Хлопок — это культура, которая имеет наиболее ограниченный ареал распространения. Он выращивается только в республиках Средней Азии, юге Казахстана и Азербайджане, т.е. в местах, где продолжительность периода с температурами свыше 10 градусов по Цельсию, составляет 140-160 дней, сумма температур за этот период составляет 3500-4000 градусов.
Хлопчатник — культура сухих субтропиков — требует обилия тепла, света, воды и высоких затрат живого труда. Условия его культивирования и выращивания сказываются и на его физико-механических свойствах.
Из хлопка получают тонкую, равномерную и прочную пряжу и делают из нее самые разнообразные ткани — от тончайших батиста и маркизета до толстых обивочных тканей.
Хлопчатник – кустарниковое однолетнее или многолетнее растение семейства мальвовых, которое культивируется как однолетнее. Известно около 50 видов хлопчатника, однако промышленное значение имеют только четыре: волосистый или косматый, барбадосский, древовидный, травовидный.
Наибольший объем производства хлопка (около 90 %) падает на первый вид, который называется средневолокнистым хлопком. Волокна этого вида белого цвета и имеют среднюю длину 30-34 мм. Линейная плотность волокон равняется 166-220 мтекс. Из этого хлопка вырабатывается пряжа линейной плотности от 15,4 до 50 текс, которая идет на выработку массового ассортимента хлопчатобумажных тканей: ситцев, сатинов, диагоналей.
Второй тип хлопчатника, называется тонковолокнистым и дает хлопковое волокно кремового цвета длиной 35—50 мм. Он обладает особенно ценными свойствами. Волокна тонковолокнистого хлопка тонкие (133—170 мтекс), длинные, шелковистые, и из них можно получить пряжу очень малой линейной плотности, которая идет на изготовление тонких красивых тканей — батиста, маркизета, майи, а также технических тканей.
Улучшение качества хлопка — повышение длины волокна, увеличение прочности и сопротивляемости болезням, а также повышение урожайности хлопчатника — достигается селекционной работой и улучшением всей агрокультуры хлопководства.
Весь период роста хлопчатника от посева до созревания длится 100—220 дней в зависимости от вида хлопчатника и от условий его роста. Сбор хлопка начинается, когда на большинстве кустов хлопчатника созреет и раскроется несколько коробочек. Применяется ручной и машинный сбор хлопка.
В зависимости от зрелости волокон хлопок-сырец делится на четыре сорта, которые характеризуются различной упругостью, плотностью на ощупь и оттенками цвета. Для каждого сорта хлопка-сырца устанавливают также нормы по засоренности и влажности. Заготовительные пункты поставляют хлопок-сырец на заводы первичной обработки, за которыми они закреплены.
На заводах первичной обработки хлопка производятся следующие операции: предварительная очистка, волокноотделение, волокноочистка и упаковка волокна, а также отделение пуха и очистка семян.
После полной подготовки посевных семян они затариваются в бумажные мешки и направляются хлопкосеющим организациям.
Линейная плотность, текс.
Линейная плотность — одно из важнейших свойств волокна. Эта величина показывает, какую массу имеет волокно определенной длины. Измеряется линейная плотность в единицах — текс.
ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Чтобы сэкономить нужно потратить
Текс — это масса в граммах, отнесенная к 1 км волокна (пряжи), или в миллиграммах на 1 м (г/км, мг/м). Линейная плотность волокна определяет, в конечном счете его поперечные размеры.
Чем больше площадь поперечного сечения волокна, тем больше его линейная плотность. Плотность вещества хлопка составляет 1,5 г/кв.см.
Линейная плотность волокон имеет очень большое значение. Прочность пряжи, изготовленной из волокон, зависит от прочности самих волокон и от сил трения между ними. А эти силы будут тем больше, чем больше контактов между волокнами в поперечном ее сечении, что в свою очередь зависит от количества волокон. Следовательно, чем тоньше волокна, то есть чем меньше их линейная плотность, тем больше их будет в поперечном сечении данной пряжи и тем прочнее будет пряжа. С другой стороны, чем тоньше волокна, тем более тонкую пряжу с нормальной прочностью можно из них получить.
Технология производства
Волокна изготавливается из хлопчатника, путём его специальной переработки. Волокно хлопчатника напоминает кусочек ваты. Чем оно длиннее, тем качественнее получается из него материал (длинноволокнистый хлопок). Но растение может иметь и короткие волокна. Поэтому выделяют также средневолокнистый и коротковолокнистый хлопок. Хлопковые изделия также различаются толщиной, ворсистостью и другими качествами.
Качество полученного материала во многом зависит и от вида переплетения волокон в нём. Так при изготовлении получаются разная плотность, мягкость и другие характеристики. Видов переплетений множество: саржевое, сатиновое, полотняное, мелкоузорчатое и т. д. С помощью специальной обработки поверхности получают х/б ткань с начёсом. По внешнему виду и окрашиванию выделяют следующие изделия из хлопка: гладкоокрашенные, отбелённые, суровые, меланжевые, пестротканые, с набивным рисунком.
Но встретить чистую хлопковую ткань случается очень редко. Обычно в состав материала для его удешевления и придания дополнительных полезных качеств помимо натурального добавляются также искусственные волокна (ацетат, лайкра, вискоза, полиэстер). Эти добавки дают материалу устойчивость к деформации, блеск, позволяют меньше мяться и делают его эластичнее.
При этом процентное содержание хлопка может быть различно и порой это трудно отличить неспециалисту. В настоящее время на рынке существует огромное разнообразие хлопчато-бумажных тканей: сатин, ситец, батист, поплин, бархат, бязь, вельвет, фланель, байка, жаккард и прочие. Этот список постоянно пополняется. Производители, желая создать идеальную материю, изобретают все новые и новые х/б ткани.
Прочность волокна
Прочностью волокна называется его способность противостоять растягивающим усилиям. Для оценки прочности пользуются величиной разрывной нагрузки, то есть наибольшим усилием, выдерживаемым волокном до разрыва. Разрывная нагрузка волокна определяется на динамометрах типа ДШ-ЗМ2.
Для сравнения прочности волокон разной линейной плотности используют не абсолютную, а относительную прочность. Для этого разрывную нагрузку необходимо отнести к единице площади поперечного сечения волокна или его линейной плотности. Для оценки относительной прочности волокон пользуются величиной разрывной длины волокна, то есть такой длины, при которой масса волокна равна численно его разрывной нагрузке.
Для оценки качества хлопковых волокон как сырья для производства пряжи большое значение имеет равномерность его основных свойств.
Равномерность волокон имеет большое значение для производства пряжи, так как чем равномернее волокна, тем легче выработать из них равномерную пряжу, что в свою очередь в значительной степени определяет производительность процессов ее переработки и качество вырабатываемых тканей.
Клейкость хлопкового волокна
1.1. Классификация и строение хлопкового волокна
Хлопок является волокном растительного происхождения, покрывающим семена хлопчатника — растения рода госсипиум (Gossypium). Изображение хлопчатника представлено на рис. 1. Хлопчатник (Gossypium) относится к семейству просвирниковых (Malvaceae).
Рис. 1. Хлопчатник (Gossypium)
Это однолетнее кустарниковое растение с крупными листьями высотой 0,6-1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Известно 5 культурных и более 30 диких видов хлопчатника [6].
Преимущественное распространение во всех странах получили 4 вида хлопка:
‒ волосистый, или косматый (средневолокнистый — длина волокна 26-35 мм);
‒ барбадосский — наиболее длинное (длина волокна 35-60 мм), тонкое и высококачественное волокно, обычно слегка кремового оттенка;
‒ древовидный (короткое и грубое волокно);
‒ травовидный (короткое и грубое волокно) [6].
Хлопок выращивается более чем в 80 странах мира. Основные страны производители хлопка — США, Индия, Пакистан, Египет, Бразилия, КНР, Узбекистан, Иран, Афганистан. Выращивается хлопок и на юге России, в Краснодарском крае, но только для селекционной работы [6].
Хлопчатник удивителен тем, что независимо друг от друга его стали выращивать народы Старого и Нового Света. Колумб и его спутники увидели у жителей открытого ими континента хлопчатобумажные передники и платки, защищавшие голову от солнца. Позднее повелитель ацтеков передал в дар испанскому завоевателю Кортесу 30 тюков плащей из хлопка. Хлопок был известен в Индии с VI века до нашей эры. Геродот писал, что там растут «странные растения, на которых вместо плодов вырастает шерсть». В жарком климате люди предпочитали легкие одежды из хлопка толстым и тяжелым из льна. Через арабский рынок хлопок попал в Палестину, Египет, Андалусию, Сицилию. До конца VIII века в Европу он ввозился только в виде готовых изделий. Впервые производство хлопчатобумажных тканей было открыто в 1772 г. в Англии [7].
Хлопковое волокно — это мягкие, тонкие, матовые волоски, покрывающие поверхность семян. Они бывают длинными и пушистыми или короткими и ворсистыми (линт, или хлопковый пух). В зависимости от возделываемого вида и сорта семя может нести оба типа волосков или только первый из них. Каждый волосок — это одна мертвая эпидермальная клетка семенной кожуры, представляющая собой длинную, уплощенную, спирально скрученную трубку. У диких видов хлопка длинных волосков нет. Волокна хлопка могут быть разных цветов. Наиболее распространенные: белые с легким кремовым оттенком, слегка желтоватые. Выведены также сорта хлопчатника, дающие волокна зеленоватого, бежевого или голубоватого цвета [8].
Хлопковые волокна относятся к элементарным, то есть волокнам, которые не могут быть разделены на более тонкие и короткие без разрушения. Основными характеристиками макроструктуры являются длина, толщина, извитость [8].
Длина ‒ одна из самых важных характеристик качества волокна, так как она определяет вид получаемой пряжи и качество вырабатываемых изделий. Длина хлопкового волокна колеблется от 1 до 54 мм. Волокно длиной до 20 мм не пригодно для изготовления пряжи и называется непрядомым, оно может быть использовано в производстве нетканых материалов, искусственных волокон [9].
Хлопок длиной от 20 до 54 мм подразделяют на три сорта. Характеристика хлопковых волокон разной длины и пряжи, изготовленной из них, приведена в табл. 1 [9].
Толщина (тонина) хлопкового волокна обозначается в микрометрах (по размеру поперечника) или в миллитексах. Тонина хлопковых волокон определенным образом связана с их длиной, чем длиннее волокно, тем оно тоньше:
‒ тонина длинноволокнистого хлопка от 167 до 125 мтекс (до 20 мкм);
‒ тонина средневолокнистого хлопка от 200 до 167 мтекс (20-23 мкм);
‒ тонина коротковолокнистого хлопка от 333 до 222 мтекс (более 23 мкм) [9].
Хлопковое волокно в процессе созревания сплющивается и приобретает штопорообразную извитость. У волокон разной степени зрелости и разной длины форма извитков и степень извитости различны, при этом степень извитости выше у тонковолокнистого хлопка (10-12 извитков на 1 мм длины), в то время как у средневолокнистого хлопка ‒ 8-9 извитков на 1 мм длины [9].
Поверхность хлопкового волокна вследствие его извитости становится неровной, что снижает естественный блеск, а также способствует удерживанию загрязнений. В то же время извитость способствует сцепляемости волокон и, как следствие, повышению прочности пряжи и изделий из нее [9].
Таблица 1 — Особенности пряжи из хлопка разных сортов
При микроскопировании хлопковое волокно представляет собой трубку из тонкой кожицы (кутикулы), которая наполнена целлюлозой. Целлюлоза откладывается в ней слоями (кольца роста), внутри остается незаполненное пространство — канал. Таким образом, стенки волокна состоят из нескольких слоев целлюлозы [9].
Линейные макромолекулы целлюлозы образуют в волокне сложную структуру, состоящую из различных комплексов и групп: микрофибрилл, более крупных пучков ‒ фибрилл и т. д. Макромолекулы, располагающиеся вдоль оси волокна, соединены между собой межмолекулярными связями. В более тонких волокнах упаковка пучков макромолекул более тесная, межмолекулярные расстояния меньше, вследствие чего энергия связи возрастает в несколько раз (при уменьшении расстояния в два раза межмолекулярная энергия может возрасти в 8-16 раз). Этими особенностями можно объяснить большую прочность тонких волокон в сравнении с более толстыми, имеющими рыхлую упаковку макромолекул. В то же время макромолекулы целлюлозы в хлопковом волокне упакованы менее плотно, чем в других волокнах, благодаря этому в структуре содержится значительное количество субмикроскопических пор. Наличие пор является одной из причин хорошей окрашиваемости и высокой воздухопроницаемости хлопка [9].
Фибриллы целлюлозы располагаются спирально относительно продольной оси, при этом направление спиралей может меняться и угол их наклона колеблется от 0 до 40°, составляя в среднем 23°. Довольно значительное разрывное удлинение (7-8 %) и прочность одиночного волокна обусловлены указанными особенностями его надмолекулярной структуры [9].
Под микроскопом в хлопковом волокне наблюдаются некоторые структурные отличия в зависимости от степени зрелости волокна. Степень скрученности и поперечный срез волокна имеют весьма разнообразную форму и зависят от зрелости волокна. От степени зрелости зависят и свойства волокна. Незрелые волокна имеют вид сплющенных ленточек с тонкими стенками и широким каналом, обладают малой прочностью, плохо окрашиваются и не пригодны для переработки. По мере созревания волокон отчетливо проявляются стенки, ограничивающие его канал. Волокно нормальной степени зрелости имеет вид штопорообразной извитой трубочки с развитыми стенками и внутренним каналом, замкнутым со стороны естественного конусообразного окончания волокна и открытого в месте прикрепления волокна к семени (рис. 2). У перезрелых волокон канал составляет его поперечник; извитость почти исчезает, они очень жесткие и ломкие [8].
Рис. 2. Внешний вид хлопкового волокна нормальной зрелости
По внешнему виду, толщине стенок и площади поперечного сечения все волокна хлопка подразделяют на 11 групп, обозначаемых коэффициентами зрелости (от 0,0 до 5,0): 0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0 (рис. 3) [9].
Чем выше степень зрелости волокна, тем выше его качество. Нормальная зрелость хлопкового волокна по эталону от 3,5 до 4,0. Степень зрелости от 4,5 до 5,0 характеризует перезрелое волокно (оно менее благоприятно для текстильного производства). Для незрелого волокна коэффициент зрелости составляет 0,0. Незрелые и недозрелые волокна являются дефектными [9].
Рис. 3. Внешний вид хлопкового волокна различной степени зрелости
Как и все структурные элементы хлопкового волокна, канал выполняет определенную функцию. Наличие воздуха в канале, являющегося плохим проводником тепла, повышает теплозащитные свойства изделий из хлопка; остатки протоплазмы служат питательной средой для развития естественной микрофлоры хлопкового волокна, которая вызывает его повреждение в условиях повышенной влажности и температуры [9].
Важную роль в формировании свойств хлопка и хлопчатобумажных изделий играет химический состав хлопкового волокна. Основным веществом, из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза (94-95 %). Кроме того, хлопок содержит в себе жиро-восковые вещества (0,65 %), пектины (2 %), гемицеллюлозы, белковые, зольные, красящие вещества и воду [9].
Из всех органических соединений целлюлоза является самым распространенным высокомолекулярным соединением, макромолекулы которого состоят из большого числа повторяющихся единиц — 13-глюкозных остатков, соединенных гликозидными связями между первым и четвёртым углеродными атомами (рис. 4) [10].
Число глюкозидных остатков достигает 10 000 и более. В молекуле целлюлозы элементарные звенья С6Н10О5 содержат три химически активные гидроксильные группы ОН, которые способствуют возникновению сильного межмолекулярного взаимодействия за счет водородных связей, обеспечивая значительную прочность и жесткость целлюлозы.
Удлинение и упругость волокон
Важными свойствами волокон являются также удлинение и упругость. При приложении к волокну растягивающих усилий оно удлиняется — получает деформацию.
При этом различают два вида деформации: обратимую, которая в свою очередь включает упругую и эластическую, и необратимую, или пластическую.
Упругое удлинение (упругость) — связано с небольшими изменениями расстояний между частицами полимеров, составляющих волокна, и немедленно исчезает после снятия нагрузки.
ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: «Фототех Стопфаер» — одни из лучших противопожарных дверей
Эластическое-это такое удлинение (деформация), которое исчезает после снятия нагрузки не сразу, а с течением времени.
Пластическое (остаточное) удлинение не исчезает и после снятия нагрузки. Эластическое удлинение связано с изменением конфигурации и перегруппировкой макромолекул полимеров волокон. Пластическое удлинение вызывается тем, что между звеньями макромолекул происходят необратимые смещения на сравнительно большие расстояния.
Удлинение волокон и особенно упругое является очень ценным свойством. Чем больше удлиняется волокно при данной нагрузке, тем лучше оно выдерживает внезапные ударные воздействия. Чем больше упругое удлинение волокна, тем лучше волокно выдерживает многократные нагрузки и тем дольше сохраняют свой вид и свойства изделия из него.
Достоинства и недостатки хлопка
Положительные характеристики хлопковой ткани:
Рассмотренные выше физико-химические свойства хлопка, позволяют многократно стирать материал, используя широкий диапазон различных стиральных средств. Одежда из хлопка долго носится, не теряя при этом внешнего вида. Материал легко впитывает воду и пот, позволяя коже дышать, не вызывает аллергических реакций. За ней легко ухаживать: стирать, отбеливать, сушить, окрашивать.
Отрицательные характеристики:
Стопроцентный натуральный хлопок стоит дорого, он очень сильно мнётся и трудно гладиться. Он легко «садиться» при стирке в горячей воде, а также довольно долго сохнет. Если х/б ткань низкого качества, она легко скатывается при носке и быстро приобретает неприглядный вид.
Учитывая все достоинства и недостатки материала, мы решили рассказать о нюансах ухода за ним.
Сопротивляемость волокна внешним факторам
Большое значение также имеют такие механические свойства волокон, как сопротивление истиранию, сжатию, изгибу и скольжению одного волокна по другому.
Сопротивляемость волокон истирающим воздействиям важна по двум причинам. Во-первых, пряжа, изготовленная из волокон с большей сопротивляемостью к истиранию, будет лучше перерабатываться в ткань на ткацком станке, где она подвергается многочисленным истирающим воздействиям. Во-вторых, изделие (ткань) из таких волокон будет иметь больший срок носки.
Сопротивляемость сжатию имеет значение для транспортировки хлопка, так как рыхлая масса его прессуется в кипы.
Сопротивляемость волокон скольжению определяется их поверхностью и формой самих волокон. Другими словами, сопротивление скольжению зависит от коэффициента трения и цепкости волокон. Чем больше эти величины, тем большую силу надо приложить, чтобы растащить волокна в пряже. Следовательно, при разрыве пряжи она разорвется только тогда, когда разорвутся волокна. Если бы волокна были совершенно гладкими и между ними не возникали силы трения, то из них невозможно было бы получить пряжу.
Хлопковое волокно обладает сравнительно большим коэффициентом трения и большой цепкостью. Поэтому из хлопка получается пряжа высокого качества самых различных линейных плотностей. Взаимному сцеплению хлопковых волокон способствует их извитость, которая у зрелых волокон достигает в среднем 70-100 извитков на 1 см.
Секреты по уходу:
- сушить х/б одежду лучше в хорошо расправленном виде, энергично стряхнув перед этим;
- гладить х/б изделия легче слегка влажными;
- cтирать белую и разноцветную хлопковую одежду нужно раздельно, чтобы она не полиняла;
- перед стиркой можно завернуть цветную вещь из этого материала в белую ткань и намочить в горячей воде. Так вы поймёте, полиняет ли она при стирке и допускается ли стирать её с другой одеждой;
- стирать хлопковые вещи нужно при температуре 40–60 градусов. В горячей воде (особенно при первой стирке) ткань «садится» и линяет;
- постельное белье из хлопка разгладиться под собственным весом, если его сложить аккуратно в стопку.
Гигроскопичность, теплопроводность, электропроводность
Из физических свойств волокон наиболее важными являются гигроскопичность, цвет, теплопроводность и электропроводность.
Гигроскопичность — это свойство материала изменять содержание влаги в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. Волокна содержат определенное количество влаги. При увеличении влажности воздуха или повышении его температуры влажность волокон повышается, и наоборот. Если волокно обладает таким свойством, то оно гигроскопично. Это замечательное свойство волокон в значительной степени определяет гигиенические и эксплуатационные свойства тканей.
Теплопроводность хлопкового волокна низкая и она тем ниже, чем рыхлее масса. Это свойство, в частности, используется для изготовления хлопчатобумажного ватина.
В сухом виде хлопковое волокно имеет низкую электропроводность, что позволяет использовать хлопчатобумажные ткани в качестве изоляции. При увеличении влажности электропроводность повышается. При механических воздействиях на хлопок возникают электростатические заряды, которые затрудняют его переработку. Поэтому на фабриках ведется борьба с этим явлением.
Физические и химические свойства
Хлопковое волокно устойчиво к действию щелочей, фенола и ацетона. Некоторые кислоты, например, соляная и серная легко способны разрушить х/б ткань. Материал не боится высоких температур, достаточно трудно рвётся, износостоек.
Важно: Способ проверки натуральности.
Подожгите незаметный краешек материала. Натуральное изделие горит белым дымом и издаёт запах бумаги. Если дым тёмный, с химическим запахом — перед вами не хлопковая ткань или в ней содержится большой процент искусственных волокон.
