканей из шерсти существовало издавна, так, в Киеве и Новгороде оно было уже в Х в. Грубые шерстяные ткани ткали дома, но уже с XI в. их производили мастера шерстоткачества в монастырях при княжеских дворах.
Тонкие сукна поступали из-за границы, они стоили очень дорого и доставались в основном князьям в виде награды. Первая мануфактура была создана в Москве в 1630 г., однако, не выдержав конкуренции с привозными товарами, быстро закрылась. При поддержке Петра I в 1698 г. была создана первая фабрика армейского сукна, а в 20-х гг. XVIII в. в России насчитывалось уже около десятка шерстоткацких предприятий. Однако производство камвольных шерстяных тканей было налажено только во второй половине XIX в.
К основным овцеводческим странам относятся Австралия, Новая Зеландия, Аргентина, Англия, Китай, бывшие союзные республики: Казахстан, Киргизстан, Узбекистан, Украина и др. В России основными овцеводческими районами являются: Северный Кавказ, Западная Сибирь, Поволжье. В настоящее время большая часть сырья для шерстеперерабатывающей промышленности России импортируется из государств Средней Азии и других ведущих овцеводческих стран. Особое место в импорте сырья уделяется тонкой шерсти, позволяющей полу-
чать наиболее тонкие и легкие материалы.
В текстильной промышленности используется шерсть овец, верблюдов, коз, коров, кроли чий пух. Производится более 8000 сортов шерсти, получаемой в разные сроки стрижки.
Получение, строение и химический состав шерстяного волокна Шерстяное волокно изготавливают из шерсти различных животных, т. е. волосяного покрова животных: овец, коз, верблюдов и др. наиболее широкое применение в производстве текстильных материалов имеет шерсть овец, наряду с этим используется шерсть коз, верблюдов, кроличий пух, шерсть собаки и т. д. Шерстяное волокно представляют собой роговидные образования кожного покрова (волосяной покров) животных. В химический состав шерсти помимо кератина (90 %) входит некоторое ко личество минеральных и жировосковых веществ, пигмента и меж клеточного вещества (видоизменение кератина).
В отличие от целлюлозных волокон шерстяное обладает сложным морфологическим строением. Волокно шерсти состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и сердце винного (рис. 1.8). Чешуйчатый слой (кутикула) состоит из черепицеобразно нало женных друг на друга плоских ороговевших клеток, которые защищают волос от разрушения и могут иметь форму колец, полуколец, пластинок. От размеров, формы и характера расположения
чешуек зависит блеск волокон и их способность свойлачиваться.Толщина чешуйки равна примерно 1 мкм. Каждая чешуйка покрыта тонким слоем, состоя щим из хитина, воска и других веществ и обладающим большой устойчивостью к кислотам, хлору и другим реактивам.

Пух – тонкие извитые волокна, состоящие из двух слоев: чешуйчатого и коркового. Пух образует весь волосяной покров тонкорунных овец и прилегающий к коже покров грубошерстных овец. Чешуйки у пуха кольцевидной формы, они охватывают волокно по всей окружности, находят одна на другую, создавая шероховатую поверхность. Ость грубее, толще пуха и почти не имеет извитости.
Корковый слой, или кортекс, является основным слоем волокна, он состоит из веретенообразных клеток длиной 80–90 мкм с поперечником 4–5 мкм. Веретенообразные клетки образованы из фибрилл кератина и соединены между собой межклеточным ве ществом, обладающим меньшей устойчивостью к химическим воз действиям, чем кератин. Поэтому разрушение волокна всегда на чинается с распада на веретенообразные клетки.
В центре волокна имеется сердцевинный слой, состоящий из крупных клеток с кератиноподобным веществом, которые расположены перпендикулярно клеткам коркового слоя и заполнены пузырьками воздуха.
По характеру строения шерстяные волокна подразделяются на четыре типа: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 1.9).
Она состоит из трех слоев: чешуйчатого из пластинчатых чешуек, коркового и сплошного сердцевинного. Чешуйки у ости имеют не кольцевидную форму и наиболее плотно прилегают к корковому слою, обусловливая сильный блеск и меньшую валкость. Сердцевинный слой занимает от 1/3 до 2/3 толщины волокна.
Переходный волос занимает промежуточное положение между пухом и остью. Переходный волос образует 3 слоя: чешуйчатый, корковый, прерывистый сердцевинный.
Мертвый волос – грубое, прямое, жесткое волокно, которое плохо окрашивается и легко ломается при переработке. Мертвый волос состоит из трех слоев: чешуйчатого, тонкого коркового и широкого сердцевинного, занимающего почти весь поперечник волокна .
Шерсть состригают с овец специальными ножницами или машин-ками. Шерстный покров, снятый с овец, называют руном. В смеси с овечьей шерстью для изготовления ткани, трикотажных полотен используют шерсть дру гих животных. Вер блюжью шерсть представляют собой пуховые волокна, длина которых достигает 60–70 мм, а средняя тонина 20,6 мкм. Шерсть ангорской козы называется мохер (могер, тифтик). Это тонкое, длинное (150–200 мм), мало извитое и блестящее волокно. Шерсть ламы из семейства верблюдовых – альпака
это мягкое, тонкое, прочное, и блестящее волокно. Шерсть кашмирских коз (кашемир), получаемая вычесыванием представляет очень тон кое и длинное (до 450 мм) волокно. Шерсть ангорского кролика используется для получения мягкого, тонкого, водостойкого и молеустойчивого волокно под названием – ангора.
Шерсть состригают с овец специальными ножницами или машинками. Шерстный покров, снятый с овец, называют руном. Такая шерсть сильно загрязнена и называется грязной. Кроме того, она неоднородна по качеству. Для очистки от загрязнений и подбора однородных по качеству партий волокна, снятую с овец шерсть подвергают первичной обработке, которая состоит из:
сортировки шерсти по качеству;
трепания с целью разрыхления и удаления засоряющих примесей;
промывки для удаления жира, пота и грязи (промывка производится слабым раствором серной кислоты);
сушки до содержания влаги 15–17 %;
упаковки.
Очень загрязненное волокно подвергают обработке 5 % раствором серной кислоты с последующей термообработкой при температуре 110°С. Эту операцию называют карбонизацией. Раствор кислоты разрушает растительные засоренности, основу которых составляет целлюлоза. При этом шерсть не повреждается. Продукты гидролиза целлюлозных примесей удаляются из шерстяного материала при последующем механическом воздействии.
Свойства и область применения шерстяного волокна. Шерсть – до-статочно прочное волокно. Прочность шерстяных волокон в значительной степени зависит от их толщины и строения. Относительная разрывная нагрузка и износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой, так как грубые волокна (ость, мертвый волос) имеют сердцевинный слой, заполненный воздухом. Волокно извитое и имеет высокую упругость, поэтому изделия из шерсти малосминаемы и высокоэластичны (ε = 40–60 %). Извитость и наличие чешуйчатого слоя на поверхности способствуют сцепляемости волокон и обусловливают свойлачиваемость. В процессе валки во-
локна способны сближаться, перемещаться и, перепутываясь, сплетаться, образуя войлокообразный застил. В результате валки масса волокон уплотняется, изменяется их внешний вид, уменьшается теплопроводность и увеличивается мягкость, что используется при изготовлении фетра, сукна, войлока, одеял.
Волокно гигиенично, имеет высокую гигроскопичность (W = 15–17%) и при этом кажется сухим. Шерсть медленно впитывает влагу и медленно ее отдает. Под действием тепла и влаги волокна удлиня ются. На способности шерсти менять степень растяжимости и усад ки при ВТО (влажно-тепловая обработка) основано проведение та ких операций, как сутюживание, оттягивание, декатирование.Волокно легкое, имеет низкий удельный вес и низкую теплопроводность, обладает высокими теплозащитными свойствами. Шерстяное волокно неустойчиво к истиранию, склонно удерживать и долго сохранять запахи. Потери прочности шерстяного волокна
в мокром состоянии составляют около 30 %. Шерсть обладает амфотерными свойствами, т.е. может всту пать
во взаимодействие и с кислотами и со щелочами. При ки пячении шерсть растворяется уже в 2%-ном растворе едкого на тра. При действии разбавленных кислот (до 10%) прочность шерсти увеличивается. Под действием концентрированной азотной кислоты шерсть желтеет, под действием концентрирован ной серной кислоты обугливается. По светостойкости шерсть превосходит все натуральные волокна: потеря прочности на 50% происходит после инсоляции в течение 1120 ч . Недостатком шерсти является малая термостойкость – при температуре 110–130°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность. Интенсивное ухудшение свойств и раз рушение волокон наступают при температуре выше 170°С. Блеск шерсти определяется
формой и размером покрывающих ее чешуек: крупные плоские чешуйки придают шерсти максимальный блеск; мелкие, сильно отстающие чешуйки делают ее матовой.
При горении шерсть в пламени спекается, при вынесении воло кон из пламени горение их прекращается, образуется спекшийся черный шарик, запах жженого пера.Качество шерстяного волокна зависит от его длины и толщины исходя из этих показателей овечья шерсть подразделяется на следующие типы волокон: тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Тонкая шерсть, состоящая из пуховых волокон, применяется для изготовле-
ния высококачественных шерстяных камвольных тканей. Полутонкая шерсть, состоящая из пуховых волокон и переходного волоса, применяется для выработки камвольных костюмных и пальтовых тканей. Полугрубая шерсть, состоящая из ости и переходного волоса, применяется для выработки полугрубых суконных и костюмных тканей. Грубая шерсть имеет в своем составе все типы волокон, ее применяют для изготовления грубосуконных тканей .
Козий пух в основном применяют для изготовления платков, трикотажных изделий и некоторых платьево-костюмных, пальтовых тканей. Для изготовления одеял и национальных изделий используется верблюжью шерсть. Получение, строение, химический состав натурального шелка
Из истории шелка. Шелком называют тонкие непрерывные нити, выпускаемые гусеницами шелкопрядов: тутового и дубового, при завивке кокона перед окукливанием. Искусство производить шелк родилось в Китае примерно 3 тыс. лет до н.э. В течение многих лет китайцы хранили секрет получения шелка, и тайна его изготовления очень долго оставалась неразгаданной. Корейцы познакомились с шелководством только во II в. н.э., а от них о шелке узнали японцы, индийцы и другие соседние народы. Однако, несмотря на распространение шелководства по миру, Китай еще долгое время безраздельно владел монополией на торговлю шелком, а многочисленные китайские караваны бороздили Малую и Среднюю Азию, снабжая прекрасными тканями повелителей многих стран. Первыми европейцами, которые познакомились с продукцией шелководства, были воины Александра Македонского. Однако долгое время европейцы не имели абсолютно никакого понятия о производстве шелка. Многие ученые пытались открыть тайну шелка: некоторые приближались вплотную к ее разгадке, другие глубоко заблуждались. Римляне стали носить шелковую одежду со времени возвращения из Китая римского консула Помпея: в 75 г. до н.э. Сначала это были ткани из бомбицины – нитей, полученных от дикого шелкового червя. Они уступали по качеству нитям из коконов тутового шелкопряда и постепенно были вытеснены натуральными шелками, доставляемыми по Великому шелковому пути (в I в. н.э.). Римляне научились из плотных китайских тканей получать тончайший шелк путем разделения их на тонкие нити и повторного изготовления из них тканей. Цена шелковой ткани в те времена была равна весу золота. Тайна производства шелка была раскрыта лишь в 532 г. н.э., после распада Великой Китайской Империи. Искусство разведения шелкопряда было перенято арабами, а от них вместе с исламом распространилось на Северную Африку, Сицилию, в Испанию и Португалию. С XII в. шелковые ткани начинают производить в Италии. Попытки
французских королей развить собственное шелководство были безрезультатны вплоть до правления Генриха Наваррского. Но из привозного сырья шелкоткачество развилось во Франции в начале XV в., а у его
истоков стояли ткачи итальянцы. В Англии шелковые ткани вошли в употребление в 1251 г., однако первые попытки шелководства, как и во Франции, были неудачными. Позже с помощью итальянцев англичане потеснили Францию на европейском рынке производства шелка, а затем и опередили ее. На Руси издавна знали шелковые ткани, но своего производства шелка не было, его привозили в основном из Византии. В XI–XII вв. происходит интенсивный обмен русских мехов на шелковые ткани. В XVI в. в Москву привозились восточные ткани из Средней Азии и Ирака. В том же XVI в. в Москве возникает и первое русское производство парчи. А в 1593 г., была открыта первая мастерская, где ткали шелк, парчу, бархат, ленты и шторы. В XVIII в. в период с 1714 по 1726 г. было открыто 10 шелкоткацких фабрик, а к 1818 г. их число достигло уже 220. Особенностью шелкоткацкой промышленности царской России было размещение фабрик в основном в Московской, Владимирской губерниях и отчасти в Петербурге, оторванность от сырьевой базы и работа на привозном сырье. В СССР были построены крупные шелковичные совхозы, заводы, базы первичной переработки коконов, шелкомотальные фабрики, организованы тутовые питомники. Шелководство было развито в южных районах России, в некоторых районах Украины, Молдавии, на Северном Кавказе, в Средней Азии, Азербайджане и Грузии . Промышленное значение имеет шелк одомашненного тутового шелкопряда, гусениц которого выкармливают листьями тутового дерева (шелковицей). Основными шелководческими странами являются
государства Средней Азии и Закавказья, Япония, Китай, Корея, Италия, Индия и другие. Тутовых шелкопрядов разводят в специализированных шелководческих хозяйствах. Шелкопряд в своем развитии проходит че тыре ста-
дии: яичко (грена), гусеница, куколка и бабочка. В период выкармливания гусениц листьями тутового дерева в их теле совер шается белковый обмен. Под действием ферментов пищеваритель ного сока белки, содержащиеся в листьях тутового дерева, распа даются на отдельные аминокислоты, которые усваиваются клет ками организма гусеницы. Помимо этого в организме происходят синтез аминокислот и перестройка их молекул, т. е. превращение одних аминокислот в другие. В результате к моменту окукливания в теле гусеницы накапливается
жидкое вещество с полным набором различных аминокислот, необходимых для создания основного вы сокомолекулярного соединения натурального шелка – фиброина 75% и шелкового клея – серицина 25%.
В момент образования кокона гусеница выделяет через шелкоотделительные протоки две тонкие шелковины, которые при вы ходе на воздух застывают. Одновременно выделяется серицин, который склеивает шелковины вместе (рис. 1.10). Гусеница по мере выделения нити укладывает ее слоями, образуя плотную замкнутую оболочку, склеенную серицином, – кокон. Внутри кокона гусеница окукливается, а через 15–17 дней куколка превращается в бабочку. Поэтому коконы собирают не поз же чем через 8–9 дней с начала завивки и передают
на первичную обработку. Цель первичной обработки шелка – размотать коконную нить. Разматывание осуществляется на специальных кокономотальных автоматах, где несколько нитей с 4–9 коконов, сложенных вместе, наматывается на мотовило. Получаемая нить называется шелком-сырцом. Обычно в шелке-сырце содержится 26–33% серицина, однако при последующих обработках содержание его в гото вой ткани снижается до 4–5 %.

Свойство натурального шёлка. Толщина коконной нити неравномерна на всем ее протяжении и выражается линейной плотностью, которая колеблется от 0,5 до 0,18 текс. Одна шелковина имеет поперечник, равный в среднем 16 мкм, а коконная нить – 32 мкм. Длина коконной нити достигает 1500 м, верхний и внутренний слои кокона не разматываются, поэтому средняя длина размотанной нити 600–900 м.
Натуральный шелк – ценное волокно, прочное (Lр = 38 ркм), тонкое, гигиеничное, гигроскопичное (W = 13–15 %), воздухопроницаемое, имеет низкий удельный вес, хорошее туше. Хорошо окрашивает-
ся. Доля упругой деформации в полном удлинении составляет 60 %, поэтому ткани из натурального шелка мало сминаются. По химической
стойкости натуральный шелк превосходит шерсть. Разбавленные кислоты и щелочи, органические раствори тели, применяемые при химчистке одежды, на натуральный шелк не действуют. Натуральный шелк растворяется только в концент рированных щелочах при кипячении. Прочность натурального шелка в мокром состоянии снижается на 5–15%. При длительном действии воды и при повторных стирках на окрашенных волокнах возникает белесый налет, который портит внешний вид изделий. Некоторое оживление окраски и повышение блеска может быть достигнуто полосканием в разбавленном растворе уксусной кислоты.
С целью получения тканей с хорошей драпирующей способно стью при меньшей затрате сырья производится утяжеление натурального шелка (до 40%). Способы утяжеления: обработка соля ми металлов, пропитка растительными дубителями, сохранение серицина, обработка суспензией бетанитовой глины и др. Под действием прямых солнечных лучей шелк разру шается быстрее, чем все прочие натуральные волокна (хлопок, шерсть). Цвет отваренных коконных нитей слегка кремоватый. Горение натурального шелка аналогично горению шерсти. Кроме тутового шелкопряда существует дубовый шелкопряд, кормом для которого являются листья дубов. Шелк дубового шелкопряда имеет более грубые волокна, чем шелк тутового шелкопряда. Коконы дубового шелкопряда почти не поддаются размотке и поэтому используются для полу чения пряжи. В прядении в основном используют коконные нити равномерные, без разрыва.
Из натурального шелка вырабатывается широкий ассортимент платьевых тканей (атлас, шифон, жоржет, тафта, креп-сатин), нитей, шнуров, высокопрочных технических тканей для оборонной промышленности. Кроме того, натуральный шелк применяют для выработки шелковых швейных ниток. Отходы натурального шелка, бракованные коконы используют для выработки шелковой пряжи . В приложении А представлены сведения о натуральных текстильных материалах, используемых в традиционной культуре народов севера Томской области в конце XIX – начале XX веков.
Минеральные волокна. Асбест. Асбестовое волокно – натуральное, минерального происхождения. По химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок.
На асбестовые фабрики они поступает после добычи из некоторых горных пород. Его обогащают путем дробления, получая пучки воло-кон, которые не имеют извитости и поэтому не прядутся. В прядении их используют вместе с хлопком, получая смешанную пряжу, а из нее ткань технического назначения – фильтры, термо- и звукоизолирующие прокладки. Волокно устойчиво к действию щелочей и других химических реагентов, обладает огнестойкостью, электро- и теплоизоляционными свойствами и используется в электротехнической промышленности как изолирующий материал .

Строение и свойства натуральных волокон.

1.Волокна растительного происхождения.

Основным полимером, из которого состоят природные волокна растительного происхождения, является целлюлоза­­­ , относящаяся к классу полисахаридов.

Характерная особенность целлюлозы – наличие в каждом элементарном звене трех гидроксильных групп; эта особенность определяет основные физико-математические свойства целлюлозных волокон.

Из существующих видов целлюлозных волокон наиболее распространёнными являются хлопковые и льняные волокна.

Хлопковое волокно. Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника, который произрастает в теплых южных районах страны (в Средней Азии, Закавказье, Казахстане). Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). В это время на поверхности семян отдельные клетки оболочки начинают интенсивно расти в длину, образуя тонкостенные трубочки с протоплазмой, состоящей из простых углеводных соединœений (рис. 1.3). В период созревания, когда коробочки хлопчатника раскрываются, рост волокон в длину прекращается и в результате процесса фотосинтеза из протоплазмы выделяется а-целлюлоза.

На базе хлопка производятся: сатин, батист, марлевка, ситец, деним, фланель, канифас, тик, бязь, маркизет, перкаль, нансук, органди, пике, поплин, вуаль и прочие ткани.

Достоинствами хлопчатобумажной ткани: прочность, высокая износостойкость, устойчивость к действию щелочей и эластичность. Ткань теплая, мягкая и приятная на ощупь, хорошо впитывает влагу, не электризуется.

Недостатки: высокая сминаемость.

Льняное волокно. Для получения этого волокна выращивают специальный вид льна – лен-долгунец, представляющий собой однолетнее травянистое растение с прямым не ветвистым стеблем.

Основным веществом, из которого состоят волокна, является целлюлоза (около 75 %). К сопутствующим веществам относятся: лигнин, пектиновые, жировосковые, азотистые, красящие, зольные вещества, вода.

Льняное волокно имеет четыре-шесть граней с заостренными концами и характерными штрихами (сдвигами) на отдельных участках, возникшими в результате механических воздействий на волокно при его получении.

В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, в связи с этим льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются.

Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света͵ погоды, микроорганизмов. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. Льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается.

Благодаря высоким гигиеническим и прочностным свойствам из льняных волокон получают бельевые ткани (для нательного, столового, постельного белья), летние костюмно-платьевые ткани. Из льняных волокон изготавливают также парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки, а из очесов льна - более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др.

2. Волокна животного происхождения.

Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются белки - кератин и фиброин. Различие в молекулярной структуре этих белков определяет различия в свойствах волокон шерсти и шелка. Этим можно объяснить более высокую прочность шелка и его меньшую способность деформироваться при растяжении.

По сравнению с целлюлозой белки более устойчивы к действию слабо концентрированных кислот. К действию щелочей белки малоустойчивы, что объясняет невысокие показатели механических свойств шерсти и шелка.

Светостойкость шелка выше, чем целлюлозных волокон, а шерсти ниже.

Шерсть. Шерстью принято называть волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др.
Размещено на реф.рф
Промышленность в основном перерабатывает натуральную овечью шерсть (руно).

Основным веществом волокна шерсти является кератин, который относится к белковым соединœениям.

Волокно имеет три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.

Чешуйчатый слой является наружным слоем волокон и играет защитную роль. Он состоит из отдельных чешуек, представляющих собой пластинки, плотно прилегающие друг к другу и прикрепленные одним концом к стержню волокна. Каждая чешуйка имеет защитный слой;

Корковый слой является основным слоем волокна и включает в себя ряд продольно расположенных веретенообразных клеток, образующих тело волоса;

В серединœе волокна имеется сердцевинный слой, который состоит из рыхлых тонкостенных клеток, заполненных пузырьками воздуха. Сердцевинный слой, не повышая прочности, способствует лишь увеличению толщины волокна, ᴛ.ᴇ. ухудшению его качества.

Учитывая зависимость оттолщины и строения различают следующие основные типы волокон шерсти: пух, переходный волос, ость, мертвый волос.

Пух - тонкое извитое волокно, имеющее два слоя: чешуйчатый, состоящий из кольцеобразных чешуек, и корковый.

Переходный волос несколько толще пуха. Он состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и прерывистого сердцевинного.

Ость - грубое прямое волокно, имеющее три слоя: чешуйчатый, состоящий из пластинчатых чешуек, корковый и сплошной сердцевинный.

Мертвый волос - наиболее толстое, грубое, но хрупкое волокно. Оно покрыто крупными пластинчатыми чешуйками, имеет узкое кольцо коркового слоя и очень широкую сердцевину. Форма поперечного сечения чаще всœего сплющенная, неправильная. Мертвый волос - жесткое, ломкое волокно с малой прочностью и плохой способностью окрашиваться.

Шерсть, состоящая преимущественно из волокон одного вида (пуха или переходного волоса), принято называть однородной, а содержащая волокна всœех перечисленных видов - неоднородной. Чем больше в неоднородной шерсти пуха и чем меньше мертвого волоса, тем выше ее качество.

По гигроскопичности шерсть превосходит всœе волокна. Она медленно впитывает и испаряет влагу. Под действием влаги и тепла кератин размягчается и удлинœение шерсти возрастает до 60% и более.

При высыхании шерсть дает максимальную усадку, в связи с этим изделия из нее рекомендуется подвергать химической чистке.

Шерсть устойчива к действию всœех органических растворителœей.

Концентрированные кислоты разрушают волокна шерсти: азотная вызывает пожелтение, серная - обугливание.

По светостойкости шерсть превосходит всœе натуральные волокна.

В пламени волокна шерсти спекаются, образуя на конце черный шарик, который легко растирается, издавая запах жженого пера. При вынесении из пламени они не горят.

В группу шерстяных тканей входят: саржа, сукно, твид, бостон, коверкот, шевиот, дюветин и пр.

Шелк. Шелковые нити получают из коконов гусениц тутового шелкопряда. К шелковой группе относятся такие ткани, как – вуаль, шифон, крепдешин, атлас чесуча, креп, креп-жоржет, туаль, фай, тафта͵ парча, фуляр и др.

Традиционно, шелк считается одним из самых дорогих разновидностей ткани. Изделия из шелковой ткани очень легкие, прочные, красивые. Имеют приятный блеск, хорошо регулируют температуру тела. К недостаткам шелка можно отнести то, что ткань сильно мнется и чувствительна к действию ультрафиолетовых лучей. Часто к натуральному шелковому волокну добавляют другого рода волокна для получения новых интересных фактур и различных эффектных переплетений.

Натуральным шелком называют тонкие непрерывные нити, выделяемые желœезами гусениц шелкопрядов при завивке кокона перед окукливанием. Основное промышленное значение имеет шелк одомашненного тутового шелкопряда, гусениц которого выкармливают листьями тутового дерева (шелковицы).

Длина коконной нити - до 1 500 м, а размотанной нити - 600-900 м. Относительная разрывная нагрузка коконной нити несколько меньше,чем хлопка, разрывное удлинœение - в 2-2,5 раза больше. Прочность натурального шелка в мокром состоянии снижается на 5-15%.

По светостойкости натуральный шелк уступает всœем прочим натуральным волокнам. Горение волокна происходит аналогично горению шерсти.

Строение и свойства натуральных волокон. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Строение и свойства натуральных волокон." 2017, 2018.