какие волокна относятся к натуральным растительного происхождения
Натуральные волокна
Натуральные волокна растительного происхождения
Натуральное волокно создает сама природа.
С древнейших времен и до конца XIX века единственным сырьем для производства текстильных материалов служили натуральные волокна, которые получали из различных растений. Сначала это были волокна дикорастущих растений, а затем волокна льна и конопли. С развитием земледелия начали возделывать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.
Кенаф возделывается в основном в Индии, Китае, Иране, Узбекистане и других странах. Волокно кенафа отличается высокой гигроскопичностьюи прочностью. Из него изготавливают мешковину, брезент, шпагат и т.д.
Джут возделывают в тропических районах Азии, Африки, Америки и Австралии. Джут на небольших площадях выращивают в Средней Азии. Волокна джута используют для изготовления технических, упаковочных, мебельных тканей и ковровых изделий.
Из волокон растительного происхождения наиболее известны хлопок и лен.
Хлопок очень древняя культура. Его начали возделывать в Индии более 4000 лет назад. Остатки хлопковых тканей нашли в могилах древних перуанцев, раскопанных в пустынях Перу и Мексики. Значит, еще раньше, чем в Индии, перуанцы знали хлопчатник и умели делать из него ткани.
Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника,который произрастает в теплых южных странах. Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). Длина волокон хлопка колеблется от 5 до 50 мм. Собранный и спрессованный в кипы хлопок называют хлопок-сырец.
Семь тысяч лет назад лен уже был известен в Ассирии, Вавилонии. Оттуда он проник в Египет.
Льняные ткани стали там предметом роскоши, вытесняя распространенные прежде шерстяные. Только египетские фараоны, жрецы и знатные люди могли позволить себе одежду из льняных тканей.
Позднее финикийцы, а затем греки и римляне стали делать из льняного полотна паруса для своих кораблей.
Наши предки, славяне, любили белоснежные тяжелые ткани изо льна. Они умели возделывать лен,отводя под посевы лучшие земли. У славян льняные ткани служили одеждой для простого народа.
Из льняных волокон получается тяжелое, прочное белое полотно. Оно великолепно для скатертей, носильного и постельного белья.
А лен, посеянный густо и снятый с поля во время цветения, дает очень нежное волокно, которое идет на тонкий и легкий батист.
Лен— однолетнее травянистое растение, которое даст волокно того же названия. Волокно льна находится в стебле растения и может достигать 1 метра. Уборку льна производят в период ранней желтой спелости. Полученное сырье для производства пряжи (нитей) подвергается дальнейшей обработке.
Первичная обработка льна состоит из замачивания льняной соломы, сушки тресты,мытья и трепания, чтобы отделить примеси.
Из очищенных и рассортированных волокон получают пряжу.
Положительные свойства хлопчатобумажных тканей: хорошие гигиенические и теплозащитные свойства, прочность, светостойкость. Под действием воды волокна хлопка даже набухают и увеличивают прочность, то есть, не боятся любой стирки. Ткани имеют хороший внешний вид, за изделиями из них нетрудно ухаживать.
Недостатки хлопчатобумажных тканей: сильная сминаемость (ткани теряют красивый внешний вид при носке), небольшая стойкость к истиранию, поэтому малая носкость.
Недостатки льняных тканей: Сильная сминаемость, малая драпируемость, жесткость, большая усадка.
Натуральные волокна животного происхождения
С незапамятных времен люди использовали для изготовления тканей шерсть. С той самой поры, как стали заниматься скотоводством. В дело шли шерсть овец и коз, а в Южной Америке и лам.
Известный русский географ-исследователь П. К. Козлов во время монголо-тибетской экспедиции 1923-1926 годов раскопал курганные погребения, в которых обнаружил древние шерстяные ткани. Даже пролежав несколько тысяч лет под землей, некоторые из них превосходили по крепости нитей современные.
Основную массу шерсти получают с овец, причем лучшую шерсть дают тонкорунные мериносовые овцы. Тонкорунные овцы известны со II века до нашей эры, когда скрестив колхидских баранов с итальянскими овцами, римляне вывели тарентайнскую породу овец с коричневой или черной шерстью. В 1 веке скрещиванием тарентайнских овец с африканскими баранами в Испании получили первых мериносов. От этого первого стада в конечном итоге произошли и все другие породы мериносов: французские, саксонские и т. д.
Овец стригут один раз или в некоторых случаях дважды в год. С одной овцы получают от 2 до 10 килограммов шерсти. Из 100 килограммов сырой шерсти получают 40-60 килограммов чистой, которую и отправляют для дальнейшей переработки.
Из шерсти других животных широко используют козью мохеровую шерсть, получаемую с ангорских коз, ведущих свое происхождение из турецкого местечка Ангора.
Для изготовления верхней одежды и пледов используют верблюжью шерсть, получаемую стрижкой или вычесыванием во время линьки верблюдов.
Высокоупругие прокладочные материалы получают из лошадиного волоса.
Неопытному глазу почти вся шерсть кажется одинаковой. А вот специалист высокой квалификации способен различить свыше семи тысяч сортов!
В XIV-XV веках шерсть, предназначенную для прядения, чесали деревянным гребнем, имевшим несколько рядов стальных зубьев. В результате волокна в пучке располагались параллельно, что очень важно для их равномерного вытягивания и скручивания при прядении.
Из расчесанного волокна получали прочные, красивые нити, из которых вырабатывалась добротная ткань, долго не изнашивавшаяся.
В отделочном производстве ткани красят в различные цвета или наносят на ткани различные рисунки. Ткани из шерсти вырабатываются гладкокрашеными, пестроткаными и напечатанными.
Шерстяные волокна имеют следующие свойства: обладают высокой гигроскопичностью, то есть хорошо впитывают в себя влагу, упругие (изделия мало мнутся), стойкие к воздействию солнца (выше, чем у хлопка и льна).
Чтобы проверить шерстяное волокно, надо кусочек ткани поджечь. Во время горения волокно шерсти спекается, образовавшийся спекшийся шарик легко растирается пальцами. В процессе горения ощущается запах жженого пера. Таким путем можно определить ткань: чистая это шерсть или искусственная.
Из шерстяных волокон изготавливают платьевые, костюмные и пальтовые ткани. В продажу шерстяные ткани поступают под такими названиями: драп, сукно, трико, габардин, кашемир и др.
Существует несколько видов бабочек, гусеницы которых перед превращением в куколки вьют коконы, используя выделения из специальных желез. Таких бабочек называют шелкопрядами. В основном разводят тутового шелкопряда.
Образование кокона длится 3 дня, после чего происходит пятая линька, и гусеница превращается в куколку, а через 2-3 недели в бабочку, которая живет 10-15 дней. Бабочка-самка откладывает грену, и начинается новый цикл развития.
Из одной коробки грены массой 29 граммов получают до 30 тысяч гусениц, съедающих около тонны листвы и дающих четыре килограмма натурального шелка.
Для получения шелка естественный ход развития шелкопряда прерывают. На заготовительных пунктах собранные коконы подсушивают, затем обрабатывают горячим воздухом или паром, чтобы предотвратить процесс превращения куколок в бабочек.
На шелковых предприятиях коконы разматывают, соединяя вместе несколько коконных нитей.
Шелковыеволокна имеют следующие свойства: они обладают хорошей гигроскопичностью и воздухопроницаемостью, менее устойчивы к солнечным лучам, чем другие натуральные волокна. Горит шелк так же, как и шерсть. Изделия из натурального шелка очень приятно носить, благодаря их хорошим гигиеническим свойствам.
Список натуральных тканей: свойства, применение, преимущества и недостатки
Чтобы пошив новой вещи в вашем гардеробе не стал бессмысленной тратой денег, следует серьезно отнестись к выбору ткани, узнать ее характеристики, хорошие и плохие стороны. Учитывая их, можно понять, будет ли готовая вещь такой, как вы себе ее представляете. Речь пойдет о том, какие бывают натуральные ткани, одежда из которых смотрится дорого, носится долго, экологична и удобна.
Классификация и свойства натуральных тканей
Натуральные материалы – производимые из даров природы без особой химической обработки. Вне зависимости от вида, все они обладают такими характеристиками:
От того, к какой группе относится натуральная ткань, зависят ее дальнейшие свойства.
Виды тканей классифицируют по источникам их возникновения:
Поговорим о каждом материале и его свойствах подробнее.
Хлопок
Родиной растения, «дарящего» нам хлопковые волокна, считается Индия. Список современных хлопчатобумажных тканей трудно ограничить одной сотней названий.
Неоспоримыми достоинствами хлопка являются:
При всех достоинствах хлопка, есть у него и минусы:
Обычно, чтобы усилить достоинства хлопка и избавиться от недостатков, в состав натуральных волокон вводят малый процент синтетических материалов.
Самыми распространенными тканями для пошива вещей на основе хлопка являются байка и вельвет.
Байка
Байкой называют хлопчатобумажную плотную мелко ворсистую ткань. Она мягкая и теплая, поэтому ее в основном применяют для пошива детской одежды – распашонок, ползунков, боди, пижам, а также для изготовления пеленок.
У знакомой нам с детства байки больше плюсов, чем минусов: она обладает всеми достоинствами хлопковой ткани, названными выше. Помимо этого, байка более износостойкая, мягкая, теплая за счет ворса, приятная на ощупь, недорогая ткань с множеством расцветок.
Недостаток байки лишь в том, что при добавлении вискозы в состав ткани, снижаются ее некоторые положительные свойства – но это целиком зависит от производителя.
Вельвет
Это плотное полотно из хлопка с рельефными рубчиками разной ширины с лицевой стороны, из которого шьют юбки, брюки, пиджаки, куртки и пальто, применяют для обивки мягкой мебели. Изначально вельвет полностью состоял из хлопка, однако сейчас в него добавляют небольшой процент синтетических волокон, что делает его прочнее и эластичнее.
Среди особых достоинств вельвета выделяют:
Из минусов – вельвет склонен к накоплению статического электричества, из-за чего к ткани нередко прилипают пылинки и шерстинки.
Льняная ткань известна человечеству с древности – даже на мумиях фараонов Египта обнаружены остатки этой материи, да и древние славяне изготавливали одежду из льняного полотна. Эксклюзивность льна в том, что из него можно изготавливать и тончайший почти прозрачный батист, и грубый брезент.
По назначению льняные полотна делятся на такие группы:
Свойства ткани, за которые лен так ценят:
Однако большой недостаток льняных тканей — их высокая сминаемость при использовании, а на выглаживание заломов, образовавшихся при носке, тратится много времени.
Конопля
Материал также относится к тканям растительного происхождения и используется с древних времен, благодаря его высокой прочности. Из-за способности конопляной ткани долгое время сохранять тепло, и нее изготавливают в основном теплую одежду.
Помимо этого, ткань из волокон конопли:
Минусы ткани — ее высокая сминаемость и грубость волокон, которые при соприкосновении с телом вызывают дискомфорт. Однако современные технологии компенсируют и этот недостаток, позволяя получать достаточно шелковистую пряжу.
Эта ткань, которая относится к натуральным волокнам, родом из Поднебесной – там ее начали производить несколько тысяч лет назад. Это очень красивая ткань с блестящей, гладкой поверхностью, применяемая для пошива платьев и блузок, изготовления портьер, постельного белья, а также подкладок. Шелковое полотно настолько легкое, что изделия из него практически не ощутимы на теле.
Этот материал обладает перечнем уникальных свойств:
К минусам шелка можно отнести такие особенности: ткань легко мнется, сложно раскраивается и при длительном воздействии УФ-лучей постепенно разрушается, а если на материю попала жидкость — тут же появляется пятно.
Шерсть
Это, скорее всего, самый старый из природных материалов. Шерстяные полотна производятся путем обработки состриженной шерсти животных: коз, овец, кроликов. Основное свойство ткани – сохранение тепла в наивысшей степени, поэтому из шерсти изготавливают теплую одежду и головные уборы, а также предметы обихода – одеяла, пледы и прочее.
Ткани и шерсти обладают такими важными свойствами:
Главным недостатком вещей из натуральной шерсти является и высокая стоимость, а также то, что такая одежда «боится» моли.
Какие ткани из шерсти популярны при пошиве одежды:
Минеральные материалы
Материалы этой группы применяются для производства текстиля в технической и промышленной сферах, строительстве. Из минеральных тканей делают транспортные ленты, рабочую и спецодежду, термоизоляционные покрытия. В основном, используется асбест и ость.
Эти ткани очень ценятся в области своего применения, так как обладают такими свойствами:
Огнеупорную асбестовую ткань применяют для тушения пожаров.
Однако спецодежду или форму из асбеста нельзя носить долго – со временем она начинает выделять вредные для организма человека вещества. Срок использования в заводских условиях – 5-10 лет, после чего материал нужно утилизировать.
Лекция по дисциплине Основы материаловедения «Натуральные волокна»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
ДИСЦИПЛИНА ОП.03 ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ.
РАЗДЕЛ 1. ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ТЕМА 1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛОКОН.
Тема занятия: Натуральные волокна растительного и животного происхождения.
Натуральные волокна — это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.
Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.
Натуральные волокна растительного происхождения
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев С6Н10О5. Помимо целлюлозы в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.
Растительные волокна могут располагаться:
на стенках плода — капок
в оболочке плодов — койр
Наиболее распространенными из растительных волокон являются хлопок и лен.
Натуральные волокна животного происхождения : шерсти, натуральный шелк.
Шерсть — волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина.
Шелк — продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых (тутовый шелкопряд, дубовый шелкопряд). Нити натурального шелка состоят из полимеров природных белков фиброина и серицина.
Натуральное волокно минерального происхождения: асбест.
По химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок.
Волокна растительного происхождения. К волокнам растительного происхождения относят хлопковые и лубяные.
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. Распространению хлопка на Запад способствовали завоевательные походы Александра Македонского. На Руси хлопок стал известен в середине XV века благодаря торговым связям с 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.
В конце XVIII в. хлопчатобумажное (ситцевое) производство зарождается в центральных районах России – Ивановской, Тверской, Владимирской и Московской областях. В итоге ожесточенной конкуренции с исконно русским льном хлопчатобумажные ткани заняли лидирующие положение в производстве тканей из натуральных волокон.
Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом.
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 нетканых 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.
Хлопковое волокно обладает многими положительными свойствами. Прежде всего, оно имеет высокую гигроскопичность (8
12%), поэтому хлопчатобумажные ткани и изделия из них обладают хорошими гигиеническими свойствами.
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 %. Хлопок устойчив к действию щелочей, но разрушается даже разбавленными кислотами.
Благодаря наличию канала, открытого с одной стороны, и относительно тонким стенкам хлопок обладает адсорбционным свойствам, что способствует хорошему окрашиванию [20].
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, сопровождающийся разложением целлюлозы и при температуре 250 °С ее обугливанием.
Хлопок относится к горючим волокнам, он легко загорается в пламени и продолжают быстро гореть после вынесения из него с образованием легко рассыпающегося пепла. Волокна хлопка горят желтым пламенем, ощущается запах жженой бумаги.
Отрицательными свойствами хлопкового волокна являются высокая сминаемость (из-за малой упругости), большая усадка, низкая стойкость к действию кислот. К недостаткам волокна следует отнести малую эластичность, (εэ = 6–8%). Доля пластической деформации в полном удлинении составляет 50%, вследствие малой величины упругой деформации 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 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 [15].
Область применения хлопковых волокон 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.)
Лен был известен уже в каменном веке. Его остатки обнаружены при раскопках древнейших свайных построек в озерных районах Швейцарии.
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.
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, Кировская, Ивановская области, а также северные области Белоруссии и Украины. Лен-кудряш предназначен главным образом для производства льняных масляных семян 
Характерной особенностью лубяных волокон в отличие от других является то, что они представляют собой пучки волокон, соединенных пектиновыми веществами. При длительном кипячении в мыльно-содовых растворах пектиновые вещества вымываются и лен делится на отдельные волокна.
Отдельное волокно льна представляет собой одну растительную клетку. Под микроскопом волокно в продольном виде представляет собой цилиндр с толстыми стенками. Поперечный срез волокна — многоугольник с 5-6 гранями.
Поверхность волокна более ровная и гладкая, в результате чего льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен.
Отрицательным свойством льняного волокна является его сильная сминаемость из-за низкой упругости. Волокна льна отбеливаются и окрашиваются, так как имеют более интенсивную природную окраску, толстые стенки.
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 разрывное 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 %) [20]. 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 которым 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. 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. В Индии, наравне с хлопчатобумажной одеждой, были распространены изделия из шерсти, а в Китае на высоком уровне шерстоткачество 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.
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 получать 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 количество 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 наложенных 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, состоящим 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 веществом, обладающим меньшей устойчивостью к химическим воз действиям, чем кератин. Поэтому разрушение волокна всегда начинается 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 машинками. Шерстный покров, снятый с овец, называют руном. В смеси с овечьей шерстью для изготовления ткани, трикотажных полотен используют шерсть других животных. Верблюжью 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 тонкое 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 %;
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 – достаточно 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 волокна 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 удлиняются. На способности шерсти менять степень растяжимости и усадки при ВТО (влажно-тепловая обработка) основано проведение таких 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 вступать во взаимодействие и с кислотами и со щелочами. При кипячении шерсть растворяется уже в 2%-ном растворе едкого натра. 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 [14]. 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 волокон 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 изготовления 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.
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.
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 окрашивается. 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 растворители, применяемые при химчистке одежды, на натуральный шелк не действуют. Натуральный шелк растворяется только в концентрированных 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 способностью 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 разрушается 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 получения 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.