Строение и состав шерстяных волокон

Морфологическое строение шерстяных волокон. Шерстинка состоит из стержня, корня и луковицы.

Стержень — ороговевшая часть шерстяного волокна, которая находится над поверхностью кожи. Шерсть как сырье обычно состоит из стержней, срезанных у самой кожи.

Корень — живая часть шерстинки, находящаяся в толще кожи, которая с одной стороны (верхней) примыкает к стержню, а с другой — к луковице. Стержень волоса вместе с корнем извлекается из кожи редко.

Луковица — нижняя часть корня волоса, расположенная на сосочке. В ней за счет размножения клеток происходит рост шерстяного волокна.

Строение шерстяных волокон.Шерстяные волокна всех типов состоят из чешуйчатого и коркового слоев, а в переходных волокнах, ости, кемпе, песиге, кроющем волосе и др. имеется еще и сердцевинный слой (рис. 1).

 

 

1               2            3            4

Рис.1.Гистологическое строение шерстяных волокон:

1- мертвый волос; 2 — ость; 3 - переходное волокно; 4 — пух

Чешуйчатый слой (кутикула), образуя наружную поверхность волокна, защищает его от механических, химических и биологических факторов окружающей среды, влияет на блеск и свойлачиваемость шерсти.

Расположение чешуек может быть:

-кольцевидное — каждая чешуйка образует полное кольцо вокруг волоса;

-кольцевидно-сетевидное — чешуйки расположены в виде сетки и размещаются вокруг волокна рядами, что характерно для полутонкой шерсти;

-сетевидное — чешуйки образуют на поверхности волокна неправильной формы сетку.

Каждая чешуйка состоит из трех слоев: эндокутикулы (нижняя часть), экзокутикулы (средняя часть) и эпикутикулы (верхняя часть), различающихся особенностями их кератинов.

Корковый слой находится непосредственно под чешуйчатым, состоит из веретенообразных многогранных клеток (длина 80-150 мкм, толщина 4-10 мкм). Клетки коркового слоя двух типов: более крупные — ортокортекс (ортокора) и меньшие по величине, плотно расположенные — паракортекс (паракора).

В пуховых волокнах доля коркового слоя достигает 90 %, в ости 60-70, а в мертвом волосе — только 5-6 %. В корковом слое содержится основное количество серы. Этот слой обусловливает основные свойства шерсти: прочность, растяжимость, упругость и др.

 

Рис. 2.Шерстяное волокно мериносовой овцы (схема):

1 — чешуйчатый слой; 2 - веретенообразная клетка; 3 – ортокортикальпые клетки коркового слоя; 4 — паракортикальпые клетки коркового слоя; 5 — пустое пространство, оставшееся после дегенерации ядра отмершей клетки

Сердцевинный слой — это полость внутри волокна, заполненная высохшими клетками и воздухом, она может быть непрерывной (ость) и прерывистой (переходные волокна). Наличие сердцевины снижает прочность волокна, но повышает его теплозащитные свойства.

Химический состав и химические свойства шерсти.Шерстяные волокна в основном состоят из белков группы кератинов. От других белков кератины отличаются повышенным содержанием серы — 3-5 %. С серой в определенной степени связаны технологические свойства шерсти. С увеличением содержания серы в шерсти улучшаются ее прядильные свойства, повышается прочность шерстяных волокон.

В состав кератина шерсти входит 18 аминокислот. Шерстяные волокна разных типов различаются по содержанию аминокислот (табл. 3).

 

Таблица 3

Содержание аминокислот в шерсти (г в 100 г шерсти)

 

Аминокислота	Пуховые волокна		Переходные волокна
	зарубежные авторы	по В. В. Калинину, 1996	по В. В. Калинину, 1996	по А. И. Ерохину, 1977
Лизин	2,2-3,3	2,88	3,49	3,20
Гистидин	0,55-07	1,01	0,88	0,90
Аргинин	6,0-ЩО	8,80	8,86	8,71
Цистин	7,3-13,1	9,68	7,84	10,67
Аспарагиновая кислота	2,3-7,27	5,95	6,79	8,11
Метионип	0,2-0,71	0,66	0,53	0,57
Треонин	6,4-6,76	6,03	5,17	5,43
Серии	9.4-1ЦЗ	8,36	8,21	7,99
Глутаминовая кислота	12,9-16,0	13,42	13,64	16,21
Глицин	5,8-6,5	4,32	4,51	5,40
Алании	4,1-4,4	3,40	3,59	4,39
Вал ни	2,8-5,5	4,56	4,43	5,07
Изо лейцин	-	3,05	3,38	3,91
Лейцин	9,7-11,6	7,28	7,94	8,86
Тирозин	2,9-6,1	4,32	4,42	4,58
Фениналанин	1,6-4,0	3,17	3,67	4,42
Пролил	4,4-7,2	5,45	5,26	-
Триптофан	0,7-1,8	-	-	-

 

Кератин шерсти представлен двумя его разновидностями: кератин А и кератин С. Кератин А образует вещество чешуйчатого слоя, а кератин С — коркового и сердцевинного слоев. Кератин С в отличие от кератина А содержит аминокислоту тирозин.

Химический состав шерсти следующий, %: углерод — 49,8-52,0; водород - 6,36-7,37; азот - 15,7-20,8; кислород - 17,1-24,0; сера - 2,0-5,0.

От действия щелочи шерстяные волокна разрушаются, а растительные (лен, хлопок, вискоза и др.) сохраняются. В слабых растворах кислот шерсть не изменяется, а растительные волокна разрушаются. Таким путем определяют природу волокон животного и растительного происхождения.

Методы химического воздействия на волокна разного происхождения применяют в промышленности. Например, шерсть, загрязненная трудноотделимым сором (репей и др.), моется в 5-6 %-ном, растворе серной кислоты (H₂S0₄), при этом шерсть не разрушается, а растительные примеси растворяются. Этот процесс называется карбонизацией шерсти.

 

Типы шерстяных волокон

 

Волосяной покров животных, обладающий прядильными качествами или свойлачиваемостью, называют шерстью. Из нее изготавливают разнообразные ткани и сукна, одеяла и ковры, головные уборы, войлоки и кошмы, тепло- и звукоизоляционные материалы, применяемые в строительном деле, авиации и т.д. Шерстяные ткани красивы, гигиеничны, отличаются легкостью и эластичностью, хорошо сохраняют тепло, износоустойчивы.

Шерсть овец в массе состоит из отдельных волокон. По внешнему виду и техническим свойствам различают следующие типы шерстяных волокон: пух, ость, переходное волокно, мертвый, сухой, кроющий, защитный, осязательный волос, песигу и кемп. Между собой волокна различаются по внешнему виду, морфо-гистологическому строению и физико-техническим свойствам.

Пух – самые тонкие и более извитые шерстяные волокна, обычно не имеющие сердцевинного слоя. Тонина пуха колеблется от 25 до 14 и менее микрометров. Шерсть тонкорунных овец состоит из пуха, а грубошерстных – из пуха, переходного волоса, ости. Пуховые волокна состоят из коркового и чешуйчатого слоев, поперечный срез имеет круглую или овальную форму. В сравнении с другими волокнами пух имеет меньшую длину, за счет чего образуется нижний, более короткий ярус шерстного покрова у овец с неоднородной шерстью. Исключение среди грубошерстных составляют романские овцы, в шерстном покрове которых пух длиннее ости. По техническим свойствам пух – самое ценно волокно.

Ость – менее извитые и более толстые, имеющие хорошо развитый сердцевидный слой шерстные волокна, которые длиннее пуха и переходного волоса. Остевое волокно характеризуется тониной шерсти от 52 до 75 мкм, состоит из чешуйчатого, коркового и сердцевинного слоев, сердцевинный слой непрерывный. Ость входит в состав шерстного покрова грубошерстных и полугрубошерстных овец. Чем она тоньше, тем ценнее по своим технологическим качествам шерсть.

Технические свойства ости ниже, чем пуха. С уменьшением тонины ости повышаются ее технические свойства.

Разновидностью ости являются сухой, мертвый, кроющий, защитный, осязательный волос, песига и кемп.

Сухой волос — грубая ость, характеризующаяся сухостью, жесткостью и ломкостью наружных концов волокон. От обычной ости отличается меньшим блеском. В технологическом отношении сухой волос занимает промежуточное положение между остью и мертвым волосом. Встречается в шерсти большинства овец грубошерстных пород.

Мертвый волос — очень грубое и ломкое остевое волокно, с предельно развитым сердцевинным слоем и тониной шерсти более 75 мкм. При сгибании не образует дуги, а надламывается. При попытке растянуть — рвется. Блеска, свойственного шерстяным волокнам, не имеет, не окрашивается. В шерстяных изделиях плохо удерживается, быстро разрушается и сильно понижает качество ткани. Присутствие мертвого волоса в шерсти, даже в малых количествах, резко ухудшает ее технологические свойства.

Кроющий волос по строению и тонине близок к ости. Отличается от других волокон небольшой длиной (не более 3-5 см), жесткостью, сильным блеском, отсутствием извитости, часто имеет иную, нежели основная масса шерсти, окраску. Практического значения не имеет.

Песига — шерстяные волокна, встречающиеся в шерсти тонкорунных и полутонкорунных ягнят, которые выделяются среди других волокон большей длиной, огрубленностью и меньшей извитостью. В течение первого года жизни песига заменяется обычными волокнами, типичными для данной породы. Отмечается, что ягнята с большим количеством песиги более крепкие.

Защитный волос — остевое волокно, растущее на веках овец.

Осязательный волос — остевое волокно, растущее на кончике морды овцы. Осязательный волос связан с окончаниями нервов, является своего рода биологическим «радаром», важен для животных при ориентации на пастбище, пользовании кормушками, водопойными корытами и т.д. Состригать осязательный волос нельзя.

Кемп — огрубленные волокна типа ости, белого цвета, не окрашивающиеся, ломкие, встречаются в шерсти тонкорунных и полутонкорунных овец, передаются по наследству, что необходимо учитывать в селекционном процессе.

Группы и виды шерсти

Шерсть по составу образующих ее волокон подразделяют на родную и неоднородную (рис. 3).

 

Рис. 3. Однородная и неоднородная шерсть: а — тонкая шерсть; б — полутонкая шерсть; в — полугрубая шерсть; г — грубая шерсть

Однороднойназывают шерсть, состоящую из одинаковых по внешнему виду, длине, тонине и другим свойствам волокон. К однородной относят тонкую шерсть, средняя тонина волокон которой не превышает 25 мкм. Овец, от которых получают тонкую шерсть, называют тонкорунными. Тонкая шерсть в технологическом отношении самое ценное сырье, которое в основном идет на изготовление костюмных тканей.

Полутонкая — однородная шерсть тониной 25,1-31,0 мкм. Овец, от которых получают полутонкую шерсть, называют полутонкорунными.

Полугрубая однородная шерсть имеет тонину шерстяных волокон от 31,1 до 40,0 мкм. Такую шерсть получают от овец цигайской, русской длинношерстной пород.

Грубая однородная шерсть состоит из тонкой ости, в которой сердцевина отсутствует или может занимать небольшой удельный вес, ее тонина в пределах 40,1 — 6 7,0 мкм. Неоднородная (смешанная)шерсть представляет собой смесь ости, пуха и переходных волокон, достаточно отчетливо по внешнему виду различающихся по тонине, длине, извитости и другим признакам.

Неоднородную (смешанную) шерсть разделяют на полугрубую и грубую.

Полугрубая неоднородная шерсть состоит из тех же типов волокон, что и грубая, но отличается от нее более высоким содержанием жиро- пота, лучшей извитостью, более тонкой остью и большим количеством пуха. Полугрубую неоднородную шерсть получают от овец сараджинс- кой, алайской, таджикской и ряда других пород. Из нее вырабатывают: ковры, сукна, валяльные изделия.   

Грубая неоднородная шерсть состоит из пуха, переходных и остевых волокон, часто с примесью сухих и мертвых волос. Количественное соотношение этих волокон в грубой шерсти не постоянно и зависит от породных, половых, возрастных, индивидуальных особенностей овец. Чем больше в грубой шерсти пуха и меньше ости, тем она ценнее.

Руно и его элементы

 

Руно – шерсть, состриженная с овцы, которая состоит из штапелей или косиц, связанных в единое целое.

Штапели — это пучки пуховых и переходных волокон, уравненных по длине и тонине. Руна тонкорунных и многих полутонкорунных овец имеют штапельное строение. Штапели являются естественной совокупностью группового расположения шерстинок в коже, наличия извитости, жиропота и волокон – «перебежчиков», которые как бы склеивают их, не позволяя смешиваться и свойлачиваться.

Существуют два вида штапелей: наружные и внутренние.

Поверхность руна на овце разделяется кожными швами на неправильной формы участки наружные штапели. Когда верхушки штапелей немного расходятся, это открытое руно, а когда плотно прилегают друг к другу – закрытое. В плотное, хорошо замкнутое руно не проникают растительный сор и пыль. Руна с открытым штапелем сильнее загрязняются, что ухудшает прочность шерсти.

У тонкорунных овец наружный штапель имеет следующие основные формы:

- мелкоквадратный – у овец с очень тонкой, густой, но короткой шерстю;

- закругленный квадратный – у овец с густой, средней длины шерстью;

- дощатый – характерен для овец, имеющих редкую шерсть, средней тонины и камвольной длины;

- смолистый – в виде кофейных зерен различной величины. Шерсть с обильным количеством жиропота, от избытка которого наружная поверхность штапеля загрязняется.

В раскрытом руне можно увидеть следующие формы внутреннего штапеля:

- цилиндрическую – состоит из волокон одинаковой длины, хорошо уравненных по длине и тонине, равномерно извитых и плотно соединенных жиропотом. Руна с такой шерстью являются наиболее ценными.

- коническую – более потное расположение шерстинок у кожи и менее плотное, рыхлое к вершине, что характерно для редкошерстных рун.

- воронкообразную – суженная от вершины к основанию штапеля, является признаком редкошерстности руна, малой жиропотности и неравномерной извитости волокон.

Руна полугрубошерстных и грубошерстных овец со смешанной шерстью состоят из пучков, в которые входят пуховые, переходные и остевые волокна, имеющие разную длину и тонину. Такие пучки называют косицами. Их делят на прямые, волнистые, мелкие и крупные.

 

Рис. 4. Густая шерсть характеризуется узким кожным швом

 

Плотность руна в основном определяется густотой шерсти. По плотности руна подразделяют на плотные, недостаточно плотные и рыхлые.

Плотные руна у овец тонкорунных пород, которые на 1 см² площади кожи имеют до 10 тыс. и более шерстинок, у полутонкорунных — 2-4 тыс., у грубошерстных — 1,5-2,5 тыс. Густая шерсть характеризуется квадратным наружным и цилиндрическим внутренним штапелем, узким зигзагообразным кожным швом, малым проникновением пыли (на 1/4 и 1/5 высоты штапеля).