Что такое волокна? Виды и свойства волокон

Что такое волокна? Виды и свойства волокон

Это все волокна, которые происходят из природных источников, из них может формироваться растительная ткань, минеральное вещество или текстиль. Такие волокна являются биоразлагаемым и возобновляемым ресурсом. Они легко доступны из природных материалов и, как правило, имеют низкую стоимость за единицу объема. Эти волокна классифицируются по происхождению:

  • Растительные — одним из основных компонентов таких нитей является целлюлоза, которая используется при производстве бумаги и ткани. Она содержится в хлопке, льне и конопле. Пищевые волокна (клетчатка) содержатся в пищевых растительных продуктах, таких как злаки, фрукты, овощи, орехи. Это тот тип углеводов, который не усваивается ферментами нашего организма. Клетчатка помогает поддерживать здоровье кишечника и снизить риск заболеваний, таких как диабет, рак кишечника и ишемическая болезнь сердца.
  • Животные волокна, состоящие, в основном, из белка. Они включают шелковое волокно из шелкопрядов, меховое волокно (к примеру, из овечьей шерсти), коллагеновое волокно (извлеченное из шкур животных), хитин (извлеченный из ракообразных и моллюсков).
  • Минеральные волокна берут свое начало в породах с волокнистой структурой. Состоят, в основном, из силикатов. Единственным примером природного минерального волокна является асбест.

Волокна текстильные

Волокна текстильные

натуральные, протяжённые гибкие и прочные тела с очень малыми поперечными размерами, ограниченной длиной, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий. Волокна текстильные, не делящиеся в продольном направлении, называются элементарными, а состоящие из нескольких элементарных, скрепленных продольно, — техническими (комплексными). Элементарные волокна текстильные значительной длины называются элементарными нитями. Почти все волокна текстильные состоят из высокомолекулярных веществ. Характерная особенность строения волокон текстильных — наличие продольных структурных элементов — фибрилл, слоёв. Некоторые волокна текстильные имеют каналы, бывают извиты или скручены. Классификация основных видов волокон текстильных приведена нарис. Наряду с натуральными волокнами текстильными, образующимися в природе в различных частях растений, на коже животных, в минералах и т.д., широко применяют химические, изготовляемые заводским путём (см. Волокна химические).

Основная масса волокон текстильных перерабатывается в пряжу, из которой изготовляют ткани, трикотаж, кручёные, галантерейные и другие текстильные изделия. Непосредственно из волокон текстильных вырабатывают валяльно-войлочные, ватные и значительную часть нетканых изделий. Мировое производство волокон текстильных, включая СССР и другие социалистические страны, приведено в табл. 1, а производство основных видов волокон текстильных в СССР — в табл. 2.

Табл. 1. — Мировое производство текстильных волокон

Вид волокон и нитей 1968/69 млн. т % Хлопок-волокно 11,60 46,2 Джут 2,74 10,9 Пенька и др. грубые лубяные 1,10 4,4 Лён 0,67 2,7 Шерсть мытая 1,61 6,4 Шёлк натуральный 0,04 0,2 Искусственное штапельное волокно 2,16 8,6 Искусственные нити 1,42 5,6 Синтетические нити и штапельное волокно 3,76 15,0 Всего 25,10 100,0

Табл. 2. — Производство основных видов текстильных волокон в СССР, млн. т (1969)

Хлопок-волокно 1,92 Пенька 0,07 Лён 0,49 Шерсть немытая 0,39 Шёлк-сырец 0,003 Искусственное штапельное волокно 0,22

Важнейшим, наиболее распространённым, дешёвым волокном текстильным является хлопок — прочное, тонкое, гигроскопическое волокно. Оно развивается на поверхности семян хлопчатника. Из хлопчатобумажной пряжи вырабатывают ткани бытовые для белья, одежды и др., технические, разнообразный трикотаж, швейные нитки, а из хлопка — вату, нетканые полотна и др.

Лубяные волокна получают из стеблей, листьев и плодов растений обычно в виде технических волокон. Наиболее тонкое стеблевое волокно — лён, очень прочное, малорастяжимое, гигроскопичное. Из льняной пряжи вырабатывают тарные, бельевые, платьевые, технические и другие ткани. Отходы льна (короткое волокно) служат для производства тарных тканей, верёвок и др. Пенька — грубостеблевое волокно, получаемое из конопли. Из пеньки изготовляют канатно-верёвочные изделия, грубые ткани и др. Наиболее распространённое грубостеблевое влагоёмкое волокно — джут, применяемое для изготовления мешков (сахарных и др.); близок к нему по свойствам кенаф. Для производства канатов наряду с пенькой широко используют жёсткие листовые волокна — абаку или манильскую пеньку, сизаль и др.

Шерсть — волокно волосяного покрова овец, коз, верблюдов и других животных — ценное волокно текстильное, обладающее высокими эластичностью, гигроскопичностью и теплозащитными свойствами. Из шерсти в основном вырабатывают пряжу для костюмных, платьевых, пальтовых, технических тканей и верхнего трикотажа. Шерсть обладает способностью свойлачиваться, благодаря чему её применяют при выработке валяльно-войлочных изделий (войлоков, валенок, шляп и др.). В небольших количествах используют «заводскую» шерсть, получаемую со шкур убитых животных, и «утильную» шерсть, изготовляемую расщипыванием лоскута, рвани пряжи и т.п.

Шёлк-сырец — нити, получаемые при размотке коконов (см. Кокономотание), — употребляется непосредственно или после скручивания главным образом для выработки тканей — платьевых, бельевых, технических и др. Расщипыванием шёлковых отходов получают шёлковые волокна, перерабатываемые в пряжу; из неё изготовляют полотна, ворсовые ткани.

Асбест — минеральные волокна текстильные — применяют для выработки пряжи, служащей для производства технических (негорючих, фильтровальных и др.) тканей.

Натуральные волокна текстильные используют в чистом виде, а также в смесях (например, шерсть-хлопок), чаще всего со штапельными волокнами. Смешивание улучшает качество (совмещаются различные ценные свойства компонентов), удешевляет производство, позволяет получать разнообразные внешние эффекты.

Показатели важнейших свойств волокон текстильных даны в табл. 3.

Табл. 3. — Показатели важнейших свойств текстильных волокон

Виды волокон и нитей Длина, мм Толщина, г/км Разрывное напряжение, Мн/м2(кгс/мм2) Удлинение, % Влажность*, % Хлопок 25—45 0,1—0,2 250–550 (25—45) 6—9 7—9 Лён технический 500—700 4,0—10,0 300–600 (50—60) 2—3 11—13 Шерсть тонкая 50—80 0,3—1,0 200–250 (20—25) 30—50 16—17 Шерсть грубая 50—200 1,2—3,0 150–200 (15—20) 25—35 14—15 Шёлк (нить коконная) — 0,31—0,37 400–450 (40—45) 15—20 10—11

* При температуре 20° и относительной влажности воздуха 65%.

Особое место среди волокон текстильных занимают стекловолокно и нити, широко применяемые в технике для электро-, тепло-, звуко- и других видов изоляции, в виде фильтровальных материалов, несгораемых изделий, в производстве стеклопластиков и др.

О первоначальном применении волокон текстильных как материала для изготовления одежды см. Ткань текстильная, Прядение.

Лит.: Кукин Г. Н., Соловьев А. Н., Текстильное материаловедение, ч. 1—2, М., 1961—64; Народное хозяйство СССР в 1967 г. Статистический ежегодник, М., 1968; Zyliński Т., Fiber science, Warsz., 1964.

Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьёв.

Белковые нити

Состоят в основном из биологически значимых белков удлиненной формы. К ним относятся коллаген – образует часть мышечной, нервной, соединительной или другой ткани в организме человека или животного; и кератин – основной элемент волоса, кожи и ногтей.

Чтобы понять, что такое волокна белковые, следует указать их примеры в организме позвоночного. Итак. Мышечное волокно — длинные цилиндрические клетки, состоящие из пучка миофибрилл, волокон, расположенных в сегментах, известных как саркомеры (базовые сократительные единицы поперечнополосатых мышц). Мышцы бывают разных типов: сердечные (формируют стенку сердца), гладкие (находятся внутри кровеносных сосудов) и скелетные. Нервные волокна состоят из аксонов. Из отростков нервных клеток малого диаметра, проводящих электрические импульсы по центральной нервной системе.

Хлопок и луб

К волокнам растительного происхождения относятся лубяные и хлопковые. Тонкие нити хлопка покрывают семена хлопчатника. Они состоят в основном (94 %) из целлюлозы, а остальное приходится на воду, пектины, жиросодержащие, восковые, зольные вещества (элементы минерального питания, взятые растением из почвы).

Понять, что такое волокна хлопкового происхождения, можно, рассмотрев их под микроскопом. Мы увидим плоскую извитую ленточку с канальцем, заполненным воздухом.

Эти нити гигроскопичны, термостойки, обладают высокой прочностью по отношению к действию щелочей. Если хлопок поджечь, то ощутится запах жженой бумаги.

К отрицательным качествам относятся малая упругость и неустойчивость к действию кислот.

Волокна луба получают из стебля льна. Они представляют собой вытянутые в длину клетки с заостренными концами. В поперечном срезе имеют форму пятигранника. Больший процент состава – целлюлоза ( 80% ), а остальные проценты приходятся на жировые, красящие, воскообразные минеральные примеси и лигнин. Присутствие лигнина придает повышенную прочность. Высокая теплопроводность делает лен всегда прохладным на ощупь.

Свойства волокон натурального происхождения

Такие нити обладают рядом качеств: малым весом и стоимостью, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью. Эти свойства сделали их особенно привлекательными для многих различных промышленных целей. Все натуральные волокна не термопластичны — они не теряют своей формы и не размягчаются при нагревании. При температуре ниже точки разложения и распада они проявляют небольшую чувствительность к сухому теплу и не имеют усадки или высокой растяжимости при нагревании, а также не становятся хрупкими при охлаждении до температуры ниже нуля. Но под воздействием солнечного света и влаги натуральные волокна имеют тенденцию желтеть. А длительное воздействие приводит к потере прочности.

Все натуральные волокна особенно чувствительны к микробам разложения, включая плесень и гниль. Целлюлозные волокна разлагаются аэробными бактериями (получающими энергию от кислорода) и грибами. Они распадаются при высокой влажности, высоких температурах и, особенно, при отсутствии света. Термиты и серебряные рыбы тоже опасны для целлюлозы.

Шерсть и шелк подвержены не только микробному разложению бактериями и плесенью, но и повреждению от моли и ковровых жуков.

Природные волокна

Волокна естественной природы можно разделить на три группы:

  • растительные;
  • животные;
  • минеральные.

Наиболее известные волокнистые растительные материалы – хлопок и лен. Тончайшие хлопковые волокна покрывают семена хлопчатника, их собирают путем обработки семян на хлопкоочистительных заводах. Волокна хлопка представляют собой тонкостенные полые трубочки различной толщины и длины. Льняное волокно получают из стеблей льна путем их замачивания и последующей обработки. Льняные нити имеют слоистое строение, они прочнее хлопковых и обладают большей гигроскопичностью.

Волокнистые материалы животного происхождения – это шерсть и шелк. Шерстяные нити получают из волосяного покрова разнообразных животных. Чаще всего это овцы и козы, также используют шерсть кроликов, верблюдов, альпака и других. В шерсти животных встречаются извитые волокна нескольких типов – мягкий пух, более плотные переходные волосы и жесткие ости. Натуральные шелковые волокна – это продукт жизнедеятельности шелковичных червей, их добывают из коконов тутовых шелкопрядов. Длина нити из одного кокона может достигать 1 километра.

Самый известный минеральный волокнистый материал – это асбест, представляющий собой тончайшие гибкие нити. Он обладает высокой огнестойкостью и низкой электропроводностью. Однако асбестовая пыль является высококанцерогенным веществом и потребление асбеста в мире быстро сокращается.

Свойства минеральных волокон

Что такое волокна минеральные и каковы их свойства? Большинство форм асбеста для всех практических целей являются инертными. Это то качество, которое делает его таким желанным в промышленности. Асбест нерастворим в воде и в органических растворителях, он обладает огромной термостойкостью, термическим и электрическим сопротивлением, не воспламеняется, а его прочность на растяжение превышает прочность стали. Асбестовые волокна не имеют заметного запаха или вкуса. Они чаще применяются в качестве наполнителей в теплоизоляционных и огнезащитных материалах.

Волокна искусственного происхождения

Это волокна, в которых либо основные химические звенья были сформированы химическим синтезом с последующим образованием волокон, либо полимеры из природных источников были растворены и регенерированы после прохождения через фильеру с образованием волокон.

Искусственные волокна подразделяются на три класса.

  • На основе натуральных полимеров. Наиболее распространенным натуральным полимерным волокном является вискоза, изготавливаемая из целлюлозы. Ее получают в основном из выращиваемых деревьев. Другие волокна на основе целлюлозы: лиоцелл, модал, ацетат и триацетат. Менее распространенные натуральные полимерные волокна входят в состав каучука, альгиновой кислоты и регенерированного белка.
  • Волокна, изготовленные из химических полимеров, которых нет в природе. Они, в основном, нерастворимы и не являются химически активными. Наиболее распространенными являются полиэстер, полиамид (часто называемый нейлоном), акрил и модакрил, полипропилен, сегментированные полиуретаны, которые представляют собой эластичные волокна, известные как спандекс или эластаны.
  • Волокна, изготовленные из неорганических материалов, таких как стекло, металл, углерод или керамика. Они очень часто используются для армирования пластиков с целью формирования композитов.

Их свойства

По сути, все эти волокна имеют общие характеристики: прочность, ударная вязкость, устойчивость к теплу и плесени, а также способность удерживать прессованную форму. Тем не менее, неорганические волокна трудно обрабатывать традиционными текстильными технологиями, такими как плетение или вязание, из-за того, что они легко ломаются при изгибе, а также обладают высокими коэффициентами трения с металлами.

В данной статье мы рассмотрели, какие волокна бывают и какими свойствами обладают.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎