Тема 5: «Натуральный шелк. Получение, строение , свойства»

1. Понятие о шелке. Производство шелка

2. Строение коконной (шелковой) нити

3. Химический состав шелка

4. Свойства натурального шелка

5. Применение шелка

1. Понятие о шелке. Производство шелка

· Натуральный шелк - это элементарная нить животного происхождения - продукт выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопряда.

Из истории возникновения

Родиной шелка считают Гималаи, откуда он впоследствии был завезен в Китай. Появление неразрывно связано с красивой легендой о китайской принцессе Си-Лин-Чи, в чашку которой упал кокон, который размотался от горячей жидкости, превратившись при этом в нить. Секрет получения загадочной нити китайцы хранили в течение многих столетий. Тайна охранялась настолько тщательно, что попытки вывоза коконов могли наказываться смертной казнью вора. Позднее о чудесной ткани узнали в Японии, а затем в Индии. В Европе первые упоминания относятся к I в. до н. э. В скором времени тайна шелка стала все более и более доступна людям, но качество некоторых изделий так и не удается превзойти. [4, с. 25]

Производство шелка

1. Развитие тутового шелкопряда включает в себя четыре стадии:

· яички (грена),

· гусеницы,

· куколки

· бабочки.

Из специально подготовленной грены выводят гусениц и кормят их сначала нарезанными листьями шелковицы, затем - целыми листьями и в заключение - побегами и ветками с листьями. В стадии гусеницы насекомое пребывает в среднем 4-6 недель. Размеры и масса тела гусеницы тутового шелкопряда в процессе ее роста быстро увеличиваются. Если в начале длина тела составляет 2-3 миллиметра, а масса 0,4-0,5 миллиграмм, то в конце - соответственно 70-90 миллиметров и 4-5 грамм.

Потемнение головы гусеницы сигнализирует о начале линьки. По истечении четырёх стадий линьки гусеница переходит в стадию куколки и начинает завивку кокона, образуя коконную нить из двух шелковин. Средняя скорость выпуска нити составляет 5-7 миллиметров в секунду, а длина нити в коконе 600-2000 метров и более. Для облегчения завивки коконов в помещениях, где выкармливают гусениц, ставят коконники - веники из ветвящихся жестких трав, различные решетки и тому подобное. Завивка кокона продолжается 8-9 дней, после чего коконы снимают с коконников, очищают от наружных слоев нити и в жесткой таре отправляют на заготовительные пункты, откуда они поступают на первичную обработку. До 2/3 массы снятых коконов составляет вода, поэтому они называются сырыми. Внутри находится живая куколка. В стадии куколки насекомое пребывает около 2 недель, а затем переходит в стадию бабочки. При выходе из кокона бабочка разрушает его оболочку, тем самым нарушая целостность нити и перепутывая составляющие ее шелковины.

2. Сортировка коконов. Перед размоткой все коконы сортируются. При этом некачественные коконы удаляются.

Не на каждом производстве этот процесс налажен хорошо, но там, где следят за качеством своей продукции, некачественное сырье может попасть в производство лишь случайно. Также при сортировке обращают внимание на качество самой нити, на легкость, с которой она сходит с кокона. Все полученное сырье должно храниться в прохладных, сухих и хорошо проветриваемых помещениях на сетчатых решетках или рамах, которые защищены от солнечного света. Интересным фактом можно считать то, что рабочие многих предприятий в Китае и Тайване считают куколок, очищенных от шелка, очень изысканным деликатесом, поэтому количество отходов такого производства снижается в сравнении с другими странами, которые производят шелк.

3. Замаривание куколок. Чтобы избежать этого, на заготовительных пунктах коконы обрабатывают различными способами с целью умерщвления (замаривания) куколок. Для замаривания и сушки коконов применяют разнообразные сушилки. Одна из них представляет собой печь, в которой коконы обрабатываются горячим паром 2-2,5 часа при температуре не выше 110 градусов по Цельсию. Этот, несомненно, не самый гуманный способ необходим для сохранения качества будущих изделий. Таким способом умерщвляются все куколки. Тем не менее, важно не перестараться, так как слишком долгое замаривание сделает будущие нити хрупкими и ломкими, а недостаточное оставит их влажными, что приведет к загниванию. Качественные коконы имеют определенный вес, форму, размер, зернистость поверхности и плотность - вся эта совокупность свойств будет указывать на то, что намотка была произведена правильно.

4. Запаривание коконов. Для облегчения размотки коконы могут запариваться в горячей воде при температуре 40-55 градусов по Цельсию, в результате чего размягчается один из составных компонентов (серицин).

5. Разматывание коконов. Далее коконы поступают на кокономотальные фабрики для размотки. Так как одна нить тонкая и недостаточно прочная для человека, то, при размотке, нити нескольких коконов объединяют в одну. Таким образом, получается шелк-сырец, из которого сложением и скручиванием получается крученый шелк, а из отходов, которые остаются при размотке коконов, получается шелковая пряжа.

2. Строение шелковой нити

Коконная нить представляет собой армированную белковую композицию из двух фиброиновых шелковин тониной 20-30 мкм, соединенных клейковидным веществом - серицином. Длина коконной нити зависит от породы шелкопряда и может быть от 400 до 1500 м. Форма шелковин в поперечнике неодинакова по всей длине и изменяется из округлой формы в начале кокона становится лентовидной к концу.

3. Химический состав шелка

Натуральный шелк является биополимером. Шелковины состоят из белкового вещества фиброин (от лат. cлова fibra - волокно). Фиброин состоит из: углерода, кислорода, азота, водорода.

Серицин - это ценное белковое вещество, содержание его в шелке-сырце 25-27%. Серицин состоит из тех же элементов, что и фиброин, но в другом соотношении. Серицин в сравнении с фиброином содержит больше кислорода.

Кроме фиброина и серицина шелковая нить содержит минеральных (1-1,7%), жировосковых веществ (0,5-3,2%) и следы пигментов (красящие вещества).

C₁₅H₂₃N₅O₆ – химическая формула фиброина

4. Свойства шелка

Натуральный шелк отличается мягкостью, тониной, легко краситься и обладает приятным умеренным блеском, высокой износостойкостью, не пилингуется, хорошо переносит ручную стирку, обладает хорошей теплоизоляцией.

Шёлк не электризуется. Шелк прочен при растяжении. Обладает высоким упругим и низким пластическим удлинением. Благодаря этому шелковые волокна, ткани и изделия из них не сминаются в процессе эксплуатации.

По гигроскопичности натуральный шелк занимает промежуточное положение между хлопком и шерстью. Термоустойчивость натурального шелка в отличие от других природных волокон пониженная. При нагревании шелк становится жестким и ломким, подвергать его температурам свыше 100°С не рекомендуется.

Разбавленные щелочи вызывают набухание нити, при нагревании в щелочах шелк полностью разрушается.

Слабые растворы минеральных кислот даже при нагревании не оказывают заметного действия на шелковые волокна. Еще более устойчивы они к растворам органических кислот. Концентрированные растворы минеральных кислот разрушают шелк, и тем быстрее, чем выше температура.

Натуральный шелк довольно легко адсорбирует на поверхности соли тяжелых металлов (олово, железо), поэтому шелковые ткани утяжеляют для повышения их драпируемости.

Натуральный шелк благодаря амфотерным свойствам и способности фиксировать красители путем адсорбции окрашивается красителями многих классов: кислотными, основными, прямыми, хромовыми и т.д.

Натуральный шелк характеризуется также высокой устойчивостью к микробным разрушениям, что объясняется особенностями его структуры.

Натуральный шелк обладает самой низкой светоустойчивостью из всех природных волокон. В результате фотохимических реакций под воздействием света и светопогоды волокно желтеет, кроме того, ухудшаются его механические свойства.

5. Применение шелка

В современном текстильном производстве натуральный шелк применяется для изготовления плательных, блузочных, сорочечных, костюмных, пальтовых, мебельно-декоративных и портьерных тканей, постельного и нательного белья, чулочно-носочных изделий, одежды для грудных детей и материалов специального назначения (в том числе медицинских - шелковые швы незаменимы при многих операциях).

В последнее время шелковое волокно активно используется для наполнения подушек и одеял. Кроме того, шелковые ткани применяют в качестве подкладки для костюмов и пальто.

Шелк очень хорошо драпируется, поэтому его часто применяют в домашнем текстиле. Шелковые шторы и скатерти придают индивидуальность интерьеру, не теряя своего внешнего вида на протяжении долгих лет. Для оформления интерьера помещений разработаны и шелковые обои.

Японские ученые выявили, что натуральный шелк является иммуностимулирующим, антиаллергенным и бактерицидным сырьем, особенно благотворно влияющим на женский и детский организмы. Кроме того, найден способ придания натуральному шелковому волокну антибактериальных свойств. Созданная по уникальной технологии ткань с лечебными свойствами называется Derma Silk.

Наряду с текстильной промышленностью натуральный шелк широко используется в технике. Это великолепный электроизоляционный материал, из него изготовляют тончайший сита и фильтры, парашюты, покрышки гоночных велосипедов и многое другое.