§ 1. Види матеріалів природного (тваринного) походження

Якість будь-якого виробу істотно залежить від властивостей конструкційних матеріалів, які використовуються для його виготовлення. Так, тканину виготовляють з ниток (пряжі). Кожна нитка складається з окремих скручених тонких волокон. Таким чином, властивості тканини залежать від властивостей волокон.

Ти уже знаєш, що за походженням усі текстильні волокна поділяють на натуральні та хімічні. Волокна рослинного, тваринного та мінерального походження є натуральними волокнами.

Натуральні волокна тваринного походження поділяють на дві групи: волокна вовни та волокна шовку.

Волокна вовни та шовку складаються з білкових речовин. Основною речовиною вовняних волокон є кератин*, а волокон натурального шовку — фіброїн*. Волокна шовку вкриті другою білковою речовиною — серицином*, який у процесі фізико-хімічної обробки змінюється (під час експлуатації, під впливом тертя, прасування, волого-теплової обробки).

* Позначені терміни, визначення яких подано у словнику на с. 171-173.

Вовна (шерсть) — це волосяний покрив, який зістригають з овець (мал. 7), кіз (мал. 2), лам (мал. 3), або вичісують з верблюдів (мал. 4), собак (мал. 5), кіз і кролів (мал. 6) з метою подальшої переробки. Вовняні волокна, отримані від тварин різних видів та порід, відрізняються за якістю та властивостями. Основну масу вовни (до 97 %) дають вівці. Під час стрижки овець (див. мал. 1 в, г) вовну знімають суцільним пластом, який називається руно.

Мал. 1. Вівці для виробництва вовни (а, б) та стрижка вівці (в, г)

Мал. 2. Кози ангорської породи (а, б) та оренбурзька хустина, виготовлена з вовни кози оренбурзької породи (в)

Мал. 3. Лами (а); альпаки (б); вікун’ї (в); стрижка альпака (г); вигляд тварин після стрижки (ґ); вовна альпака (д)

Мал. 4. Верблюди (а, б); пряжа та ковдра з верблюжої вовни (в, г)

Мал. 5. Спеціальні породи собак з довгою та пухнастою шерстю (а, б); пряжа (в) та шкарпетки (г), виготовлені з собачої вовни

Мал. 6. Кролі ангорської породи

Основними районами вівчарства у світі є Австралія, Нова Зеландія та інші країни. Вівчарство в Україні також є однією з традиційних галузей. Основна чисельність поголів’я зосереджена в степовій зоні, в Карпатах, в районах лісостепу та Полісся.

У Південній Америці для виготовлення вовни вирощують лам та їх родичів — альпака та вікун’ї. Процес стрижки цих тварин подібний до стрижки овець. Але на відміну від овець, яких стрижуть декілька разів на рік, вовна альпака після стрижки відростає впродовж цілого року. Такий недолік компенсується тим, що ця вовна в 7 разів тепліша і значно легша від овечої.

У країнах Азії для виробництва вовни розводять верблюдів. Вироби, виготовлені з верблюжої вовни, жорсткі, але надзвичайно теплі та зносостійкі.

Існують спеціальні породи собак, з яких вичісують шерсть з метою отримання сировини для виготовлення пряжі. З такої пряжі виготовляють вироби, які мають певні лікувальні властивості.

У різних країнах світу вирощують кролів ангорської породи заради їхнього дуже м’якого та теплого пуху, який додають у вовняну пряжу для покращення її якості.

Близько 2700 р. до нашої ери в Китаї винайшли новий спосіб виготовлення ниток, розмотуючи кокони гусені-шовкопряда.

Шовк — натуральне, дуже тонке текстильне волокно, що виділяє залозами гусінь шовковицевого або дубового шовкопряда і звиває з нього кокони. Довжина шовкової нитки може сягати від декількох сотень метрів до 1500 м. Ця нитка, створена природою, має переріз трикутної форми і подібно до призми відбиває світло, завдяки чому має гарний блиск. Натуральний шовк широко використовується для виготовлення швейних ниток (мал. 7 а) та штучних виробів — хусток (мал. 7 б), шарфів (мал. 8 а) і краваток (мал. 8 б).

Мал. 7. Шовкові нитки (а) та хустки, виготовлені з шовку (б)

Мал. 8. Шовкові вироби: а — шарфи; б — краватки

Здавна шовкові нитки використовували для виготовлення тканин. І нині ці тканини залишаються не менш популярними (мал. 9).

Мал. 9. Шовкові тканини

Короткі відомості про вовняні волокна, способи їх отримання та використання

Вовняні волокна отримують з вовни різних тварин: овець, верблюдів, кіз, кролів. Залежно від виду та породи тварин, їх шерсть відрізняється властивостями та якістю. Найбільш цінною вважають вовну тонкорунних овець.

Залежно від типу волокон овечу вовну поділяють на такі види:

• тонка вовна в загальній масі складається з тонких дрібно завитих пухових* волокон, однорідних за довжиною і товщиною. Товщина такого волокна — 14-25 мкм, довжина — 30-80 мм;
• напівтонка вовна зазвичай складається із волокон пуху або тонкого перехідного* волосу. Вона характеризується однорідністю за довжиною і товщиною, має більші завитки волокон, ніж тонка вовна. Товщина напівтонкого волокна — 25-34 мкм, довжина — 40-250 мм;
• напівгруба вовна (однорідна) складається із волокон ості*, характеризується великим хвилястим завитком. Товщина волокна — 34-40 мкм, довжина — 50-200 мм;
• груба вовна (неоднорідна) містить у своєму складі всі види волокон: пух, перехідні волокна, ость, часто сухий або мертвий* волос. Товщина волокна — 40-67 мкм, довжина — 10-250 мм. Частіше не фарбується. Використовується для виготовлення валянків, килимів;
• пояркова вовна (поярок) — це вовна, яка зістригається з ягнят у віці до 6 місяців. Поярок являє собою досить дрібну вовну, яка складається із пухових, перехідних волокон і тонкої ості;
• очіс — короткі волокна, які залишаються при чесанні, очісуванні* вовни. Використовується для виготовлення фетру*, а також для набивання м’яких іграшок.

Під час стрижки овець вовну знімають суцільним пластом — руном, неоднорідним за якістю. Високоякісна вовна розташована на спині та животі тварин, трохи грубша — на боках, і зовсім груба — на задній частині й ногах тварин. Тому одразу в процесі стрижки вовну сортують залежно від якості і за призначенням. З одного і того ж руна отримують до десяти дуже різних за якістю різновидів вовни.

Розрізняють коротковолокнисту і довговолокнисту вовну: чим довший волос, тим вища якість вовни. Оцінюється також еластичність, звивистість волокна. На якість вовни впливає багато факторів: клімат, погодні умови, до яких ще додаються умови випасу, сезон стрижки, стан здоров’я тварин, а також їх вік і стать.

Нині в світі нараховується більше 600 видів овець. Найбільш поширені породи овець, вовна яких використовується в легкій промисловості. Серед них на першому місці порода «меринос».

Мериноси — порода тонкорунних овець, батьківщиною яких вважають Азію (мал. 10). Пізніше ця порода поширилася в країни Західної Європи, Північної Америки і Австралію. Одна вівця в середньому дає до 15 кг вовни щорічно, в той час як інші породи — 6-7 кг. Вихід чистої вовни — 35-45 %.

Мал. 10. Тонкорунні мериноси

Менш поширеною є ще одна довгововняна порода. Вона розповсюджена в північно-західних районах Англії і Шотландії й зветься уенслідейл. Вовняне волокно дуже хвилясте, рівно завите на кінцях. Середній обсяг отримуваної вовни — 5-7 кг, максимальний — може досягати 11 кг. Вовна овець цієї породи схожа на скупчення товстих кручених мотузок, які рівними довгими пасмами (30-36 см) спадають від середини спини у всі боки, майже торкаючись землі (мал. 11).

Мал. 11. Довгововняна порода уенслідейл

Після сортування вовну направляють на попереднє і повторне промивання, оскільки необхідною умовою для наступного фарбування є видалення вовняного жиру (ланоліну), що оточує волокно (мал. 12). Потім вовну висушують і розчісують. На кінцевому етапі підготовки вовни, що називається кардочесанням, відбувається процес рівномірного паралельного вирівнювання окремих волокон (мал. 13).

Мал. 12. Вовна на розрихлювально-очисній машині після миття

Мал. 13. Вигляд вовни після прочісування

Тільки після цього з’являється можливість прясти підготовлену таким чином вовну і фарбувати її (мал. 14). Пофарбована сировина потрапляє на рівничні машини, які роблять її тонкішою. Волокна при цьому розпрямляються (мал. 15).

Мал. 14. Процес фарбування вовни (а, б) та пофарбована вовна (в)

Мал. 15. Робота на рівничній машині (а, б) та готова до прядіння рівниця (в)

Прядіння відбувається на прядильних машинах. При цьому відбувається кінцеве витягування рівниці, скручування її в пряжу та намотування пряжі (мал. 16 а). З прядильних машин пряжу в шпулях знімають (мал. 16 б) і перемотують на великі бобіни (мал. 16 в).

Мал. 16. Прядіння на прядильних машинах (а); намотана на шпулі пряжа (б); перемотування пряжі на бобіни (в)

Далі пряжу готують до ткання: окремо основу і піткання. Потім відбувається процес ткання (мал. 17), фарбування тканини, її декатирування* та сушіння (мал. 18). Готову тканину перевіряють на якість (мал. 19).

Мал. 17. Навивання основи на снувальний вал (а) та процес ткання (б, в)

Мал. 18. Декатирування та сушіння тканини

Мал. 19. Перевірка якості тканини

Асортимент вовняних тканин надзвичайно великий. Їх використовують для пошиття зимового та осіннього верхнього одягу, костюмів, відомчого одягу, шкільної форми. З вовни виготовляють пряжу для в’язання трикотажних виробів: одягу, іграшок, предметів інтер’єру (мал. 20).

Мал. 20. Вироби, виготовленні з вовни

Короткі відомості про шовкові волокна, способи їх отримання та використання

Для виготовлення одягу впродовж багатьох тисячоліть людство використовує дар природи — шовкове волокно. Вирощуванням личинок шовкопряда і виготовленням шовку займається галузь промисловості, яка називається шовківництво.

Батьківщиною шовку є стародавній Китай. За легендами, культура шовківництва виникла близько 5 тис. до н. е. Основними регіонами шовківництва є Середня Азія, Китай, Японія, Закавказзя та ін. Ще в минулому столітті шовківництво було розвиненою галуззю і в Україні, але несприятливі кліматичні умови зробили цю галузь безперспективною.

Натуральний шовк отримують при розмотуванні коконів личинок шовковицевого (рос. тутового), дубового шовкопрядів. На певній стадії розвитку гусінь шовковицевого шовкопряда сплітає собі кокон — продовгувату яйцеподібну оболонку (мал. 21), що складається з переплетеного в 40-50 шарів тонкого шовковистого волокна. Залежно від виду шовкопряда кокони бувають білого, жовтого, помаранчевого кольорів. Зараз виводять шовкопряд, який виробляє кокони ніжно-рожевого, блакитного і, навіть, зеленого кольорів.

Мал. 21. Кокони шовковицевого шовкопряда

Найбільш розповсюдженим є переказ про Лей Цзу, першу дружину Жовтого імператора, що жив в центральних районах Китаю близько 5000 років тому. Після одруження Лей Цзу привезла з собою секрет вирощування шовкопряда.

Як свідчать легенди, за 2 тис. років до нашої ери (епоха пізнього неоліту) шовківництво уже існувало. А 2500-2800 років тому виробництво шовку вже було розвинутою галуззю виробництва. Технології, пов’язані з шовківництвом, вишивкою, забарвленням тканини, отримали широке розповсюдженння. Археологи знаходили шовкові речі дуже високої якості, які й сьогодні вражають уяву яскравістю фарб, багатством та досконалістю вишивки.

Більше 2000 років тому імператор У Ді направив свого посланця на Захід, щоб прокласти дорогу, якою підуть каравани з шовком. Так з’явився Великий Шовковий шлях. У Китаї під страхом смертної кари заборонили вивозити гусінь шовкопряда або її личинки за межі країни. У 555 р. двом монахам вдалося вивезти кілька личинок шовкопряда до Візантії. Завдяки цим личинкам, а також знанням про розведення шовкопрядів, набутим ченцями в Китаї, виробництво шовку стало можливим і поза його межами. І вже в середні віки шовківництво стає однією з головних галузей промисловості у Венеції (13 ст.), в Генуї та Флоренції (14 ст.), Мілані (15 ст.). До 18 ст. шовкова справа отримала розповсюдження у всій Західній Європі.

Кокони, перш ніж стати текстильним волокном, проходять первинну обробку: обробка парою для умертвіння лялечок; змотування ниток із коконів (мал. 22). Нитка, змотана одразу з 3-8 коконів, називається шовком-сирцем (мал. 23).

Мал. 22. Змотування ниток із коконів

Мал. 23. Перемотування шовку-сирцю

З одного кокона можна отримати 400-1200 м нитки. Після очісування волокниста стрічка являє собою укладені в одному напрямку волокна. Далі їх розділяють на рівниці, а потім скручують для отримання пряжі (мал. 24). Далі відбувається процес ткання, фарбування, додаткової обробки. Ексклюзивні тканини і сьогодні виготовляють вручну, невеликими партіями (мал. 25).

Мал. 24. Очісані стрічки шовку

Мал. 25. Ручний верстат для ткання шовкової тканини

Шовкова пряжа та шовкові тканини мають широке використання. З шовкових тканин виготовляють одяг, шиють постільну білизну (мал. 26). Із шовку роблять також тканини для вітрильного та парашутного спорту, хірургічні нитки та ізоляційні матеріали.

Мал. 26. Вироби із шовкових тканин: а — одяг; б — постільна білизна

Нині стало популярним мистецтво розпису по натуральному шовку — батик (мал. 27).

Мал. 27. Мистецтво розпису по шовку — батик

Із шовкової пряжі або з додаванням шовкової пряжі в’яжуть легкі, дуже гарні трикотажні вироби. Шовковими нитками вишивають оригінальні речі здебільшого такими техніками гладі, як художня гладь, рахункові види гладі, біла гладь (мал. 28).

Мал. 28. Вишивка шовковими нитками

Натуральні волокна тваринного походження, волокна вовни, волокна шовку, види вовни, вовно-переробна промисловість, виробництво та використання вовняної пряжі і тканини, виробництво та використання шовкової пряжі, тканини.

• 1. Як поділяють текстильні волокна за походженням?
• 2. Перелічи текстильні волокна тваринного походження, які ти знаєш.
• 3. Охарактеризуй послідовність виробництва вовняної пряжі та тканини?
• 4. Вкажи особливості волокна натурального шовку та послідовність його виготовлення.

1. Назвіть тварин, яких людина розводить з метою отримання вовни. Один учень називає тварин, яких традиційно розводять у нашій країні, а другий — тварин, яких розводять в інших країнах та на інших континентах.

2. Вкажіть, від чого залежить якість волокна: один учень дає відповідь для вовни, а другий — для шовку.

1. Разом з дорослими роздивись удома вироби, які виготовлені з вовни та з шовку.

2. Яке призначення цих виробів? Чим обумовлено вибір волокнистого складу для виготовлення цих виробів?

Довжина шовкової нитки в коконі шовкопряда може досягати

Лекція 5. Натуральні волокна тваринного походження. Натуральний шовк.

1. Волокна натурального шовку.

2. Первинна об робка шовку.

3. Будова волокон шовку та хімічний склад.

4.Основні властивості волокон натурального шовку.

5.Волокнисті матеріали мінерального походження.

1. Тонкі довгі нитки, які в природних умовах формують гусениці шовкопрядів, називають на­туральним шовком. Шовкопряд у своєму розвитку прохо­дить чотири послідовні стадії: перша — відкла­дання метеликом яєць; друга — розвиток з яйця гусениці; третя — перетворення гусениці на лялечку і, нарешті, четверта — перетворення лялечки на метелика. Гусениця, розвиваючись, линяє і досягає граничного віку. За час розвитку гусениці в її організмі накопичується білкова рідина, з якої формується кокон. Шовковидільні залози гусениці виділяють фіб­роїн — основну складову коконної нитки та серицин — білковий клей, який склеює фіброїнові нитки. Через вивідні протоки гусениці білкова маса виводиться назовні, з неї формуються дві паралельно роз­міщені нитки натурального шовку. Гусениця укладає шовковичну нитку паралельними зи­гзагами навколо себе і формує кокон. Завивка кокону триває 3-4 дні. У шовковичних господарствах після збирання коконів та сортування їх запарю­ють або нагрівають, у наслідок чого лялечки у середині кокона помирають, а стінки кокона залишаються цілими. Натуральний шовк, що застосовують у текстильній промисловості, отримують від двох сімейств шовкопрядів: справжніх, їх називають шовко­вичними, тому що вони харчуються листям шовковиці; це одомашнені шовкопряди; “диких”, які живуть у лісах і харчу­ються листям дуба (дубові шовкопряди), китайського ясе­на, бузку і яблуні (айланові шовкопряди). В Україні розводять шовковичних шовкопрядів у господарствах і районах, де культивують шовковицю, переважно на півдні та у цент­ральних областях. Батьківщиною натурального шовку вважають Китай, де ще 3000 років до н. е. виготовляли дорогі шовкові тканини. Шовкопряди за один рік проходять чотири стадії свого розвитку.

2. Сухі кокони поступають на ко­кономотальні фабрики для розмотування та отримання так званого шовку-сирцю. Шовк-сирець отримують після короткочасного заварювання коконів у киплячій воді і розмотування їх на кокономотальних автоматах. При збиранні та сортуванні коконів, підготовці їх до розмотування та під час розмотування утворюються відходи різного виду, які не застосову ють для отримання довгої нитки (шовку-сирцю); відходи використовуються для отримання короткого волокна, що призначене для прядіння шовкової пряжі.

3. Нитка кокона складається з двох елементарних шовковин, склеєних між собою серицином. Елементарне волокно представляє собою сплюснутий циліндр, а поперечний переріз має форму сплющеного овалу. Зовні на волокні помітні потовщення, тріщини, кінчики шовковин. Після відварювання шовку-сирцю в гарячому мильному розчині серицин розчиняється, і коконна нитка розпадається на дві шовковини.

Хімічний склад волокон натурального шовку : білкове сполучення фіброїну – 75 % та серицину – 25 %.

4. Довжина коконної нитки залежить від якості кокона і може сягати 1500 м. Товщина коконної нитки неоднако­ва по всій довжині — спочатку (в верхніх шарах) вона товстіша, а до кінця значно тоншає. Для отриман­ня рівномірної технічної нитки використовують кокони, які знаходяться на різній стадії розмотки. За товщиною елементарних ниток шовк відноситься до найбільш тонковолокнистих природних волокон. Товщина коливається у межах 20 – 30 мкм. На відміну від вовни волокна натурального шовку менш пружні, що пов’язано з особливостями їх складу та будови. Гігроскопічність натурального шовку сягає 11 % . У воді волокна натурального шовку набухають. При цьому збільшується площа їх поперечного перерізу до 20 %, маса зростає на 35—40 % . Міцність волокон у мокрому стані зменшується до 15 %. До дії лугів натуральний шовк трохи стійкіший, ніж вовна. Розчиняються волокна нату­рального шовку в концентрованих лугах та у розчинах деяких солей — хлоридів, бромідів, гідроксиду міді тощо. Світлостійкість волокон найменша, інсоляція протягом 200 год. знижує міцність волокон на 50 % . Під дією прямих сонячних променів волокна натурального шовку спочатку жовтіють, а потім стають темно-бурими. Нагрівання сухих волокон до температури вищої 110 С зумовлює втрату міцності волокон. Колір відварених коконних ниток кремовий. З метою покращення драпірувальності шовкових тканин, масу волокон натурального шовку збільшують шляхом насичення волокон солями важких металів ( до 40 % ). Ознаки горіння волокон шовку аналогічні вовні.

Рис. 4. Стадії розвитку шовкопряда:1 – яйця; 2 – гусениця; 3 – лялечка; 4 – метелик

5.Азбест ( у перекладі з грецької — той, що не горить), або гірський льон, — єдине волокно мінерального походження. Його добувають з мінералів двох груп: серпентинів та амфіболів. До першої групи відносять хризотил — азбест і пікроліт. До другої — крокідоліт, амозит та ін. Найбільшого поширення набув хризотиловий азбест. Частка цього міне­ралу становить майже 95 % загального обсягу світового ви­робництва мінеральних волокон. Головними районами добування азбесту є провінція Тетфорд (Канада), Середній Урал (Росія), Родезійські поклади (Південна Африка).

Азбест залягає у гірських породах у вигляді прошарків різних розмірів. Породу добувають переважно відкритим способом, дроблять у грохотах — трясуть та обдувають через сопла стисненим повітрям. Волокна відриваються від породи і за допомогою вентиляторів засмоктуються у по­судини — циклони. Після очищення від пороху та домішок волокна сортують.

Важливою ознакою волокон є їх довжина. Азбест, що складається з волокон довжиною до 10 мм, придатний для переробки на довгі нитки — пряжу. Саме його і використовують у текстильному виробництві для отримання вогнезахисних тканин, пошиття з нього костюмів, одягу для робітників хімічної промисловості, тканих стрічок різноманітного призначення (електроізоляційних, для гальм, зчеплення, прокладок тощо). Переробляючи азбест на пряжу, з метою підвищення міцності до розриву, у суміш додають до 20 % інших волокон, наприклад, бавовни.

У текстильному виробництві більшість країн світу використовує незначну кількість азбесту (до 10 %) від наявних ресурсів, а решту переробляє у вироби різного призначення: покрівельні матеріали, азбестоцементні труби, фільтри, картон, азбестогумові листки, тепло – та електро­ізоляційні наповнювачі.

1.Будова волокон натурального шовку.

2.Чи впливає на міцність волокон натурального шовку їх намочування, інсоляція?

3.Область застосування азбестових волокон.

4.Охарактеризуйте етапи природного формування ниток натурального шовку гусінню шовкопряда.