Волокна тваринного походження

Природні волокна тваринного походження складаються з білків – природних високомолекулярних сполук, до яких відносяться кератин – білкова речовина вовни, фіброїн і серицин – білкові речовини шовку (схема 1).

Макромолекули природних білків складаються з різних амінокислотних залишків (їх близько 20), з'єднаних в довгі поліпептидні ланцюги за допомогою ковалентних – пептидних зв'язків.

У кератині вовни у великій кількості містяться залишки аспарагінової, глутамінової кислот, цистин, серин, лейцин тощо.

До складу фіброїну та серицину шовку у великій кількості входять гліцин, серин і тірозін. Число ланок в макромолекулах кератину 600 – 700, в макромолекулах фіброїну і серицину – близько 300.

Радикали амінокислот в білкових ланцюгах утворюють білкові відгалуження, розміри яких визначаються їх хімічним складом. Тому макромолекули білків відносяться до розгалуженого типа:

Макромолекули білків натуральних волокон мають складну форму a-спіралі, яка закріплена за допомогою внутрішньомолекулярних водневих зв'язків між спіралями.

Вовною називають волосяний покри^/в різних тварин. До складу вовни, окрім кератину (90%), входять мінеральні речовини, жировоскові, пігмент і міжклітинна речовина (видозмінений кератин).

Структура кератину не однорідна. Три a-спирали поліпептидного ланцюгу утворюють протофібрілу, яка має діаметр близько 1 нм, і яка нагадує за формою трижильний трос. Одинадцять протофібріл утворюють мікрофібрилу. Мікрофібріли об'єднуються у фібріли, що мають по своїй довжині кристалічні та аморфні ділянки.

Волокно вовни складається з трьох шарів: лускатого, кіркового та серцевинного.

Лускатий шар або кутикула є зовнішнім шаром волокна, що грає захисну роль. Він складається з лусок, щільно прилеглих один до одного, та прикріплених одним кінцем до стрижня волокна. Кожна луска покрита тонким шаром, який складається з хітину, воску та інших речовин, і який володіє великою стійкістю до кислот, хлору та інших реагентів.

Кірковий шар, або кортекс, є основним шаром волокна, він складається з веретеноподібних клітин завдовжки 80 – 90 мкм з поперечником 4 – 5 мкм. Клітини утворені з фібріл кератину та з'єднаних між собою міжклітинною речовиною, яка володіє меншою стійкістю до хімічних дій, ніж кератин. Тому руйнування волокна завжди починається з розпаду на веретеноподібні клітини.

Кірковий шар володіє дводольною будовою. Одна частина кіркового шару (паракортекс) складається з клітин, що містять велику кількість цистину, і яка володіє значною жорсткістю та стійкістю до дії лугів. Друга частина кіркового шару (ортокортекс) характеризується меншою жорсткістю та підвищеної набрякання в лугах. Така неоднорідна будова основного шару волокна обумовлює його природну звитість.

Серцевина волокна – це висохлі пластинчасті клітини, розташовані перпендикулярно клітинам кіркового шару, і заповнені повітрям. Наявність серцевинного шару підвищує товщину і жорсткість волокна.

По характеру будови вовняні волокна підрозділяються на чотири типи: пух, перехідний волос, остюк, мертвий волос.

Пух– тонке, коротке, сильно звите волокно, що складається з лускатого і кіркового шарів (в основному з ортокортексу), має кільцеподібні луски. Діаметр пухових волокон рівний 14 – 25 мкм.

Перехідний волос– товще, грубіше волокно, що має всі три шари. Діаметр цих волокон 25 – 35 мкм.

Остюкмає поперечник 35 – 50 мкм. Дуже значний серцевинний шар.

Мертвий волос– товсте, грубе, маломіцне волокно, яке складається практично з серцевинного шару. Діаметр волокна більше 50 мкм.

Однорідна,овеча вовна містить переважно волокна одного типа. Вона тонка (діаметр волокон не перевищує 14 – 25 мкм); напівтонка (25 – 31мкм); напівгруба (31 – 40мкм).

Неоднорідна шерстьскладається з пухових, перехідних, остьових і мертвих волокон і підрозділяється на напівгрубу, таку, що має пухові, перехідні волокна і деяку кількість остьового волосся, і грубу, таку, що є сумішшю волокон всіх типів.

Шовк – продуктвиділення особливих шовковіддільних залоз тутового шовкопряда.

У момент утворення кокона гусениця шовкопряда виділяє дві тонкі шовковини, які при виході на повітря застигають. Одночасно виділяється серицин, який склеює шовковини разом. Під час ниткоутворення макромолекули фіброїну агрегуються та утворюють надмолекулярну структуру волокна. До 20 – 30 макромолекул об'єднуються в мікрофібріли, які в свою чергу утворюють фібріли. Фібріли розташовуються орієнтовано вздовж осі волокна.

Макромолекули фіброїну мають порівняно невелику гіллястість. Тому надмолекулярна структура фіброїну має високий ступінь впорядкованості і кристалічності в порівнянні з кератином вовни. У аморфних областях є пустоти та тріщини, що становлять 10 – 15%, загального об'єму волокна.

Серицин по амінокислотному складу близький до фіброїну, але відрізняється упаковкою макромолекул. Кристалічність серицину менша.

Нитка, кокона шовку, має довжину від 500 до 1500 м і складається з 2-х елементарних шовковин, склеєних разом серицином. Поперечний перетин елементарної нитки нагадує форму трикутника з закругленими кутами та має поперечник 10 – 12 мкм.

Нитка, отримана змотуванням ниток з 4 – 9 коконів, називається шовком-сирцем. Звичайно в сирці міститься від 26 до 33 % серицину, але при наступній обробці його вміст в готовій тканині знижується до 4 – 5%.

Основні физико-механічні характеристики волокон тваринного походження дані в таблиці 2.

Таблиця 2 – Фізико-хімічні характеристики волокон.

Волокно	Ступінь полімері-зації	Щільність, г/см³	Лінійна щільність, Текс	Відносне розривне навантаження для волокна
Сухого, СН/Текс	Мокрого, % від натурального
Вовняне	600 – 700	1,32	0,33	10,8 – 13,5	65 – 75
Шовкове		1,37	0,13	27 – 31,5	80 – 90
Вовняне	25 – 35	30 – 50	15 – 17	130 – 160	170 – 180
Шовкове	18 – 24	20 – 28	10 – 11	110 – 160	170 – 180

Физико-механічні властивості білкових волокон визначаються хімічним складом залишків амінокислот, з яких утворюються кератин вовни та фіброїн шовку.

Вовняне волокно володіє порівняно невеликою міцністю та значним подовженням, яке пов'язане із спіралеподібною формою макромолекул. У загальному подовженні волокон значна частка пружного і еластичного складових, що пояснюється гнучкою структурою макромолекул і міцними дисульфідними зв'язками між ними.

Міцність шовкових волокон дещо вища, ніж вовняних із-за меншої розгалуженості та більшої упаковки макромолекул в структурі.

Білкові волокна краще вбирають вологу, ніж целюлозні. У мокрому стані міцність білкових волокон не лише не підвищується, як у целюлозних, а навіть знижується (до 35% у вовняних і до 20% у шовкових).

Вовняні волокна витримують нагрів без погіршення властивостей до температури 130° C, шовкові 110° С. Інтенсивне погіршення властивостей настає після 170° С.

Дія світлопогоди викликає в кератині шерсті і фіброїні шовку фотохімічну деструкцію, що спричиняє погіршення механічних властивостей, особливо у шовку. При кип'яченні шовк втрачає блиск і міцність.

Білкові волокна нестійкі до дії навіть слабких розчинів лугу, але витримують дію слабких розчинів мінеральних і сильних органічних кислот. Міцність білкових волокон під дією кислот декілька зростає (в деяких випадках шовк облагороджується).

Вовняне волокно володіє високою гігроскопічністю: повільно вбирає вологу і повільно висихає. Вовна може ввібрати до 40% вологи, залишаючись на дотик сухою.

Шовкові волокна швидко вбирають вологу і швидко висихають.

Волокна вовни володіють доброю пружністю та валкоздатністю, володіють гарними теплозахисними властивостями та малим зминанням.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Утепляючі, прокладки та підкладкові матеріали. Отримання, будова, основні властивості і призначення.	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.019 сек.