Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Волокна, известные нашим предкам

К самым известным традиционным волокнам относятся хлопок, лен, пенька, овечья шерсть и натуральный шелк. Хотя человек уже давно использует хлопок, приближающийся по своим свойствам к идеальному волокну, и сегодня чаще всего производятся и применяются хлопчатобумажные изделия.

В мире в настоящее время 35% хлопка идет на изготовление одежды, 27%-для тканей в домашнем хозяйстве, 31%-для технических тканей и 7%-для других целей.

Культивирование хлопка в виде однолетних кустов ограничено 36° севернее и 30° южнее экватора. В этой области сосредоточены хлопковые плантации в СССР, Китае, Индии, США, Бразилии, Перу, странах африканского побережья, Египте, Судане и Турции. Только в Советском Союзе хлопок разводится в более северных районах (до 45° северной широты).

Для получения высококачественного хлопка необходим полугодичный рост его в условиях равномерного влажного и жаркого климата. За это время в коробочке развиваются семена и волоконца. Под действием внутреннего давления созревшая коробочка лопается, и волокна вместе с семенами показываются наружу. Во избежание повреждений, наносимых светом и непогодой, хлопок собирают сразу после раскрытия коробочек. Уборка хлопка в основном механизирована, но в ходу еще и ручной сбор. Основные трудности для более широкого внедрения уборочных машин представляют неблагоприятные погодные условия и неодновременное созревание коробочек. Один сборщик собирает в день от 25 до 75 кг хлопка-сырца, причем на долю волокон приходится только треть, а две трети составляют семена.

Современные советские хлопкоуборочные машины имеют вертикально расположенный вращающийся вал, который захватывает волокна вместе с семенами и вытаскивает их из коробочек. Их производительность составляет от 600 до 800 кг/ч. Волокно щетками счищается с вала, отделяется от семян и всасывается в сборник. В давние времена хлопок очищали и волокна отделяли вручную (производительность 500 г в день на человека), но в конце 18 века появились волокноотделители, с помощью которых сейчас очищается большая часть сырца. Хлопок движется по колосниковой решетке с расположенными на ней пилами. Они захватывают волокна и протягивают через решетку, в процессе чего зерна отрываются. Каждая машина перерабатывает в час 10-12 кг сырца (из 100 кг хлопка-сырца можно получить около 35 кг прядильного волокна).

Какое значение имели посевы льна для наших предков, мы можем установить, читая старые сказки, например «Спящую красавицу» или «Госпожу Метелицу». Только с начала 19 века плантации льна стали сокращаться, поскольку из хлопка получались более нарядные ткани.

Волокна льна играют в стебле ту же роль, что и стальная арматура в бетоне. На поперечном разрезе стебля льна можно различить множество концентрических слоев. В центре полостей, окруженных слоем древесины, находится корковое вещество, в котором расположены жгуты. Эти жгуты, называемые также техническим волокном, состоят из одноклеточных коротких волокон, склеенных пектином.

Получение волокна из стебля осуществляется в две стадии. Сначала биологически (замачиванием) или с помощью химического   воздействия   ослабляется   связь между жгутами и окружающими их слоями. Во время мочки грибки и бактерии разрушают корковый слой и внешние пектиновые оболочки вокруг пучка волокон. Освобожденные жгутики теперь как бы болтаются вокруг стебля. Биологическая обработка достаточно трудоемка, но до сих пор этот способ лишь частично механизирован. В этом отношении у метода химической обработки больше преимуществ, но зато волокно получается хуже.

Однако ни механическое конвейерное производство, ни другие усовершенствования не могут остановить сокращение производства льна. Сейчас в больших масштабах посадки льна для производства волокон сохранились только в СССР и Польше.

Из Центральной Азии пришла к нам конопля, которая также с доисторических времен использовалась для получения волокон. Через скифов и славян конопля достигла Центральной Европы. Но из более грубой по сравнению с хлопком и льном конопли нельзя было производить тонкие ткани. И сейчас конопля идет на паруса и брезент, веревки и канаты.

Посевы конопли стали сокращаться около 1850 г., когда ее начал заменять индийский джут. Он был дешевле и к тому же легко перерабатывался в ткань для мешков, основ ковров и мягких обивок. Разведение джута в других регионах, например в СССР и Бразилии, не привело к заметному успеху. В традиционных районах разведения (Индия, Бангладеш) с их высокой среднегодовой температурой и очень влажным воздухом джутовые поля примерно в июне увлажняются и затапливаются, что ускоряет рост однолетних растений, высота которых достигает  3-5  метров.

Вместо джута во многих странах разводят равноценное волокнистое растение, которое и в субтропиках дает хорошие урожаи. Это относящийся к семейству мальвовых кенаф.

Стебли крапивы также поставляют волокно. Особенно красивое и ценное волокно получается из рами, называемой также китайской крапивой. Правда, изделия из нее известны нам пока только в виде искусных поделок из Вьетнама и Китая.

Из агавы, лилии, пальмы и бананового дерева также получают волокно, которое образует опорный скелет листьев этих растений. Волокно агавы получило название по порту вывозки-городу Сизаль. До 1893 г. Мексика обладала монополией на это волокно, но затем удалось контрабандно вывезти семена сизаля в восточную Африку, где она быстро разрослась. Очень скоро восточная Африка производила этого волокна больше, чем Мексика. Правда, лист массой в 1 кг содержит только 35 г волокон, но зато их длина превышает 1 метр. Из них изготавливают веревки, мешки и такелаж.

Когда мавры пришли в Испанию, они привели с собой овец, дававших очень тонкую шерсть. Путем скрещивания их с английской породой была выведена мериносовая порода овец с тонкой завивающейся шерстью, которые распространились по всей Европе и другим частям света. В Германии первые мериносы появились в зоопарке в Саксонии в 1765 г.

В ГДР из всего почти двухмиллионного поголовья овец около 45% мериносовой породы. Признаком этой горной породы является густая шерсть для защиты от холода. Волосяной покров равнинных овец предназначен в основном для защиты от дождя. Поэтому он состоит из длинных, грубых и почти не вьющихся волос. Представителями этой породы, обитающей в умеренном климате, служат шевиотовые овцы. Путем скрещивания этих двух пород вывели овец, дающих много слегка вьющейся шерсти средней тонкости и длины.

Диаметр волосков у тонкой мериносовой шерсти составляет 20 мкм, а у грубой ковровой доходит до 40 мкм.

Для текстильных целей тонкие, сильно вьющиеся волосы нижнего покрова животных должны быть отделены от грубых, толстых, длинных и часто грязных верхних волос. У большинства овец мы находим, как правило, только один из этих двух типов волос, например у мериносов только первый.

Овец стригут в общем-то только раз в году. При очень быстром росте или обильном содержании пота в шерсти этот срок может быть сокращен вдвое. Стрижка дает от 2 до 7 кг шерсти с овцы, а иногда снимают и более 10 кг.

Полученную сырую шерсть отмывают от засохшего пота, жира, грязи, остатков корма. Долю выстиранной и высушенной шерсти по отношению к сырой называют выходом; обычно выход составляет 40-60%. Шерстяной жир (ланолин)-ценное косметическое сырье.

Другие виды животных тоже дают свои волосы для технических целей. Козья шерсть используется для изготовления грубошерстного сукна и войлока. Из местечка Ангора на турецком плоскогорье происходит ангорская, или мохеровая, коза. Кашмирские и тибетские козы, верблюды, американские альпака и ламы дают мех, из которого производят весьма ценные, часто модные изделия. Мех кроликов, зайцев, кошек используется в основном для производства головных уборов. Из волос, грив и хвостов лошадей изготавливают высокоупругие прокладочные материалы.

В древнем Китае разведение шелковичных червей было окружено глубочайшей тайной. После тяжкой годичной транспортировки по так называемым шелковым путям шелк достигал Рима и Византии. Только в 550 г. нашей эры удалось раскрыть тайну шелка. В тайниках, выдолбленных в их посохах, два персидских монаха кон-трабандно переправили яйца шелкопряда. Арабы стали вскоре успешно выращивать гусениц. В Германию искусство их разведения принесли французские гугеноты.

Вылупляющиеся из яиц гусеницы весной кормятся листьями тутового дерева и в течение месяца вырастают в длину в 25 раз. Когда гусеница полностью развилась, из расположенных сзади желез она выдавливает два тонких волокна, которые окружаются общей оболочкой и затвердевают. Совершая петлеобразные движения, гусеница для защиты от врагов обволакивает себя этой нитью. В коконе гусеница превращается в куколку, а затем в бабочку, которая прорывает оболочку и улетает. Из 25 граммов яиц вылупляется до 30000 гусениц, съедающих до 1 тонны листвы и дающих 4 кг натурального шелка. Коконы пропаривают горячим воздухом или паром, чтобы уничтожить куколку. Нить длиной около 3,5 км можно размотать, однако, только наполовину. Множество нитей из коконов в процессе производства объединяются в шелк-сырец (грежа).

Многочисленные ручные операции и большой расход тутовых листьев затормозили в последнее время производство натурального шелка. Сейчас он производится преимущественно в Советском Союзе и восточной Азии.