ВходЛубяные волокна и их функции. Лубяные культуры
Лубяными называются волокна, получаемые из лубяного слоя стебля растения. Строение стебля лубяных растений.
Лубяной слой, который является текстильным материалом, состоит из отдельных растительных клеток, вытянутых в длину и заостренных к концам. Клетки, составляющие лубяной слой, называются элементарными волокнами. Эти волокна тесно прижаты друг к другу и соединены в длинные волокнистые пучки, которые проходят вдоль всего стебля. Эти волокнистые пучки составляют техническое волокно, максимальная длина которого соответствует длине стебля растения.
Основным веществом лубяных волокон является целлюлоза, но здесь ее меньше, чем в волокне хлопка. Лубяные волокна содержат больше сопутствующих целлюлозе веществ. Повышенное содержание примесей значительно затрудняет отделку тканей из лубяных волокон. Лигнин обусловливает большее или меньшее одревеснение волокон.
Из всех лубяных волокон лен имеет наибольшее значение для текстильной промышленности.
Лен - однолетнее травянистое растение; две основные ботанические разновидности его: лен-кудряш и лен-долгунец. Последний имеет дает мягкое, тонкое и длинное волокно.
_______________________________
Волокна других лубяных культур имеют такое же строение, как льняное волокно, но отличаются большей толщиной технического волокна и большей жесткостью, так как в них больше лигнина. Для изготовления изделий бытового назначения эти волокна применяют ограниченно, но широко используют для производства изделий технического назначения.
Пенька
Волокна пеньки получают из стеблей конопли - однолетнего растения длина стебля которого 70-250 см.
Пеньку применяют для изготовления крученых изделий (ниток, шпагата, веревок, канатов), а также тарных, мебельных, брезентовых тканей.
Это волокна однолетнего лубяного растения высотой до 3-4 м, про, израстающего в странах с тропическим и субтропическим климатом.
Длина технического волокна джута 2,5 м, оно имеет значительное одревеснение. Волокно джута характеризуется высокой гигроскопичностью (может впитывать до 27% влаги и оставаться на ощупь сухим), поэтому из него изготовляют тару для влагоемких товаров. Основные недостатки джутовых волокон - малая стойкость к действию влаги вследствие небольшой длины (4-6 мм) элементарных волокон и невысокая атмосфероустойчивость из-за значительного содержания лигнина.
Волокно кенафа получают из стеблей однолетнего растения, которое достигает высоты 5 м. Волокно кенафа по свойствам аналогично джутовому и является его полноценным заменителем.
Природные текстильные волокна
животного происхождения
К текстильным волокнам животного происхождения относятся волокна шерсти и натурального шелка. По химическому составу они представляют собой белковые вещества.
Волокно шерсти относится к белковым соединениям типа кератинов. На долю кератина в составе этого волокна приходится 90%. Для кератина шерсти характерно содержание 2-5% серы.
Основные химические свойства волокон шерсти и натурального шелка - относительно высокая устойчивость к действию минеральных кислот и неустойчивость к действию щелочных растворов.
Волокно шерсти является ценным видом текстильного сырья. Для производства текстильных товаров используется шерсть овец (95-97%), а также коз и верблюдов.
Виды шерсти. Для процессов переработки шерсти и свойств получаемых материалов большое значение имеют состав шерсти по типу волоса и ее однородность. Шерсть, состоящая из волокон одного типа (пуха, ости или переходного волоса), называется однородной. Шерсть, содержащая волокна различного типа, носит название неоднородной (смешанной). В зависимости от тонины волокон, составляющих шерстный покров, различают шерсть тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.
Тонкая шерсть - однородная, состоит из волокон пуха с поперечником 15-20 мкм и мелкой равномерной извитостью. Эта шерсть наиболее высококачественная, используют ее для выработки лучших шерстяных тканей.
Полутонкая шерсть может быть однородной и неоднородной, состоит из более толстых волокон пуха и переходного волоса с поперечником 25-35 мкм.
Полугрубая шерсть обычно неоднородная - включает более грубые волокна переходного волоса и тонкие остевые волокна с поперечником 35-40 мкм, разной длины.
Грубая шерсть состоит преимущественно из ости, но неоднородна, может состоять из волокон разного типа в различных соотношениях. Эта шерсть может содержать также мертвый и сухой волос. В поперечнике волокно грубой шерсти составляет более 40 мкм.
Натуральный шелк
Натуральней шелк - ценнейшее текстильное волокно, являющееся продуктом выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда. Объем его производства составляет 90% всего мирового производства натурального шелка.
Кроме тутового шелкопряда, разводят дубовый шелкопряд, волокно которого отличается значительной жесткостью, но большей прочностью. Шелковые нити дубового шелкопряда более устойчивы к действию кислот и щелочей, обладают большой упругостью. Коконы дубового шелкопряда содержат 89-90% фиброина и 10-11% сопутствующих веществ, в том числе 5-6% сернцина. Особенность серицина дубового шелкопряда - низкая растворимость в воде. Поэтому коконы трудно разматываются, а некоторые совсем не поддаются размотке. Не поддающиеся размотке коконы с помощью машин расщипывают до образования коротковолокнистой массы, из которой получают пряжу в процессе прядения.
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Химическими называют волокна, получаемые путем химической переработки природных или синтетических высокомолекулярных соединений.
Для производства химических волокон используют высокомолекулярные соединения, которые имеют сравнительно высокую молекулярную массу, вытянутую форму макромолекул.
Искусственные волокна
К искусственным относятся волокна, получаемые химической переработкой природных высокомолекулярных соединений. Это волокна, вырабатываемые из целлюлозы и ее производных, - вискозное, полинозное, медно-аммиачное, ацетатное, триацетатное и другие, а также из белков - казеиновое и др. Первые три целлюлозные полокна получают на основе гидратцеллюлозы, а ацетатное и триацетатное - на основе эфиров уксусной кислоты и целлюлозы - соответственно диацетилцеллюлозы и триацетилцеллюлозы.
Вискозное волокно
Одно из наиболее распространенных химических волокон. В настоящее время на долю вискозного волокна приходится более 60% общего производства искусственных волокон. Это объясняется тем, что для производства вискозного волокна в качестве основного сырья используют древесную целлюлозу и сравнительно простые химические вещества - едкий натр, сероуглерод, серную кислоту и ее соли. Для выработки целлюлозы применяют преимущественно древесину ели или короткое волокно хлопка. Из хлопковой целлюлозы получают в основном ацетатное, триацетатное и медно-аммиачное волокна.
Полинозное волокно
Представляет собой разновидность вискозного волокна. Такое волокно имеет более однородную и плотную структуру и
значительно большую прочность на разрыв, потеря прочности его мокром состоянии также меньше. Пряжа, полученная из полинозного волокна, почти отличается от пряжи из лучших сортов хлопка.
Кроме вискозного и полинозного волокон в настоящее время вырабатывают следующие модифицированные вискозные волокна: вискозное высокомодульное (ВВМ) , вискозные химически модифицированные волокна, например мтилон В, бактерицидные, маслостойкие и др.
ВВМ волокна
Формуют из вискозы, в состав которой вводят модификаторы (полиэтиленгликоль) для получения однородной структуры. ВВМ волокна имеют лучшие механические свойства, чем вискозные волокна других видов,
Мтилон В
Это химически модифицированное вискозное волокно, представляющее собой привитой сополимер целлюлозы (60-65%) и полиакрилонитрила (35-40%).
Медно-аммиачное волокно
Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна аналогичен получению вискозного волокна. Медно-аммиачное волокно очень, тонкое, гладкое, имеет поперечник сравнительно круглой формы. Может выпускаться как в виде нитей непрерывной длины, так и в виде короткого (штапельного) волокна.
Время чтения: 8 минут
Целлюлозные лубяные волокна встречаются во флоэме или коре некоторых растений. Они имеют форму пучков или нитей, которые действуют как упрочняющие элементы и помогают растениям оставаться прямостоящими. Растения собирают, а пряди из лубяных волокон отделяют от остальной ткани путем вымачивания, общего для большинства лубяных волокон. Затем обработанный материал дополнительно мнут, треплют и вычесывают.
Основные лубяные волокна
Лен
Льняное волокно из годового растения Linum usitatissimum (семейство льна) использовалось с древних времен в качестве волокна для белья. Растение растет в умеренных, умеренно влажных климатах, например, в Бельгии, Франции, Ирландии, Италии и России. Растение также культивируется для получения семян, из которых производится льняное масло. Побочным продуктом льна является волокно жгута, используемое в бумажном производстве.
Волокно является высокопоглощающим, что важно для одежды, но оно не особенно тянется. Самое важное применение находит в производстве белья для одежды, тканей, кружев и листового материала. Льняное волокно также используется в холсте, нитках и шпагатах, а также в некоторых промышленных применениях, таких как пожарные шланги.
Химическая варка льна обеспечивает сырье для производства высококачественной валюты и бумаги для письма. Льняное волокно также широко используется в сигаретных бумагах. Льняные волокна классифицируются по тонкости, мягкости, степени растяжки, плотности, цвету, однородности, блеску, длине и чистоте.
Конопля
Источником волокна конопли является растение Cannabis sativa (тутовая семья), происходящее из центрального Китая. Она выращивается в Центральной Азии и Восточной Европе. Стебель используется для производства волокна, семена — для масла, а листья и цветки — для наркотиков, среди которых марихуана. Стебли растут 5-7 м в высоту и 6-16 мм в толщину. Полые стебли, гладкие до шероховатой листвы на вершине, срезаются вручную и разбрасываются по земле для вымачивания в росе, чтобы получить продукт самого высокого качества. Вымачивание в воде используется на высушенных на солнце пучках, из которых были удалены семена и листья. Нити конопляного волокна могут иметь длину 2 м.
Волокна сортируются по цвету, блеску, качеству прядения, плотности, чистоте и прочности. Они имеют Z-образный завиток в отличие от S-завитка у льна. Конопля рассматривается как заменитель льна в пряже и плетении. Его более раннее использование в канатах было заменено листьями и синтетическими волокнами.
Конопляное волокно используется в Японии, Китае, Венгрии и Италии для изготовления специальных бумаг, в том числе сигаретной бумаги, но отбеливание затруднено. Волокно более грубое и имеет меньшую гибкость, чем лен. В настоящее время возрос интерес к реинтродукции конопли в Соединенные Штаты и Канаду в качестве альтернативного волокна для фермеров. Однако это связано с политическими и правовыми проблемами из-за невозможности отличить промышленную коноплю от конопли с высоким содержанием наркотических веществ.Джут
Джутовое волокно получают из двух травянистых однолетних растений: Corchorus capsularis (липовое семейство), происходящего из Азии, и C. olitorius, происходящего из Африки. У первого круглый семенной стручок, а у второго — длинный. Джут выращивают в основном в Индии, Бангладеш, Таиланде и Непале. Растения собирают вручную, сушат в поле для дефолиации, и вымачивают в течение месяца. Глубина бассейнов вымачивания зависит от количества осадков в сезон муссонов в Юго-Восточной Азии. Таким образом, год с меньшим количеством осадков приводит к низкому уровню воды в бассейнах и джутовому продукту более низкого сорта из-за загрязнения песком и илом.
Волокна для экспорта сортируются по цвету, длине, тонкости, прочности, чистоте, блеску, мягкости и однородности. Цвет варьируется от кремово-белого до красновато-коричневого, но обычно волокно имеет золотой блеск. Волокна являются многоугольными в поперечном сечении с широким просветом. Джут традиционно является важным текстильным волокном, уступающим только хлопку; однако он неуклонно заменяется синтетикой в традиционном использовании больших объемов, таком как ковровые покрытия и мешковины. Волокна также используются для шпагата, в то время как крафт-варка джута дает волокна для сигаретной бумаги.
Правительство Индии в сотрудничестве с Программой развития Организации Объединенных Наций участвует в программе диверсификации джута для поиска новых видов использования джута в тонких нитях и текстильных изделиях, композитах и досках и бумажных изделиях. Особенно перспективным применением для джута являются формованные композиты с термопластичными материалами для внутренних автомобильных головок, дверей и выстилок.Отечественный аналог джута – липа. Волокно из липы имеет самое разнообразное применение. Это отличный набивочный материал. Его используют как кисти для беления или банной мочалки. Из него делают плетут рыболовные сети и веревки.
Кенаф и розелла
Эти тесно связанные лубяные волокна получают из Hibiscus cannabinus и H. sabdariffa (семейство мальвы), соответственно. Волокна имеют другие местные названия. Кенаф выращивается для производства в Китае, Египте и регионах бывшего Советского Союза; розелла производится в Индии и Таиланде. Растение кенафа способно вырасти от саженцев до 5 м за пять месяцев. Сообщается, что он дает 6-10 тонн сухого вещества на 0,5 га, что в девять раз больше урожая древесины.
Растения вырезают вручную или косят в развивающихся странах, в то время как механизированные методы уборки находятся в стадии исследования в Соединенных Штатах. Иногда ленточные машины используются для отделения волокносодержащей коры. Для варки кенаф измельчается до 5 см, промывается и просеивается.
Волокна кенафа короче и грубее, чем у джута. Как химическая (крафт), так и механическая целлюлоза изготавливаются из кенафа, а успешные демонстрационные тиражи газетной бумаги были сделаны для «Далласских утренних новостей», «Санкт-Петербург таймс» и калифорнийского Бейкерсфилда с отделкой 82% кенафской чемитермеомеханической целлюлозы и 18 % крафт-целлюлозы хвойных пород.Кенаф-волокно также считается заменой джута и используется для мешковины, веревки, шпагата, мешков и в качестве бумажной массы в Индии, Таиланде и странах Балкан. В Таиланде продается целлюлоза розелла.
Рами
Рамиевое волокно расположено в коре Boehmeria nivea, члена семейства крапивы. Растение является выходцем из Китая (отсюда его название «китайская трава»), где оно использовалось для тканей и рыболовных сетей в течение сотен лет. Оно также выращивается на Филиппинах, в Японии, Бразилии и в Европе. Растение рами вырастает до 1-2,5 м со стеблями толщиной 8-16 мм. Ежегодно возможны от двух до четырех сборов урожая, в зависимости от почвы и климата.
Растение собирают вручную серпом и после дефолиации разрывают и очищают вручную или машиной. Из-за высокого содержания смолы (ксилана и арабана) (до 35%), вымачивание не представляется возможным. Волокна отделяются химически путем кипячения в щелочном растворе в открытых чанах или под давлением, затем промываются, отбеливаются гипохлоритом, нейтрализуются, смазываются маслом для облегчения формования и сушатся.
Дегумированное отбеленное волокно содержит 96-98% целлюлозы. Воронкообразные волокна имеют овальную форму в поперечном сечении с толстыми стенками клеток и тонким просветом. Элементы клеточной стенки в волокне рами, как и в других лубяных волокнах, кроме льна, имеют скручивание против часовой стрелки. Рами — самое длинное из растительных волокон и обладает отличным блеском и исключительной прочностью; однако оно имеет тенденцию быть жестким и хрупким. Влагоустойчивость высока, и волокно быстро сохнет, преимущество в сетях рыб.
Традиционные применения для рами включают тяжелые ткани промышленного типа, такие как холст, упаковочный материал и обивка. Увеличение производства волокна в Азии, особенно в Китае, способствовало использованию его в смешанных тканях с шелком, бельем и хлопком, которые теперь можно найти на рынке.
Кроталярия индийская
Стебли травянистого растения Crotalaria juncea (семейство бобовых), называемое также бомбейской пенькой, обеспечивают лубяное волокно. Растение является родным для Индии, главного производителя волокна, а также выращивается в Бангладеш, Бразилии и Пакистане. Оно имеет длинный корень и растет до высоты до 5 м.
Сбор урожая производится вручную путем вытяжки или резки. Растение дефолируется в поле, удаляется водой и обрабатывается аналогично джуту. Белое волокно распределяется по цвету, твердости, длине, прочности, однородности и содержанию посторонней материи. Бомбейская пенька используется для изготовления холста, бумаги, рыболовных сетей, шпагата и других веревок.
Урена и канатник
Это менее важные растительные волокна, похожие на джут. Urena lobata семейства мальвы — многолетнее растение, которое растет в Заире и Бразилии, имеет в высоту 4-5 м со стеблями диаметром 10-18 мм. Из-за лигнированного основания стебли разрезаются на 20 см над землей. Растения дефолируются в поле и удаляются аналогично джуту и кенафу.
Отработанный материал отделяют и промывают, а в некоторых случаях протирают вручную. Мягкое белое волокно распределяется по блеску, цвету, однородности, прочности и чистоте. Оно используется для мешковины, веревки и грубого текстиля.
Канатник Теофраста
Abutilon theophrasti — травянистое однолетнее растение, производящее джутоподобное волокно. Растение является родным для Китая и коммерчески выращивается в Китае и бывшем Советском Союзе. Из-за его ассоциации с джутом в смесях и экспорте его также называют джутом в Китае.
Растение вырастает до 7-15 см с диаметром ствола 6-16 мм. После сбора урожая вручную и дефолиации пучки стеблей вымачиваются, и волокно экстрагируется методами, аналогичными методам джута. Волокно используется для шпагата и канатов.
Уборка и предварительная обработка
При оптимальной зрелости растения вытягиваются или косят вручную или машиной и, при необходимости, обмолачивают для удаления семян. Растения выкладывают в поле для сушки.
Вымачивание
Удаление лубяных волокон из коры и древесных частей стеблей проводится путем биологической обработки, называемой вымачиванием (гниением). Это ферментативное или бактериальное действием на пектиновую массу стебля. После отгрузки пучки сушат в полях. Забор может выполняться несколькими способами.
- Вымачивание в росе включает в себя действие росы, солнца и грибов на растения, расположенные на земле. Процесс длится 4-6 недель, но действие не является однородным, и оно, как правило, дает волокно темного цвета. Однако он гораздо менее трудоемкий и менее дорогостоящий, чем вымачивание. Оно обычно используется в регионах с низким уровнем водоснабжения и составляет 85% урожая западной Европы, особенно во Франции, а также в бывшем Советском Союзе.
- Вымачивание в воде включает в себя погружение пучков растений в застойные бассейны, реки, канавы (плотины) или в специально сконструированные цистерны. Биологический эффект достигается за счет бактериального действия и занимает 2-4 недели. В цистернах с теплой водой время сокращается до нескольких дней. Вымачивание в воде дает более однородный продукт. При поточном вымачивании растения погружаются в медленные движущиеся потоки в течение более длительного времени, а качество продукта становится выше.
- Химическое вымачивание включает погружение высушенных растений в резервуар с раствором химических веществ, таких как гидроксид натрия, карбонат натрия, мыло или минеральные кислоты. Волокна ослабляются через несколько часов, но для предотвращения ухудшения требуется тщательный контроль. Химический отжиг более дорогой и не обеспечивает превосходную волокнистость, полученную при биологическом отжиге.
Ломание и скручивание
Высушенные отрезанные стебли в пучках пропускают через рубчатые ролики для разрушения или уменьшения древесной части на мелкие частицы, которые затем отделяются путем зачистки. Зачистка осуществляется путем избиения тупыми деревянными или металлическими ножами вручную или механически.
Вычесывание
Связки вычесываются или расчесываются для отделения коротких и длинных волокон. Это делается путем волочения волокон через наборы штифтов, каждый из которых более тонкий, чем предыдущий. В результате волокна далее очищаются и выравниваются параллельно друг другу.
Лубяные волокна текстильные . Число видов растений, дающих эти волокна, очень велико (до 2000). Наибольшее пром. значение имеют лубяные волокна, перечисленные в табл. 1, залегающие в виде техн. волокон в стеблях растений. Стеблевые волокна делятся на: тонкие (мягкие) - лен, рами; грубые - пенька, джут и др. Первые прочны и гибки, пригодны для выработки тонкой пряжи, идущей на изготовление разнообразных бытовых и техн. тканей. Вторые отличаются жесткостью, хотя прочны, но мало гибки; они применяются для выработки техн. тканей и, в особенности, веревочно - канатных изделий. Листовые волокна - абака, сизаль и др. - еще более грубы; лубяные волокна этого третьего типа обычно называют жесткими . Они используются почти исключительно на канатные изделия. Стеблевые лубяные волокна залегают в стеблях растений среди других его тканей в виде концентрично расположенных сеток (одной или нескольких), состоящих из связанных между собой пучков прочно склеенных элементарных волокон. В первичной обработке сетка дробится; пучки отделяются и образуют техн. волокна, состоящие в сечении из многих (до нескольких десятков) элементарных волокон (рис. 3 - техн. волокно льна). Исключение составляет рами, у к-рого элементарные волокна залегают в стебле, не будучи склеенными. При получении лубяных волокон текстильных из хорошей соломы выделяется длинное техн. волокно, идущее на более ценные изделия, из плохой соломы и отходов первичной обработки получается короткое волокно, используемое для второстепенных изделий.
Лен - главнейшее лубяное волокно, получается из стеблей травянистого однолетнего растения того же наименования. На волокно культивируется лен-долгунец (рис. 4) с длинным (до 1 м) неветвящимся тонким (1-2 мм в диаметре) стеблем. Семена льна-долгунца используются для получения льняного масла (см.). С 1 га посева собирают в среднем 4 - 16 ц волокна льна-долгунца (20-25% от веса стеблей).
Рис. 3. Техническое волокно льна
Рис. 4. Лен - долгунец
В СССР выведено большое количество селекционных сортов (разновидностей) льна-долгунца из к-рых главнейшими являются: светоч, дающий в среднем сбор волокна порядка 5-6 ц/га, стахановец - до 8-9 ц/га, прядильщик - 6-7 ц/га и др.
СССР занимает первое в мире место по пр-ву льна. Советское льноводство, сильно пострадавшее в период войны и несколько отставшее в первые годы пятой пятилетки, на основе решений пленумов ЦК КПСС, проходивших в 1953 и 1954 гг., быстро механизируется и развивается. Лен в основном растение умеренного климата, хотя встречается и в южных странах. В СССР он высевается от западных границ до районов Западной Сибири.
В РСФСР большие посевы льна имеются в Калининской, Смоленской, Псковской, Кировской и других областях. Льноводство также развито в УССР, БССР и прибалтийских республиках. Кроме СССР, льноводческими странами являются Польская Народная Республика, Чехословацкая Республика, Германская Демократическая Республика, а также Франция, Бельгия, Голландия, Египет, Перу и др. В основных льноводческих районах СССР посев льна проводится в середине мая, в середине июля лен цветет, а в середине - второй половине августа производится его уборка. В это время в достаточной мере созревают семена и сравнительно мало успевает огрубеть волокно. Для сохранения стебля по длине и, следовательно, для получения более длинного техн. волокна лен из земли выдергивают, "теребят". В СССР в основном применяется машинная уборка с помощью льнотеребилок и льнокомбайнов, к-рые, кроме теребления, осуществляют обмолот льна. Для выделения волокон из стеблей, в к-рых они залегают среди других тканей, необходимо разрушить склеивающие их с последними пектиновые вещества; для этой цели применяются различные методы. Наиболее распространенный - биологический, осуществляемый с помощью мочки льняной соломы, при к-рой пектиновые вещества разрушаются бактериями и плесневыми грибами. Мочка льняной соломы осуществляется различными способами. Наиболее распространена росяная мочка, при к-рой стебли расстилают на полях, где на них длительно воздействуют влага (дожди, роса) и тепло. Невозможность регулировать процесс приводит при этом виде мочки к большим потерям волокна. Более совершенна водная мочка, особенно тепло-водная, к-рая проводится в специально оборудованных мочилах. В последнее время применяется также пропаривание и хим. обработка стеблей. Вымоченную солому - тресту после сушки подвергают механической обработке путем мятья и трепания. В этих процессах сначала дробятся, а затем отбиваются древесина - костра и другие части стебля. В результате переработки на мяльных и трепальных машинах получается трепаный лен в виде длинного техн. волокна, достигающего в среднем 0,5-0,7 м длины. Из отходов трепания и из плохой спутанной соломы переработкой на специальных кудельных агрегатах, состоящих из мяльных машин с трепальными барабанчиками и трясилок, служащих для удаления остатков костры, получается короткое техн. волокно со средней длиной 0,15-0,25 м.
Элементарное льняное волокно (рис. 5), из к-рого состоит техн. волокно, имеет веретенообразный вид, оба конца его заострены. Канал узкий, нитевидный; поперечное сечение - в виде пятиугольника неправильной формы. На волокне заметны поперечные штрихи - сдвиги, появляющиеся в результате механических повреждений волокна в процессе роста и первичной обработки.
Рис. 5. Элементарное льняное волокно: продольный вид, кончик волокна и поперечный срез
Основная оценка качества льняного техн. волокна осуществляется после чесания. В СССР в настоящее время она производится в большинстве случаев на основе результатов лаб. испытаний. При этом определяются прочность на растяжение пучка техн. волокон, гибкость этого пучка, т. е. прогиб его конца под действием собственного веса, содержание лигнина (вещества, придающего волокну жесткость и хрупкость), засоренность волокна остатками костры и шишками (комочками спутанных волокон). Основная масса волокна, за исключением наиболее тонкого, делится на семь сортов, называемых номерами. Номер трепаного льна, из которого получается данный чесаный, равен произведению номера чесаного на его выход, т. е. на отношение веса чесаного к весу трепаного льна. Волокно льна очень прочно, малорастяжимо, хорошо поглощает влагу, стойно к истиранию. Хим. свойства льняного волокна сходны с таковыми у хлопка, т. к. оно более чем на 80% состоит из целлюлозы.
В льнопрядильном пр-ве пряжа вырабатывается из длинного волокна и из короткого, к к-рому обычно добавляются очесы, получаемые при чесании длинного волокна, и отходы. Первую из этих пряж называют льняной , вторую - очесочной . При получении льняной пряжи применяются два способа прядения - сухой и мокрый. При сухом прядении техн. волокно дробится относительно мало, пряжа получается более пушистая, менее прочная. Поэтому таким способом обычно вырабатывается пряжа более низких номеров. В мокром прядении техн. волокно распадается на мелкие комплексы и даже отдельные элементарные волокна. Пряжа получается более гладкая, прочная. Этим способом вырабатывают более тонкую пряжу.
Из льняной пряжи мокрого прядения вырабатываются наиболее ценные изделия ассортимента льняной пром-сти: лучшее столовое белье - скатерти и салфетки (см.); лучшие виды полотенец (см.) и простынного полотна (см.); костюмно-плательные ткани - коломенок, рогожка (см.), полотна и др., а также лучшие пошивочные и обувные нитки (см.). Из льняной пряжи сухого прядения - некоторые виды парусин, холстов (см.), грубых полотен и др. Из очесочной пряжи мокрого прядения - суровые скатерти, простые полотенца (кухонные и др.), ряд полотен, подкладочных тканей, парусин, ткань для спецодежды двуниток (см.), лучшие мешочные ткани (см.). Из очесочной пряжи сухого прядения изготовляются паковочные и мешочные ткани, веревочные изделия.
Распознавание волокон льна может вестись путем рассмотрения их строения под микроскопом; наблюдаемая при этом картина соответствует для техн. волокна рис. 3, а для элементарного - рис. 5. Весьма характерной является форма поперечного среза элементарного волокна. Применение основных микрохимических методов дает результаты, в целом сходные с описанными для хлопкового волокна. Различия заключаются в том, что в медноаммиачном реактиве волокно льна, быстро набухая, заметно укорачивается, а канал принимает зигзагообразную форму, растворение идет более медленно; хлорцинкиодом волокна льна окрашиваются неравномерно и в темно-фиолетовый цвет.
Пенька получается из однолетнего высокого растения конопли ; имеется много форм этого растения. Наиболее известны европейская и восточноазиатская. К первой принадлежит и русская конопля, делящаяся на северную, среднерусскую и южную. Коноплеводство развито в СССР, в к-ром основными районами разведения конопли являются центральные черноземные области и Северный Кавказ; из других стран с развитым коноплеводством должны быть отмечены Италия, Югославия, Румыния, Венгрия, Болгария и др. Элементарные волокна пеньки (рис. 6, 1) прочно склеены в пучки - техн. волокна; сечение их имеет форму неправильного эллипса со сплющенным каналом. Техн. волокна имеют длину 0,7-1,0 м и более. Первичная обработка пеньки производится аналогично обработке льна.
Рис. 6. Лубяные стеблевые элементарные волокна (продольные виды, кончики и поперечные срезы): 1 - пенька, 2 - джут, 3 - кенаф. 4 - канатник
Мочка расстилом, ввиду грубости стебля конопли, не применяется. Мяльные и трепальные машины снабжаются более грубыми рабочими органами. Волокно пеньки грубо, очень прочно, мало растяжимо, хорошо поглощает влагу. Пеньку разделяют на ниточную - тонкую, идущую для изготовления пряжи, из к-рой вырабатывают техн. ткани, и канатную, толстую и грубую, применяемую для канатной пряжи. Основной областью применения пенькового волокна являются канатные изделия (см. Веревка, Канат). Лучшим способом распознавания волокон пеньки является рассмотрение их строения под микроскопом; весьма характерны концы ее элементарных волокон, часто имеющие расщепления.
Джут, кенаф и канатник - волокна, получаемые из стеблей однолетних высоких растений тех же наименований, достигающих 3 м и более. Волокна этих растений толстые, грубые; используются в виде техн. волокон, идут на мешочные ткани, веревочно - шпагатные изделия. Способность поглощать влагу у этих волокон сравнительно велика; это обеспечивает отнятие влаги у материалов, хранящихся в мешках из них (напр., у сахара). Наиболее ценным является волокно джута. Джут очень теплолюбивое растение; произрастает в основном в Индии и в Пакистане, в СССР - в Узбекистане. Кенаф в СССР распространен в Средней Азии, на Северном Кавказе. Волокно его приближается по своим свойствам к волокну джута. Волокно канатника, культивируемого в небольших количествах в Среднем Поволжье, является худшим из трех: оно более ломко; для улучшения его качества требуется специальная обработка - варка в слабощелочных растворах. Элементарные волокна джута, кенафа и канатника (рис. 6, 2, 3, 4) представляют собой одиночные растительные клетки с каналом, идущим вдоль оси, и с концами различных типов. Для джута весьма характерен то сужающийся, то расширяющийся канал. При первичной обработке грубостебельных лубяных растений часто применяют предварительную механическую обработку, за к-рой следует мочка и последующая механическая обработка.
Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов растений. Помимо льна широкое распространение получили лубяные волокна: конопляное, джутовое, кокосовое, рами, сизаль, кенаф и др. Наибольшее применение из всех лубяных волокон получило льняное.
Льняные волокна получают из лубяной части стебля.
Характерной особенностью лубяных волокон в отличие от других является то, что они представляют собой пучки волокон, соединенных пектиновыми веществами. При длительном кипячении в мыльно-содовых растворах пектиновые вещества вымываются, и лен делится на отдельные волокна.
Отдельное волокно льна представляет собой одну растительную клетку. Под микроскопом волокно в продольном виде представляет собой цилиндр с коленообразными сдвигами и утолщениями. Стенки волокна толстые, концы острые, в центре волокна - узкий замкнутый канал. Поперечный срез волокна - многоугольник с 5-6 гранями и узкой полостью от канала в центре.
Поверхность волокна более ровная и гладкая, в результате чего льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен.
Термического разрушения волокна не происходит до температуры 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т.е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный красивый достаточно шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают. Отрицательным свойством льняного волокна является его сильная сминаемость из-за низкой упругости. Волокна льна отбеливаются и окрашиваются, так как имеют более интенсивную природную окраску, толстые стенки и узкий замкнутый канал.
Строение волокон конопли (пеньки) аналогично льняным, но элементарные волокна ее при той же длине более толстые и грубые. Основное применение конопляного волокна (пеньки) - изготовление канатов, технических тканей.
Конопля только недавно стала использоваться дизайнерами для изготовления одежды. Волокна конопли желто-коричневые или коричневые и их трудно отбеливать, но они могут быть выкрашены в яркие или темные цвета. Лучшее конопляное волокно для текстильной промышленности производится в Италии. Внешне и на ощупь конопляный материал очень похож на лен. Конопля отталкивает воду лучше, чем любая другая ткань, однако это свойство не защищает ее от микроорганизмов. Обладает низкими эластичными свойствами. На тепловую обработку и солнечный свет реагирует так же, как хлопок. Легко сминается и его не стоит сильно заглаживать или сминать, так как это отрицательно сказывается на состоянии нити.
Джут - теплолюбивая и влаголюбивая культура семейства липовых. Комплексное волокно джута более тонкое, чем пенька, но более грубое и толстое, чем лен. Джутовое волокно способно впитывать до 27% влаги, оставаясь на ощупь сухим. Основное применение джута - упаковочные ткани и мешки. Однако в последнее время предлагается использовать волокно джута для изготовления тканей общего назначения - портьерных, обивочных и даже бельевых. Особый интерес представляет возможность использования джута для выработки джинсовых тканей. Разработаны смески джута с шерстью, льном, вискозным волокном и даже шелком.
Одним из наиболее модных растительных волокон последних лет является рами. Как и лен, рами относится к тонкостеблевым волокнам, которое получается из стеблей многолетнего субтропического растения семейства крапивных (китайская крапива). Волокно рами - наиболее тонкое из всех лубяных, оно отличается высокими гигроскопическими свойствами. Цвет - белый, нить очень блестящая, как шелк. Волокна рами очень длинные, плохо тянутся, но имеют прекрасные характеристики по износостойкости - в 2 раза лучше, чем льна и в 5 раз лучше хлопка. Хорошо красятся, при этом не теряют свой великолепный шелковый блеск. Прекрасно впитывают влагу и быстро сохнут, устойчивы к микроорганизмам.
Рами используются в смеси с шерстью, с шелковыми волокнами или как заменитель льна. Это недорогое, но очень практичное и красивое натуральное волокно. Недостатки - несколько грубее льна, плохие эластичные свойства. Существенным недостатком рами является возможность аллергических реакций в виде зуда и жжения при контакте с кожей.
Абака (манильская пенька) свое имя берет от названия города - Манила (Филиппинские острова). Получают волокна из листьев текстильного банана. Волокна равномерны по тонине, гигроскопичны, прочны, очень хорошо окрашиваются, но самое главное их преимущество - высокая стойкость к действию погоды и морской воды. Именно поэтому с древнейших времен манильская пенька использовалась для производства канатов, морских парусов и других прочных тканей. В настоящее время абака применяется для выработки грубых и тонких одежных тканей, шляп, ковровых покрытий.
Кокосовые волокна вытягивают из наружного покрытия кокосового ореха. Эти волокна достаточно грубые, жесткие, имеют натуральный коричневый цвет. Используют кокосовые волокна в различных изделиях для придания им повышенной жесткости и износостойкости: в мебельной, автомобильной, обувной промышленности, как настилочный, фильтрационный и изоляционный материал. Кокосовое волокно - лидер в производстве каркасов и ортопедических бес- пружинных матрацев.
Почти всех высших растений .
По сравнению с колленхимой склеренхимные волокна отличаются большей упругостью , равной 15-20 кг/мм², тогда как у колленхимы она составляет не более 10-12 кг/мм². Наличие склеренхимы даёт возможность органам растения противостоять нагрузкам, которые возникают в результате изгиба или под воздействием массы самого растения.
Разновидности [ | ]
Разделение по происхождению [ | ]
По происхождению различают первичную и вторичную склеренхиму.
Разделение по расположению [ | ]
В зависимости от расположения в теле растения и функциональных особенностей волокна склеренхимы разделяют на две группы:
Древесинные волокна [ | ]
Древесинные (ксилемные) волокна, или либриформ, входят в состав проводящей ткани ксилемы. Формируются камбием . Одревесневшие оболочки этой ткани снабжены простыми порами с щелевидными очертаниями. Либриформ называют многофункциональной тканью, что связано с изменчивостью морфоструктуры волокон. Встречаются переходные элементы между клетками либриформа и водопроводящими элементами, в этом случае клетки либриформа принимают участие в транспортировке воды. Также наблюдаются переходные формы между клетками либриформа и древесинной паренхимой, тогда клетки волокон сохраняют живое содержимое, в таких клетках запасаются крахмал и другие органические вещества. В эволюционном плане волокна либриформа произошли из элементов ксилемы (трахеид), в которых функция проведения воды сочетается с опорной функцией. Волокна либриформа значительно короче лубяных волокон (не более 2 мм).
Клетки либриформа очень прочны, но почти неэластичны. Главная его функция - опора для водопроводящих элементов и для всего растения. Этот тип склеренхимы широко распространён среди высших растений. У лиственных деревьев либриформ занимает значительную часть древесины, особенно в тех её массивах, которые сформировались во второй половине вегетационного периода . Иногда склеренхима формируется перициклом, и в этом случае волокна называют перициклическими. Они долго сохраняют целлюлозные стенки, редко одревесневают.
Лубяные волокна [ | ]
Расположены обычно в коровой части осевого органа, во флоэме , они встречаются в коре стебля и корня , а также в листовых черешках и пластинках, в цветоножках , плодоножках , реже плодах. Чаще они формируются в стеблях травянистых растений, но у многих пальм образуются в листьях. Клетки лубяных волокон длинные, толстостенные. Длина их колеблется от 40 до 60 мм, у китайской крапивы рами от 350 до 500 мм. В целом волокна насыщены цитоплазмой , в ней содержатся единичные мелкие хлоропласты , часто с крахмальными зёрнами. Число митохондрий значительно больше, чем хлоропластов. Характерная черта молодых волокон - высокоактивный Аппарат Гольджи . У сформировавшихся лубяных волокон протопласт чаще всего отмирает и полость клетки совершенно исчезает.
За счёт интрузивного роста лубяных волокон создаётся исключительная прочность ткани, которая повышается благодаря спиральным расположениям оболочки. Обычно лубяные волокна составляют простую ткань, располагаясь либо более или менее широким поясом, либо отдельными группами, образующими вместе с проводящими тканями сосудисто-волокнистые пучки. У некоторых растений лубяные волокна вкраплены в лубяную паренхиму.
По происхождению лубяные волокна бывают:
- Первичные - образуются перициклом
- Вторичные - образуются камбием
У травянистых двудольных растений преобладают первичные волокна, у древесных - вторичные. Вторичные лубяные волокна намного короче первичных и чаще одревесневают. Крайне редко лубяные волокна развиваются у голосеменных.
Использование [ | ]
Свойства лубяных волокон (прочность, исключительная эластичность, большая длина волокна, отсутствие одревеснения) очень ценны для текстильной промышленности . Особый интерес представляют такие растения, как