Натуральные волокна - это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека

Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.

Волокно текстильное – гибкое и прочное тело с очень малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных изделий. Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев С6Н10О5. Помимо целлюлозы в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.

Растительные волокна могут располагаться:

· на поверхности семян - хлопок

· на стенках плода - капок

· в оболочке плодов - койр

· внутри стебля - лен, пенька, джут, кенаф

· в листьях - абака, сизаль, генекен, формиум, юкка

Наиболее распространенными из растительных волокон являются хлопок и лен.

Волокно хлопка это одна растительная клетка, которая развивается из клетки кожуры семени хлопчатника после цветения (подробнее). Семена хлопчатника заключены в плодовую коробочку, которая по достижении полной зрелости раскрывается, и семена вместе с хлопком выходят наружу, после чего немедленно производится сбор и первичная обработка хлопка.

Отделенные от семян хлопковые волокна представляются под микроскопом в виде желобчатых ленточек, к концам постепенно суживающихся и в большинстве случаев винтообразно закрученных (характерное свойство хлопка). В поперечном сечении волокна имеют неправильную овальную форму с внутренним каналом. Канал в волокнах открыт с одной стороны.

Степень скрученности и поперечный срез волокна имеют весьма разнообразную форму и зависят от зрелости волокна. От степени зрелости зависят и свойства волокна. Незрелые волокна имеют вид сплющенных ленточек с тонкими стенками и широким каналом, обладают малой прочностью. Перезрелые волокна имеют толстые стенки и узкий канал, прямую неизвитую форму, они очень жесткие и ломкие. Ни те, ни другие не пригодны для текстильной переработки. Оптимальной является средняя зрелость волокна (см. рис. справа).

Внешний вид волокон: мягкие, тонкие, матовые, белые с легким кремовым оттенком (существуют сорта хлопчатника, дающие волокна зеленоватого или бежевого цвета).

Длина и толщина волокон связаны между собой и зависят от сорта хлопчатника.
Средний размер диаметра поперечного сечения волокон 15-25 мкм.

По длине волокна различают:

- коротковолокнистый хлопок длиной до 27мм; его перерабатывают в толстую и пушистую пряжу для изготовления байки, фланели, бумазеи;

- средневолокнистый хлопок длиной 27-35мм; идет для изготовления ситца, бязи, сатина;

- длинноволокнистый хлопок длиной свыше 35мм перерабатывается в тонкую и гладкую пряжу для изготовления высококачественных тканей, например батиста, маркизета.

Гигроскопичность хлопка достаточно высокая. При нормальных условиях зрелые волокна содержат 8-9% влаги. Хлопок быстро впитывает влагу и быстро ее отдает. Во влажном воздухе хлопковое волокно может принять в себя до 27% влаги, не делаясь влажным на ощупь. При погружении в воду волокна набухают, их прочность при растяжении увеличивается на 15-17%.

Хлопок является плохим проводником тепла и электричества.

Химический состав: целлюлоза (95-96%) и примеси (жировые, красящие, минеральные, воскообразные). Поскольку главной составной частью волокна является целлюлоза, из которой состоят стенки трубочки, то именно от ее свойств и зависят, главным образом, химические свойства волокна хлопка.

Действие химических реагентов на волокно. Кислоты разрушают волокно, делают его хрупким. Слабые щелочи не действуют на целлюлозу, более же крепкие оказывают на нее особенное действие. Холодные едкие щелочи вызывают набухание волокон, извитость их исчезает. Это свойство используется для проведения специальной отделки тканей - мерсеризации. Горячие едкие щелочи в присутствии кислорода воздуха приводят к окислению целлюлозы хлопка и снижают прочность волокна.
Хлопок не растворяется в феноле и ацетоне.

Особенности горения: горит очень легко, сгорает полностью, пламя желтое, пепел серый, запах жженой бумаги.

Действие прямых солнечных лучей в течение 940 часов снижает прочность волокна на 50%.

Основную массу хлопка перерабатывают в пряжу, небольшую часть хлопкового волока и пуха используют для изготовления медицинской ваты, прокладок, фильтров и др. Пух и подпушек применяют также в химической промышленности как сырьё, из которого вырабатывают искусственные волокна и нити, взрывчатые вещества и т.д.

Хлопковое волокно является относительно недорогим природным продуктом, так как волокно практически открыто лежит на поверхности коробочки. В то время как другие растительные волокна требуют сложного добывания и технической обработки (например - лен).

Хлопок - высокогигиеничное волокно. Его приятно носить в жару, он превосходно впитывает влагу. Многие считают хлопок «самым чистым волокном в мире».

Льняные волокна относятся к лубяным волокнам.

Из льна в зависимости технологии его обработки можно изготавливать любые ткани: от брезента до тончайшего батиста. Но сама технология получения и переработки льняного волокна очень сложна и дорогостояща, и поэтому ткани из него и сегодня элитны. Российские сорта льна слабее и грубее бельгийских и французских, поэтому пряжа из них получается обычно не особенно прочной и тонкой. Кроме того, для выпуска тонких тканей нужен тонковолокнистый лен, который в России почти не выращивается. В России выращивают лен трех типов: долгунец, межеумок и кудряш, из которых самое длинное прядильное волокно - до 120 см - дает долгунец. Вершина стебля льна заканчивается несколькими веточками, чаще всего с голубыми (но иногда с розовыми или белыми) цветочками, которые появляются через 1,5-2 месяца после посева. Затем на их месте возникают семенные коробочки, постепенно желтеющие, и одновременно начинают желтеть стебли льна, с них опадают листья. Этот период называется ранней желтой спелостью, и именно в этот период убирают лен, предназначенный на волокно. Если с этим запоздать, то волокна одревесневают и делаются жесткими и ломкими.

Добывать льняные волокна очень не легко, поскольку располагаются они не в коробочке, как у хлопка, а в стебле и притом крепко склеены - как между собой, так и с его древесной частью. На протяжении многих веков последовательность обработки льна остается традиционной, она связана со структурой его стебля, физико-механическими и химическими свойствами.

На рисунке поперечного среза стебля видно, что под его кожицей есть кора, в тканях которой и залегают пучки волокон.

Элементарное волокно льна представляет собой одну растительную клетку веретенообразной формы с толстыми стенками и узким каналом. Концы волокна острые, канал замкнут. Длина элементарного волокна 10-26 мм.

Техническое волокно льна образуется из 15-30шт элементарных волокон, которые соединяются в пучок. В стебле льна 20-25 технических волокон. Длина технического волокна 170-250 мм.

Внешний вид волокон: гладкие, длинные, прямые, цвет от светло-серого до до темно-серого с блеском, так как его волокна имеют гладкую поверхность.

Особенности горения: пламя желтое, сгорают полностью, пепел серый, запах жженой бумаги. Особенности горения такие же как у хлопка, потому что лен имеет тот же химический состав, что и хлопок.

Химический состав: целлюлоза - 80% и 20% примесей: жировых, красящих, минеральных воскообразных и лигнин (продукт одревеснения клетки). Лигнин придает волокнам льна жесткость. Волокна льна содержат до 5% лигнина, этим объясняется повышенная жесткость волокон льна по сравнению с хлопком.

Прочность элементарного волокна характеризуется разрывной нагрузкой, равной 0,98-24,52 сН, т.е. прочность льна в 3-5 раз превосходит прочность волокна хлопка.
Разрывная нагрузка технического волокна 200-400 сН, относительная разрывная нагрузка элементарных волокон 54-72сН/текс, а разрывное удлинение 1,5-2,5%, т.е. в 3-5 раз меньше, чем у хлопка.

Гигроскопичность льна при нормальных условиях 12%. Лен быстро впитывает и отдает влагу.

Изменение прочности в мокром состоянии Под действием воды прочность элементарных волокон возрастает, а технических уменьшается, так как ослабляется связь между отдельными пучками волокон.

Действие химических реагентов на волокна. Растворяется при нагревании в крепком растворе серной кислоты и крепком растворе соляной кислоты. В азотной кислоте растворяется на холоде. Не растворяется в растворах щелочей. При кипячении в мыльно-содовых (слабощелочных) растворах происходит растворение пектиновых веществ. Волокна становятся светлее, мягче, при этом снижается прочность технических волокон. Холодные едкие щелочи вызывают набухание волокон, но эффект мерсеризации в волокнах льна менее заметен, чем в волоках хлопка, так как волокна имеют природный блеск. Волокна льна труднее окрашиваются и труднее отбеливаются, чем хлопок. Это объясняется интенсивной природной окраской льна и особенностями строения - волокна имеют толстые стенки и узкий замкнутый канал.

.Действие прямых солнечных лучей в течении 990 часов снижает прочность льна на 50%, т.е. стойкость льна к свету несколько выше, чем у хлопка.

Очень важно знать волокнистый состав выбранной ткани, так как от него зависят ее свойства, технология изготовления изделии, правила влажно-тепловой обработки, уход за изделиями из этой ткани.

Определить ткань можно визуально по внешнему виду, на ощупь и на горение — то, что практиковалось раньше. (Выдергивались нити, подвергались горению, а потом по запаху и остаткам определяли вид ткани по сырью.) Теперь такие практические работы производить нецелесообразно, так как смесовые ткани, которые сейчас преобладают, не показывают характер горения и виды волокон (сырье) не определяются.

К натуральным растительным волокнам относятся хлопок и лен.

Сырьем для получения хлопчатобумажных тканей являются волокна хлопчатника (рис. 2).

Рис. 2. Производство хлопчатобумажных тканей

Хлопчатник — однолетнее растение, волокна находятся в семенах коробочки. Длина волокна 20—50 мм. Наилучшим считается хлопок с длинным тонким прочным волокном. Короткие волокна используют для изготовления бумаги, вискозы.

Основную массу хлопкового волокна перерабатывают в пряжу и лишь из небольшой его части, а также из пуха изготавливают медицинскую, одежную, мебельную вату и разные ватные изделия.

Из хлопчатобумажной пряжи вырабатывают разнообразные ткани, трикотаж, нетканые полотна, гардинно-тюлевые изделия, а также швейные нитки, шнуры, веревки, канаты, тесьму, ленты и т. д.

Из семян после шелушения отжимают пищевое и техническое хлопковое масло. Хлопок является очень универсальным сырьем.

Хлопчатобумажная ткань сильно мнется, при стирке может сильно садиться, медленно сохнет.

Белые изделия стирают в воде температурой 95 °С, цветное белье — 40 °С. Используют универсальные моющие средства. Изделия из хлопка можно гладить утюгом на позиции «хлопок — лен», но следует их предварительно увлажнить или включить увлажнитель.

Сырьем для получения льняных тканей является льняное волокно, получаемое из стеблей льна (рис. 3).

Рис. 3. Производство льняных тканей

Культивируемый лен — однолетнее травянистое растение из семейства льновых, средняя высота стебля 60—100 см, а диаметр поперечного сечения 0,8—1,4 мм.

Различают лен-долгунец (прядильный лен), выращиваемый для получения волокна, лен-кудряш (масличный лен) и лен-межеумок, используемые преимущественно для получения семян, из которых вырабатывают масло и жмых.

Из чесаного льна вырабатывается более тонкая, лучшая по качеству льняная пряжа, а из очеса — короткого волокна и луба — более грубая, оческовая пряжа.

Из льняной пряжи вырабатывают бельевые полотна, простыни, полотенца, столовое белье, летние костюмные ткани, брезенты, парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки и др. Из оческовой пряжи получают более грубые ткани — мешочные, холсты, полотна.

Получаемую костру (отходы) применяют как топливо. Из костры изготавливают плиты, используемые для стенных перегородок, настила под паркет, в мебельном производстве.

Льняные ткани имеют гладкую поверхность, особый матовый блеск, хорошо впитывают влагу, масло, очень прочные, быстро высыхают. Прекрасно поддерживают теплорегуляцию тела и лучше всего подходят для изготовления одежды.

Из-за наличия в льняной ткани растительного клея она прочнее и жестче хлопчатобумажной, однако больше мнется, при стирке часто дает усадку.

При стирке выбирают температуру воды: для цветного плотного полотна — 60 °С, для более тонкого — 40 °С. Используют универсальные стиральные порошки. Пятна нужно только промывать, так как лен нельзя тереть. Льняные полотна утюжат очень горячим утюгом с увлажнителем или через проутюжильник.

6. Натуральные волокна животного происхождения – классификация, получение, строение, свойства, области применения, оценка качества.