Волокна животного происхождения.

Природные волокна животного происхождения шерсть и шелк состоят из белков - природных высокомолекулярных соединений. К ним относятся кератин (в шерсти), фиброин и серицин (в шелке).

Макромолекулы природных белков состоят из различных аминокислотных остатков (их около 20). Схематическая формула аминокислоты:

 

(R - радикал, или группа атомов в зависимости от вида аминокислоты). Элементарные звенья связаны в макромолекулы пептидной связью (-CO-NH-). В кератине шерсти в большом количестве содержатся остатки аспарагиновой, глутаминовой кислот, цистин, серин, лейцин и др., имеющие развитые радикалы. Это препятствует плотной упаковке макромолекул кератина, имеющего в своей структуре кристаллические и аморфные участки. В фиброине шелка в большом количестве входят глицин, серин и тирозин. Упаковка макромолекул в фиброине компактная с большей степенью ориентации.

Шерсть - это волокна волосяного покрова, снимаемые с животных (овец, коз, верблюдов и др.). Наиболее широко (до 95%) используется овечья шерсть.

В строении шерстяных волокон различают три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.

В зависимости от особенностей строения различают несколько типов шерстяных волокон: пух, переходный волос, ость и мертвый волос (рис.1.7)

Пух – наиболее тонкое, мягкое, прочное и извитое волокно. Диаметр пуха 14-25 мкм. Он состоит из двух слоев: чешуйчатого (1) и коркового (2). Чешуйки имеют вид колец с неровными краями, как бы вдетыми друг в друга.

Переходной волос имеет поперечник 25-30 мкм. По длине, извитости и прочности напоминает пух. Кроме чешуйчатого и коркового слоев переходный волос имеет еще очень тонкий и прерывистый сердцевинный слой (3).

Рис.1.7. - Волокна шерсти разных типов: а - пух, б - переходный волос, в - ость, г - мертвый волос, 1 - чешуйчатый слой, 2 - корковый слой, 3 - серцевина.

Ость – грубое и неизвитое волокно, состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и сердцевинного. Чешуйки ости состоят из отдельных пластинок и напоминают черепицу на крыше. Сердцевинный слой хорошо развит по всей длине волокна. Поперечник равен 30-50 мкм.

Мертвый волос представляет собой грубое волокно с сильно развитым сердцевинным слоем, занимающим 90% поперечного сечения. Это непрочное волокно, бесцветное, тусклое и ломкое. Поперечник более 50 мкм.

Шерсть, состоящая из волокон одного вида называется однородной, а из смеси волокон разного вида – неоднородной.

Чешуйчатый слой - это внешняя оболочка волоса, состоит из ороговевших клеток кератина. Края чешуек различной формы перекрывают друг друга, что создает своеобразную шероховатость волоса. Чешуйчатый слой стоек к механическим воздействиям и к действию химических реагентов и обуславливает некоторые свойства шерсти (способность к свойлачиванию, блеск).

Корковый слой, или кортекс, является основным слоем волокна, от него зависят физико-механические свойства шерсти (прочность, растяжимость, упругость, мягкость и др.). Корковый слой состоит из веретенообразных клеток длиной 80-100 мкм, толщиной 4-5 мкм, расположенных вдоль волокна. Промежутки между клетками заполнены белковым межклеточным веществом, оно содержит мельчайшие поры «вакуоли», наполненные воздухом или газом. Корковый слой состоит из парокортекса (содержит большое количество цистина, обладает значительной жесткостью и устойчивостью к щелочам) и ортокортекса (характеризуется меньшей жесткостью и повышенной набухаемостью в щелочах), от соотношения которых зависит природная извитость шерсти. Внутри веретенообразных клеток залегает красящий пигмент.

В середине волокна имеется сердцевина: высохшие пластинчатые клетки, расположенные рыхло и перпендикулярно корковому слою, промежутки между ними заполнены воздухом. Наличие сердцевинного слоя повышает толщину и жесткость волокна.

В зависимости от тонины и однородности шерсть делится на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.

Тонкая шерсть является однородной и состоит из тонких пуховых волокон со средним поперечником 14-25 мкм ее получают с тонкорунных пород овец и применяют для выработки высококачественных шерстяных камвольных и суконных тканей.

Полутонкая шерсть также относится к однородной и состоит из более толстых пуховых волокон и переходного волокна, имеющих поперечник 25-31 мкм. Получают ее с полутонкорунных и некоторых помесных пород овец и применяют для выработки различных камвольных костюмных и пальтовых тканей.

Полугрубая шерсть бывает однородной (поперечник 31-40 мкм) и неоднородной. Полугрубую неоднородную шерсть получают с помесных пород овец. Шерсть применяется для выработки полугрубых суконных костюмных и пальтовых тканей.

Грубая шерсть обычно является неоднородной (поперечник 41-67 мкм). Ее получают с грубошерстных пород овец. Применяется для выработки грубосуконных тканей.

Первичная обработка шерсти складывается из следующих операций: классировка, дезинфекция, сортировка, трепание, промывка, сушка и прессование.

В текстильной промышленности для изготовления недорогих суконных тканей может использоваться заводская и восстановленная шерсть.

Заводская шерсть – это шерсть, снятая со шкур животных (овец, коз, верблюдов, коров, лошадей). Заводская шерсть менее прочна, чем натуральная.

Восстановленная шерсть – шерсть, получаемая расщипыванием шерстяного лоскута, тряпья, обрывков пряжи и т.п. Эти волокна тоже всегда менее прочны, чем волокна натуральной шерсти.

В текстильной промышленности используют шерсть других животных, чаще всего в смеси с овечьей шерстью.

Верблюжья шерсть содержит пуховые и остевые волокна. Цвет шерсти рыжеватый или темно-бурый. Различают: пух (тайлак) - его вычесывают с молодых животных в период линьки, это тонкая пушистая шерсть длиной около 50мм; грива - грубая длинная шерсть, используется для изготовления технических изделий.

Альпака - шерсть ламы из семейства верблюдовых - тонкое, прочное, мягкое и блестящее волокно.

Кашемир - шерсть кашмирских коз, получаемая вычесыванием - очень тонкое и длинное (до 450 мм) волокно.

Вигонь - шерсть от редкого вида лам (в Перу), волокно тоньше кашемира.

Мохер (могер, тифик) - тонкая шерсть ангорских коз длиной 150-200 мм, мало извитое и блестящее волокно, придает изделиям типичный пушистый вид.

Ангора - пух ангорского кролика - мягкое, тонкое, водостойкое и молеустойчивое волокно.

Свойства шерсти. Плотность шерсти 1, 3 мг/мм³.

Длина шерсти имеет большое значение для процесса прядения. Тонкая и полутонкая шерсть имеет среднюю длину 50-100 мм, полугрубая и грубая – 50-200 мм.

Извитость шерсти характеризуется числом извитков на 1 см. Различают следующие формы извитости: гладкую, растянутую, плоскую, нормальную, сжатую, высокую и петлистую.

Прочность шерстяных волокон зависит от их толщины и строения. Тонкая шерсть имеет относительное разрывное усилие 10, 8-13, 5 сН/текс и разрывное удлинение 20-35%. В мокром состоянии шерсть теряет 25-35% прочности. Износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой. Это объясняется тем, что сердцевинный слой грубых волокон состоит из плоских рыхлых клеток, в основном заполненных воздухом.

Цвет шерсти тонкорунных овец белый, слегка кремоватый. Грубая шерсть подразделяется по цвету на белую, серую и цветную.

Блеск шерсти зависит от размера и формы чешуек. Крупные, плотно прилегающие чешуйки придают шерсти наибольший блеск. Мелкие, неплотно прилегающие чешуйки увеличивают матовость волокна.

Свойлачиваемость – это способность шерсти в процессе валки образовывать войлокообразный застил. Это свойство объясняется наличием на поверхности шерсти чешуек, препятствующих перемещению волокна в направлении, обратном расположению чешуек. Наибольшей способностью свойлачиваться обладает тонкая, упругая, сильно извитая шерсть.

Гигроскопические свойства. Шерсть при нормальных условиях поглощает 13-16% влаги от своей массы, т.е. обладает наибольшей гигроскопичностью. Она медленно впитывает влагу и медленно ее отдает в окружающую среду. Под действием тепла и влаги волокно приобретает способность удлиняться до 60%. На способность шерсти менять степень растяжимости и усадки при влажно-тепловой обработке основано проведение таких операций, как сутюживание, оттягивание и декатировка.

Действие кислот и щелочей. Шерсть устойчива к действию всех органических растворителей, применяемых при химической чистке одежды.Шерсть обладает амфотерными свойствами и вступает во взаимодействие с кислотами и щелочами.

При кипячении шерсть растворяется уже в 2%-ном растворе едкого натра. Шерсть разрушается при действии только концентрированных кислот.

Шерсть начинает терять прочность при нагревании до температуры 110°С и выше.

Стойкость к светопогоде у шерсти значительно выше, чем у хлопка и льна. Прочность волокон уменьшается на 50% при облучении ее прямыми солнечными лучами в течение 1120 часов.

При горении шерсти ощущается запах жженого рога, при вынесении из пламени горение прекращается.

Натуральный шелк. Шелком называются волокна, получаемые от шелкопрядов, гусеницы которых выделяют его в виде непрерывной нити и завивают ее в кокон.

Промышленное значение имеет шелк тутового шелкопряда, гусеницы которого питаются листьями тутового дерева. В небольшом количестве используются коконы дубового шелкопряда.

В Белоруссии было выведено два вида шелкопряда, которые приспособлены к существующим климатическим условиям. Кормом для них служит лист березы и ивы.

Тутовый шелкопряд в своем развитии проходит четыре стадии: грена, гусеница, куколка, бабочка.

Бабочка тутового шелкопряда откладывает яички (грену) количеством 600-800 шт. (рис.1.8, а), которую хранят до весны при температуре от -4°С до +2°С. Весной температуру повышают до 22-23°С (период инкубации достигает 18-ти дней) и появляются гусеницы. Выкормку гусениц осуществляют на ярусных стеллажах (в червоводнях) в течение 30-40 дней.

Во время выкармливания в теле гусеницы совершается белковый обмен. Белки, содержащиеся в листьях тутового дерева, распадаются на отдельные аминокислоты, в организме гусениц происходит синтез аминокислот и перестройка их молекул, в результате образуется высокомолекулярное вещество - фиброин и шелковый клей – серицин (рис.1.8, д).

В течение полного развития гусеницы (рис.1.8 б) 4 раза линяют, в результате весь цикл развития делится на 5 возрастов. К концу пятого возраста гусеница достигает длины 6-8 см, ее масса 5-9 г. К этому периоду резервуары шелкоотделительных желез гусениц заполнены белковой жидкостью. Гусеницы переползают на коконник (пучки веток, травы) и начинают завивать кокон. Через специальные протоки гусеница выделяет две тонкие шелковины, которые при выходе на воздух застывают. Шелковины, состоящие из фиброина? склеиваются серицином (рис.1.8. д). Длина коконной нити 700-1200 метров.

Рис. 1.8 – Стадии развития тутового шелкопряда, коконная нить.

Внутри кокона гусеница превращается в куколку (рис.1.8, в), у которой через 15-17 дней отрастают крылья и она превращается в бабочку (рис.1.8, г). Бабочка смачивает один из полюсов кокона щелочной жидкостью и в образовавшееся отверстие выходит наружу. Такие коконы размотать нельзя. Поэтому коконы собирают через 8-9 дней после начала завивки и направляют на первичную обработку, которая заключается в замаривании куколок (чаще всего коконы обрабатывают паром и затем подвергают длительной теневой сушке) и размотке коконов, причем несколько концов (5-7) при размотке соединяют вместе.

Размотка коконов ведется на кокономотальных станках при температуре воды 40-55°С. Получаемый продукт носит название шелк-сырец. Шелк-сырец соединяют в несколько сложений и скручивают, получая крученый шелк.

Свойства шелка. Плотность шелка 1, 37 мг/мм³.

Толщина (тонина). Коконная нить очень неравномерна вдоль длины, ее поперечник в среднем равен »32 мкм. Линейная плотность коконной нити находится в пределах 0, 22-0, 33 текс. Шелк-сырец может иметь линейную плотность в пределах 1, 5¸ 4, 7 текс, чаще 1, 6¸ 2, 3 текс.

Длина коконной нити может достигать до 1500 м, но при размотке внешний и внутренний слой не разматывают, и поэтому средняя длина коконной нити 600-900 м.

Прочность. Относительное разрывное усилие 27-31, 5 сН/текс. Удлинение к моменту разрыва коконной нити составляет приблизительно 14-15%, а шелка-сырца – 16-17%. В мокром состоянии шелк теряет 10-20% прочности. Доля обратимой деформации при этом составляет до 60% полного удлинения, поэтому ткани из натурального шелка мало сминаются.

Гигроскопичность шелка. При нормальных условиях шелк-сырец поглощает 10-12% влаги.

Цвет отваренных коконных нитей белый, слегка кремоватый.

По химической стойкости натуральный шелк превосходит шерсть. Разбавленные кислоты и щелочи, органические растворители, применяемые при химической чистке одежды, на натуральный шелк не действуют. натуральный шелк растворяется только в концентрированных щелочах при кипячении. Фиброин – более стойкий белок, чем серицин: при кипячении в мыльно-содовых растворах серицин растворяется.

Термостойкость и светостойкость. Волокна натурального шелка теряют прочность при температуре более 110°С. Под действием прямых солнечных лучей шелк разрушается быстрее, чем все прочие натуральные волокна. Прочность волокна снижается на 50% при облучении его в течение 200 часов.

При горении шелк ведет себя также как и шерсть.

 

 

Химические волокна

Прототипом получения химических волокон послужил процесс образования шелкопрядом нити при завивке кокона. Впервые нить химическим путем была получена в 1883 году в Англии: раствор нитрата целлюлозы в уксусной кислоте продавливался в осадительную ванну, содержащую спирт. В 1891 году в городе Безансоне (Франция) был пущен первый в мире завод по производству нитрошелка, который из-за легкой воспламеняемости, горючести и высокой стоимости растворителей не получил широкого развития. Промышленное производство вискозного волокна началось с 1905 года. В конце 30-х годов XX столетия возникло промышленной производство синтетических волокон.

Высокие темпы развития производства химических волокон объясняются следующими технико-экономическими факторами: доступностью и дешевизной исходного сырья, постоянным улучшением свойств волокон и нитей, расширением областей их применения, возможностью получения волокон с заранее заданными свойствами, независимостью производства химических волокон от климатических условий.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: