Лекція 5. Натуральні волокна тваринного  походження. Натуральний шовк.

Зміст лекції

1.Волокна натурального шовку.

2. Первинна обробка шовку.

3. Будова волокон шовку та хімічний склад.

4.Основні властивості волокон натурального шовку.

5.Волокнисті матеріали мінерального походження.

1.Тонкі довгі нитки, які в природних умовах формують гусениці шовкопрядів, називають на­туральним шовком. Шовкопряд у своєму розвитку прохо­дить чотири послідовні стадії: перша — відкла­дання метеликом яєць; друга — розвиток з яйця гусениці; третя — перетворення гусениці на лялечку і, нарешті, четверта — перетворення лялечки на метелика. Гусениця, розвиваючись, линяє і досягає граничного віку. За час розвитку гусениці в її організмі накопичується  білкова рідина, з якої формується кокон. Шовковидільні залози гусениці виділяють фіб­роїн — основну складову коконної нитки та серицин — білковий клей, який склеює фіброїнові нитки. Через вивідні протоки гусениці білкова маса виводиться назовні, з неї формуються дві паралельно роз­міщені нитки натурального шовку. Гусениця укладає шовковичну нитку паралельними зи­гзагами навколо себе і формує кокон. Завивка кокону триває 3-4 дні. У шовковичних господарствах після збирання  коконів та сортування їх запарю­ють або нагрівають, у наслідок чого лялечки у середині кокона помирають, а стінки кокона залишаються цілими. Натуральний шовк, що застосовують у текстильній промисловості, отримують від двох сімейств шовкопрядів: справжніх, їх називають шовко­вичними, тому що вони харчуються листям шовковиці; це одомашнені шовкопряди; "диких", які живуть у лісах і харчу­ються листям дуба (дубові шовкопряди), китайського ясе­на, бузку і яблуні (айланові шовкопряди). В Україні розводять шовковичних шовкопрядів у господарствах і районах, де культивують шовковицю, переважно на півдні та у цент­ральних областях.  Батьківщиною натурального шовку вважають Китай, де ще 3000 років до н. е. виготовляли дорогі шовкові тканини. Шовкопряди за один рік проходять чотири стадії свого розвитку.

2. Сухі кокони поступають на ко­кономотальні фабрики для розмотування та отримання так званого шовку-сирцю. Шовк-сирець отримують після короткочасного заварювання коконів у киплячій воді і розмотування їх на кокономотальних автоматах. При збиранні та сортуванні коконів, підготовці їх до розмотування та під час розмотування утворюються відходи різного виду, які не застосовують  для отримання довгої нитки (шовку-сирцю); відходи використовуються для отримання короткого волокна, що призначене  для прядіння шовкової пряжі.

3.Нитка кокона складається з двох елементарних шовковин, склеєних між собою серицином. Елементарне волокно представляє собою сплюснутий циліндр, а поперечний переріз має форму сплющеного овалу. Зовні на волокні помітні потовщення, тріщини, кінчики шовковин. Після відварювання шовку-сирцю в гарячому мильному розчині серицин розчиняється, і коконна нитка розпадається на дві  шовковини.

Хімічний склад волокон натурального шовку:   білкове сполучення фіброїну – 75 %  та  серицину – 25 %.

4. Довжина коконної нитки залежить від якості кокона і може сягати 1500 м. Товщина коконної нитки неоднако­ва по всій довжині — спочатку (в верхніх шарах) вона  товстіша, а до кінця значно тоншає. Для отриман­ня рівномірної технічної нитки використовують кокони, які знаходяться на різній стадії розмотки. За товщиною елементарних ниток шовк відноситься до найбільш тонковолокнистих природних волокон. Товщина коливається у межах 20 - 30 мкм. На відміну від вовни волокна натурального шовку менш пружні, що пов'язано з особливостями їх складу та будови. Гігроскопічність натурального шовку  сягає 11 % . У воді волокна натурального шовку набухають. При цьому збільшується площа їх поперечного перерізу до 20 %, маса зростає на 35—40 % . Міцність волокон у мокрому стані зменшується до 15 %. До дії лугів натуральний шовк трохи стійкіший, ніж вовна. Розчиняються волокна нату­рального шовку в концентрованих лугах та у розчинах деяких солей — хлоридів, бромідів, гідроксиду міді тощо. Світлостійкість волокон найменша, інсоляція протягом  200 год. знижує міцність волокон на 50 % . Під дією прямих сонячних променів волокна натурального шовку спочатку жовтіють, а потім стають темно-бурими. Нагрівання сухих волокон до температури вищої 110 С зумовлює втрату міцності волокон. Колір відварених коконних ниток кремовий. З метою покращення драпірувальності шовкових тканин, масу волокон натурального шовку збільшують шляхом насичення волокон солями важких металів ( до 40 % ).  Ознаки горіння волокон шовку аналогічні вовні.

 

Рис. 4. Стадії розвитку шовкопряда:1 – яйця; 2 – гусениця; 3 – лялечка; 4 - метелик

5.Азбест  (у перекладі з  грецької — той, що не горить), або гірський льон, — єдине волокно мінерального походження. Його добувають з мінералів двох груп: серпентинів та амфіболів. До першої групи відносять хризотил — азбест і пікроліт. До другої — крокідоліт, амозит та ін. Найбільшого поширення набув хризотиловий азбест. Частка цього міне­ралу становить майже 95 % загального обсягу світового ви­робництва мінеральних волокон. Головними районами добування азбесту є провінція Тетфорд (Канада), Середній Урал (Росія), Родезійські поклади (Південна Африка).

Азбест залягає у гірських породах у вигляді прошарків різних розмірів. Породу добувають переважно відкритим способом, дроблять у грохотах — трясуть та обдувають через сопла стисненим повітрям. Волокна відриваються від породи і за допомогою вентиляторів  засмоктуються у по­судини — циклони. Після очищення від пороху та домішок волокна сортують.

Важливою ознакою волокон є їх довжина. Азбест, що складається з волокон довжиною до 10 мм, придатний для переробки на довгі нитки — пряжу. Саме його і використовують у текстильному виробництві для отримання вогнезахисних тканин, пошиття з нього костюмів, одягу для робітників хімічної промисловості, тканих стрічок різноманітного призначення (електроізоляційних, для гальм, зчеплення, прокладок тощо). Переробляючи азбест на пряжу, з метою підвищення міцності до розриву, у суміш додають до 20 % інших волокон, наприклад, бавовни.

У текстильному виробництві більшість країн світу використовує незначну кількість азбесту (до 10 %) від наявних ресурсів, а решту переробляє у вироби різного призначення: покрівельні матеріали, азбестоцементні труби, фільтри, картон, азбестогумові листки, тепло - та електро­ізоляційні наповнювачі.

Питання для самоконтролю

1.Будова волокон натурального шовку.

2.Чи впливає на міцність волокон натурального шовку  їх намочування, інсоляція?

3.Область застосування азбестових волокон.

4.Охарактеризуйте етапи природного формування  ниток натурального шовку гусінню  шовкопряда.