Волокна природного походження

Волокна природного походження

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. Характеристика складу та властивостей волокон природного походження

1.1 Бавовна

1.2 Льон

1.3 Вовна

1.4 Натуральний шовк

1.5 Азбест

РОЗДІЛ 2. Основні стадії переробки на прикладі вовни

2.1 Підготовка волокон

2.2 Змішування волокон

2.3 Фарбування вовни

2.4 Чесання вовни в гребінному прядінні

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Здавна для виготовлення свого одягу людина користалася природними волокнами, одержуваними з бавовни, льна, вовни деяких тварин, з ниток, выпрядених гусеницею шовковичного шовкопряда. Цілком природно, що ці джерела виявилися недостатніми, щоб цілком задовольнити все зростаючу потребу в тканинах.

Гусениця шовковичного шовкопряда видавлює через вузьку протоку грузлу рідину і витягає її в найтоншу нитку, застигаючю на повітрі. Отже, щоб одержати штучне волокно подібне гусениці шовковичного шовкопряда, треба приготувати грузлу рідину і з неї спробувати витягати нитки.

З цією метою бавовну обробили азотною кислотою. При цьому виходила нитроцеллюлоза, що при розчиненні в суміші спирту з ефіром давала сиропоподібну рідину. З цієї рідини паличками вдавалося витягати нитки. Але цей примітивний спосіб не міг, звичайно, нікого задовільнити. Французький хімік Шардонне вирішив далі провести наслідування шовкопряду. Він продавлював розчин нитроцеллюлозы в спирті й ефірі через тонкі отвори в підкисленну воду. Після розведення водою спиртоэфирного розчину виходили шовковисті довгі нитки чистої нітроцеллюлози.

Відомо, як вогненебезпечна і взрывчата нітроцелюлоза. У плаття з такої тканини не погодилася б нарядитися жодна модниця. Щоб уникнути цього недоліку, отримані нитки піддавали денітрації.

Перші зразки були, звичайно, дуже дорогі, а тим часом досягнення, здавалося, було невелике. Адже штучний шовк виходив усе-таки з волокнистого матеріалу - бавовни. З бавовни легко одержувати нитки і звичайним прядінням, щоправда, вони не мають шовковистий блиск. От якби навчитися готувати штучні нитки з целюлози, що не йде на прядіння, наприклад з тієї, що знаходиться в деревині, і не застосовувати при цьому дорогу азотну кислоту.

Великим кроком у хімії було створення саме такого способу. Цей спосіб зветься віскозного і є в даний час одним з найпоширеніших.

Предмет дослідження - переробка волокон природного походження.

Об`єкт дослідження - волокна природного походження.

Мета дослідження - охарактеризувати склад, властивості та основні стадії переробки волокон природного походження.

Завдання:

1) дати характеристику складу та властивостей волокон природного походження;

2) розглянути основні стадії переробки волокон на прикладі вовни.

В сучасній текстильній промисловості впроваджуються та використовуються нові технології обробки природних волокон, з`являються нові тканини, але природні волокна все ж таки займають вагоме місце і характеризуються високими споживчими властивостями та якістю продукції.

РОЗДІЛ 1. Характеристика складу та властивостей волокон природного походження

1.1 Бавовна

Бавовна - це один з основних видів сировини текстильної промисловості.

Бавовняне волокно здобувають з однорічної кущової рослини - бавовника. Існує близько 40 ботанічних видів бавовника, які відрізняються врожайністю, строками визрівання та якістю волокна. Для волокнистої маси вирощують два види бавовника: середньо-волокнистий та тонковолокнистий.

Середньо-волокнистий бавовник дає волокно довжиною 25-34 мм, має високу урожайність, високу якість волокна. З нього виробляють найбільшу кількість бавовняних матеріалів.

Тонковолокнистий бавовник дає довге, тонке, найбільш м'яке волокно довжиною 35-51 мм. З нього виробляють тонкі напівпрозорі тканини типу батистів та маркізетів, а також швейні нитки, мереживо і таке інше.

Волокна бавовни - це тонкі волоски, які покривають поверхню насіння бавовника.

За хімічним складом - це на 95% целюлоза, решта 5% складають різні домішки: природні воски, жири, білки і таке інше.

Будова волокна (рис. 1): у поздовжньому вигляді - це тонка стрічкоподібна, звита трубочка; у поперечному розрізі - неправильної форми коло, посередині якого проходить канал, заповнений повітрям. Тобто волокно має целюлозні стінки та канал, товщина яких залежить від ступеня зрілості волокна. Найкращі якості мають зрілі волокна: вони мають розвинені стінки, товщина яких дорівнює половині ширини каналу; ступень звивання волокна складає 7-10 витків на 1 мм довжини. Зрілі волокна характеризуються добрими: міцністю, гнучкістю, чіпкістю, м'якістю, теплозахисними властивостями. Вирощують бавовну в країнах Середньої Азії, у Вірменії, Азербайджані, Казахстані. Зібране волокно називають бавовна-сирець. Воно надходить на бавовняно-очищувальні фабрики для первинної обробки [14].

Стадії первинної обробки:

1. Попереднє очищення бавовни-сирцю від залишків листя, коробочок, гілок.

2. Відділення волокон від насіння.

3. Очищення волокон від пилу, дрібних домішок та пуху.

4. Пресування волокон у кіпки та їх упаковка.

5. Відправлення на бавовняно-прядильні підприємства.

Рис. 1. Бавовняне волокно різних ступенів зрілості:

а - зовсім незріле (мертве); б - недозріле; в - зріле; г - перезріле.

Властивості бавовни

I. Механічні властивості: середня міцність - 24-36 сН/текс; низькі: видовження (7-8% - у сухому стані; 8-10% - у вологому стані), пружність та стійкість до стирання. У вологому стані міцність зростає на 15-20%.

II. Фізичні властивості: середня гігроскопічність - 8% при нормальних атмосферних умовах; високі: набухливість (об'єм збільшується на 40-45%), стійкість до нагрівання (теплостійкість 130-140°С), світлостійкість.

ІІІ. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Концентровані кислоти руйнують бавовну. Луги, навіть концентровані, навпаки, поліпшують властивості бавовни. Короткочасна обробка волокна бавовни 18-20% розчином їдкого натрію NaOH змінює структуру волокна, збільшує його міцність, м'якість, надає блиск та шовковистість. Така обробка називається мерсеризація.

Природний колір волокна - білий або кремовий, блиск відсутній. На дотик волокна м'які, теплі.

Характер горіння: підпалене волокно горить інтенсивно, яскравим жовтим полум'ям, з іскрами; після горіння утворює сірий попіл і розповсюджує запах паленого паперу. Після виведення з полум'я виділяє димок.

Використовують бавовну для виготовлення тканин різного призначення: білизняних, сорочкових, для суконь, костюмів; трикотажу білизняного та верхнього; швейних ниток, галантерейних виробів та в технічних цілях.

1.2 Льон

Льон - це однолітня трав'яниста рослина. Для волокна вирощують два основних види льону: льон-довгунець та льон-кудряш. Волокна отримують зі стеблини рослини. Довжина волокна залежить від довжини стеблини та сорту льону. Найбільш довге та якісне волокно отримують з довгунця [14].

Вирощують льон в Україні (на Поліссі), у Поволжі, Сибіру, в Білорусії.

Первинна обробка льону складається з таких процесів:

1. Замочування лляної соломи (трести).

2. Сушіння трести.

3. Зминання трести.

4. Тріпання льону-сирцю.

Після первинної обробки виділяють з трести елементарні волокна льону, які придатні для використання у текстильному виробництві. В текстильній промисловості використовують довге волокно, коротке волокно (кудель) та очоси, які отримують при прочісуванні трьопаного льону. З коротких волокон та очосів виробляють грубі товсті полотна технічного призначення та канатно-вірьовочні вироби.

Будова волокна (рис. 2).

Технічне волокно - це довгий пучок різних за формою та товщиною волокон, які склеєні між собою по довжині природними пектиновими речовинами. Кожний пучок складається з 14-24 елементарних волокон. Довжина пучка 50-250 мм, товщина -100-300 мкм.

Рис. 2. Будова елементарного волокна льону:

а -- зовнішній вид; б- вид поперечного розрізу; в -- вид під мікроскопом.

Елементарне волокно у поздовжньому вигляді - довга тонка і гладенька клітина з загостреними кінцями. У поперечному розрізі волокно має вигляд багатокутника з вузьким каналом посередині.

Така структура волокна обумовлює гладкість та блиск, високу теплопровідність, високу міцність та низьке видовження [14].

Хімічний склад. Волокно льону складається з природної целюлози (80%) та домішок: пектозанів та пектинів (які надають волокну жорсткість), жирів, восків, лігніну та білків.

Властивості волокна

I. Механічні властивості: висока міцність - 54-72сН\текс, висока стійкість до стирання; низькі: пружність та видовження (2-2,5% - у сухому стані; 2,5-3,5% - у вологому стані). У вологому стані міцність зростає на 10-20%.

II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (12%), набухливість (об'єм збільшується на 40-45%), теплостійкість (160-170°С) та світлостійкість (вища ніж у бавовни).

III. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Льон стійкий до дії кислот, після кислотних обробок він пом'якшується; але чутливий до лужних обробок: при відварюванні в лужному розчині втрачає міцність [4].

Природний колір - бурий, світло-жовтий або світло-зелений.

Характер горіння. Горить так само, як бавовна: інтенсивно, жовтим полум'ям, з запахом паленого паперу.

Використовують льон для виготовлення тканин різного призначення: платтєво-костюмних, декоративних, білизняних, технічного призначення; для канатів та вірьовок, для технічних цілей.

1.3 Вовна

Вовною називають волосяний покрив тварин, який переробляють у пряжу або войлок. Звичайна вовна - це волосяний покрів овець. Вовна, яку отримують від інших тварин (лам, кіз, верблюдів), називають відповідно назві тварини.

Вівчарство поширено практично повсюди.

Вовна є коштовною сировиною, її собівартість в 2-15 разів перевищує собівартість бавовни.

Вівці різних порід дають вовну різної якості.

За складом волокон та якістю вовна поділяється на однорідну та неоднорідну. Однорідність вовни визначається показниками тоніни, довжини та змістом волокон різної будови: пуху, перехідного волосся, ості та мертвого волосся. За товщиною волокна вовни поділяються на 4 групи:

1. Тонка вовна - товщина волокна 14-25 мкм; довжина -30-80 мм;

2. Напівтонка - товщина волокна - 25-34 мкм; довжина -40-250 мм;

3. Напівгруба - товщина волокна - 34-40 мкм; довжина -50-200 мм;

4. Груба - товщина волокна - 40-67 мкм; довжина -10-250 мм. Будова волокон (рис. 3).

Рис. 3. Будова волокна вовни:

а - ості; б - пухового. 1 - лускатий шар; 2 - корковий шар; З - серцевинний шар.

1. Пух - найбільш тонкі (15-30 мкм), м'які та міцні волокна, які мають круглу форму, дрібну звитість. Пух складається з двох шарів: лускатого - верхнього та коркового - внутрішнього. Луски верхнього шару мають здібність зміщуватися, накладатися одна на одну; вони надають волокну кострубатість поверхні та здібність до валяння [4].

2. Ость - це товсті (50-90 мкм), майже не звиті волокна, які мають неправильну круглу форму та складаються з трьох шарів: лускатого, коркового та серцевинного. Останній може займати від 33 до 66% товщини волокна та надає йому жорсткість. Ость менш міцна та гнучка, ніж пух, менш здібна до валяння.

3. Перехідне волосся за своєю будовою займає проміжне місце між пухом та остю. Це якісне волокно, яке складається з трьох шарів, але внутрішній серцевинний шар в нього вузький, місцями він може перериватися. За властивостями перехідне волосся ближче до пуху і є цінною сировиною.

4. Мертве волосся - найбільш товсте, грубе, ламке та коротке волокно, яке теж складається з трьох шарів. Серцевинний шар в нього займає 90-95% його товщини. Мертве волосся має низьку міцність та стійкість до стирання, низьку здібність до валяння і вважається дефектним волокном, яке підлягає вилученню з маси волокон при сортуванні.

Хімічний склад. Вовна - це білкова сполука, яка містить в основному білок кератин, до складу якого входять водень, вуглець, кисень, сірка та азот.

Властивості волокна

I. Механічні властивості: низькі: міцність (10-14 сН/текс) та стійкість до стирання; у вологому стані міцність знижується на 25-35%; середні: пружність та видовження (25-35% у сухому стані, 30-50% - у вологому). Волокно має здібність до валяння.

II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (15-17%), набухливість (об'єм збільшується на 36-40%), світлостійкість; середня теплостійкість (110-120°С).

III. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Вовна має амфотерні якості: у лужному середовищі виявляє кислотні якості, у кислотному - лужні. При обробці вовни слабким розчином сірчаної кислоти при температурі 100°С відбувається хімічна взаємодія вовни з кислотою. Ця особливість вовни сприяє якісному та міцному фарбуванню виробів з вовни кислотними фарбниками. Концентрована сірчана кислота руйнує вовну. Луги при наі ріванні розчиняють вовну.

Природний колір вовни білий, сірий або чорний.

Характер горіння. Горить вовна інтенсивно, створюючи на кінці м'яку кульку темного кольору. При виведенні з полум'я горіння припиняється. При горінні виділяється запах паленого пір'я.

Використовують вовну як у чистому види, так і в суміші з іншими волокнами для виготовлення високоякісних тканин: платтєвих, костюмних, пальтових; трикотажних виробів та полотен; валянням вовни виготовляють войлок, фетр та деякі види нетканих матеріалів, а також валяне взуття та товсті увалені тканини типу драпів та сукон [14].

Вовна кіз буває двох видів за будовою: пухова та остьова. Найбільш високоякісну вовну дають кози ангорської породи: мохер, кашемір, кашмілон. Особливо цінним волокном є пух, його отримують чесанням. З пуху виготовляють вироби штучного верхнього трикотажу, головні хустки. Ость отримують стрижкою і використовують для виготовлення виробів верхнього трикотажу, пальтових та костюмних тканин, килимів, ковдр.

Говорячи про вовну, ми маємо на увазі в загальних випадках овечу вовну, але вовна як сировина для текстильної промисловості одержують і від інших тварин.

Мохер. Мохер одержують від ангорської кози, що розводять у Туреччині, Південній Африці, Австралії, США й Аргентині. Мохер відрізняється від овечої вовни тим, що його волокна довгі, більш гладкі і м'які. Мохер дуже мало сідає. Його використовують для одержання пряжі для рукоділля в суміші з овечою вовною і поліакрилом. Досить навіть 15-20% мохеру, щоб додати матеріалові мохеровий вид. Більш м'яка мохерова вовна виходить з Kіd mohaіr, що вироблений з вовни кіз не старше 8 місяців.

Кашемірова вовна. Від кашемірової кози тибетської породи можна при розчісуванні одержати тонку, м'яку і дорогу вовну. Найважливішої країною-виробником у даний час є Китай. Кашемірова вовна використовується для одержання розкішних виробів у суміші з вовною, шовком і синтетичним волокнами.

Верблюжа вовна. Верблюжа вовна буває двох видів: довга покривна і нижня вовна, що використовують у текстилях. Верблюжа вовна особливо тепла. Її одержують при розчісуванні верблюда, і вона досить дорога.

Альпака. Алпака нагадує кашемірову вовну, але вона тонше і м'якше. Алпака - гірська коза сімейства лам. Головним виробником алпаки є Перу. Її використовують звичайно разом з вовною мериносу або з поліакрилом.

Викунія. Викунія відноситься до сімейства лам, це парнокопитна тварина ростом з вівцю. Вовна викуній дуже тонка і коштовна. Через дорожнечу вона використовується в промисловості для виготовлення розкішних виробів, і те у виді суміші [5].

Ангора. Вовна ангорського кролика особливо м'якою і тонка, через що неї і називають ангорською вовною. Її використовують для одержання пряжі для рукоділля разом з вовною. Ангорська вовна має особливо велику здатність звалюватися. Її можна валяти навіть у сухому приміщенні.

1.4 Натуральний шовк

Натуральний шовк - це тонкі текстильні нитки, які отримують з коконів шовкопрядів: тутового та дубового. Кокони після замочування у гарячій воді розмотують та отримують нитку шовку-сирцю.

Будова волокна (рис. 4). Коконна нитка складається з двох елементарних ниток, які покриті тонким шаром клейової природної речовини сериціну. Після відварювання в мильному розчині, серицін розчиняється, і нитка шовку-сирцю розпадається на дві елементарні блискучі гладенькі шовковини. Елементарна нитка у повздовжньому вигляді має стрічкоподібну форму, у поперечному розрізі - неправильну круглу форму. Товщина нитки - 20-30 мкм. ловжина - 400-1 S00 м

Рис. 4. Будова волокон натурального шовку: а - коконна нитка; б - варений шовк

Хімічний склад - основна речовина волокна - це білкова сполука, яка містить, в основному, білок фіброїн, до складу якого входять: водень, кисень, вуглець, азот, а також серицін (22-25%) та природні домішки: воски, фарбуючі та мінеральні речовини.

Властивості волокна

I. Механічні властивості: високі: міцність (27-32 сН/текс), у вологому стані міцність знижується на 10-20%, видовження (у сухому стані - 22-25%, у вологому - 25-30%), пружність; середня стійкість до стирання [5].

II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (11%) та набухливість (об'єм збільшується на 30-40%); середня теплостійкість (110°С) та низька світлостійкість (різко зменшується міцність, волокно стає крихким, жовтіє).

III. Хімічні властивості: середня хемостійкість. Неконцен-тровані кислоти практично не руйнують волокно, навпаки, вони поліпшують його якість та зовнішній вигляд, надають йому ще більшого блиску та приємного хрусту на дотик. Шовк виявляє також адсорбційні якості, тобто він мас здібність поглинати солі металів та інші речовини. Ця особливість волокна використовується при виготовленні шовкових тканин з доброю здібністю до драпірування та приємним блиском. Лужні обробки погіршують властивості шовку. Шовк не рекомендується відварювати та кип'ятити тому, що він втрачає блиск та міцність.

Природний колір шовку - білий або кремовий.

Характер горіння: горить шовк повільно, розповсюджує запах паленого пір'я, на кінці нитки створюється м'яка кулька темно - сірого кольору.

Використовують шовк для виготовлення легких платтєво-блузочних тканин, швейних ниток та штучних галантерейних виробів.

1.5 Азбест

Азбестове волокно є мінеральним натуральним волокном.

Азбест (гірський льон) - це тонковолокнистий білий або зеленувато-жовтий мінерал c шовковистим блиском, що утворить прожилки, що мають поперечно-волокниста будівля з довжиною волокон від часток міліметра до 5-6 см (зрідка до 16 см) товщиною менш 0,0001мм. По хімічному складі азбестові мінерали є водними силікатами магнію, заліза, кальцію і натрію.

Чудовою властивістю цього мінералу є здатність розпушуватися в тонковолокнисту масу, подібну лляного або бавовняного, придатної для виготовлення неспалених тканин.

Азбест має унікальні властивості: високою термостійкістю (температура плавлення 1550°С), стійкістю до дії лугів, кислот і інших агресивних рідин, еластичністю і видатними прядильними властивостями. Має високими сорбційними, тепло-, звуко- і електроізоляційні властивості. Його міцність при розтяганні уздовж волокон вище міцності стали.

Особливості горіння: не горить.

Іншого матеріалу з подібним набором властивостей у природі просто немає. Найбільш великі з розроблювальних світових родовищ азбесту: у Росії, Канаді й у Зімбабве (Південна Африка).

Азбест йде на виготовлення неспалених текстильних виробів, теплоізоляційних виробів, різних наповнювачів для пластмас, для азбестоцементу. Волокна азбесту прядуться звичайно в суміші з бавовною або хімічними волокнами [5]. Азбестова тканина використовується для пошиття жароізоляційного одягу і відноситься до первинних засобів пожежегасіння невеликих вогнищ при запаленні речовин, горіння яких не може відбуватися без доступу повітря. Температура робітничого середовища до 500°С. Асбополотно (полотнина неткане азбестове), використовується як теплоізоляційний матеріал для ізоляції гарячих поверхонь. Температура до +400°С. ЛАЛЕ (стрічка асболавсановая електроізоляційна), ткана смуга, виготовлена з азбестової пряжі, у якості сполучного застосоване поліефірне волокно - лавсан, плетиво - полотняне. Використовується як напівпровідне покриття високовольтних обмоток турбо- і гідрогенераторів, великих машин перемінного струму високої напруги; температура ізольованих поверхонь до +200°С.

Страницы: 1, 2