Лекція 2. Натуральні волокна рослинного походження. Бавовна.

Зміст лекції

1.Культура бавовнику,  первинна обробка бавовни.

2. Будова волокон.

3.Хімічний склад волокон бавовни та їх властивості.

1.Бавовна — натуральне волокно, яке отримують з по­верхні насіння рослини бавовник.

Батьківщиною бавовнику є Індія, звідки він був завезе­ний до Єгипту, Китаю, Японії, країн Середньої Азії, Спо­лучених Штатів та інших країнах світу. Вирощують ба­вовник у країнах з теплим кліматом, де річна середня тем­пература сягає близько 20—30 °С. Після цвітіння та утворення зав'язі на бавовнику дозріва­ють плоди у вигляді коробочок з насінням усередині. На­сіння за формою нагадує кедрові горішки, які з усіх боків вкриті волокнами бавовни. В міру дозрівання коробочки зростає пружність волокон, збільшується їх об'єм і коробочка розтріскується. Волокна разом з насінням утворю­ють жмутик ватки, який  збирають з однолітньої рос­лини бавовник.

 Коробочки дозріва­ють у три періоди: першими збирають ті, що знаходяться на нижніх, потім — на середніх і далі — на верхніх гілках бавовнику. Зазвичай  проводять триразове механізоване або ручне збирання бавовни. Насіння бавовнику разом із волокнами називають бавовною-сирцем. Бавовна - сирець під­лягає первинній обробці з метою отримання бавовни - волокна та побічних продуктів — пуху (стрічки) та насіння. Первинну обробку бавовни проводять на бавовноочисних заводах. Сирець спочатку очищують з метою відокремлення сторонніх домішок (піску, стулок, коробочок, листя, стебел бавовнику та ін.), після чого він надходить на спеціаль­ні (пилкові або валкові) машини для відокремлення воло­кон від насіння. Отриманий продукт називають волокном  бавовни. Далі бавовну пресують у паки вагою 180—250 кг, які транспортують для подальшої переробки на текстильні комбінати.

 2.Елементарне волокно бавовни — це окрема рослинна клітина, витягнута вздовж: один кінець волокна гострий, закритий,  а  інший  — рваний. Така будова елементарного волокна бавовни зумовлена тим, що воно виростає на на­сінні, від якого волокно відривають – в результаті один кінець волокна щіль­но закритий, являє собою природне конічне закін­чення, інший кінець, що ріс з насіння, обірваний з відкритим каналом (рис.1).

Волокно бавовни у поздовжньому вигляді являє собою трубочку, сплющеність та скрученість якої відріз­няється залежно від ступеня зрілості волокна. Бавовняне волокно скручене навколо поздовжньої осі. Поперечний переріз волокон має форму боба, в середині волокна проходить ка­нал, ширина якого залежить від ступеня зрілості волокна. Залежно від ступеня зрілості вигляд волокон відріз­няється.

 

Рис. 1. Поздовжній вигляд і поперечний переріз волокон бавовни різного ступеня зрілості

а) мертве волокно; б) нестигле волокно; в) мало стигле; г) стигле; д) перестигле

Зрілі волокна мають розвинені стінки; перезрілі волокна наближуються до округлої форми, канал такого волокна досить малий; в незрілих волокнах целюлозний шар мало розвинений, такі волокна мають тонкі стінки, вони стрічкоподібні, погано фарбуються. Незрілі (мертві волокна) не мають целюлозних стінок, вони прозорі, ма­ють плоску форму, не звиті, й не здатні до фарбування.

3.Хімічний склад волокон бавовни: целюлоза – 95%,  та домішки 5% (пектинові речовини – 1%, азотисті речовини – 1%, жирові і воскоподібні речовини – 0,5%, мінеральні речовини – 1%, недосліджені речовини – 1,5%). Властивості волокон бавовни залежать, насамперед, від виду бавовнику, його  селекційного сорту і ступеня зрілості. Згідно з ДСТУ 2136 розрізняють такі види  волокон бавовни: тонковолокниста бавовна — волокна завдовжки 35—50 мм, які переробляють на тонку гребінну пряжу для виготовлення тонких, високоякісних тканин типу батист, маркізет; середньо волокниста бавовна — волокна завдовжки 28—35 мм, які переробляють на середню по товщині пряжу для виготовлення тканин  типу ситець, бязь; коротковолокниста бавовна - волокна завдовжки  до 28 мм, які переробляють на товсту, ворсисту  пряжу для виготовлення тканин  типу фланель, байка. Найкоротші волокна довжиною до 20 мм використовують для виробництва нетканих матеріалів, а також в якості сировини  для виробництва штучних волокон. Лінійна густина волокон бавовни знаходиться у межах від 125 до 222 мтекс. З природних волокон бавовна є найтоншою.  Розривне навантаження бавовняних волокон скла­дає 4—6 сН/волокно. Міцність волокна залежить від сорту бавовнику, ступеню зрілості волокна, умов вирощування та інших чинників. Відносне розривне навантаження знаходиться у межах 24—27 сН/текс для волокон середньо волокнистих та 35—36 сН/текс для во­локон тонковолокнистих бавовників. Відносне розривне подовження дорівнює 7—9 %. У загальній деформації роз­тягнення переважає пластична, частка пружної та елас­тичної деформацій є незначною. Міцність волокон залежить від ступеня їх зрілості – з дозріванням бавовнику відбувається відкладання целюлози на стінках волокон, відповідно, збільшується міцність волокна. Волокнам властивий значний ступінь зминання – до 50%.  Гігроскопічність бавовняних волокон за нормальних кліматичних умов складає 8-9 %, а за відносної вологості оточуючого середовища досягає 14,0—14,5 %.  Бавовна стійка до дії води, вона не розчиняється ні в хо­лодній, ні в гарячій воді. Нагрівання бавовни в гарячій воді до 150 °С не погіршує її властивостей. Під дією вологого пару бавовна стає жовтою. У воді волокна помітно набухають, при цьому площа поперечного перерізу збільшується на 45-50 %. Внаслі­док поглинання води міцність  волокон підви­щується на 15—17%. Волокна бавовни можуть витримувати порівняно висо­кі температури. При температурі 150—175 °С волокно по­чинає руйнуватися, жовтіє,  при температурі 250 °С і вище руйнування протікає досить інтенсивно. Під час дії високої температури (вище 250 °С) на зволожене волокно  руйнування не відбувається. До дії кислот  бавовняні волок­на нестійкі. Руйнування волокон відбувається внаслідок кислотного гідролізу целюлози; з підвищенням темпера­тури гідроліз прискорюється. Розведені луги та розчини солей з лужною реакцією (сода та ін.) не виклика­ють істотної зміни волокна бавовни і не руйнують його. Однак при кип'ятінні бавовни в лугах за присутності кисню з повітря целюлоза бавовни окислюється. Це супроводжується руйнуванням волокна, втратою міцності, а при подальшому окислюванні — пов­ною втратою міцності.  Під дією світла та атмосферних умов  волокно бавовни поступово руйнується, що виражається у зниженні ме­ханічної міцності,  у збільшенні жорсткості волокна і його ламкості. При інсоляції ( сонячне опромінення ) протягом 940 год.  волокна втрачають міцність на 50%. Природний колір волокон білий, кремовий, бежевий, зеленкуватий. Волокна бавовни  горять жовтим полум’ям, виділяється запах паленого паперу, внаслідок горіння утворюється сірий попіл.

 Питання для самоконтролю

1.Походження волокон бавовни.

2.Як здійснюють первинну обробку бавовни?

3.Вкажіть позитивні властивості волокон бавовни.