Волокна животного происхождения

К волокнам животного происхождения относят шерсть и на­туральный шелк.

Шерсть - это волокна снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть получают в ос­новном с овец (97-98%), в меньшем количестве с коз (до 2%), верблюдов (до 1 %). Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.

Шерстяные волокна под микроскопом легко можно отличить от других волокон - их наружная поверхность покрыта чешуй­ками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корко­вый - основной, от которого зависят свойства волокон и изделий из них. В волокне может быть и третий - сердцевинный слой, состоя­щий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон. Их извитки волнообразны в отличие от хлопковых волокон, извитки которых штопорообразные. Сильную извитость имеет тонкая шерсть. С уве­личением толщины шерсти этот показатель уменьшается.

В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость и мерт­вый волос. Пух-тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя; переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщи­не, прочности, имеет меньшую извитость; ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой (занимает в мертвом волосе до 90% поперечного сечения), характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью; мертвый волос плохо окрашивается, легко ло­мается и выпадает из готовых изделий.

Шерсть может быть однородной (из волокон преимущественно одного вида, например пуха) и неоднородной (из волокон разных видов - пуха, переходного волоса и др.). В зависимости от толщины волокон и однородности их состава шерсть подразделяют на тон-

кую, полутонкую, полугрубую и грубую. Тонкая шерсть относится к однородной и состоит из тонких волокон пуха, полутонкая - так­же однородная и состоит из более толстого пуха или переходно­го волоса; полугрубая - может быть однородной и неоднородной и состоять из пуха, переходного волоса и небольшого количества ости; грубая - неоднородная и включает в себя все виды волокон, в т. ч. ость и мертвый волос.

Важными показателями качества шерстяного волокна явля­ются его длина и толщина. В отличие от хлопка тонкая шерсть, как правило, более короткая. Длина шерсти влияет на техноло­гию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (обычно 55-120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу - тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую (непушистую). Из коротких волокон (до 55 мм) полу­чают аппаратную (суконную) пряжу, которая в отличие от пре­дыдущей, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине. .

Прочность шерсти в значительной степени зависит от ее строе­ния. Относительная разрывная нагрузка и износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой, т. к. грубые волокна (ость, мертвый волос) имеют сердцевинный слой, заполненный воздухом. Шерс­тяное волокно имеет высокую упругость, а следовательно, малую сминаемость. Шерсть - достаточно прочное волокно (разрывная нагрузка тонкой шерсти - 12-20 сН/текс, грубой - 12-17 сН/текс). Удлинение при разрыве составляет соответственно 30-40 и 25-35%. В мокром состоянии волокна на 30% теряют прочность.

Блеск шерсти определяется формой и размером покрывающих ее чешуек: крупные плоские чешуйки придают шерсти макси­мальный блеск; мелкие, сильно отстающие чешуйки дедают ее матовой.

Шерсть тонкорунных овец обычно белая или слегка кремо-ватая, а грубошерстных и помесных - цветная (серая, рыжая или черная).

Свойства шерсти по-своему уникальны - ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности во­локна чешуйчатого слоя. Это свойство учитывается при отделке

Глава 2

Текстильные товары

(валке) суконных тканей, фетра, войлока, одеял, при производстве валяной обуви.

Шерсть обладает низкой теплопроводностью, поэтому ткани отличаются высокими теплозащитными свойствами.

По гигроскопичности шерсть превосходит все волокна. Она медленно впитывает и испаряет влагу и поэтому не охлаждается, оставаясь на ощупь сухой. Под действием влаги и тепла кератин размягчается и удлинение шерсти возрастает до 60% и более. На способности шерсти менять свою растяжимость и усадку при влажно-тепловой обработке основано проведение ряда операций: сутюживание, оттягивание и декатировка. При высыхании шерсть дает максимальную усадку, поэтому изделия из нее рекомендуется подвергать химической чистке.

К действию света и светопогоды шерстяное волокно более ус­тойчиво, чем хлопковое и льняное.

Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие расти­тельные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси, состоящие из целлюлозы, растворятся, и шерстяные волокна ос­танутся в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.

В пламени волокна шерсти спекаются, но при вынесении из пламени не горят, образуя на конце волокон спекшийся черный шарик, который легко растирается, при этом ощущается запах жженого пера. Недостатком шерсти является малая термостой­кость - при температуре 100-110 °С волокна становятся ломкими и жесткими, снижается их прочность.

Представляют интерес также козья шерсть и козий пух. Основными породами коз являются ангорские и кашмирские. Для сбора пуха используют коз оренбургских, горноалтайских, ан­горских, кашмирских и других пород. Полугрубая шерсть, состри­гаемая с ангорских коз, известна в промышленности под разными названиями - ангора, мохер.

Шерсть кашмирских пород отличается длиной, толщиной, блеском, упругостью. Козья шерсть является ценным текстильным сырьем и используется в гребенном прядении для изготовления

шарфов, пледов, одеял, высококачественных тканей и трикотажных полотен, а козий пух используется для изготовления трикотажных изделий.

В ассортимент шерстяного сырья входит верблюжья шерсть. Наиболее ценная шерсть у молодых и неработающих верблюдов (тайлак и гулевая). Эта шерсть состоит в основном из тонких пу­ховых волокон. Шерсть взрослых работающих верблюдов неод­нородна и груба, она более засорена.

Эта шерсть отличается высокими теплозащитными свойствами, упругостью, низкой свойлачиваемостью. Области применения верблюжьей шерсти - изготовление высококачественных одеял, пальтовых тканей типа бобрик.

К семейству верблюдов относятся также гуанако, лама и аль­пака. Шерсть гуанако и ламы довольно грубая, а шерсть альпака мягкая и блестящая, она широко применяется в пряже для ручного вязания, для трикотажного производства, при выработке пальтовых тканей.

Самым дорогим шерстяным сырьем является пух вигуньи.

Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости -ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коко­нов, образуемых гусеницами шелкопрядов (тутового и дубового). Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90% мирового произ­водства шелка.

При рассмотрении коконной нити под микроскопом четко вид­ны две шелковины, неравномерно склеенные налетами серицина. В поперечном срезе шелковины могут быть круглыми, овальными, с тремя округлыми гранями, плоскими лентовидными. По длине коконной нити форма ее поперечного среза может меняться. В со­ставе коконной нити два белка: фиброин (75%), из которого состоят шелковины, и серицин (25%).

Из всех природных волокон натуральный шелк - самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11%), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью, является незаменимым сырьем для изготовления летней одежды (платьев, блузок).

Глава 2

Текстильные товары

Натуральный шелк обладает высокой прочностью и хорошей деформативной способностью (относительная разрывная нагруз­ка примерно 30 сН/текс, удлинение при разрыве 16-17%). Раз­рывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15%.

Химические свойства натурального шелка аналогичны шерсти, т. е. к кислотам он устойчив и не устойчив к действию щелочи.

Натуральный шелк имеет самую низкую' светостойкость, по­этому в домашних условиях изделия на свету не сушат, особенно при солнечном свете. К другим недостаткам натурального шелка относят низкую термостойкость (такая же, как у шерсти) и высо­кую усадку, особенно у крученых нитей.

Химические волокна

Химические волокна получают путем химической модифика­ции природных (целлюлозы, белков и др.) высокомолекулярных соединений или синтезом из низкомолекулярных соединений (мо­номеров).

Основным исходным сырьем для получения химических во­локон служат древесина, отходы хлопка, стекло, металлы, нефть, газы и каменный уголь. Промышленное производство химических волокон включает в себя пять этапов: получение и предварительная обработка сырья, приготовление прядильного раствора или распла­ва, формование нитей, отделка и текстильная переработка.

Все волокна, кроме минеральных, формуют из расплавов или растворов высокомолекулярных соединений. При получении син­тетических волокон производится синтез волокнообразующих по­лимеров. Расплав или прядильный раствор высокомолекулярного вещества (полимера) определенной вязкости и концентрации филь­труется, освобождается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия в фильерах. Фильеры представляют собой рабочие органы прядильных машин, осуществляющие про­цесс формования волокон. Струйки прядильных растворов или рас­плавов, вытекающие из фильеры, затвердевая, образуют нити. При формовании из расплава охлаждение и затвердевание происходят

при обдувании струек полимера сжатым воздухом или инертным газом. Формование из прядильных растворов может производить­ся сухим или мокрым способом. При сухом способе формования струйки прядильного раствора попадают в шахты с горячим возду­хом, где происходит испарение растворителя и затвердевание по­лимера в виде тончайших нитей. При мокром способе формование нитей из струек прядильного раствора происходит в осадительной ванне, содержащей определенные растворы или воду. Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации, можно получить профилированные и полые волокна (рис. 2.2).

Расширение ассортимента химических волокон и улучшение их качества достигается разработкой новых волокнообразующих полимеров и в большей степени физической (структурной) и хи­мической модификацией существующих волокон. Различные ме­тоды модификации дают возможность получить волокна с заранее заданными нужными свойствами.

К методам физической модификации относятся: вытягивание волокна на стадии его формования и отделки, формование воло­кон из смеси полимеров, получение профилированных и полых

а)

в)

Рис. 2.2. Формы поперечного среза:

а - профилированных отверстий фильер; б - профилированных волокон; в - полых волокон

Глава 2

\

Текстильные товары

волокон, формование бикомпонентных нитей путем слияния двух-трех струек разных полимеров в одну нить, получение комбиниро­ванных волокон путем осаждения на поверхности готового волокна других полимеров.

Химическая модификация включает в себя методы, частично изменяющие состав волокнообразующего полимера: синтез волок-нообразующих сополимеров на стадии приготовления прядильного раствора и формования нити, синтез привитых сополимеров (при­соединение звеньев сополимера к основному полимеру), "сшива­ние", т. е. образование поперечных связей между макромолекула­ми, химическое превращение полимера при воздействии на него различных реагентов.

Искусственные волокна

Искусственные волокна - волокна, получаемые из химически модифицированных (переработанных) природных полимеров (на­пример, целлюлозы, белков и т. д.). Более 99% всех этих волокон вырабатывают из целлюлозы.

Вискозное волокно - одно из первых химических волокон, ко­торое стало вырабатываться в промышленных масштабах. Для его изготовления обычно используют древесную, преимущественно еловую, целлюлозу, которую путем обработки химическими реа­гентами превращают в прядильный раствор - вискозу.

Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью (11-12%), поэтому изделия из них хорошо впитывают влагу и яв­ляются гигиеничными; в воде волокна сильно набухают, при этом площадь поперечного сечения увеличивается в два раза. Волокна достаточно устойчивы к истиранию, поэтому их целесообразно использовать для выработки изделий, для которых важными ха­рактеристиками являются высокая износостойкость и хорошие гигиенические свойства (например, для подкладочных и сорочеч­ных тканей).

Вискозное волокно имеет высокую термостойкость, хорошие прочностные и деформационные свойства: разрывная нагрузка во­локна 21-22 сН/текс, нити - 13-18 сН/текс и относительное удлине-

ние при разрыве: волокна- 19-26%, нити- 14—16%. Устойчивость к кислотам и щелочам аналогична устойчивости хлопка и льна.

Между тем вискозное волокно имеет ряд существенных недо­статков, проявляющихся в изделиях из него, - это сильная смина-емость из-за низкой упругости и высокая усадка (6-8%). Поэтому в платьевом, костюмном, пальтовом ассортименте тканей вискоз­ное волокно в чистом виде применять нецелесообразно. Другим недостатком вискозного волокна является большая потеря проч­ности в мокром состоянии (на 50-60%). Для улучшения свойств вискозное волокно физически или химически модифицируют, получая полинозные волокна, мтилон, сиблон, модал и др. Поли-нозное волокно напоминает тонковолокнистый хлопок и приме­няется при производстве сорочечных, бельевых и других тканей. Мтилон - шерстоподобное вискозное волокно, которое приме­няется для изготовления ковров. Сиблон - волокна, заменяющие средневолокнистый хлопок. Модал - напоминает мерсеризован­ный хлопок, применяется для производства высококачественных и дорогостоящих тканей и трикотажных полотен.

Ацетатные волокна получают из хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы (содержание целлюлозы не менее 98%).

При воздействии на целлюлозу уксусным ангидридом, уксус­ной и серной кислотами образуется ацетилцеллюлоза, из раствора которой получают ацетатные волокна или нити. В зависимости от применяемых растворителей и других химических реагентов получают диацетатные и триацетатные волокна.

К положительным свойствам этих волокон относят малую сминаемость и усадку (до 1,5%), а также способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе даже после мокрых обрабо­ток; к недостаткам, сдерживающим их применение в ассортименте изделий - низкую устойчивость к истиранию, в результате чего нецелесообразно их применение в ассортименте подкладочных, сорочечных, костюмных тканей. К другим недостаткам этих во­локон относят высокую электризуемость и склонность изделий к образованию заломов в мокром состоянии.

Глава 2

Текстильные товары

Медно-аммиачные волокна (купро). Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна аналогичен получению вискозного волокна. Для выработки его применяют более чистую хлопковую целлюлозу. Целлюлозу в виде рыхлой массы раство­ряют в медно-аммиачном растворе (соединение гидроокиси меди с раствором аммиака). Медно-аммиачное волокно очень тонкое, гладкое, имеет поперечник сравнительно круглой формы. Может выпускаться как в виде нитей непрерывной длины, так и в виде короткого волокна.

Объем выпуска медно-аммиачных волокон ограничен низкой экологичностью производства и значительным расходом дорого­стоящей меди.

Медно-аммиачные волокна имеют матовый блеск и по внешне­му виду и свойствам напоминают волокна натурального шелка. Это одно из самых дорогих и качественных волокон на основе целлюлозы.

Гидратцеллюлозные волокна получают при использовании прямых растворителей целлюлозы. Это новый перспективный вид искусственных волокон нового поколения под общим названи­ем "лиоцелл" или "тенсел". Помимо экологической безопасности производства, волокна лиоцелл имеют более высокие показатели свойств, чем вискозные.

Лиоцелл - шелковистое и мягкое волокно. Прочность волокон в мокром состоянии в три раза выше, чем вискозных.

Синтетические волокна

Синтетические волокна - это химические волокна, формиру­емые из синтетических полимеров, получаемых за счет реакций полимеризации или поликонденсации из низкомолекулярных со­единений (мономеров).

Синтетические волокна по сравнению с искусственными обла­дают высокой износостойкостью, малыми сминаемостью и усадкой, •-. но характеризуются невысокими гигиеническими свойствами.

Новым перспективным направлением развития синтетических волокон является разработка технологии производства сверхтонких

волокон (микроволокон). Именно с ними текстильщики связыва­ют возможность изготовления комфортных тканей и трикотажа. Применение микроволокон позволяет получить материалы с улуч­шенными гигиеническими свойствами, ткани, отличающиеся мяг­костью, эластичностью, драпируемостью, непромокаемостью, хо­рошими гигиеническими свойствами.

Полиэфирные волокна (полиэтилентерефталат - ПЭТФ, лавсан, полиэстер) - синтетические волокна, формируемые из сложных гетероцепных полимеров. Полиэтилентерефталатные во­локна формуются из расплава сложного полиэфира терефталевой кислоты и эти лен гликоля.

В общемировом производстве синтетических волокон эти во­локна занимают первое место. Лавсановое волокно характеризу­ется несминаемостью, превосходящей по этому показателю все текстильные волокна, в т. ч. и шерсть. Так, изделия из лавсановых волокон в 2-3 раза меньше сминаются, чем шерстяные. В мате­риалы на основе целлюлозы для уменьшения их сминаемости в смеску добавляют 45-55% лавсановых волокон.

Лавсановое волокно обладает очень хорошей стойкостью к све­ту и атмосферным воздействиям, уступая по этому показателю только нитроновому волокну. По этой причине его целесообразно использовать в гардинно-тюлевых, тентовых, палаточных изделиях. Лавсановое волокно - одно из термостойких волокон. Оно термо­пластично, благодаря чему изделия хорошо сохраняют эффекты плиссе и гофре. По стойкости к истиранию и изгибам лавсановое волокно несколько уступает капроновому. Волокно обладает вы­сокой прочностью, разрывная нагрузка волокна - 49-50 сН/текс, нити - 29-39 сН/текс, и хорошей деформативной способностью (относительное разрывное удлинение составляет соответственно 35^0 и 17-35%). Волокно стойко к разбавленным кислотам, ще­лочам, но разрушается при воздействии концентрированной сер­ной кислотой и горячей щелочью. Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.

Однако лавсановое волокно обладает низкой гигроскопично­стью (до 1%), плохой окрашиваемостью, повышенной жесткостью,

Глаза 2

Текстильные товары

электризуемостъю и пиллингуемостью. Причем пилли длительно сохраняются на поверхности изделий.

Полиамидные волокна (капрон, дедерон, нейлон) — вид син­тетических волокон, формуемых из расплава полиамидов - ге-тероцепных, полимеров, содержащих в основной цепи амидные группы (— СО — МН₂) и получаемых методами полимеризации (например, из е-капролактама) или поликонденсации дикарбоновых кислот (или их эфиры) и диаминов. Наибольшее распространение получили капроновые волокна, формуемые из поли-е-капроамида, являющегося продуктом полимеризации е-капроамида.

К положительным свойствам капронового волокна относят: высокие прочностные и деформационные свойства: разрывная нагрузка волокна - 32-35 сН/текс, нити - 36-44 сН/текс и удлине­ние при разрыве соответственно 60-70 и 20-45%, а также самую большую из текстильных волокон устойчивость к истиранию и из­гибам. Эти ценные свойства капронового волокна используют при введении его в смеску с другими волокнами для получения более износостойких материалов.

Так, введение 5-10% капронового волокна в шерстяную ткань в 1,5-2 раза повышает ее стойкость к истиранию. Капроновое во­локно также обладает малой сминаемостью и усадкой, устойчи­востью к действию микроорганизмов.

При температуре 170 °С капрон размягчается, а при 210 °С пла­вится. При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча.

Однако капроновое волокно сравнительно мало гигроскопич­но (3,5-4%), поэтому гигиенические свойства изделий из таких волокон невысокие. Кроме этого, капроновое волокно облада­ет достаточной жесткостью, сильно электризуется, неустойчиво к действию света, щелочей, минеральных кислот, имеет низкую термостойкость. На поверхности изделий, выработанных из капроновых волокон, образуются пилли, которые из-за высокой прочности волокон сохраняются в изделии и в процессе носки не исчезают.

Полиакрилонитрилъные волокна (ПАН, акрил, нитрон, ор-лон, куртель) - синтетические волокна, получаемые из полиак-рилонитрила или сополимеров, содержащих более 85% акрилнит-рила. Пол и акрил нитрил получают радикальной полимеризацией акрилонитрила. Волокна из сополимеров, содержащих 40-85% акрилонитрила, принято называть модакриловыми.

Нитрон - наиболее мягкое, шелковистое и "теплое" синтети­ческое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая (1,5%). Нитрон отличается кис л ото стойкостью, устойчив к действию всех органических растворителей, микроорганизмов, но разрушается щелочами.

Обладает малой сминаемостью и усадкой. По светостойкости превосходит все текстильные волокна. При температуре 200-250 °С нитрон размягчается. Горит нитрон желтым коптящим пламенем со вспышками, образуя на конце твердый шарик.

Волокно хрупкое, плохо окрашивается, сильно электризуется и пиллингуется, но пилли из-за их невысоких прочностных свойств в процессе носки исчезают.

Для устранения недостатков - низкой гигроскопичности и пло­хой окрашиваемости создана широкая гамма модифицированных ПАН волокон - модакриловых волокон.

Поливипилхлоридные волокна. Вырабатывают из поливинил-хлорида - волокно ПВХ и из перхлорвинила - хлорин. Волокна отличаются высокой химической стойкостью, малой теплопровод­ностью, очень низкой гигроскопичностью (0,1-0,15%), способно­стью накапливать при трении о кожу человека электростатичес­кие заряды, имеющие лечебный эффект при болезнях суставов. Недостатками являются низкая теплостойкость (изделия можно использовать при температуре не выше 70 °С) и неустойчивость к действию света и светопогоды.

Поливинилспиртовые волокна (винол) получают из поливи­нилового спирта. Винол имеет среднюю гигроскопичность (5%), степень набухания в воде - 150-200%, обладает высокой устой-

Глава 2

Текстильные товары

чивостью к истиранию, уступая только полиамидным волокнам, хорошо окрашивается.

Полиолефиновые волокна получают из расплавов полиэти­лена и полипропилена. Это самые легкие текстильные волокна, изделия из них не тонут в воде. Они устойчивы к истиранию, дей­ствию химических реагентов, отличаются высокой прочностью на разрыв. Недостатками являются малая светостойкость и низкая теплостойкость.

Полиуретановые волокна (спандекс, лайкра, эластин) от­носятся к эластомерам, т. к. обладают исключительно высокой эластичностью (растяжимость до 800%). Обладают легкостью, мягкостью, устойчивостью к действию света, стирке, поту. К недо­статкам относятся низкая гигроскопичность (1-1,5%), невысокая прочность, низкая теплостойкость.

В табл. 2.1 приведены условные обозначения видов текстиль­ных волокон.

Таблица 2.1 Условные обозначения видов текстильных волокон

Условное обозначе­ние	Расшифровка
Россия	Великобритании	Германия
^О	Шерсть	Шоо!	№оо!е
ШР	Альпака	А1раса	А1рака
\УЬ	Лама	Еате	Ьате
\УК	Верблюжья шерсть	Сате!	Кате!
Ш8	Кашемир	СазЬтеге	КазсЬггпге
^М	Мохер	МоЬа1г	Мопа1г
т	Ангора	Ап§ога	Ап§ога
\УС	Вигунья	Уюипа	УИшгуа
то	Гуанако	Оиапасо	СиапаЬэ
8Е	Шелк	81Ш	Зен|е
СО	Хлопок	Сойоп	Ваит\уоо1е
1л	Лен	Ьтеп	Ьтапе
Ш	Джут	Ме	1и1е

Окончание табл. 2.1