Лубяные волокна. Лубяные волокна – это волокна, получаемые из стеблей и листьев 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.

• Первичная - дифференцируется из клеток основной меристемы апексов , прокамбиальных пучков или из перициклических волокон.
• Вторичная - формируется камбием .

Разделение по расположению

В зависимости от расположения в теле растения и функциональных особенностей волокна склеренхимы разделяют на две группы:

• древесинные волокна,
• лубяные волокна.

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 микрофибрилл 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

Лубяные волокна содержатся в растениях совершенно различных семейств — как однолетних, так и многолетних. Это поразительно, но к лубяным относятся такие, казалось бы, далёкие друг от друга растения, как лён-долгунец из семейства льновых, конопля — тутовых, кенаф — мальвовых, джут — липовых, кратолярия — бобовых. И уж совсем поразительно, что лубяные волокна содержатся в листьях агавы (волокно сизаль), прядильного банана (волокно манильская пенька), а также в юкке, драцене и многих других растениях.

Зоны произрастания этих растений разбросаны по всему земному шару. От умеренных широт — например, конопля и лён-долгунец, до субтропиков и тропиков. С точки зрения промышленного потребления широко возделывают джут, лён-долгунец, коноплю, кенаф и агаву.

Рассказ о лубяных растениях надо начинать с конопли . Почему именно с неё? Да потому, что память не даёт забыть исконный продукт русского экспорта, который в течение многих столетий, ещё до Киевской Руси, поставлялся с нашей территории во все стороны света. Речь идёт о пеньке. До сегодняшнего дня это один из лучших сырьевых источников при производстве канатов и верёвок. Российская пенька была настолько популярна во всём мире, что когда на Филиппинах из листьев одного из видов банана начали в промышленном масштабе производить волокно, его назвали манильской пенькой, а банан получил название пеньковый, или прядильный, банан.

Что такое пенька? Это лубяные волокна, выделенные из стебля растения конопля. В конце XIX века в России производилось около 140 тысяч тонн пеньки, что составляло около 40% производства пеньки в Европе. К концу 30-х годов осталось только около 50 тысяч тонн, при этом посевы её в 1936 г. занимали 680 тыс. га, составляя 4/5 всей мировой площади под коноплёй.

Конопля являлась одной из основных сельскохозяйственных культур СССР. Такой её статус был подтверждён помещением листьев конопли вместе с колосьями пшеницы и соцветиями подсолнечника в центр снопа внутри главного фонтана страны — «Дружба народов» на ВДНХ. Изображение конопли можно увидеть также на гербе Епифани, на гербе и флаге Кимовского района Тульской области. Ценность пеньки, как сырья для производства канатов, используемых в морском судоходстве, обусловлена уникальным свойством — она не гниет в морской воде.

Однако в 1961 г. СССР ратифицирует инспирированную США Конвенцию ООН «О наркотических средствах». А поскольку цветки женских особей конопли содержат психотропное вещество, служащее сырьем для производства марихуаны и гашиша, конопля у нас в стране была объявлена вне закона, а с мирового рынка исчезла русская пенька. Сейчас на этом рынке сложилась парадоксальная ситуация. Главными производителями пеньки являются Канада, Франция и Китай, а самым крупным её потребителем — США.

Промышленное культивирование конопли в России в настоящее время сильно затруднено из-за множества бюрократических препятствий и жёстких требований к охране посевов. Засеянные площади невелики.

Следующей по популярности лубяной культурой в России является лён . Это травянистое растение с нежными голубыми цветочками знакомо, наверное, большинству ещё с детства.

В России лён культивировался издревле. Льноводством занимались все славянские племена, населявшие восточную часть Европейской равнины до образования Киевской Руси. В X—XI вв. лён возделывали в значительных количествах, и он считался важнейшим растением, ведь из его волокна шили одежду, а из семян давили вкусное и ценное масло.

По химическому составу лён состоит из целлюлозы (до 80%), разнообразных примесей — жировых, красящих, минеральных воскообразных, и лигнина (продукт одревеснения клетки). Лигнин придаёт волокнам льна жёсткость. Волокна льна содержат до 5% лигнина, этим объясняется повышенная жёсткость льняных изделий по сравнению с хлопковыми.

После того как императрица Екатерина Великая разрешила вывоз льняного волокна за рубеж, большинство ткацких фабрик в Европе работало на российском льне.

Но ещё большего размаха льноводство достигло с развитием капитализма в России. Лён выращивали на обширной территории страны и в больших количествах вывозили за границу не только волокно, верёвку, канаты, но и семена и масло, получая свыше 30% всей экспортной выручки.

В последнее время льноводство оказалось в катастрофическом положении. Рентабельность возделывания льна-долгунца в сравнении с зерновыми резко упала; посевные площади подо льном сильно сократились. Большинство из льнозаводов закрыты из-за экономических проблем. Более или менее рентабельным является изготовление тканей, а волокно, пригодное для производства верёвок, поступает к нам из Беларуси, зачастую оно очень низкого качества. Но при этом цены на него растут стремительно.

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

Лён выдирают из земли вместе с корнями и длительное время вымачивают для отделения волокон от остальных тканей растения. Затем его сушат, мнут, теребят, чешут, треплют. Каждая операция, даже производимая на машинах, требует много времени. После завершения всех операций по обработке сырья получают длинные и короткие волокна, которые тщательно отсортировывают и направляют в различные производства. Длинное волокно идёт на производство тканей в текстильной промышленности. Очёсы идут на производство основы под отделочные материалы и напольные покрытия. Короткое волокно частично идёт на производство грубых льняных тканей, но в основном используется в производстве шпагата и верёвок. Из отходов, ранее направляемых на изготовление пакли, теперь производят нетканые материалы для деревянного домостроения.

Другие лубяные растения на территории России не произрастают. В следующей статье мы узнаем, который является сейчас в мире лубяным волокном номер один.

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.

Лубяными называют волокна, залегающие в стеблях, листьях или оболочках плодов различных растений. К стеблевым относят лен, рами, пеньку, джут; к листовым –манильскую пеньку, сизаль, генекен и др. Благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам наиболее ценным из перечисленных является волокно льна, которое используют для выработки бытовых и технических тканей, а также крученных изделий (высокопрочных). Остальные лубяные волокна являются более прочными, но одновременно и более жесткими и грубыми; используют их главным образом для изготовления обычных канатов, веревок, шпагатов, а также различных видов тарных тканей. Пеньковое волокно иногда используют для изготовления прочных тканей типа парусины и брезента.

Стебель льна, как и у других лубяных растений состоит из различных по своему назначению и строению тканей (рис. 5, а ).

1 – покровная ткань;

2 – коровая паренхима;

3 – волокна льна;

4 – слой камбия;

5 – слой древесины;

6 – сердцевина;

7 – полость стебля

Рис. 5. Поперечный разрез стебля льна (а ) и продольный вид элементарного волокна льна с поперечными сдвигами (б )

Все ткани от покровной до слоя камбия, называют корой стебля, или лубом: все, что находится за камбием, получило общее название древесины.

Волокна льна образуются в паренхиме коры и представляют собой компактные пучки, состоящие из отдельных элементарных волокон, которые равномерно распределены по окружности стебля. В среднем в стебле льна содержится от 350до 650элементарных волокон, образующих 20-30 пучков (с числом элементарных волокон в каждом из них от 15до 24).Волокна склеены в пучки пектиновыми веществами.

Элементарные волокна (средняя длина 10-24мм, поперечник 12-20 мкм) имеют сильно вытянутую веретенообразную форму с закрытыми заостренными концами. Каждое волокно имеет посередине узкий канал (рис. 5,б ).

Благодаря последовательному вклиниванию тонких заостренных кончиков одних элементарных волокон в промежутки между другими, технические волокна, выделяемые из стеблей льна, имеют длину 40-125см.

В поперечном сечении элементарные волокна имеют неправильную округлую форму, чаще пятиугольную. Слоистая структура стенок волокна является следствием постепенного (с перерывами) отложения целлюлозы на стенках волокна.

Элементарные волокна льна, так же как и хлопка, имеют слоистое строение. Пучки фибрилл первичной и вторичной стенок расположены спирально под меньшим (8–12°),чем в хлопковом волокне, углом.

Значительно большая ориентация структурных элементов относительно оси в лубяном волокне по сравнению с хлопковым, у которого угол наклона пучков фибрилл составляет 20–40°,частично объясняет более высокую прочность льна и меньшую способность удлиняться при растяжении.

Наличие канала, закрытого с двух сторон, затрудняет крашение льняных тканей.

При воздействии на лен щелочи происходит некоторая потеря (до 15 %)прочности волокна вследствие частичного удаления пектина, в связи с чем изделия изо льна не рекомендуется кипятить в щелочных растворах. Гигроскопичность льна составляет 19–21 %.Характер горения льняного волокна подобен характеру горения хлопка.

Льняное волокно обладает высокой теплопроводностью, поэтому его используют в основном для выработки летних костюмно-плательных тканей. Благодаря высоким гигиеническим свойствам лен используют также для изготовления белья, мужских сорочек, скатертей и полотенец.

Короткое волокно используется для выработки более грубых тканей: холстов, мешочных тканей, парусин и брезентов. Часто используются и смеси льняного волокна с химическими (вискозным, лавсановым).

ЛУБЯНЫЕ ВОЛОКНА. ЛЕН

Лубяные волокна - н атуральные растительные волокна, получаемые из стеблей, листьев и

оболочек плодов растений. Все лубяные волокна получают в виде технических , которые делятся на

- тонкие волокна из стеблей растений - лен , рами , кендырь ;

- грубые волокна из стеблей растений конопля (пенька, посконь), джут , кенаф . (применяются для изготовления грубых тарных тканей, крученых изделий);

- жесткие волокна из листьев растений сизаль , манила (п рименяются для изготовления крученых изделий - морских канатов);

- волокна из скорлупы орехов кокосовой пальмы, называемые койр , которые по свойствам юлизки к волокнам из листьев и используется для изготовления веревок, циновок, набивочного материала, гнилостойких канатов.

Льном называют растение и извлекаемые из его стебля волокна. Культивируемый лен - однолетнее травянистое растение из семейства льновых, умеренного и влажного климата. Выращивается в России, Белорусии, Польше, Чехии, Словакии, Румынии, Китае, Бельгии, Франции, Голландии, Египте и др. Имеет преимущество перед хлопчатником, так как его можно выращивать везде, где возможно земледелие, в связи с тем, что его вегетационный период составляет 75 - 80 дней.

Различаются лен-долгунец - длинное растение, прядильный лен; лен-кудряш - более низкое растение называемый также «масличный лен»; лен-межеумок – по свойствам располагающияся между предыдущими видами и используемый для получения льняного масла.

Стебель льна-долгунца имеет цилиндрическую форму поперечника диаметром = 0,8 - 1,4 мм.

Его высота достигает 60 - 100 см. Показатель качества стебля – «мыклость», рассчитываемая по формуле: Мыклость = , где - техническая длина стебля от семядольного колена до начала соцветия.

Рис. 1 Разрез стебля льна

Снаружи стебель покрыт кутикулой 1 - пленкой, пропитанной воскообразными веществами. Затем - кожица 2 , кора 3 (составляют луб). Кора состоит из а)неудлиненных тонкостенных паренхимных клеток , которые служат для связывания коры в единое целое и содержат запасы питательных веществ; и б) удлиненных 4 прозенхимных клеток, которые являются элементарными волокнами, склеенными в пучки пектиновыми веществами . Число пучков в стебле - 20 – 32. Число волокон в пучке - 14 – 24. Под корой расположен камбий - слой с системой сосудов для обеспечения движения питательных веществ от листьев к клеткам. Далее расположен древесный слой (утолщенные клетки составляющие костяк стебля), который предохраняет стебель от излома. Сердцевину составляют тонкие рыхлые клетки, по которым питательные вещества поступают от корня.

Уборка и первичная переработка льна включает следующие этапы:

Теребление - выдергивание стебля из земли с корнями для сохранения всей длины стебля;

Просыхание стебля и дозревание вытеребленного льна в поле;

Обмолот (или очес) - отделение семенных головок от стеблей с получением льносоломы;

Сортировка льносоломы;

Получение тресты (треста - стебли, подвергнутые обработке для разрушения связей в пучках волокон, т.е. для разрушения пектиновых веществ);

Отжим тресты;

Сушка тресты до влажности = 10 - 16 % дымом или нагретым воздухом);