 |
Натуральные волокна животного происхождения
|
|
|
|
Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные фибриллярные белки – кератин и фиброин, отдельные звенья макромолекул которых состоят из наборов остатков различных a-аминокислот, имеющих общую формулу
NН2–СН–СООН
|
R
Они отличаются друг от друга химическим составом радикала R.
Физико-химические свойства кератина и фиброина, т.е. волокон шерсти и шелка, в большой мере зависят от химического состава радикалов составляющих их a-аминокислот.
Имея кислотные – СООН – и основные –NН2– группы, кератин и фиброин обладают амфотерными свойствами, т.е. могут реагировать как кислоты и основания, причем в молекулах фиброина кислотных групп больше, чем в кератине. Этим объясняется их одинаковое сродство к основным, нейтральным и кислотным красителям.
По сравнению с целлюлозой белки устойчивы к действию слабых минеральных кислот и органических средней концентрации. При нормальной температуре (порядка 20°) минеральные кислоты средней концентрации ухудшают их свойства только при длительном воздействии. С повышением температуры и концентрации кислот разрушение происходит более интенсивно. В концентрированных растворах кислот и кератин, и фиброин быстро разрушаются.
К действию щелочей белки мало устойчивы. Даже слабые растворы приводят к набуханию кератина и фиброина и к значительным структурным изменениям последних. При этом накрашиваемость шерсти и шелка улучшается, а механические свойства ухудшаются. При нагреве даже слабые растворы щелочей легко разрушают кератин и фиброин. Концентрированные растворы щелочей легко разрушают фиброин даже при нормальной температуре. Поэтому при отделке полотен из шерсти и шелка применяют только нейтральные моющие средства; кроме того, режимы процессов должны строго контролироваться.
|
|
|
При воздействии света активизируется процесс окисления кератина и фиброина кислородом воздуха так же, как и в целлюлозе. Светостойкость кератина выше, чем целлюлозы, а фиброина ниже. При нагревании интенсивное ухудшение свойств начинается при температуре выше 170 °С.
Кератин и фиброин обладают значительно лучшими сорбционными свойствами, чем целлюлоза. Этому способствует наличие в макромолекулах белков боковых цепей.
Шерстяное волокно
Шерсть – это волокно волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др.
Промышленность в основном перерабатывает овечью натуральную шерсть. В смеси с ней в небольшом количестве используют восстановленную шерсть, получаемую путем разработки шерстяного тряпья и лоскута, а также заводскую, снимаемую со шкур убитых животных при производстве кож. Овечья натуральная шерсть составляет до 98 % общего количества. Остальное приходится на долю верблюжьей и козьей шерсти, козьего пуха и др. Волокна шерсти состоят из трех или двух слоев в зависимости от их вида: чешуйчатого 1, коркового 2 и сердцевинного 3 (рис. 6, а, б). Чешуйчатый слой шерсти состоит из тонких роговидных пластинок различных размеров и формы. Он защищает корковый слой от вредных химических и физических воздействий, в значительной степени обеспечивает валкоспособность и блеск шерсти.
Рис. 6. Строение волокон шерсти:
а) ости; б) пуха; в) продольный вид и поперечный срез: 1 – пуха;
2 – переходного волоса; 3 – ости; 4 – мертвого волоса
Корковый слой шерсти состоит из веретенообразных клеток и определяет основные свойства волокна – его прочность, растяжимость, упругость, гибкость, мягкость. В клетках коркового слоя содержится пигмент, от которого зависит естественная окраска волокна.
|
|
|
Сердцевинный слой шерсти состоит из рыхлых клеток и промежутков, заполненных воздухом. Размеры сердцевинного слоя в зависимости от типа шерстяных волокон могут быть различными. Этот слой уменьшает теплопроводность, снижает прочность, гибкость, извитость и другие свойства.
Волокна овечьей шерсти подразделяют на пух, ость, переходный и мертвый волос (рис. 6, в).
Пух – наиболее тонкое извитое волокно, поперечник которого составляет 14–30 мкм, а поперечное сечение имеет близкую к круглой форму (рис. 6, б).
Снаружи волокно покрыто кольцеобразными чешуйками 1 с неровными краями, а внутри заполнено корковым слоем 2. Последний состоит из веретенообразных клеток фибриллярной структуры длиной 80–90 мкм и поперечником 4–6 мкм. Клетки расположены вдоль оси волокон и склеены межклеточным веществом, которое при химических воздействиях на шерстяное волокно распадается раньше, чем кератин веретенообразных клеток.
Ость значительно толще и грубее пуха, почти не имеет извитости, поперечник составляет 40–60 мкм. Помимо пластинчатых чешуек 1, покрывающих ость снаружи, и коркового слоя 2 здесь имеется еще по всей длине сердцевинный слой 3, который состоит из рыхлых тонкостенных клеток, заполненных пузырьками воздуха (рис.6, а). Сердцевинный слой, не повышая прочности, способствует лишь повышению толщины волокна, т.е. ухудшению его качества, увеличивая жесткость волос.
Переходный волос занимает по толщине промежуточное положение между пухом и остью и имеет прерывистый сердцевинный слой.
Мертвый волос – наиболее грубое неизвитое волокно с поперечником 80 мкм и больше. Волокно это покрыто крупными пластинчатыми чешуйками и имеет узкое кольцо коркового слоя и очень большую сердцевину (до 90 % диаметра волокна). Форма поперечного сечения чаще всего сплющенная, неправильная. Мертвый волос – жесткое, ломкое волокно с малой прочностью и плохой способностью окрашиваться.
Шерсть, состоящая преимущественно из волокон одного вида (пуха или переходного волоса), называется однородной, а содержащая волокна всех перечисленных видов, – неоднородной. Чем больше в неоднородной шерсти пуха и меньше мертвого волоса, тем лучше ее качество. В зависимости от толщины волокон и однородности шерсть делится на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.
|
|
|
Тонкая шерсть состоит только из пуховых волокон, равномерных по толщине, длине, извитых, с поперечным размером 14–25 мкм.
Полутонкая и полугрубая шерсть состоит из переходных и пуховых волокон. Средний поперечный размер полутонкой шерсти 25-31 мкм, полугрубой 31–40 мкм. Длина полутонкой и полугрубой шерсти несколько больше, чем тонкой шерсти.
Неоднородность шерсти состоит из смеси пуха, переходного волоса, ости и мертвого волоса, она неоднородна по длине и толщине. В зависимости от средней толщины эту шерсть делят на полугрубую и грубую. Средний поперечный размер неоднородной полугрубой шерсти 24–38 мкм, а грубой 38,1–45 мкм и выше.
Основные свойства шерсти определяются свойствами кератина. Шерстяное волокно обладает высокой гигроскопичностью (38-40 %), небольшой прочностью (относительная разрывная нагрузка 10-14 сН/текс), но материалы из шерсти хорошо формуются обеспечивают сохранение первоначальной формы. При горении шерсти в пламени волокна спекаются, образуя черные шарики, при этом ощущается запах жженого рога или пера.
Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию, что объясняется наличием на ее поверхности чешуйчатого слоя, значительной извитостью, и мягкостью волокон. Благодаря этому свойству из шерсти вырабатывают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также войлочные и валяные изделия.
Шерстяные волокна имеют волнообразную извитость, характеризующуюся числом витков на 1 см и формой извитости. Тонкая шерсть имеет 4–12 и более извитков на 1 см длины, грубая шерсть извита мало. Благодаря природной извитости шерсть хорошо скручивается в пряжу, которая используется для производства тканей, трикотажных и нетканых материалов.
Шерсть обладает малой теплопроводностью, то есть хорошими теплозащитными свойствами, что делает ее незаменимой при выработке пальтовых, костюмно-плательных тканей и трикотажных изделий зимнего ассортимента.
|
|
|
Шелк
Шелком называют тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкоотделительными железами шелковичного червя (шелкопряда) и наматываемые им на кокон.
Текстильные предприятия получают шелк–сырец с заводов первичной обработки коконов, где осуществляются следующие процессы: замаривание коконов паром или горячей водой с целью умерщвления куколки шелкопряда, имеющейся в коконе; запаривание коконов, т.е. обработка их горячей водой с целью растворения серицина; разматывание коконов, где коконные нити с 3–9 коконов одновременно сматываются на мотовило. Получаемую нить называют шелком–сырцом.
Коконная нить (рис. 7) представляет собой две элементарные нити (шелковины), склеенные серицином – природным клеящим веществом, вырабатываемым шелкопрядом. В поперечном сечении элементарная нить имеет овальную форму, толщина ее на всем протяжении (500-900 мм) неравномерна, имеет поперечник, равный 15–17 мкм.
Основные физико-механические свойства шелка определяются фиброином и поэтому подобны свойствам шерстяных волокон. Нити обладают: упругостью, гигроскопичностью, красивым матовым блеском. Материалы из натурального шелка имеют значительную усадку. В отличие от шерсти шелк более прочен (27–32 сН/текс), но менее устойчив к действию света. Особенно чувствителен щелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается. Натуральный шелк широко используется при выработке плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок, шарфов), швейных, вышивальных ниток [4, 6].
|
|
|
