Волокнистые вещества

(или прядильные вещества). — Под названием "волокон" или волокнистых веществ, как прядильного материала, разумеют гибкие и — более или менее — крепкие тела удлиненной формы, два измерения которых ничтожно малы в сравнении с третьим, и из которых с помощью особой механической обработки — пряденья [Предлагаемая статья может быть рассматриваема, как вступительная в ряду слов, напечатанных здесь курсивом и относящихся к технологии волокнистых веществ. Чтобы пояснить великое современное значение переработки В. веществ, привожу из своего сочинения "Толковый тариф" (1892) свод сведений о произведенных главнейших из них в сыром виде: 1) Хлопок (Соединенные Штаты 90 млн. пудов, Ост-Индия 40, Египет 6, Россия 3, прочие страны около 11 млн. пудов), всего производится более 150 млн. пудов в год; ценя пуд по 7¾ руб. кредитных, все производство сырого хлопка более 1160 млн. руб. 2) Лен, годовое производство 45 млн. пудов, из них Россия около 20 млн. пудов, ценой около 5 руб., всего на 225 млн. руб. в год. 3) Пенька, около 20 млн. пудов (Россия 8), по 4½ руб., на 90 млн. руб. 4) Джут, преимущественно Индия, 50 млн. пудов, по 1⅔ руб., около 80 млн. руб. 5) Шерсть, всего около 60 млн. пудов (Россия около 6 млн. пудов), примерно по 15 руб., на 900 млн. руб. 6) Шелк, всего около 1 млн. пудов по 150 руб. за пуд, всего на 150 млн. руб. Следовательно, всех названных сырых В. веществ получается ежегодно более чем на 2500 млн. руб. кредитных. Ткани стоят, в среднем, по крайней мере в 3 раза дороже. Ценность всех добываемых в мире металлов (считая в том числе и золото, которого добывается менее чем на 200 млн. руб. кредитных) меньше ценности добываемых ежегодно В. веществ. — Д. Менделеев.] — можно получить цилиндрические однородные нити или пряжу, через соединение же подобных нитей надлежащим образом между собой посредством способов ткачества — образовать ткани. В природе прядильные волокна находим и в царстве животных, и в царстве растений; волосы, служащие наружным покровом многим животным; весьма тонкие нити, выпускаемые личинками некоторых насекомых; волоски, покрывающие плоды и семена известных сортов растений; наконец, части стеблей, коры, листьев — все это представляет прядильный материал. Одних растительных волокон, годных для пряденья, насчитывают более 400 названий. Но так как степень выгодности технической обработки волокна обуславливается большей или меньшей дешевизной добывания его из естественных продуктов и степенью способности воспринимать последующую обработку, а между тем только очень ограниченное число волокон отвечает в удовлетворительной мере обоим этим условиям вместе, то, в действительности, прядильных материалов, пользующихся известным промышленным значением, весьма немного. Наиболее важными из них следует считать: хлопок, лен, пеньку, джут, шерсть и шелк, новозеландский же лен, китайская крапива, рами, ост-индская и манильская пенька и др. уже в значительно меньшем употреблении. Под хлопком или хлопчатой бумагой подразумевают нежный пух, покрывающий семена растения, называемого хлопчатником (Gossypium) из семейства мальвовых (Malvaceae), возделываемого по преимуществу в очень теплых странах, хотя с большим или меньшим успехом оно разводится и в умеренной полосе до 40—45° северной широты. Семена хлопчатника заключены в плодовую коробочку, которая у большей части сортов его по достижении полной зрелости раскрывается сама собой, и семена вместе с хлопком выходят несколько наружу, после чего немедленно производится сбор и затем, по просушке на солнце, отделение волосков от семян с помощью так называемых зерноотделительных машин. Отделенные от семян хлопчатобумажные волоконца представляются под микроскопом в виде желобчатых ленточек, к концам постепенно суживающихся и в большинстве случаев винтообразно скрученных. Степень скрученности (характерное свойство хлопка) различна не только у разных волоконцев, но и по длине одного и того же волоска. Длина последнего меняется в пределах от 12 до 42 мм, наибольшая ширина — от 0,01 до 0,04 мм. Льном называются волокна, доставляемые столь известным растением того же имени, принадлежащим к семейству льновых (Lineae), из разновидностей которого разводится с этой целью преимущественно так называемый долгунец или слепец (Linum usitatissimum vulgare). Лубяная часть льняного растения заключает в себе очень длинные толстостенные волокна, довольно крепко соединенные между собой, а равно и с древесинной сердцевиной и наружной кожицей стебля клееобразным камедистым веществом. Для получения в данном случае более или менее чистого и разъединенного волокна подвергают стебли особому химическому процессу, так называемой мочке, при которой, вследствие выделения большей части упомянутого вещества, разрушается прежняя связь волокон между собой и с соседними частями растения, а затем обделывают вымоченные стебли уже механическим путем посредством мятья и трепанья. Хотя при последующем фабричном прочесывании трепаного льна, который собственно и представляет потребный для прядильни материал, происходит дальнейшее подразделение волокнистых пучков, его составляющих, тем не менее и после этой операции мы получаем подобные же — только более мелкие — цилиндрические пучки, а не элементарные фибры, с какими приходится иметь дело при прядении хлопка (см. Чесание льна). Длина волокон чесаного льна равняется 30—70 см, диаметр — 0,09—0,23 мм. Элементарные волоконца имеют вид почти сплошных, прямых, цилиндрической формы тел с тончайшими конусообразными концами, которыми они очень плотно прилегают друг к другу в составном волокне. При добывании пеньки, джута, рами и других лубяных волокон следуют подобным же приемам, какие практикуются при обработке льняных стеблей, получая в результате тоже пучки волокон, а не отдельные волоконца.

Из всех видов шерсти животных наибольшее применение в технике имеет овечья шерсть. Все крайне разнообразные породы этого вида жвачных, по отношению к качествам шерсти, можно подразделить на две главные группы: высшую, с короткими (максимальная длина 15 см), тонкими и извитыми волокнами шерсти, каковы мериносы и облагороженные овцы, и низшую, с длинными (до 45—55 см длиной), толстыми, неизвитыми волокнами, куда следует отнести английских длинношерстных и южнорусских овец. Шерсть, отличающаяся сильной извитостью, располагается на теле животного пучочками или косичками в 100 и более волосков, сцепленных друг с другом своими витками. Соединение нескольких косичек в один общий пучок образует так называемый штапель. Свойства штапеля и составляющих его косичек служат главным основанием для суждения о степени добротности шерсти. Вследствие сильного загрязнения шерсти на овцах, их моют незадолго до производства стрижки, совершающейся обыкновенно раз в год. Эта операция носит название хребтового мытья в отличие от мытья фабричного, преследующего иную цель. Иногда шерсть моют уже по снятии ее с животного. Отдельная шерстинка представляется под микроскопом в виде сплошного цилиндрика, наружный слой которого образован из плоских чешуек, различно расположенных по отношению друг к другу и сообщающих своими более или менее выступающими кромками известную шероховатость волосу, которая в связи с извитостью и значительной эластичностью последнего обуславливает способность шерсти давать войлочные ткани. Кроме того, форма и расположение чешуек определяет до известной степени и блеск шерстинки. О размерах отдельного волоска следует заметить, что вышеприведенные данные относятся к длине вытянутого волоска, превосходящей длину его в свободном состоянии (извитого) в 1¼ —2¼ р аза; величина диаметра наичаще изменяется между 0,025—0,070 мм.

Самое ценное волокнистое вещество — шелк, представляющий тончайшие (паутинообразные) нити, выпускаемые червячком тутового шелкопряда (Bombyx mori) для образования вокруг себя тонкостенной яйцеобразной оболочки — кокона; внутри нее он превращается в куколку, а спустя 2—3 недели из куколки выходит бабочка, которая размягчает кокон имеющейся у нее во рту жидкостью и, проделав отверстие, вылетает наружу. Для устранения обуславливаемой этим порчи шелка, коконы замаривают, т. е. умерщвляют куколок, заключающихся в коконах, действуя на последние нагретым воздухом или паром. Затем следует сортировка коконов и размотка шелка, состоящая в распутывании шелковинок и соединении их по несколько в общую нить; в результате получается так называемый сырцовый шелк. Выпускаемая шелковичным червем ниточка достигает более 3000 метров длины, при ширине от 0,013 до 0,026 мм; под микроскопом представляется сплошной, с несколько сплюснутым сечением, и превосходит все остальные волокна в отношении крепости. [Подробности см . в статье Исследование прядильных волокон и в статьях, посвященных отдельным волокнам.].

Всякий прядильный материал, за исключением шелка, для превращения механическим путем в пряжу или нить, должен пройти через целый ряд операций, назначение которых состоит последовательно: 1) в равномерном распределении волокна в общей массе, параллелизации их между собой и расположении по одному направлению в виде лент (см. Гребенное чесание, Кардование, Чесание льна); 2) в постепенном утонении и уравнении полученных лент через повторное суммирование их по длине и растягивание или разрежение материала (см. статьи Вытягивание и Сдваивание); 3) в дальнейшем утонении лент и преобразовании их в род рыхлой нити, в так называемую предпряжу или ровницу, путем слабого скручивания, а равно и в утонении этой последней (см. статью Прядение); 4) наконец, в получении окончательного продукта пряжи через совместное применение вытягивания и более или менее сильного кручения (см. ст. Прядение). Прядильный материал, поступающий на фабрику, вследствие недостаточной однородности и чистоты, а также и тех изменений, которые он претерпевает, благодаря упаковке и перевозке, подвергается, ради успешного хода перечисленных операций, еще предварительной обработке, состоящей в сортировке, очищении и разрыхлении волокнистой массы (см. Сортировка прядильных волокон, Очищение и взрыхление хлопка и шерсти, Мытье шерсти). Образование общеупотребительной шелковой нити достигается так называемым кручением или сучением сырцового шелка, при котором из 2—3 и более сырцовых нитей изготовляются посредством различного скручивания их между собой разные сорта сученого шелка (см. ст. Шелк). Что касается способов образования тканей из пряжи, следует отличать три случая:

A) Две перпендикулярно расположенные одна к другой системы параллельных нитей переплетаются между собой так, что каждая нить отчасти покрывает с ней пересекающиеся, отчасти сама покрывается ими; совокупность операций, направленных к получению таких тканей, называется ткачеством.

B) Ткань представляет ряд волнообразно извитых нитей, идущих в одном направлении, из которых каждая своими витками проходит через соответственные витки с ней смежных; подобный способ соединения нитей носит название вязанья (см. Ткани).

C) Ткань образована системой прямолинейно-ломаных нитей одинакового направления, причем каждая нить соединяется с проходящими рядом с помощью перевивания в местах их встречи; работа такого рода тканей называется плетением (см. также Ткани).

Нити собственно тканых тканей, как продольные (основа), так и поперечные (уток), для большей успешности взаимного переплетения во время тканья (см. Тканье) должны быть известным образом подготовлены к последнему. Комбинируя различным образом переплетение основы с утком и пользуясь также некоторыми другими средствами, получают самые разнообразные ткани, которые всего удобнее подразделяются на следующие группы: 1) гладкие и не сложноузорчатые, 2) сложноузорчатые, 3) пестротканые, 4) бархатные, 5) газовые и 6) двойные, о способе изготовления каковых см. соответственные статьи. Наконец, для получения должного наружного вида все ткани, по снятии с ткацкого станка, подвергаются особой отделке, так называемой аппретированию (см. Отделка тканей, Сукно и сукноподобные ткани, а также Аппретура).

Качества, которыми руководствуются при оценке прядильных волокон, суть: длина, тонина, крепость, эластичность или упругость, растяжимость и гибкость, мягкость и нежность (шелковистость), цвет, блеск, гигроскопичность, наконец, однородность всей массы в отношении этих качеств и чистота ее. Длинные волокна, при прочих равных условиях, требуют для образования пряжи известной крепости, меньшего скручивания, чем короткие. Так, льняная пряжа крутится вообще слабее хлопчатобумажной; пряже из длинной шерсти сообщается меньше кручения, чем пряже из короткой. Кроме того, длина волокна влияет и на другое важное качество пряжи — ее гладкость: чем длиннее волокна, тем реже встречаются на протяжении нити их кончики, а, следовательно, нить выходит глаже. Разумеется, в тех случаях, когда, напротив, от последней требуется известная шероховатость, как, например, от бумажной пряжи, идущей на бумазею, или шерстяной, предназначаемой на сукна, предпочтительнее коротковолосый материал.

Из двух нитей одинаковой толщины прочнее спряденная из большего числа волокон (на вид она всегда несколько толще другой). Понятно, поэтому, что, чем тоньше прядильное волокно, тем легче получить из него тонкую и в то же время крепкую пряжу. Волокна хлопчатника по тонине превосходят все остальные волокнистые вещества, кроме шелка, а потому ни из одного материала нельзя выпрясть таких тончайших нитей, какие изготовляются из хлопка. Большая тонина волокна сопровождается обыкновенно и другими желательными качествами — большей шелковистостью и гибкостью. Крепость волокна, т. е. сопротивление, оказываемое им разрывающему усилию, обуславливает прочность пряжи и ткани, и, следовательно, большая крепость повышает достоинство прядильного материала. Свойство волокна принимать более или менее скоро свой прежний вид по прекращении действовавшего усилия (упругость) очень ценно, как потому, что помогает ему, во время переработки в пряжу и ткани, выдерживать без вреда для себя разного рода толчки и давления со стороны обрабатывающих органов, так и потому, что свойство это передается и изготовляемой из такого волокна ткани. Насколько же важно оно для последней, легко понять из того, что, только благодаря известной эластичности материи, одежда наша сохраняет в течение более или менее долгого времени свой первоначальный вид, несмотря на испытываемые ею постоянно изменения формы.

Растяжимость (способность растягиваться до известных пределов без разрыва) и гибкость, представляя в отношении обработки волокна те же выгоды, что и предыдущее свойство, сообщаются также и ткани, обуславливая большую прочность ее в носке, и притом, чем сильнее развиты в ней эти качества, тем покойнее и удобнее будет сделанное из подобной ткани платье. Особенного внимания в данном случае заслуживает шерсть, волоски которой могут растягиваться на 30—50% длины. Светлые цвета волокон являются по большей части признаком их высокого достоинства, хотя есть и исключения; так, очень белый хлопок принадлежит к низким сортам, и, наоборот, темно-серый с синеватым оттенком цвет фландрского льна не мешает ему считаться одним из лучших в мире льнов. Во всяком случае, более светлые волокна легче отбеливаются и красятся. Блеск и шелковистость прядильного материала придают большую красоту сработанной из него ткани, усиливая яркость красок, и присущи, вообще говоря, высоким сортам волокна. Гигроскопичность или способность более или менее скоро, в том или другом количестве, вбирать или выделять из себя влагу, в зависимости от степени влажности воздуха, имеет очень важное значение для пряденья. Как чрезмерная сухость волокна, так и влажность, выходящая из нормальных пределов, не желательны: первая придает ему большую жесткость и хрупкость, при последней излишне облегчается скольжение волокон друг возле друга во время процессов пряденья. Эти свойства важны также и в том отношении, что поглощенная влага может вызвать значительное изменение веса прядильного материала, хотя бы он и оставался сухим на ощупь, почему при покупке таких дорогих и вместе с тем сильно гигроскопичных продуктов, каковы шелк и шерсть, определяется так называемый нормальный вес или вес сухого продукта и содержащего установленный процент влажности.

Помимо этих общих свойств, при оценке достоинства волокнистого вещества необходимо принимать также во внимание и степень развития частных свойств, характерных для определенной группы волокон. Например, свойственная исключительно волоскам хлопка скрученность около оси и загнутость краев имеют громадное значение в деле пряденья, потому что они помогают отдельным волоконцам сцепляться между собой и тем увеличивают крепость образованной из них нити. Поэтому, для получения тонкой и в то же время крепкой пряжи следует выбирать те сорта хлопка, у которых упомянутые качества наиболее развиты. При выборе шерсти руководствуются, между прочим, степенью извитости волосков, представляющей одну из важнейших особенностей этого волокнистого вещества. Сильно извитая короткая шерсть (кардная, аппаратная) преимущественно идет для сукнообразных или свойлачиваемых изделий, т. е. таких тканей, у которых кончики волосков, выступающих на поверхность, образуют после валянья как бы тонкий слой войлока; понятно, что, благодаря волнообразным изгибам волосков, легче происходит их взаимное сцепление при свойлачивании. На гладкие ткани, напротив, более пригодна шерсть слабо извитая, но длинная (гребенная, камвольная). Применяемые в том и другом случае способы обработки существенно различаются между собой (см. статьи Кардная шерсть, Гребенная шерсть).

При современном состоянии прядильно-ткацкой промышленности, хлопчатобумажное производство, благодаря крайнему разнообразию и вместе с тем дешевизне доставляемых им изделий, обуславливаемой несложностью добывания волокна и относительной легкостью его технической обработки, занимает, бесспорно, первое место среди других таковых же производств. Общее количество потребляемого мануфактурами хлопка достигает в настоящее время громадной цифры превосходящей 120 миллионов пудов в год, превышая в два раза соответствующее потребление шерсти и в три — льняного волокна (см. Мануфактурная промышленность и статьи, посвященные отдельным производствам).

П. В. Колотов. Δ .