Натуральные волокна растительного происхождения

Основное вещество, из которого состоят натуральные волокна растительного происхождения (хлопок, лен, пенька, джут и т. д.), — это природный полимер целлюлоза. Целлюлоза представляет собой высокомолекулярное соединение, относящееся к высшим углеводам, для ее структуры характерна довольно высокая степень ориентации. Степень кристалличности целлюлозы хлопковых волокон составляет 70%, а элементарных льняных—80-85%. Макромолекулы целлюлозы состоят из элементарных звеньев (—6Н10О5_), соединенных в длинные макромолекулы, имеющие линейную структуру. Число их для различных волокон колеблется от 5000 для хлопка до 30 000 для льна, т. е. степень полимеризации натуральных волокон достаточна высокая. Характерная особенность целлюлозных волокон заключается в том, что в каждом элементарном звене целлюлозы имеется три гидроксильные группы, определяющие их основные физико-механические свойства. Наличие трех гидроксильных групп позволяет создать сильное межмолекулярное взаимодействие за счет водородных связей, в результате чего целлюлоза обладает значительной прочностью и жесткостью.

Целлюлоза представляет собой плотное труднорастворимое твердое вещество.

Хлопок

Хлопком называют волокна, которые растут на поверхности семян растения хлопчатника, относящегося к семейству мальвовых.

Из ста стран, возделывающих хлопок, лишь пять выращивают его в крупных объемах, составляющих в совокупности более 70% мирового производства. Лидирующими странами являются Китай, Индия, США, Пакистан, Бразилия, Узбекистан, Турция.

Хлопок получают с однолетнего кустарникового растения, называемого хлопчатником. При полном развитии оно достигает высоты 1—1,5 м. Через 60 дней после посева на хлопчатнике появляются цветы. Цветок живет один день, после его опадания из завязи начинается развитие плода — коробочки. Цветение, образование завязи и плодов хлопчатника на кусте происходит не одновременно, а последовательно. Внутри развивающихся коробочек образуются семена, на поверхности которых появляются волокна, представляющие собой тонкостенные целлюлозные трубочки, заполненные протоплазмой. В течение 30 дней происходит интенсивный рост волокон в длину, сопровождающийся незначительным увеличением толщины стенок. Далее рост волокон в длину прекращается, и дальнейшее созревание волокна сопровождается отложением целлюлозы на внутренней стороне стенки волокна. Таким образом, наружный диаметр волокон остается неизменным, а диаметр канала вследствие утолщения стенок уменьшается.

Различают хлопковое волокно и хлопок-сырец. Хлопок- сырец — это семена хлопчатника, покрытые волокнами. В процессе первичной обработки от семян последовательно отделяют хлопковое волокно длиной L > 20 мм, пух (линт) — более короткие волокна (5 мм < L < 20 мм) и подпушек (делинт) — самый короткий волокнистый покров (L < 5 мм).

Наибольшее распространение получили два вида хлопчатника: тонковолокнистый и средневолокнистый. Тонковолокнистый хлопок дает наиболее длинное (35—45 мм), тонкое и прочное волокно, которое применяется для выработки высококачественной пряжи. Волокна средневолокнистого хлопка имеют длину 30—35 мм, такой хлопчатник является наиболее урожайным. Период созревания средневолокнистого хлопчатника составляет 120-150 дней, тонковолокнистого —140-170 дней.

Целлюлозная стенка хлопковых волокон имеет слоистое строение. Отдельные слои стенки состоят из фибрилл, которые представляют собой сложный комплекс микрофибрилл. Микрофибриллы и фибриллы располагаются в отдельных слоях целлюлозной стенки спирально, под углом в 20-45° к оси волокна. В результате такого размещения волокна по мере созревания закручиваются спирально относительно своей оси, получая так называемую штопорную извитость.

Толщина стенок и степень извитости зависит от зрелости волокна, которая определяется соотношением его наружного и внутреннего диаметров. Хлопковые волокна подразделяются на 11 групп: от 0 (незрелое волокно) до 5 (предельно зрелое волокно). Незрелое волокно представляет собой сплющенный лентовидный тип, у среднезрелого волокна форма поперечного сечения бобовидная, у зрелого волокна поперечник имеет круглое сечение. В процессе созревания повышается прочность волокон, их окрашиваемость, улучшаются и другие свойства.

Наиболее пригодными для текстильной промышленности являются волокна со степенью зрелости 2,5-3,5.

Кислотоустойчивость хлопковых волокон невысокая. Они неустойчивы к действию не только концентрированных, но и разбавленных минеральных кислот. Особенно сильное разрушающее действие оказывают на хлопковые волокна серная, соляная и азотная кислоты. Под действием минеральных кислот молекулы целлюлозы легко гидролизуются, т. е. разрываются с присоединением воды, что и является причиной разрушения целлюлозы.

Щелочеустойчивость хлопковых волокон весьма высока. Глюкозидные связи молекулы целлюлозы характеризуются значительной устойчивостью к щелочам. Поэтому хлопковые волокна даже при кипячении в разбавленных растворах щелочей без доступа кислорода воздуха почти не изменяются, а при доступе воздуха их прочность значительно снижается. В то же время необходимо отметить, что при действии на хлопковые волокна 18—25%-го раствора едкого натра на холоде повышается их прочность, блеск и окрашиваемость. Данная операция носит название “мерсеризация” и широко используется для облагораживания хлопчатобумажных тканей.

Под действием световых лучей активизируется процесс окисления целлюлозы, что приводит к ухудшению ее механических свойств, увеличению жесткости и ломкости. При нагреве до температуры 130 °С свойства целлюлозы изменяются незначительно. В интервале 150-160 °С начинается процесс медленного, а свыше 160 °С быстрого разрушения целлюлозы, сопровождающийся ее разложением и обугливанием.

При содержании влаги более 9% и относительной влажности воздуха выше 75% хлопковые волокна подвергаются разрушению микроорганизмами. В мокром состоянии прочность хлопкового волокна увеличивается на 30%.

Льняное волокно

Льняные волокна получают из однолетнего травянистого растения — льна. Из существующих видов льна для этого используются лен-долгунец и лен-межеумок.

Лен-долгунец имеет маловетвистый стебель высотой 80-90 см, дающий много мягкого, тонкого и длинного волокна, ради которого его и высевают. Это растение умеренного и влажного климата. Его выращивают в России, Белоруссии, Украине, странах Скандинавии и Балтии, Франции, Польше, Нидерландах, Бельгии. В отличие от хлопчатника лен-долгунец сравнительно нетребователен к теплу. Но он влаголюбив и поэтому особенно хорошо растет в районах с прохладным и дождливым летом.

Выдернутые из земли стебли связывают в небольшие пучки (снопы) для просушивания. Освобожденные от семенных головок стебли называют льняной соломой. Чем длиннее солома, тем выше ее качество, так как из нее можно получить длинное техническое волокно. Из льняной соломы волокна выделяют путем ряда операций, называемых в совокупности первичной обработкой. Ее сущность заключается в разрушении и удалении из лубяных растений всех неволокнистых примесей биологическими, химическими или физическими способами.

В стебле льна содержится примерно 20-25 пучков волокон, в каждом пучке — от 15 до 30 элементарных волокон. Волокна в пучках прочно склеены между собой, причем прочность их склейки выше, чем прочность склейки пучков с клетками паренхимной ткани. Это обуславливает возможность выделения пучков элементарных волокон из стебля в процессе первичной обработки. Пучки элементарных волокон, выделяемые из стебля, называются техническим волокном льна. Именно техническое волокно перерабатывается потом в пряжу.

Элементарные волокна льна имеют сильно вытянутую веретенообразную форму, их закрытые концы заострены. Посередине каждого волокна находится узкий канал. Поперечное сечение волокна льна имеет неправильную округлую, а чаще пятиугольную форму. Элементарные волокна льна имеют в среднем длину 10“26 мм.

Значительно более высокая по сравнению с хлопком ориентация структурных элементов относительно оси (3~5о) в льняном волокне частично объясняет более высокую прочность льняных волокон и их меньшую способность удлиняться при растяжении. Так как канал элементарного волокна закрыт с двух сторон, крашение льняных тканей несколько затруднительно.

Основным веществом льняных волокон также является целлюлоза. Но в отличие от хлопковых волокон в них содержится меньше целлюлозы (около 75%) и больше примесей (около 25%). В состав этих примесей входят пектиновые и лигниновые вещества, которые отсутствуют в хлопковых волокнах. Лигнин сообщает волокнам и изделиям из них повышенную жесткость, вследствие чего они становятся менее гибкими. В состав примесей также входят воскообразные, белковые и минеральные вещества. По химическим свойствам льняные волокна очень мало отличаются от хлопковых. Но льняные волокна не могут приобретать после мерсеризации тех ценных свойств, какие получают хлопковые волокна, вследствие чего их не подвергают этой операции.

При кратковременном воздействии щелочи прочность технических волокон льна понижается, а при длительном они распадаются на элементарные хлопкообразные льняные волокна.

Светостойкость льняных волокон несколько выше, чем хлопковых.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >