1.2.3. Свойства натуральных волокон

Длина прядомых хлопковых волокон составляет 20-55 мм, технических льняных — 400-1000 мм, шерстяных — 30-400 мм и более. Чем длиннее волокна, тем более прочная, тонкая и глад­кая получаемая из них пряжа.

Тонина волокон колеблется в пределах 0,1-4,0 текс. Наибо­лее тонкими волокнами являются хлопковые, нити натураль­ного шелка, пух шерсти.

Прочность на разрыв различных природных волокон не­одинакова. Если принять прочность шерстяного волокна на ус­ловную площадь сечения в 1 мм² за единицу, то прочность хлопка превысит ее в 2,5 раза, шелка в 3,5 раза, льна — в 4 раза.

Наибольшим удлинением обладают волокна шерсти и шел­ка (25-35 и 18—22 % соответственно), наименьшим — льна и хлопка (1,5-2,5 и 7—8 % соответственно).

Шерсть и шелк отличаются большей упругостью, эластич­ностью, поэтому изделия из этих волокон меньше других сми­наются, лучше сохраняют приданную им форму, более износо­стойки.

Гигроскопичность — одно из важнейших гигиенических свойств волокон — колеблется от 8,5 % (хлопок) до 15-17 % (шерсть), максимальная (при повышенной влажности воздуха) может достигать 45 % (шерсть).

Светоустойчивость. Под влиянием света целлюлозные во­локна окисляются кислородом воздуха с образованием окси- целлюлозы. Наиболее существенное влияние на фотоокисление целлюлозы оказывают ультрафиолетовые лучи.

По светоустойчивости льняное волокно превосходит хлоп­ковое. Светоустойчивость волокна шерсти выше, чем целлю­лозных, однако иод действием солнечного света прочность шер­стяного волокна также снижается, увеличивается ломкость, уменьшается чошуйчатость, способность к накрашиванию. Натуральныи шелк характеризуется пониженной устойчивостью к действию света и светопогоды. Его светоустойчивость пример­но в 4 раза ниже, чем хлопка, и в 5 раз меньше, чем шерсти. Низкая устойчивость к действию светопогоды является суще­ственным недостатком шелковых тканей, так как от этого зна­чительно снижается срок носки шелковых изделий в летнее время (табл. 1.12).

Волокно	Время, за которое прочность волокон уменьшается вдвое, ч	Количество свето­вых эталонов, за которые прочность на раз­рыв уменьшается вдвое, ед.	| Количество солнечной энергии, полученной волокнами, кал/см2
1	2	3 (гр. 2 / 10)	4 (523,4 гр. 3)
Натуральный шелк	200	20	10 468,0
Искусственный шелк	900	90	47 106,0
Хлопок	940	94	49 190,6
Лен	1000	100	52 340,0
Шерсть	1120	112	58 620,8

Термоустойчивостъ волокна хлопка — достаточно высокая. Кратковременная обработка при температуре 100-150 °С не вы­зывает изменения его свойств. При продолжительной обработ­ке волокно становится жестким, хрупким, малоэластичным, желтеет и, кроме того, снижается его механическая прочность.

Льняное волокно по термической устойчивости значительно превосходит хлопковое.

Термоустойчивость шерсти сравнительно невысокая. При нагревании шерсть теряет гигроскопическую влагу, становится жесткой и ломкой. Продолжительное нагревание (30-40 ч) при температуре 100-105 °С приводит к разрушению шерсти, кото­рое сопровождается ее пожелтением, выделением сероводорода и аммиака. В результате обработки при температуре 170-180 °С в течение 30-40 с волокно разрушается.

В отличие от других природных волокон натуральный шелк обладает самой низкой термоустойчивостыо. В результате на­гревания шелковые волокна становятся жесткими и ломкими, поэтому не рекомендуется нагревать их выше 100 °С. При тем­пературе 180 °С шелковые волокна разрушаются.

Щелоче- и кислотоустойчивостъ. Целлюлозные волокна достаточно устойчивы к действию щелочей. Так, щелочеустойчивость хлопковых волокон очень высокая: даже при кипячении в растворах щелочей без доступа кислорода волокна почти не изменяются. Своеобразно действуют на хлопковое волокно крепкие растворы (25 %) едких щелочей на холоде (при температуре 15-18 °С): волокна набухают, укорачиваются, распрямяются, повышаются их прочность и блеск (при натяжении), улучшаются адсорбционные свойства. Способность волокон изменять качество после обработки раствором щелочей широко используется в технологии отделки хлопчатобумажных тканей и нитей. Этот процесс известен под названием «мерсеризация».

Льняные волокна не приобретают после мерсеризации тех свойств, какие при этом сообщаются хлопковым волокнам, потому льняные изделия не подвергают данному процессу.

Волокна животного происхождения (белковые) не устойчивы к действию щелочей, особенно с повышением температуры. Так, при кипячении шерстяных и шелковых волокон в 3-5 % -ном растворе щелочей они полностью растворяются. Это определяет недопустимость стирки изделий их этих волокон в щелочных мыльно-содовых растворах.

Кислотоустойчивость шерстяных волокон и натурального шелка достаточно высокая, особенно к действию слабых растворов минеральных кислот (серной, соляной, азотной). При этом прочность шерстяных волокон даже несколько повышается. Они не разрушаются даже при кратковременном воздействии 80 %-ного раствора серной кислоты. Высокая кислото- стойкость шерстяных волокон используется для удаления из них растительных примесей. Для этого шерстяные волокна или материалы на их основе подвергают обработке 3-6 % -ным раствором серной кислоты с последующей сушкой при температуре от 65 до 110 °С. Растительные примеси при этом полностью разрушаются (обугливаются) и удаляются выколачиванием. В текстильном производстве такую отделку называют карбонизацией (от лат. — уголь). Концентрированные растворы кислот заметно разрушают шерстяные и шелковые волокна, при этом степень разрушения зависит от температуры и продолжительности воздействия кислоты. Органические кислоты, при прочих равных условиях, слабее действуют на белковые волокна, чем минеральные.

Целлюлозные волокна, особенно хлопковые, не устойчивы к действию не только концентрированных, но и разбавленных минеральных кислот. Под их действием волокна хлопка разрушаются в результате гидролиза целлюлозы, наиболее сильное разрушающее действие на хлопок оказывают серная, соляная и азотная кислоты. Органические же кислоты (уксусная, муравьиная, борная и др.) оказывают на них значительно более слабое воздействие.

Лубяные волокна характеризуются более высокой устойчивостью к действию кислот, чем хлопковые.

Микробиологическая устойчивость — это сопротивляемость волокон разрушению под влиянием биохимических процессов, возникающих в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Натуральные волокна обладают неодинаковой микробиологической устойчивостью. По этому признаку их можно расположить в следующем порядке (по убыванию): натуральный шелк, лен, шерсть, хлопок.

Хлопковое волокно по химическому составу представляет собой достаточно хорошую питательную среду для жизнедея­тельности различного вида микроорганизмов (грибов, бакте­рий), которые начинают развиваться в волокне при наличии достаточного количества влаги (более 9 %).

Микробиологическая устойчивость шерстяных волокон вы­ше, чем хлопка. Волокна шерсти разрушаются при большом со­держании влаги (свыше 24 %). Микроорганизмы, развивающи­еся на шерсти, выделяют ферменты, разрушающие пептидные связи макромолекул кератина. Легче всего разрушается корко­вый слой волокна.

Устойчивость к микробным разрушениям волокна льна, как и других лубяных волокон, значительно выше, чем хлопка. Эле­ментарные волокна редко повреждаются микроорганизмами.

Натуральный шелк характеризуется высокой устойчивостью к микробным разрушениям, что объясняется особенностями его структуры. Волокна с нарушенной структурой повреждают­ся микроорганизмами значительно быстрее.

Очевидно, что свойства текстильных волокон различаются как внешним видом (макроструктурой), так и внутренним стро­ением (микроструктурой) (табл. 1.13).

Таблица 1.13

Вид волокна	Степень полимери­зации	Удельный вес, г/см3	Гигроско­пичность, %	Разрывная длина, км	Предел прочности, сН/текс	Изменение прочности в мокром состоянии, %	Удлинение сухого волокна, %	Макси­мальная температура, °С
Хлопок	10 000-15 ООО	1,52	8,5	27-36	24-36	+(15-20)	7-8	120-130
Лен	36 ООО	1,52	. 12	54-72		-20	1,5-2,5	130-150
Шелк	—	1,37	• 11	25-30	26-28	-15	18-22	100
Шерсть	—	1,3	15-17	18-15	10-14	-15	25-35	110
Вискозное	300-350	1,52	11-12	13-21	22-25	-(55-60)	20-22	150-160
Полинозное	500-600	1,51-1,51	11-12	—	35-37	-(20-25)	8-10	—
Сиблон	500-600	—	—	—	32-34	—	19-20	—
Meдно-аммиачное	. - 300-400	1,51	11-12	13-18	14-17	-(45-50)	12-15	100-110
Ацетатное	300-400	1,30-1,32	6-8	10,8-13,5	10-14	-(35-40)	22-30	80-90
Триацетатное	—	—	3,2-4	—	9-10	-(15-20)	22-28	90-100
Капрон	150-200	150-200	3,8-4	45-70	70-75	-(5-10)	- 20-28	120-130
Лавсан	100-150	100-150	0,4	40-55	40-50	0	20-25	180
Нитрон	1000-2000	1000-2000	0,8	30-35	23-25	-(2-10)	26-35	180
Хлорин	800-1000	800-1700	0,1	18-22	—	0	18-24	70-80
Винол	1200-1700	1200-1:700	5-8	28-54	30-40	-(5-10)	20-30	150
Полипропилен	—	—	0,16-0,2	—	40-50	—	—	—
Спандекс	—	—	—	_	—	—	—
Фторлон	—	—	0,01	.....	12-16	0	13-15	250

Микро- и макроструктура в определяющей мере обусловле­ны особенностями произрастания в естественных условиях (природные волокна), а также особенностями формования (хи­мические волокна). При этом свойства текстильных волокон определяются не только химическим составом волокнообразу- ющих полимеров, но и расположением в пространстве образу­ющих их макромолекул, то есть — их структурой.

Различают три основных вида структур макромолекул: ли нейную (нитевидную), разветвленную и сетчатую (простран ственную или трехмерную).

Большинство текстильных волокон состоят из высокомоле­кулярных соединений, макромолекулы которых имеют линей­ную структуру. Отдельные волокна имеют разветвленную (мо­дифицированные целлюлозные волокна) или сетчатую (шерсть) структуру.