Волокна

Текстильными  волокнами называют гибкие прочные тела с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий.

Текстильные волокна  подразделяют на два класса: натуральные  и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна — на два подкласса: искусственные и синтетические.

Искусственное волокно — химическое волокно, изготовленное из природных высокомолекулярных веществ.

Синтетическое волокно — химическое волокно, изготовленное из синтетических высокомолекулярных веществ.

Волокна могут  быть элементарными и комплексными.

Элементарное  — волокно, не делящееся в продольном направлении без разрушения (хлопок, лен, шерсть, вискоза, капрон и др.). Комплексное волокно состоит из продольно скрепленных элементарных волокон.

Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных товаров и могут  применяться как в естественном, так и в смешанном виде. Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу. Поэтому важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, Длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.

Пряжа из тонких синтетических волокон более  склонна к пиллингу — образованию  закатанных волокон на поверхности  материала. Чем длиннее волокна, тем пряжа из них ровнее по толщине  и прочнее.

Текстильные волокна

Натуральные волокна

Хлопок  — это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник — однолетнее растение высотой 0,6—1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94—96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом (рис. 2). Один конец волокна со стороны его отрыва от семени хлопчатника открыт, другой, имеющий коническую форму, закрыт.

Количество волокна  зависит от степени его зрелости.

Хлопковым волокном присуща извитость. Волокна нормальной зрелости имеют наибольшую извитость — 40—120 извитков на 1 см.

Длина хлопковых  волокон колеблется от 1 до 55 мм. В  зависимости от длины волокон  хлопок делят на коротковолокнистый (20—27 мм), средневолокнистый (28—34 мм) и длинноволокнистый (35—50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непряд-иым, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше. Поэтому длинноволокнистый хлопок называют и тонковолокнистым, он имеет толщину 125—167 миллитекс (мтекс). Толщина средневолокнистого хлопка составляет 167—220 мтекс, коротковолокнистого — 220— 333 мтекс.

Толщина волокон  выражается через линейную плотность  в гексах. Текс показывает, сколько граммов весит отрезок волокна длиной в 1 км. Миллитекс = мг/км.

От длины и  толщины волокон зависит выбор  системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу 5,0 текс и выше, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др.

Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности 11,8—84,0 текс, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др.

Из коротковолокнистого  хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу — 55—400 текс, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др.

Хлопковое волокно  обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую  гигроскопичность (8— 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами.

Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии  на 15—17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде.

Хлопок имеет  высокую термостойкость — разрушение волокон до 140°С не происходит.

Хлопковое волокно  более стойкое, чем вискозное  и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей (отделка — мерсеризация, обработка раствором едкого натра). При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислотой. Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты.

Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф и др., листовыми — сизаль и др., плодовыми — койр, получаемый из покрова скорлупы кокосовых орехов. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные.

Лен — однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лен-долгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные 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 ) результате механических воздействий на волокно при его получении (рис. 3).

Рис. 3. Волокна  льна под микроскопом: 1 — продольный вид; 2 — форма поперечного среза  

В отличие от хлопкового льняное волокно имеет  сравнительно толстые стенки, узкий  канал, закрытый с обоих концов; поверхность  волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве — 2—3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но  не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают.

Однако 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. При этом около половины льняных тканей вырабатываются в смеси с другими волокнами, значительная часть которых приходится на полульняные бельевые ткани с хлопчатобумажной пряжей по основе.

Из льняных  волокон изготавливают также  парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные  нитки, а из очесов льна — более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др.

Пеньку  получают из однолетнего растения конопли. Из волокон вырабатывают канаты, веревки, шпагаты, упаковочные и мешочные ткани.

Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров.

Шерсть  — волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.

Шерстяные волокна  под микроскопом можно легко  отличить от других волокон — их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме

конусообразных  колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый — основной, от которого зависят свойства волокна  и изделий из них. В волокне может быть и третий — сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон. В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 4).

Рис. 4. Волокна  шерсти под микроскопом:

1— продольный  вид; 2— форма поперечного среза волокон; а — тонкая

шерсть, б— полутонкая и полугрубая шерсть, в— ость, г— мертвый волос

Пух — тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость.

Ость  и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.

В зависимости  от толщины волокон и однородности состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55—120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу — тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.

Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие  от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине.

Свойства шерсти по-своему уникальны — ей присуща  высокая свойлачиваемость, что объясняется  наличием на поверхности волокна  чешуйчатого слоя.

Благодаря этому  свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная  обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.

Гигроскопичность  шерсти высокая (15—17 %), но в отличие  от других волокон она медленно поглощает  и отдает влагу, оставаясь на ощупь  сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения при этом увеличивается на 30—35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей.

Шерсть —  достаточно прочное волокно, удлинение  при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая  термостойкость — при температуре 100—110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.

Из тонкой и  полутонкой шерсти, как в чистом виде, так и в смеси с другими  волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой — грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок.

Козий пух применяют  в основном для выработки платков, трикотажных изделий и некоторых платьево-костюмных, пальтовых тканей; верблюжью шерсть — для производства одеял и национальных изделий. Из восстановленной шерсти получают менее качественные ткани, валяную обувь, нетканые материалы, строительный войлок.

Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости — ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка (рис. 5).

Рис. 5. Натуральный  шелк под микроскопом: 1 — продольный вид; 2 — форма поперечного среза