Обсяг виробництва бавовни тис. Т

Країна	Роки
	1985	1995	2005
1	2	3	4
Китай	4 147	4 768	5 700
США	2 924	3 897	5 164
Індія	1 484	2 186	2 475
Пакистан	1 217	1 802	2 122
Узбекистан	0	1 265	1 250
Бразилія	943	479	1 196
Туреччина	518	851	800
Австралія	267	421	578
Греція	168	433	359
Сирія	170	216	331

Починаючи з 1998-1999 рр. головним споживачем бавовни є текстильна промисловість Китаю (близько 35 % світового споживання). Потреби в бавовні не компенсуються власними ресурсами Китаю, примушуючи його до імпорту сировини (табл.7.3).

Таблиця 7.3

Світове споживання бавовни, тис. Т

	2001−2002 р.	2002−2003 р.	2003−2004 р.	2004−2005 р.	2005−2006 р.
Усього	20 288	21 184	21 352	23 080	23 650
Китай	5700	6500	7000	8100	8600
Індія	2910	2914	3000	3300	3400
ЄС	2430	2399	2224	2240	2200
Пакистан	1855	2042	2100	2300	2370
Східна Азія, Австралія й Океанія	2127	2075	1885	1850	1830
США	1676	1583	1413	1350	1280
Бразилія	830	760	825	900	900
СНД	671	674	686	710	730
Інші	2090	2237	2218	2330	2330

Найбільшим експортером бавовни в період 2001-2008 рр. є США (40 % усього експорту), на другому місці - африканські країни «зони франка» (9-13 %). Плід бавовника має вигляд коробочки, в гніздах якої розміщено 20-40 насінин, які вкриті волокнами. Ядра насіння бавовника містять 15-30% олії. Глікозид та алкалоїди, які входять до складу олії, надають їй специфічного присмаку. В насінні міститься 0,5-1,5% госіполу і його похідних. Цей пігмент має отруйні властивості. Глікозиди, алкалоїди, госіпол та його похідні переходять в олію. Вилучення цих речовин досягається рафінуванням олії. Тому харчову олію виготовляють тільки рафінованою, недезодорованою або дезодорованою.

Бавовна (Silk) - натуральне, органічне, насіннєве рослин­не волокно, отримане відриванням від насіння бавовнику. Відомо 5 культурних і понад 30 дикоростучих родів бавовника. Найпоши­ренішими є 4 види, що поділяються на підвиди (селекційні сорти), які мають власні назви, цифрове й умовне позначення:

♦волокнистий (кошлатий) середньоволокнистий. Цей вид рослини культивується практично у всіх країнах-виробниках. Він посідає провідне місце у світі за обсягами вирощування і реалізації. Вченими виведено такі селекційні сорти - Кокер 100-І, Акалія, Стоувіл; 8-2-В, 5-4, В-15 (Китай).

Цей бавовник має розгалужене стебло, великі коробочки, у кожній з яких є по 3-5 гнізд, що в них, у свою чергу, міститься від 3 до 5 насінин, покритих во­локнами. Волокна білого, іноді блідо-кремового кольору мають довжину 28-35 мм, лінійну густину 167-222 мтекс і міцність 25-30 сН/текс. Вегетаційний період (від появи сходів до визрівання волокон) у нього становить 130-150 днів. Середньоволокнистий бавовник дає високі врожаї бавовни-сирцю (близько 25-35 ц/га). Ці волокна застосовують для виготовлення пряжі середньої товщини, з якої надалі виробляють більшість бавовняних тканин (ситець, бязь, сатин, полотно та ін.).

• барбадоський тонковолокнистий бавовник культивується у Єгипті, Середній Азії, Судані, Уганді, Перу, США. Вченими виведено такі селекційні сорти – Піма (США); Карнак, Пза-30 (Середня Азія); Сакель (Єгипет). Тонковолокнистий бавовник дає довге (35-50 мм), тонке (Т = 133-154 мтекс), міцне (30-38 сН/текс) і шовковисте волокно блідо-кремового кольору. Цей бавовник має вегетаційний період 140-160 днів, дає коробочки дрібніші порівняно із середньоволокнистим (маса коробочки 2,5-4 г) і менший врожай (20-30 ц/га). Його широко культивують у Єгипті і значно менше у США, Узбекистані, Таджикистані та інших країнах. Волокно, отримане з тонковолокнистого бавовнику, найбільш цінне, і його застосовують для виготовлення швейних ниток і високоякісних бавовняних тканин (батисту, маркізету та ін.).

• деревоподібний; невибагливий до умов вирощування, швидко достигає; культивується в Індії, Ірані, Пакистані, країнах Близького Сходу (колись вирощувався в Ук­раїні); волокна короткі (25-35 мм) і грубі. Деревоподібний бавовник, який культивують е Індії, Шрі-Ланці, Пакистані та деяких інших країнах, теж дає коротке і грубе волокно Травоподібний і деревоподібний бавовник часто застосовують як села ційний матеріал, для виведення нових сортів.

• травоподібний бавовник має місцеве значення. Травоподїбний баЕовник культивують в Індії, Ірані, Афганістані та інших країнах. Він скороспілий і дає, коли визріває, дрібні коробочки. Волокно виходить коротке (довжиною 20/21-26/27 мм) і грубе.

Окреме (елементарне) волокно бавовни (ВБ) - це окрема рослинна клітина, розтягнута вздовж, верхній кінець якої гос­трий, а принасіннєвий рваний.

Волокна бавовнику є клітина­ми, які розрослися у довжину, зовнішнього епідермісу насінини. Ріст клітин починається у день цвітіння. Розвиток клітин від цвітіння до дозрівання поділя­ться на два періоди і становить 50-75 днів. У першому періоді після цвітіння волокно росте у довжину і являє собою тонкостінну трубочку, всередині якої перебуває протоплазма. Міцність такого волокна дуже мала, і для текстильної переробки воно не придатне. Ріст волокна у довжину продовжується до 40 днів. Дозрівання волокна відбувається у другому періоді. У цей час на стінках відкладаються добові кільця росту, які складаються з целюлози - клітковини. Коли волокно дозріває, сік, який наповнює його клітини, висихає, волокно сплющується у різних напрямах і набуває звивин, коробочки розкриваються і з них з’язляються волокна. На зрізі таке волокно має овальну форму і пустотілий канал.

Розвиток і дозрівання коробочок навіть на одному кущі бавовнику відбувається не одночасно, а протягом 1,5-2 місяців. Коробочки, розміщені на нижніх гілках куща і ближче до стовбура, дозрівають швидше, мають більшу масу і волокно кращої якості (порівняно з коробочками з верхніх гілок стовбура).

У світі проводять ручне і машинне збирання бавовнику. Ручне збирання дуже трудомістке, середня продуктивність збирача становить 40-70 кг за зміну. Ручне збирання потребує великої кількості робої сили і підвищує собівартість волокна. Тому переважно застосовують машинне збирання бавовни, яке проводиться бавовнозбиральними комбайнами. Перед початком машинного збирання кущі обприскують хімікатами. Внаслідок цього коробочки швидше дозрівають, листя опадає (дефоліація) і волокно стає більш дозрілим. Дефоліацію бавовнику проводяя за 7-10 днів до початку збирання. Збирання починають, коли на кущі дозріває 65-70% коробочок. Один бавовнозбиральний комбайн заміняв 80 збирачів волокна. Робиться триразове, а іноді й чотириразове збирання бавовни-сирцю. При третьому збиранні з кущів знімають не розкриті коробочки (курак). Найкращою за якістю є бавовна-сирець 1 першого разу збирання (І сорт).

Усю зібрану бавовну-сирець поділяють на 4 сорти (І-ІУ) залежно від міри зрілості волокна. Сорт визначають органолептично, порівнюючи зібрану бавовну-сирець з еталонами бавовни-сирцю відповідного сорту. Зібрана бавовна-сиречь надходить на бавовноочищувальні заводи, де вона підсушується, зберігається і переробляється. Технологічний процес переробки бавовни-сирцю включає очищення бавовни-сирцю від сторонніх домішок (бруду, піску, залишків стебел, каміння) та відокремлення волокон від насіння і очищення волокон від дрібних домішок і дефектів (пуху, пороху, подрібненого листя та ін.). Волокна, очищені від насіння, називають бавовною-волокном. З бавовни-сирцю виходить 38% середньоволокнистої бавовни і 35% тонковолокнистої, решта припадає на насіння бавовнику. На бавовноочищувальних заводах із насіння знімають цух (лінт) з довжиною волокна до 20 мм.

З однієї тонни бавовни-сирцю виходить у середньому 350-380 кг бавовни-водокна, з якого можна виготовляти близько 3000 м тканини 1 40-50 кг лінту, що є сировиною для виготовлення нетканих матеріалів, штучних волокон та іншої хімічної продукції, а також 100 кг олії - цінного харчового продукту і сировини для виготовлення маргарину, оліфи, лаку, гліцерину, мила й інших продуктів; 235 кг бавовняної макухи - цінного корму для відгодівлі худоби і 230 кг лушпиння сирцю для виготовлення спирту, целюлози та корму для худоби.

Бавовняне волокно під мікроскопом являє собою сплющену трубочку з тонкими стінками і штопороподібною звитістю. Верхній кінець волок­на конусоподібний і щільно закритий, а нижній кінець, який прилягає до волокна, обірваний і має відкритий канал.

В

Рис.7.4. Поздовжній вигляд бавовнику різної міри зрілості

ід міри зрілості бавовни залежить форма поперечного перерізу, звитість, розмір внутрішнього каналу, товщина стінок. Зрілість волок­на визначає його якість. Недозрілі тонкостінні волокна мають вигляд плоских або скручених стрічок, малу міцність, еластичність, погано фарбуються. Перезрілі волокна мають товсті стінки, підвищену міцність, вони незвиті, жорсткі. Ні ті, ні інші волокна не придатні для тек­стильного виробництва. За мірою зрілості, яка оцінюється за співвід­ношенням зовнішнього і внутрішнього діаметрів волокон, бавовняні во­локна поділяються на 11 груп: від 0 (недозріле волокно) до 5 (пере­зріле волокно) з інтервалом 0,5. Найбільш придатними для виготовлення текстильних виробів є волокна з мірою зрілості 2,5-3,5 (рис. 7.4).

Від зрілості волокон за­лежить їх звитість. У незріло­го або перезрілого волокна звитість відсутня або незнач­на. За довжиною волокна зви­тість розподіляється нерівно­мірно: найбільша припадає на середину; кінець волокна за­гострений і звитості не має. Напрям звитості за довжиною волокна часто змінюється.

Крім того, звиті ділянки чер­гуються з незвитими. Довгі і тонкі волокна мають більшу звитість, ніж короткі і грубі. Звитість середньоволокнистого бавовнику становить 60-75 звивин на 1 см, а тонковолокнистого до 90 і більше звивин на 1 см.

Залежно від виду бавовнику довжина волокон перебуває в межах від 6 до 52 мм, а діаметр поперечного перерізу становить 12-25 мкм.

Залежно від довжини волокон розрізняють коротковолокнисту бавовну (20-27 мм), середньоволокнисту (28-34 мм) і довговолокнисту (35-52 мм). Волокна довжиною до 20 мм для текстильного виробництва непридатні і їх застосовують для виготовлення нетканих полотен і як сировину для виробництва штучних волокон. Від довжини волокон залежить спосіб їх переробки у пряжу і вид пряжі. Так, коротковокнисту бавовну переробляють за апаратною системою прядіння, середньоволокнисту за кардною і довговолокнисту - за гребінною.

За своєю структурою бавовняне волокно неоднорідне. Воно складається з дуже тонкої (0,2 мкм) первинної стінки (кутикули), яка містить жировоскові речовини й утворює захисну оболонку. Кутикула має мале змочування, водопроникнення, достатньо високу хімічну стійкість, що підвищує стійкість волокон до зовнішніх впливів. За температури 19°С жировоскові речовини розм’якшуються і внаслідок цього поліпшується ковзання волокон під час їх перероблення на пряжу. Однак жировоскові речовини не пропускають барвники під час фарбування або друкування рисунків, тому на відповідних стадіях обробки тканин ці речовини знімають з волокон. Макромолекули целюлози у первинній стінці не мають точної зорієнтованості, невеликі пучки їх (фібрили) зорієнтовані майже перпендикулярно до осі волокна. Цей шар волокна набухає однаковою мірою в усіх напрямах.

За кутикулою розміщена вторинна стінка бавовняного волокна. Цей шар є головним і містить найбільшу кількість целюлози. Він утворюється поступово, з дозріванням волокна. Вторинна стінка склаладається з паралельно зорієнтованих і щільно упакованих фібрил, які і розміщуються під невеликим кутом до осі волокна у вигляді концентричних циліндричних шарів (кілець росту). Таким чином, природна звитість волокна бавовни пов’язана зі спіральним розміщенням фіб­рил у шарах. Цей шар набухає у напрямі, перпендикулярному до осі волокна. Обидві стінки розміщені концентрично стосовно осі волок­на. В середині волокна проходить канал.

Між мікрофібрилами і фібрилами бавовняного волокна є значна кількість пустот різного діаметра, тому для цих волокон характерна висока пористість, яка істотно впливає на їх сорбційні властивості

За хімічним складом бавовна являє собою целюлозу і складаєтьсія, %: з α - целюлози 94,5-96;

воскоподібних речовин 0,5-0,6;

пектинових речовин 1-1,2;

азотистих (білкових) речовин 1,2;

мінеральних речовин 1-2;

інших речовин 0,3-1,3.

Макромолекули целюлози складаються з ланок, кожна з яких являє собою залишок глюкози С₆Н₁₀О₅. Число таких ланок (ступінь полімеризації) - 5000-6000 і вище. Ці ланки сполучаються між собою глюкозидними зв’язками

- С –О – С (кисневими містками). Макромолекули целюлози мають лінійну форму і завдяки дії міжмолекулярних сил (вод­невих зв’язків і сил Ван-дер-Ваальса) утворюють високозорієнтовану структуру. Ступінь кристалічності бавовняних волокон становить 50-70%. Макромолекули целюлози групуються у мікрофібрили, з яких, у свою чергу, будуються фібрили. Фібрили в окремих шарах (первинна, вторинна стінка) розміщуються спірально під певним кутом (20-40°) до осі волокна.

Наявність глюкозидного зв’язку і трьох гідроксильних груп у кожній ланці целюлози обумовлює її основні фізико-хімічні властивості і робить її достатньо реакційноздатною сполукою.

Характерною особливістю молекул целюлози є наявність у кожній їх ланці трьох гідроксильних груп:

С6Н7О2		ОН
		ОН
		ОН

Як бачимо з хімічного складу волокна в останньому, крім целю­лози, міститься невелика кількість домішок (жировоскові, пектинові та ін.). Більшість із них - у первинній стінці, а азотисті речови­ни - у каналі волокна. Густина целюлози становить 1,52-1,54 г/см³.

Бавовняні волокна мають достатню міцність. Середня міцність волокна становить 5 сН/волокно, відносне розривне навантаження пе­ребуває в межах 24-38 сН/текс. Видовження волокна під час розриву становить 7-8%. Бавовняні волокна характеризуються незначним пруж­ним і великим пластичним видовженням, а тому вироби з цих волокон легко мнуться, погано тримають надану форму.

Гігроскопічність бавовняних волокон є достатньо високою і ста­новить у кондиційних умовах 7-8%, тому вироби з них мають високі гігієнічні властивості. Максимальна вологість бавовняних волокон (за відносної вологості повітря, близької до 100%) - 20-23%.

У водному середовищі бавовняні волокна набухають і збільшуються у поперечнику на 15-30% і більше залежно від температури і часу обробки. Набухання волокон супроводжується збільшенням їх міцності на 5-10%. Це пояснюється збільшенням ступеня зорієнтованості макромолекул у напрямі дії розтягувального навантаження.

Бавовняні волокна мають низьку теплопровідність, що пояснюється низькою теплопровідністю самої речовини бавовнику, наявністю каналу, а також пор між волокнами, заповнених повітрям. Тому їх вико ристовують як утеплювальний матеріал (вату), а також для виробництва тканин зимового призначення (байки, фланелі, сукна).

Бавовняні волокна витримують короткочасне нагрівання до температури 180-200°С. Саме за такої температури прасують вироби з цих волокон. Довге нагрівання бавовни за температури 100°С приводить до того, що волокна менше набухають, гірше зафарбовуються. За температури 275°С бавовняні волокна розкладаються з утворенням рідких газоподібних продуктів, за температури 400-450°С настає обвуглення.

Під впливом сонячного світла та атмосферних дій волокна бавовни поступово руйнуються. Це виражається у зменшенні механічної міцності і видовження, у збільшенні жорсткості та ламкості волокон. Найбільший руйнівний вплив справляють ультрафіолетові промені. Так за інсоляції протягом 940 год. волокно втрачає розривне навантаження на 50%. Це пояснюється окисленням целюлози киснем повітря, яке посилюється ще світловими променями. Процес окислення залежить та­кож від температури та вологості середовища.

Бавовна руйнується мікроорганізмами. За підвищеної вологості волокна і навколишнього середовища бавовна може пошкоджуватися деякими бактеріями і грибками. На волокнах можуть з’явитися плями різного забарвлення, але може їх і не бути. При цьому відбувається гідроліз целюлози з утворенням більш простих сполук.

Бавовняні волокна не стійкі до дії кислот. Навіть слабкі кислоти руйнують ці волокна. При цьому утворюється гідроцелюлоза.

Бавовняні волокна стійкі до дії лугів, навіть під час кип'я­тіння у розчинах лугів (соди тощо) без доступу повітря волокна майже не змінюються. Проте під час кип’ятіння у розчинах лугів з до­ступом повітря механічна міцність волокна зменшується внаслідок окислення целюлози. Під час обробки бавовняних волокон на холоді І8-25%-м розчином їдкого натру волокно набухає, канал його звужу­ється, звитість зникає, волокно вкорочується, міцність його зростає. Якщо тканину в такому стані витягнути, вона набуде красивого шовковистого блиску і кращого забарвлення. Така обробка називається мерсеризацією, і широко застосовується під час виготовлення бавовняних тканин.

Бавовна не розчиняється у звичайних розчинниках (спирт, бензин, ацетон, ефір, трихлоретилен та ін.), тому вироби з цих волокон можна чистити. Розчиняються ці волокна у мідноаміаковому реактиві (водний розчин мідноаміакового комплексу).

Бавовна не стійка до дії окислювачів (пероксид водню, гіпохло­рит кальцію, гіпохлорит натрію). При цьому целюлоза окислюється і зменшується міцність волокна. Однак розведені розчини окислювачів не впливають на волокно і тому широко застосовуються для вибілювання тканин під час обробки.

Бавовняні волокна добре зафарбовуються багатьма класами барвни­ків. На цих волокнах одержують красиві і стійкі забарвлення.

У сухому стані бавовна є діелектриком, тому бавовняну пряжу застосовують для обмотування електропроводів. При збільшенні воло­гості бавовна проводить струм.

Бавовняні волокна горять швидким жовтим полум'ям. Після згорян­ня залишається сірий попіл, запах паленого паперу.

Більшість бавовняних волокон застосовують для виготовлення пря­жі, і лише невелика їх частина використовується для виготовлення не­тканих полотен і вати (медичної, одягової, меблевої). При цьому пря­жа виготовляється як суто бавовняною, так і змішаною. Як домішку до бавовни застосовують різні види хімічних волокон: віскозні, полінозні, високомодульні, капронові, лавсанові та ін.

З бавовняної пряжі виготовляють тканини різноманітного призна­чення (білизняні, платтяні, одягові, декоративні, меблеві, техніч­ні), трикотажні полотна для верхнього і білизняного трикотажу, пан­чішно-шкарпеткові вироби, текстильно-галантерейні вироби, неткані полотна, килими, швейні нитки тощо.

Для продажу волокно бавовни трамбують (гнітять), спре­совують у паки (кипи) масою 100-200 кг, обшивають ткани­ною і обтягують дротами, стрічковими чи іншими обручами. Із бавовнику можна отримати близько 200 різних речовин. Основна частка використовується для виробництва високоя­кісного текстилю побутового призначення (завдяки високій екологічності виробів).

Бавовняні тканини є лідерами за популярністю у світі. У принципі, цьому є найпростіше пояснення - бавовна дешева, зручний і практичний. Оброблене бавовняне волокно майже цілком складається із целюлози - природного полімеру. Властивості целюлози надають бавовняним волокнам більшу міцність, довговічність і практично ідеальну здатність до усмоктування вологи. Бавовняні тканини стійкі до дії лугу, їх можна стирати, фарбувати, навіть відбілювати агресивними способами. Бавовну не пошкоджують шкідники. Недоліками бавовни є відсутність еластичності, швидка забрудненість, зношуваність. Крім того, бавовна псується під прямими сонячними променями й під впливом високих температур, речі з нього сідають і довго сохнуть після прання. Для подолання цих недоліків бавовняні нитки змішують із іншими волокнами - з акрилом, поліестером тощо.