Натуральні текстильні волокна

Бавовна

Бавовна – натуральне волокно, одержане з поверхні насіння рослини бавовнику (ДСТУ ISO 6938:2005). Насіння бавовни разом із волокнами називають бавовною-сирцем. Елементарне волокно бавовни представляє собою окрему рослинну клітину, витягнуту вздовж: один кінець гострий, а другий – рваний. Волокна нормальної зрілості мають вигляд смужок, скручених ліворуч та праворуч (рис. 3.2). Волокно бавовни у поздовжньому вигляді представляє собою трубочку, сплющеність та скрученість якої розрізняються в залежності від зрілості волокна. Бавовняне волокно скручене навколо подовжньої осі, причому витки йдуть поперемінно в обох напрямках. Скрученість волокна бавовни пояснюється тим, що мікрофібрили та фібрили целюлози, які лежать пошарово в стінці волокна, та розташовуються по гвинтовим лініям, що піднімаються під кутом 20-45° до осі волокна. У середині волокна проходить канал, ширина якого залежить від ступеня зрілості волокна та товщини його стінок. Оскільки волокно зростає на насінні, від якого його потім відривають, внаслідок чого один кінець щільно закритий, та представляє собою природне конічне закінчення, інший кінець, що примикав до насіння, обірваний і виявляє відкритий канал. Довжина волокон середньоволокнистої бавовни – 25-37мм, а тонковолокнистої – 35-50мм і більше; пух – коротке бавовняне волокно завдовжки 20мм. У поперечному зрізі бавовняного волокна під мікроскопом видно канал, форма та розміри якого змінюються в процесі зростання волокон. Канал волокон заповнено протоплазмою, кількість якої по мірі дозрівання волокон зменшується, а в зрілих волокнах він має лише залишки протоплазми, що висохла. Площа поперечного зрізу бавовняного волокна середньоволокнистих сортів бавовнику різного ступеню зрілості змінюється від 40 до 150мкм², тонковолокнистих сортів бавовнику – від 30 до 112мкм².

В залежності від ступеня зрілості волокна відрізняють за зовнішнім виглядом. Зрілі волокна мають розвинені стінки; перезрілі волокна наближаються до округлої форми, канал такого волокна досить малий; в незрілих волокнах целюлозний шар мало розвинутий, такі волокна мають тонкі стінки, вони стрічкоподібні, погано фарбуються. Незрілі (мертві волокна) не мають целюлозних стінок, вони прозорі, мають плоску форму, не звиті, та не придатні до фарбування.

Макро- та мікроструктура волокна бавовни залежить від ступеня зрілості волокна. Бавовняні волокна за ступенем зрілості поділяють на 4 групи (рис. 3.2) згідно ГОСТ 3274.2 (ИСО 2403-72).

Ці групи визначаються за інтерференційним забарвленням волокон у поляризованому світлі, що створюється поляризаційним пристосуванням до мікроскопу (табл. 3.1).

 

Таблиця 3.1

Група зрілості	Ступінь зрілості бавовняного волокна	Інтерференційне забарвлення
	Зовсім зрілі	Жовтогаряче і золотаво-жовте з рожево-фіолетовими ділянками
	Зрілі	Зеленувато-жовте з зеленими та блакитними ділянками
	Недозрілі	Синє та блакитне, жовте та зелене з блакитними та синіми ділянками
	Незрілі	Фіолетове та сине з фіолетовими ділянками
	Зовсім незрілі	Фіолетове з прозоро-червоними ділянками, прозоро-червоне

 

Основною складовою частиною рослинних волокон, в тому числі й бавовни, є целюлоза, яка відноситься до класу вищих вуглеців і характеризується емпіричною формулою (С₆Н₁₀О₅)_n або [-С₆Н₇О₂(ОН)₃-]_n. Бавовняне волокно, хоча й є чистою природною целюлозою, але в своєму складі має ряд домішок – жиро-воскових, азотистих, мінеральних та ін. (4-5%).

В залежності від ступеня зрілості волокна, його хімічний склад змінюється, причому доля чистої целюлози по мірі зрілості зростає. У зрілому бавовняному волокні вміст чистої целюлози є найбільшим у порівнянні з іншими целюлозними волокнами рослинного походження.

Лінійна густина волокон бавовни переважної більшості селекційних сортів бавовнику знаходиться у межах від 125 до 222 мтекс. З природних волокон бавовна є найтонійшою. Розривне навантаження бавовняних волокон складає 4-6сН/волокно. Міцність волокна залежить від селекційного сорту бавовнику, ступеню зрілості волокна, умов вирощування та інших чинників. Відносне розривне навантаження знаходиться у межах 24-27 сН/текс – для волокон середньоволокнистих та 35-36 сН/текс – для волокон тонковолокнистих бавовників. Відносне розривне подовження дорівнює 7-9%. У загальній деформації розтягнення переважає пластична. Одноциклові дослідження бавовни свідчать, що внаслідок їх розтягнення зусиллями, значно меншими від розривних, частка пружної та еластичної деформацій є незначною. Це пов’язано з лінійною структурою целюлози бавовни та наявністю слабких міжмолекулярних зв’язків, переважно водневих

Гігроскопічність бавовняних волокон при нормальних кліматичних умовах складає 8-9%, а при відносній вологості оточуючого середовища 98±2% досягає 14,0-14,5% вмісту вологи.

Бавовна стійка до дії води, вона не розчиняється ні в холодній, ні в гарячій воді. Нагрівання бавовни в гарячій воді (до 150°С) під тиском не погіршує її властивостей. Під дією вологого пару бавовна стає жовтою.

У воді волокна помітно набухають. При цьому збільшується переважно плаща поперечного перерізу волокон – на 45-50%, а довжина зростає лиже на 1-2%. Наявність води у структурі волокна і форма її зв’язку суттєво впливають на властивості волокон та виробів з них. Наприклад, внаслідок поглинання перших порцій води підвищується міцність бавовняних волокон на 15-17%, що пов’язано з покращанням орієнтації макромолекул целюлози вздовж осі волокон. Після подальшого набухання і збільшення частки капілярно-зв’язаної води міцність волокон знижується.

Волокна бавовни можуть витримувати порівняно високі температури. При температурі 150-170 °С волокно починає руйнуватися, при температурі 250 °С і вище розкладання протікає досить інтенсивно. Нагрівання при більш високих температурах супроводжується зменшенням маси волокон внаслідок їх руйнування і видалення легких речовин, зміною кольору волокон з сірого на жовтувато-бурий.

Дія високої температури (вище 250°С) на зволожене волокно при контакті з металевими поверхнями при повітряному сушінні не руйнують та не послаблюють вологого волокна. Доки волога з волокна не випарюються, температура його не перевищує 100°С, однак після втрати вологи волокно руйнується, причому руйнування супроводжується розкладанням та обвуглюванням целюлози.

До дії кислот, особливо мінеральних, бавовняні волокна нестійкі. Руйнування волокон відбувається внаслідок кислотного гідролізу целюлози; з підвищенням температури гідроліз прискорюється. З урахуванням цієї властивості обробні процеси проводять у нейтральному, лужному або слабокислому середовищі.

Їдкі розведені луги та розчини солей з лужною реакцією (сода та ін.) не викликають істотної зміни волокна бавовни і не руйнують його навіть при високих температурах. Однак при кип'ятінні бавовни в лугах у присутності кисню повітря целюлоза бавовни окислюється. Це супроводжується руйнуванням волокна, втратою міцності, а при подальшому окислюванні – повною втратою міцності. Під дією мінеральних кислот також відбувається руйнування волокон бавовни.

Розчиняються волокна бавовни у розчинах для целюлози: у мідноаміачному комплексі (комплексній сполуці гідрооксиду міді та аміаку), у комплексних сполуках гідрооксидів полівалентних металів з аміаком та етилендіаміном.

Хлор-цинк-йод-реактив, який містить хлористий цинк, йодистий калій та йод, забарвлює целюлозу у фіолетовий колір розчин йоду в сірчаній кислоті забарвлює целюлозу у синій колір.

Під дією світла й атмосферних умов волокно бавовни поступово руйнується, що виражається в зниженні механічної міцності, подовженні, у збільшенні твердості волокна і його ламкості.

Питома густина волокон бавовни дорівнює 1,52 г/см³.

 

Льон

Лляні волокна (flax fibre, рос. льняное волокно) отримують з лубу однолітньої рослини льону, яку культивують у країнах з помірним вологим кліматом. Провідне місце у вирощуванні льону посідає Україна. В її північних і центральних областях вирощують льон-довгунець і льон-кучерявець (рис. 3.3) різних селекційних сортів.

Льон-довгунець (ДСТУ 4511:2006) висівають на площі близько 200 тис. га, він майже виключно використовується для отримання волокна. Стебел цього льону високий, до 100см, тонкий, прямий, дає декілька розгалужень лише у верхній частині (рис. 3.3; 1). Заготівлі льону-волокна щорічно перевищують 100 тис. т. Перше місце посідає Чернігівська область (близько 28 тис. т), друге – Житомирська (близько 24 тис. т), наступні – Волинська, Львівська, Івано-Франківська, Рівненська, Сумська, Київська і Черкаська області (наведено пересічні дані за останні десять років). Льон-кудряш є іншим різновидом, має кущоподібну будову та розводиться для отримання насіння (рис. 3.3; 2).

Сіяють льон наприкінці весни, коли вже не буває ранкових заморозків. Вегетаційний період триває 3-3,5 місяці. Якщо льон вирощують для одночасного отримання волокон та насіння, йому дають повністю дозріти. Волокна льону вищої якості отримують, коли він ще не зовсім дозрів, коли стебла рослини набувають зеленувато-жовтуватого забарвлення.

Для зберігання повної довжини та цілісності стебел при збиранні їх не зрізають, а висмикують (тріпають) за допомогою вбиральних льоно-тріпальних машин. Після просушування стебел відокремлюють голівки з насінням, роздроблюючи їх на спеціальних машинах.

Звільнені від насінних голівок стебла називаються лляною соломою (ГОСТ 28285). Її характеристика по середньої довжині стебел є одним з показників якості – чим довша солома, тим вона дорожче; до вищих сортів відносять солома з довжиною стебел 85см та довше.

Для відокремлювання стебла від лубу (технічного волокна) роблять росяну, холодноводяну та заводську мочку соломи.

Лляна солома після мочки та висушування називається лляною трестою (ДСТУ4149:2003); остання в залежності від способу мочки розрізняють:

· тресту стланцеву(стланець), яку отримують при розстиланні соломи на лугах та полях (росяна мочка);

· тресту мочецову (моченець), яку отримують при мочці лляної соломи в природних та штучних водоймах, а також при заводській тепловій мочці у підігрітій воді у спеціальних водоймах.

Висушений після мочки льон мнуть, а потім тіпанню для відокремлення луб’яних волокон від роздробленої при зминанні деревинної частини стебла – костри.

Зминання проводиться на особливих м’яльних машинах – м’ялках, в яких деревинна частина стебла зламуються та частково видаляється. Продукт, який отримується після обробки на м’яльній машині, називають льоном-сирцем, або м’ятим льоном.

Більш ретельніше видаляється костра при тіпанні. При цьому процесі також видаляються короткі волокна – кудель (клоччя), а довгі волокна частково розчіплюються на більш тонкі комплекси. Льон, що пройшов тіпання, називають тіпаним (льон-кужіль). Відходи при тіпанні являють собою спутані волокна різної довжини та значну кількість костри. Відходи волокон при тіпанні розробляються на коротке волокно. Тіпаний льон пакують у паки і відправляють для подальшої переробки на льонопрядильні фабрики або лляні комбінати. Тут після чесання отримують чесаний льон – довгі випрямлені та паралельні волокна.

Льоноволокна сортують за довжиною, лінійною густиною, показником міцності, кольором та блиском, м’якістю та ступенем засміченості.

Розрізняють елементарні та технічні лляні волокна. Елементарне волокнольону являє собою рослинну веретеноподібну клітину з товстими стінками, вузьким каналом і коліноподібними потовщеннями, які називають зсувами. Зсуви є наслідками зломів, або згинів волокна в період росту рослини та при його механічній обробці.

Волокно льону при розгляді під мікроскопом має вид (рис. 3.4) гладкого циліндра зі стовщеними стінками і тонким каналом посередині, який до кінця волокна поступово зникає. У поперечному зрізі волокно має вид багатогранника з 4 - 6 гранями, з невеликою порожниною в центрі.

Технічні (комплексні) волокна складаються з пучків елементарних волокон, з'єднаних серединними пластиками. Серединні пластинки складаються з різних речовин: пектинових, лігніну, геміцелюлози та ін. Довжина технічного волокна знаходиться в межах 50-250мм, товщина – 150-250 мкм, число елементарних волокон у пучку – 15-30.

Головною складовою частиною лляного волокна є целюлоза. На відміну від бавовни, її частка не перевищує 75%. Целюлоза лляних волокон полідисперсна, має значно вищу, ніж у бавовни, молекулярну масу, а також має чисельних супутників: лігнін, пектинові, дубильні, білкові, жировоскові та зольні речовини. Вміст лігніну в волокнах льону може сягати від 3 до 5%.

Властивості волокон залежать від селекційного сорту льону, степеня зрілості стебел, умов збирання, особливостей первинної обробки тощо.

Довжина технічних волокон може дорівнювати довжині стебел. Тіпаний льон має довжину 170-250мм, елементарні волокна – 10-26мм. Лінійна густина комплексних волокон може коливатися у межах 5000-10000мтекс, елементарних – 125-556мтекс. Міцність лляних волокон є найвищою серед усіх природних волокон і коливається для комплексних у межах 200-400сН/волокно та елементарних – 15-20сН/волокно. Відносне розривне навантаження елементарних волокон льону досягає 120-130сН/текс і залежить від ступеня зрілості стебел. Волокна льону малоеластичні. Їх відносне розривне подовження не перевищує 3%. Частка пружної деформації у загальному подовженні волокон дуже мала. Тому, подібно до виробів з бавовни, лляні тканини є нестійкими до зминання.

Гігроскопічність лляних волокон за стандартних умов досягає 11-12%, що є наслідком більшого вмісту в їх складі різних супутників целюлози. Волокна льону є більш теплопровідними, ніж бавовняні, тому їх обмежено використовують у чистому вигляді для виготовлення полотен натільно-білизняного призначення.

Фізико-хімічні властивості лляних волокон за багатьма показниками аналогічні властивостям бавовни. Поряд з цим наявність у їх складі більшої кількості (до 25%) супутників целюлози та інших речовин, зокрема пектину та лігніну, суттєво впливає на властивості льоноволокон – вони більш стійки до дії води. Внаслідок набухання збільшується, насамперед, площа поперечного перерізу і майже не змінюється довжина волокон, до 40% зростає міцність, підвищується еластичність. Елементарні волокна стійкіші до дії лугів, ніж до кислот та окислювачів. Під дією лугів та кислот комплексні волокна руйнуються внаслідок гідролізу пектинових речовин та лігніну. Цю властивість слід враховувати, проводячи попередню обробку волокон, основні та заключні обробки матеріалів, операції догляду за готовими виробами.

Нагрівання лляне волокно переносить більш легко внаслідок досить високої гігроскопічності волокна і більшої компактності лляної пряжі. Лужне варіння лляного волокна викликає значну втрату міцності через часткове чи повне видалення пектину, що цементує елементарні волокна. Лляне волокно фарбується важче, ніж волокно бавовни.

Наявність лігніну у складі лляних неочищених волокон є однією з причин підвищеної стійкості виробів з них до дії мікроорганізмів. Саме тому наметові тканини, брезенти та інші технічні матеріали виробляють з комплексних волокон та сурових тканин.

Питома густина волокон льону складає 1,52г/см³.

Вовна

Вовна представляє собою натуральне волокно отримане від тварин, яке піддається прядінню та валянню. Вовну отримують від тварин шляхом стриження (овеча, козяча, верблюдяча вовна), або вичісуванням під час линяння (козячий, кролячий, заячий пух).

Вовну використовують за різним призначенням: для отримання пряжі, виробництва повсті, фетру, та інших нетканих матеріалів. За оцінками споживачів цінність волокон вовни посідає друге місце після натурального шовку і набагато перевершує ціннісні характеристики інших текстильних волокон. Згідно ДСТУ 2136 за ознаками особливостей будови вовну поділяють на типи. Це, зокрема:

· пухові волокна – тонкі, звивисті волокна тониною до 30 мкм, які не мають серцевинного каналу;

· перехідні волокна (або перехідний волос) – волокна товщиною від 30 до 52мкм, що мають переривчастий серцевинний канал;

· ость – грубі прямі еластичні волокна тониною від 52 до 200 мкм, які мають безперервний серцевинний канал;

· мертвий волос – грубі, позбавлені еластичності та міцності волокна, непридатні для переробки у текстильному виробництві.

Вовну розподіляють на види за видами тварин (овеча, козяча, кроляча), а овечою, крім того, за породами овець. Стандартом передбачені такі види вовни:

Вовну класифікують за видами тварин, а овечу вовну – за породами овець. ДСТУ 2136-91 передбачені такі види вовни:

· вовна верблюдяча – вовна, одержана вичісуванням або підстриганням залежно від віку верблюдів різних порід, яка складається з пухових та грубих волокон;

· вовна заводська – вовна, що знімається зі шкур тварин за допомогою хімічних, бактеріологічних і ферментативних засобів;

· вовна козяча – вовна, одержана вичісуванням або підстриганням кіз, що складається із пуху та остьових волокон;

· вовна кросбердна – вовна, яка була зстрижена з довго вовняної м’ясної породи овець, що складається з волокон ості, середньої та великої звитості;

· вовна мериносова – вовна, зстрижена з чистопородних тонкорунних мериносових овець, що складається з тонких, дрібно звитих пухових волокон;

· вовна оленяча – вовна, одержана вичісуванням та стрижкою оленів, складається з грубого волосся та дуже тонкого пуху;

· вовна помісна – вовна зістрижена з помісних овець, що складається з пухових та перехідних волокон;

· вовна пояркова – вовна, зістрижена з ягнят шестимісячного віку, що складається з пухових та перехідних волокон і тонкої ості;

· вовна регенерована – волокно, одержане з вовняних шматків через розскубування;

· вовна цигайська – вовна зістрижена з напівтонкорунних цигайських овець, що складається з волокон пуху, або тонкого перехідного волосся.

Вовну перелічених типів і за способами отримання називають натуральною. Вона є найбільш цінною. Вовна, знята з тварини називається брудною, а після промивання митою.

Вовняне волокно складається з трьох шарів: верхній, або лускатий; основний, або корковий – утворює тіло волокна; серцевинний, який розташовується в центральній частині волоса. Перші два шари є у кожному вовняному волокні, серцевинний шар, або канал, у тонкому волосі відсутній, він буває тільки в грубому товстому волокні (рис.3.5).

Лускатий шар волокна складається з найтонших рогоподібних пластинок (лусочок), що утворюють зовнішній покрив волокна. Їх форма, розташування, кількість лусочок, що приходиться на 1мм довжини волокна, різні у різних видів волокон. Лускатий шар характеризується більшою механічною міцністю і хімічною стійкістю, чим інші шари, і, таким чином, він виконує роль природного захисного покриву. Він впливає на характер блиску волокна тому, що те або інше розташування рогоподібних пластинок верхнього шару та їх форма обумовлюють більше чи менш відбивання світлових променів.

 

а б в г д

Рис. 3.5 Повздовжній вид та поперечний переріз вовняних волокон: а) – овеча вовна, б) –козяча вовна (мохер), в) – верблюжа вовна. Збільшення 500^х

г) – вовна альпака, д) кашемір. Збільшення 240^х.

Корковий шар розташовується безпосередньо під лускатим і утворює основне тіло волокна. Він складається з окремих веретеноподібних елементарних клітин, розташованих уздовж осі волокна, причому проміжки між цими клітинами заповнені білковою міжклітинною речовиною. Довжина кліток приблизно – 100-200мкм, а товщина 6мкм. Цей шар визначає основні властивості волокна, його міцність, еластичність, пружність, м'якість і ін.

Серцевинний шар займає центральну частину волокна і складається з кліток, порожнини яких заповнені повітрям. Розміри цього шару коливаються в значних межах. Наявність каналу є ознакою грубого волокна зі зниженою межею міцності.

У відповідність з особливостями будови розрізняють кілька видів вовняних волокон: пух, перехідний волос, ость і мертвий волос (рис. 3.6). Пух – найбільш тонке звите волокно, має круглий поперечний переріз і складається з двох основних шарів: зовнішнього – лускатого і внутрішнього – коркового. Лусочки в пуху подібні кільцям з нерівними краями, уставленими одне в одне. Корковий шар складається з веретеноподібних клітин фібрилярної структури довжиною 80-90мкм та товщиною 4мкм. Клітки розташовані вздовж осі волокна і склеєні міжклітинною речовиною, яка при хімічних впливах розпадається раніше, ніж кератин веретеноподібних кліток. Поперечний зріз пуху круглий та має діаметр 14-25мкм.

У перехідного волоса, на відміну від пуху, крім лускатого і коркового шарів, в середині є ще і третій шар – серцевинний, заповнений пластинчастими клітками, що лежать одна над іншою і розташованими перпендикулярно веретеноподібним кліткам коркового шару. Він зустрічається лише на коротких ділянках.

Ость значно товща і грубіша за пух, майже не має звитості. Лусочки, що покривають волокно, мають форму окремих пластинок. Поряд з лускатим і корковим шарами ость містить досить розвинений серцевинний шар, що проходить по всій довжині волокна. Ость має черепицеподібні лусочки, серцевинний шар займає від 1/3до 2/3 від товщини волокна. Поперечний зріз має неправильну форму з діаметром в середньому 35-50мкм.

Мертвий волос – найбільш грубе, не звите волокно. Воно вкрите великими пластинчастими лусочками, має вузьке кільце коркового шару і дуже велику серцевину. Поперечний переріз ості та мертвого волоса має неправильну овальну форму, діаметр волокна складає завбільшки 50мкм.

За хімічним складом вовна належить до білкових сполук типу кератинів і характеризується наявністю сірки поряд з вуглецем, воднем та киснем.

Довжина вовни залежить від виду та породи тварин і типу волокон. Довжина овечої вовни коливається у межах від 60 до 120 мм. Для визначення довжини вовни будують штапельні діаграми, за допомогою яких визначають основні статистичні характеристики довжини волокон – середньоарифметичну довжину, модальну масодовжину тощо.

Характеристики товщини коливаються у досить широких межах – від 10 до 160 мкм – і залежать від виду тварини, її породи, індивідуальних особливостей, умов утримання, типу волокон вовни та багато іншого. Більш доброякісною є вовна тонка й однорідна за товщиною. Товщина овечої вовни залежить, насамперед, від типу волокон. У руні містяться волокна різних типів і різної довжини залежно від частини тіла вівці, з якої воно зістригалося. З метою зрівнювання волокон за довжиною проводять сортування – розподіляють руно на окремі частини. Після цього отримують вовну, яку умовно називають однорідною та неоднорідною. Однорідна вовна складається переважно з волокон одного типу – пуху, перехідного волосу, тощо.

За товщиною однорідну вовну розподіляють на тонку – 14,0-25,0 мкм; напівтонку – 25,1-31,0 мкм; напівгрубу – 31,1-41,0 мкм; грубу – 41,1 і більше. Товщину волокон вовни, крім цього, оцінюють характеристиками інших систем: номерами (N, г/км) та лінійною густиною (Т, г/км).

Міцність волокон вовни порівняно невисока. Вона коливається у межах від 4 до 8 сН/волокно і залежить від багатьох чинників, насамперед, від товщини. Тонші волокна набагато міцніші за грубі. Відносне розривне навантаження у середньому дорівнює 10-14 сН/текс.

Звитість вовни – це властивість волокон, з якою пов’язують їх здатність до валяння. Звитість оцінюють коефіцієнтом звитості вовни (К_з):

де L – справжня довжина волокна; L₁ – довжина, або висота, волокна у звитому стані. За формою звитість вовни може бути різною: гладка, розтягнута, плеската, нормальна, сплющена, висока та петлеподібна.

При зволоженні волокон вовни водою або вологим паром фізико-механічні властивості її значно змінюються. Після зволоження міцність вовни різко знижується (на 30% і більше), тому що під впливом води рвуться або стають слабшими міжмолекулярні зв’язки кератину. У вологому середовищі кератин вовни пом’якшується, що супроводжується набуханням волокна та збільшенням його поперечних розмірів, підвищенням розтяжності волокна та зниження тривкості на розривання. Відносне розривне навантаження вовни у сухому стані коливається в межах 20-67%. На відміну від інших волокон, у загальному подовженні переважає частка пружної та високоеластичної деформації. При навантаженні до 30-50% розривного зусилля в вовні виявляються переважно пружно-еластичні деформації. Це є наслідком просторової структури волокон вовни. Завдяки цьому вироби з вовни у сухому стані стійкі до зминання, добре зберігають форму та розміри, є досить стійкими до багаторазових розтягнень та подвійних згинів.

Гігроскопічність вовни за стандартних умов сягає 13-15%. З підвищенням відносної вологості оточуючого середовища до 98±2% волокна вовни здатні поглинати до 50% вологи.

У воді волокна вовни набухають. При цьому суттєво збільшується площа поперечного перерізу волокон (на 30-35%) і дещо зростає довжина – на 1-2%. Внаслідок цього у готових виробах з вовни під впливом вологи змінюються лінійні розміри, порушується форма тощо.

Вовна стійка до дії води при кипінні. Руйнування може спостерігатися лише внаслідок тривалої обробки волокон гарячою парою. Розм’якшене волокно вовни легко деформується і здатне фіксуватися у приданому положенні при висушуванні в деформованому стані.

Обробка вовни водою при температурі до 110°С, або паром при температурі 115°С викликає зниження міцності волокна на розрив на 5-15%. Обробка вовни водою при температурі 110°С порушує структуру волокна, що виражається у скороченні волокна та його необоротному розбуханні; досить різко зростає жорсткість волокон; значно знижуються міцність при розриванні та розтяжність (на 30-50% і більше).

При однакових умовах тривалості та температури дія води виявляється більш руйнуючою, порівняно з паром. При температурі води близько 150°С відбувається повне гідролітичне руйнування вовни, і продукти розкладання переходять у розчин.

При нагріванні в гарячому повітрі вовна втрачає свою гігроскопічну вологу, стає жорсткою та ломкою.

При охолодженні вовна відновлює свої властивості, якщо температура нагрівання не перевищувала певної межі.

Кератин вовни чутливий до лугів, які викликають руйнування, особливо при підвищеній температурі. Обробка слабкими розчинами кислот при загальній кількості до 10% від ваги вовни без підігрівання не тільки не руйнує вовну, але навіть збільшує її міцність. Концентровані кислоти викликають помітне зруйнування волокон вовни, ступень якого залежить від тривалості обробки та температури.

Дія лугів на вовну залежить від їх хімічної активності. Їдкі натрій та калій легко розчиняють вовну при нагріванні і дещо повільніше при нормальних температурах. Процеси руйнування розпочинаються з набухання і закінчуються повним лужним гідролізом кератину вовни. Але слабкі луги, такі як поташ К₂СО₃, кальцинована сода Nа₂СО₃ та вуглекислий амоній (NН₄)₂СО₃ практично не впливають на фізико-хімічні властивості вовни. Вовна також досить стійка до дії аміаку.

У полум’ї вовна горить і виділяє запах паленого пір’я. Поза полум’ям горіння припиняється, а на кінчиках волокон утворюються чорні кульки золи.

До дії світла та світлопогоди волокна вовни більш стійки, ніж целюлозні. Проте тривала дія цих чинників призводить до суттєвих змін фізико-хімічних та механічних властивостей волокон вовни: змінюється колір, підвищується розчинність у лугах, знижується міцність і зменшується еластичність. Волокна стають більш жорсткими.

На відміну від усіх текстильних волокон вовна здатна до повстяніння, тобто за певних умов під впливом фізико-хімічних факторів та механічних чинників утворює плескаті матеріали різного призначення (повсть, фетр тощо). Ця властивість вовни викликана кількома причинами: особливістю будови поверхні волокон, внутрішньої просторової структури кератину, здатністю до переходу в різні модифікації у процесі волого-теплових обробок і, нарешті, спроможністю зберігати у сухому стані отриману форму.

Натуральний шовк

Тонкі довгі нитки, які в природних умовах формують гусениці нічних метеликів-шовкопрядів, називають натуральним шовком (silk, рос. шелк). Ці волокна гусениця формує за допомогою шовковиділюваної залози для створення навколо себе оболонки, яку називають коконом.

а б

Рис. 3.7. Повздовжній вид та поперечний переріз шовкових волокон: а) тутового шовкопряду, б) дубового шовкопряду Збільшення 500^х

 

Нитка кокону складається з двох елементарних шовковин, склеєних між собою серіцином. Елементарне волокно представляє собою сплюснутий циліндр, а поперечний переріз має форму сплющеного овалу. Зовні на волокні помітні потовщення, тріщини, кінчики шовковин. Після відварювання шовку-сирцю в гарячому мильному розчині серіцин розчиняється, і коконна нитка поділяється на дві складові шовковини (рис. 3.7). Поверхня їх стає більш гладкою, а форма поперечного перерізу майже повністю округлою; поперечник елементарної шовковини коливається від 10 до 20мкм. Елементарне волокно має фібрилярну структуру, яку створюють лінійні макромолекули волокнотвірного білка – фіброїну. Фібрилярна будова волокон натурального шовку є основною причиною суттєвого недоліку цих волокон – моховатості, що може виявитися у процесі волого-теплових та механічних обробок текстильних матеріалів.

Довжина коконної нитки залежить від якості кокону і може досягати 1500м. Тонина коконної нитки неоднакова по всій довжині – спочатку (в верхніх шарах) вона порівняно незначно змінюється, а к кінцю починає сильно потоншуватися – з округлої перетворюється на стрічкоподібну. Для отримання рівномірної технічної нитки використовують кокони, які знаходяться на різній стадії розмотки. За тониною елементарних ниток шовк відноситься до найбільш тонковолокнистих природних волокон. Товщина коливається у межах 20-30мкм. На текстильних підприємствах переробляють шовк сирець лінійною густиною від 1000 до 6400мтекс.

Міцність до розриву коконної нитки становить 8-10сН/нитку, а елементарного волокна 3,5-4,0сН/волокно. Відносне розривне навантаження коконної нитки становить 26-28сН/текс. У вологому стані розривне навантаження знижується майже на 15%. Відносне розривне подовження коконної нитки досягає 22-25%. При навантаженнях, які становлять 10-20% від розривних, пружна частка деформації коконної нитки дорівнює приблизно 0,2,% еластична 0,4-0,5% та пластична 0,3-0,4% від загального подовження. На відміну від вовни волокна натурального шовку менш пружні, що пов’язано з особливостями їх складу та будови. У мокрому стані подовження коконної нитки зростає.

Гігроскопічність натурального шовку при стандартних умовах сягає 10-11%.

У воді волокна натурального шовку набухають. При цьому збільшується площа їх поперечного зрізу приблизно на 16-18%, маса зростає на 35-40%. У розчинах лугів та кислот ступінь набухання зростає, а з підвищенням температури розчинів проходить відповідний гідроліз фіброїну.

До дії лугів натуральний шовку трохи більш стійкий, ніж вовна, але у незначній мірі. Розчиняються волокна натурального шовку в мідноаміаковому комплексі та у розчинах деяких солей – хлоридів, бромидів, гідроксиду міді тощо.

До дії світла та світлопогоди натуральний шовк менш стійкий, ніж вовна. Після опромінювання його денним світлом протягом 250год. Міцність ниток знижується на 62%. Під дією прямих сонячних променів волокна натурального шовку спочатку жовтіють, а потім стають темно-бурими.

З усіх природних волокон натуральний шовк є найстійкішим до нагрівання. Тривала дія тепла призводить до термодеструкції фіброїну. Процес прискорюється із зниженням вологості волокон.

Вологий шовк в умовах тривалого зберігання покривається цвіллю. На відміну від волокон вовни, шовк характеризується повним опором ушкодженню молю.

Штучні волокна

Віскозні волокна

Віскозне волокно(рис. 3.8. а) представляє собою продукт регенерованої целюлози, що отримують осадженням целюлози з розчину. Модифіковані віскозні волокна – сіблон та полінозне волокно мають циліндричну форму. Віскозні волокна мають часті повздовжні риски, які представляють собою грані щербин та звивин.

При розгляданні поперечного зрізу віскозних волокон спостерігається нерівномірність структури зовнішнього та внутрішнього шарів, при цьому поперечний зріз має звивистий контур.

Віскозні волокна мають різкий блиск, можуть бути різного кольору. Довжина віскозних комплексних ниток практично необмежена. Вона залежить лише від форми та маси бобіни, а довжина штапельованих волокон – відповідає довжині розрізання і коливається від 30 до 120мм і більше, що залежить від їх призначення.

Товщина волокон та ниток різна. Товщину коротких волокон формують переважно такими: 167, 200, 312, 444, 556, 667мтекс, 2 та 3,3 текс; комплексних ниток – 8,4, 11, 13,3, 16,6, 22,2, 29 текс з кількістю елементарних волокон 15, 18, 20, 25, 30, 40, 52, 65.

 

 

а) б) в)

Рис. 3.7. Повздовжній вид та поперечний переріз штучних волокон: