Натуральные волокна

ХЛОПОК

Как показывают различные исторические исследования, хлопок пришел к нам из Египта примерно 2500 лет до нашей эры, где делали ткани высочайшего качества, ничем не уступающие современным тканям.

ХЛОПЧАТНИК, (Gossypium), род кустарниковых растений, относящийся к семейству мальвовых и произрастающий в странах с жарким климатом. Хлопком называют волокна, расту­щие на поверхности семян однолетнего рас­тения хлопчатника. Из во­локна вырабатывают пряжу, нити, ткани и другие текстильные изделия, а из семян получают масло и другие продукты, применяемые в пищевой и других отраслях промышленности. Хлопковое волокно – это волоски, покрывающие по­верхность семян. Каждый волосок представляет собой длинную, сплющенную спирально скрученную трубочку. Хлопок это однолетняя культура, дающая за вегетацион­ный период один урожай. Однако в безморозных регионах растение живет несколько лет, развива­ясь в мелкий кустарник. Известно пять культурных и свыше 30 диких видов хлопчатника.

а б Рис. 3.1. Хлопчатник а - коробочка; б - верхняя часть куста

Наибольшее распространение получил тонковолокнистый и средневолокнистый хлопчатник.

Основные производители хлопка – Китай, США, Индия, Пакистан, Узбекистан, Бразилия, Турция, Туркменистан, Австралия, Греция, Египет, Сирия. На долю первых пяти стран приходится 75% мирового урожая этой культуры.

Получение. С куста хлопчатника собирают волокна, расту­щие на поверхности семян однолетних рас­тений. Он является ос­новным видом сырья текстильной промышленности. Собранный с по­лей хлопок-сырец (семена хлопчат­ника, покрытые волокнами) посту­пает на хлопкоочистительные за­воды. Здесь происходит его первич­ная обработка, которая включает в себя следующие процессы:

• очистку хлопка-сырца от посторонних и сор­ных примесей (от частиц стеблей, коробочек и др.);

• отделение волокна от семян (джинирова­ние);

• прессование волокон хлопка в кипы;

• упаковку кип.

В кипах хлопок по­ступает на дальнейшую переработку на хлопкопрядильные фабрики.

Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с ка­налом внутри, скрученную вокруг своей оси. Поперечный срез его имеет весьма разнообразную форму и зависит от зрелости волокна. В зависимости от вида хлопчатника хлопок под­разделяют на тонково­локнистый и средневолокнистый. Отли­чаются они цветом и длиной волокна. Тонковолокнистый хлопок кремового цвета, имеет длину волокна от 35 до 50 мм, а средневолокнистый белого цвета с длиной волокна от 26 до 35 мм. Чем они длиннее и тоньше, тем качественнее и более ценятся. Из тонковолокни­стого хлопка получаются текстильные изделия высокого каче­ства. Качество хлопкового волокна зависит от места и условий его произрастания, сорта и зрелости.

Состав и строение.Волокно хлопка состоит из α - целлюлозы на 96 - 98% и 2 - 4 % - сопутствующие веще­ства (азотные, белковые, жировосковые и др. вещества). Степень полимеризации - 5000-6000.

Хлопок имеет трубчатое строение. Состоит из тонкой на­ружной первичной стенки, много­слойной основной вторич­ной стенки и продольного канала в средней части во­локна. Один конец волокна неровный (который отрывают от семян), другой закрывающий канал - заостренный. Стенки волокна образо­ваны фибриллами, которые располагаются под углом 20-400 к его продоль­ной оси. Волокно скручено вокруг своей продольной оси. Чем более зрелое волокно, тем больше толщина его основной стенки и меньше канал.

Зрелость характеризует степень заполнения волокон хлопка целлюлозой. Зрелость хлопка является комплексным показателем, выражающим совокупность свойств и строения в зависимости от длительности и условий созревания волокон.

Волокно растет вначале в длину при постоянной толщине стенки, а затем при дальнейшем созревании происходит ежедневное утолщение стенки волокна вследствие отложения целлюлозы внутри канала.

Всего различают 11 степеней зрелости хлопкового волокна от 0,0 до 5,0 с интервалом в коэффициенте зрелости 0,5:

§ 5,0 – предельно зрелое волокно;

§ 4,5 ¸ 0,5 - волокна промежуточных степеней зрелости;

§ 0,0 – совершенно незрелое волокно.

В зависимости от степени зрелости волокна хлопка обладают различными свойствами: разной прочностью, упругостью, гигроскопичностью, разной толщиной (линейной плотностью).

а б в Рис. 3.2. Продольный вид и поперечный срез волокна хлопка под микроскопом: а – незрелое волокно; б – зрелое волокно; в – перезрелое волокно

Незрелое волокно: в продольном виде незрелый хлопок представляет собой плоские лентовидные волокна с тонкими стенками и довольно широким каналом. Поперечное сечение незрелого волокна может быть в виде сплющенной ленточки. Зрелое волокно: зрелые волокна представляют собой спирально извитые трубочки с узким восьмиобразным каналом внутри волокна. Поперечное сечение зрелого волокна имеет бобовидную форму. Перезрелое волокно: перезрелое волокно может быть либо в форме жгута, либо иметь в цилиндрическую форму. Поперечное сечение перезрелого волокна изображается в виде эллипса.

Свойства. Длина волокна 26-50 мм. Температура разрушения 170 - 180˚С. Хлопок имеет высокую износостойкость, хорошую гиг­роскопично­сть и прочность, у него отсутст­вует электризуемость, однако, сильно сминается и под действием светопогоды теряет прочность.

К действию кислот хлопок неустойчив, они его разрушают. При воздействии щелочи на волокно хлопка происходит его набухание и вздутие. В органических растворителях волокно не растворяется, а растворяется в медно-аммиачном растворе. В таких растворах как фенол и ацетон хлопковое волокно не растворяется.

В пламени хлопок горит, а при выносе из пламени затухает, выделяется запах жженой бумаги. После горения образуется черный ажурный пепел.

Применение. Хлопок используют как в чистом виде, так и в смеси с другими видами нату­ральных и химических волокон и нитей для изготовления:

· различных ма­те­риалов и оде­жды (белья, сорочек, блу­з, платьев, костюмов, плащей, курток, платков, шарфов, шалей, головных уборов, чу­лочно-носочных изделий, перчаток и других);

· предметов домашнего обихода (столового и постельного белья, полотенец, драпировочных и обивочных ма­териалов, швейных ниток, а также для декоративных штучных изделий: ковров, покрывал, скатертей, салфеток);

· материалов техниче­ского назначения: фильтровальных, упа­ковоч­ных и других;

· изделий спе­циального назначения - спецоде­жды: для медицинских работников, для работников торговли и другой профессиональной одежды, одежды для военнослужащих и работников милиции;

· медицинских материалов: бинтов, марли и других изде­лий.

3.2. ЛЁН

Родовое название от латинизированного греческого “linon” - нить.

Лён - травя­нистое одно­летнее рас­тение. Род льна на­считывает в мире свыше 200 видов, из них в Рос­сии произ­растает более 40. Наиболь­шее значение имеют лён-долгунец, выра­щиваемый в основном на волокно, и лён-кудряш, который возде­лывается для получения семян как масличная культура. Про­мышлен­ное значение в ос­новном имеет лён-долгунец. Льном называют лу­бяные волокна, залегающие в стебле однолет­него рас­тения льна-долгунца или льна-кудряша. Тонкий стебель льна-куд­ряша имеет длину стебля 30-40 см, у льна-долгунца высота — 70 - 90 см. Стебли растений прямые, цилиндрические, с вос­ковым налетом, ветвящиеся в верхней части или от основания. Техническое волокно льна залегает в стебле расте­ния. В одном стебле содер­жится 20-25 пучков элементарных волокон, а в ка­ждом пучке от 15 до 30 от­дельных волокон.

Рис.3.3. Цветущий лён

Рис. 3.4. Созревший лён с семенами

Получение. Для получения волокна стебли льна замачивают с целью разъе­динения лубяных пучков друг от друга и от соседних тканей стебля путем разрушения пектиновых (клеящих) веществ микроорганизмами, развиваю­щимися при намокании стебля. Затем лён мнут для размягчения древесной части стебля и удаления всех неволокнистых тканей. В результате такой обработки получают лён-сырец или мятый лён, который подвергают трепанию и чесанию, после чего получают техни­ческое льняное волокно (трепаный лён ).

Состав и строение. Волокна льна со­стоят из α-целлюлозы на 80%. Степень полимеризации – 20000-30000.

в     Рис.3.5. Строение волокна льна под микроскопом а – верхняя веретенообразная форма; б– средняя часть волокна; в – поперечный срез стебля льна

Элемен­тарное волокно льна имеет слоистое строение, что является ре­зультатом по­степенного отложения целлюлозы на стенках во­локна. Волокно имеет трубчатое строение. Оно состоит из первич­ной и вторичной многослойной стенок и узкого продоль­ного канала в средней части. Оба конца во­локна заостренные и закрывают ка­нал, поэтому во­локно имеет ве­ретено­образную форму.

В волокне встреча­ются поперечные утол­щения, напоми­нающие внешним видом кольцевые утол­ще­ния бамбука. Эле­ментарное волокно льна под микроскопом представляет собой трубочку с узким продольным каналом и поперечными «сдвигами» или утолщениями, которые получа­ются в процессе образования и роста во­локна, а также в процессе механических воздействий при первичной обра­ботке льна.

В попе­речном сечении элементарное волокно льна имеет пяти или шести­угольную форму с закругленными углами.

Стебель льна состоит из различных по своему строению и назначению слоев (на рис. 3.6):

1- покровной ткани, состоящей из ряда плотно сомкнутых клеток, снаружи покрытых тонкой пленкой – кутикулой;

2- паренхимы, в которой сосредоточены запасы питательных веществ для волокнистых частей стебля;

3- пучков волокон льна;

4- слоя кадмия, назначение которого обеспечивать жизнедеятельность всего растения;

5- слоя древесины, который является телом стебля растения;

6- сердцевины, состоящей из рыхлых тонкостенных клеток, которые отмирают, образуя отверстие в полости стебля растения;