Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8 - Журнал «Домашняя лаборатория»

В ГДР поголовье овец составляет около 2 миллионов. В ряде народных имений овцеводы добились образцовых результатов. Выведенные ими племенные животные вывозятся во многие страны мира и даже в Австралию. Мериносовая овца дает за одну стрижку 4,5–5 кг шерсти, а баран — больше 7 кг. Между тем, один шерстяной пуловер весит лишь около 800 г, а вязаная кофта 500–700 г. Из шерсти, которую ежегодно настригают в ГДР, можно было бы изготовить 20 миллионов пуловеров или 10 миллионов кофт. Однако из шерсти делают еще ковры, одеяла, чулки, носки, материалы для костюмов и пальто и т. п.

За последние 100 лет население Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон — шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли — стала заметно отставать от спроса. Так, за последние 40 лет она увеличилась лишь на 25 %, а спрос — на 100 %.

Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производятся миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и воды. (В отличие от натуральных, имеющих природное происхождение, все остальные волокна вместе, изготовляемые на заводах, в советской научной литературе называют химическими. «Полусинтетические» волокна, изготовленные в промышленности из природных полимеров, обычно называют искусственными, в отличие от синтетических волокон, изготовленных из синтетических полимеров. Правда, в некоторых книгах искусственными называют все волокна. — Прим. перев.)

За последние 15 лет объем мирового производства волокон увеличился в 3 раза, а доля ГДР в мировом производстве по сравнению с 1945 г. увеличилась в 20 раз.

Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 100 %, то для искусственного вискозного шелка они составят 60 %, для шерсти 450 %, а для натурального шелка еще больше — 25 000 %!

Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 50 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити!

ВОЛОКНО ПОД УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫМ СТЕКЛОМ

Волокна состоят большей частью из гигантских молекул с прямой цепью, которые характеризуются высокой степенью полимеризации. По своей химической природе они весьма различны. В зависимости от происхождения и способа получения мы разделим волокна на три группы:

натуральные волокна: шерсть и шелк, состоящие из белков; хлопок, лен и конопля, состоящие из целлюлозы;

"полусинтетические" волокна, которые получают в результате переработки природных веществ: различные виды искусственного шелка и штапельное волокно из целлюлозы, искусственное волокно из белка казеина;

синтетические (цельносинтетические) волокна — высокомолекулярные химические соединения, синтезированные из мономеров. К ним относятся, например, поливинилхлоридное, полиамидное, полиакриловое и полиэфирное волокно.

Химическая природа волокон определяет их устойчивость, способность к окрашиванию и набуханию. В свою очередь, способность к набуханию влияет на электрические свойства и на прочность во влажном состоянии. Теплоизолирующие свойства определяются общим строением волокон и состоянием поверхности. В самом деле, волокна с гладкой поверхностью прилегают друг к другу плотнее, чем извитые волокна типа шерсти, которые могут закручиваться в клубок или завиваться спиралью. Следовательно, в тканях из нитей с гладкой поверхностью, не может содержаться много воздуха, то есть они будут менее теплыми.

Часто даже по внешнему виду ткани можно сказать, из какого волокна она изготовлена. Мы приступим теперь к исследованию различных образцов тканей. Пинцетом выдернем из кусочка ткани несколько волокон и рассмотрим их под сильным увеличительным стеклом или, лучше, под микроскопом с увеличением в 200–400 раз.

На рисунке видно, что поверхность различных волокон при этом выглядит по-разному. На рисунке изображено также поперечное сечение волокон. Чтобы увидеть его, нужно сделать очень тонкие срезы волокон с помощью специального инструмента — микротома.

Исследуем волокна

Шерсть состоит из тонких волоконец — фибрилл, каждое из которых представляет собой целое скопление клеток. Эти волоконца покрыты чешуйчатой роговой оболочкой. Главная составная часть шерсти — кератин, белок, содержащий 4–5 % серы. Мы можем обнаружить серу и, тем самым, отличить шерсть от других волокон.

С этой целью поместим в пробирку немного сухой овечьей шерсти, нагреем ее и в парах над пробиркой подержим полоску фильтровальной бумаги, пропитанную раствором этаната (ацетата) свинца. А можно растворить немного шерсти в 5 %-ном растворе едкого натра и смешать полученный раствор с раствором этаната свинца. В обоих случаях появляется черная окраска, вызванная образованием сульфида свинца. (Осторожно! Этанат свинца ядовит!)

Надежнее всего мы выясним тип волокна по его поведению в пламени. Такой анализ провести легко: материал для исследования можно найти в маминой шкатулке с нитками для шитья, вязания и штопки, и, кроме свечи и пинцета, нам больше ничего не понадобится. Внесем нить в верхнюю зону пламени, тотчас вынем ее из огня и посмотрим, разгорается пламя или, наоборот, затухает. Кроме того, обратим внимание на запах. При нагревании сухой пробы в пробирке мы получим несколько больше продуктов разложения, достаточно для испытания их реакции лакмусовой бумажкой.

Шерстяные нити горят медленно и вспучиваются, после сгорания остается черная углевидная зола. Горение шерсти сопровождается запахом паленых волос. Выделяющиеся пары обнаруживают щелочную реакцию. Шерсть стойка к сильно разбавленным кислотам, но разрушается концентрированными кислотами и щелочами. С концентрированной азотной кислотой она дает при нагревании интенсивное желтое окрашивание (ксантопротеиновая качественная реакция на белок). Если затем пожелтевшую шерсть промыть водой и поместить в концентрированный водный раствор аммиака (нашатырный спирт), то она приобретет оранжевую окраску.

Натуральный шелк состоит из белка, не содержащего серы (проверить!). Нити шелка — сырца покрыты шелковым клеем — серицином, который удаляется при обработке кипящей водой или горячим мыльным раствором. Шелковые нити гладкие. Проба на сгорание выдает для шелка такой же результат, как и для шерсти. Стойкость его по отношению к щелочам несколько больше, чем у шерсти. Ксантопротеиновая реакция и для этого волокна дает положительный результат.

Хлопковым волокном называют волоски, покрывающие семена растения хлопчатника. Это волокно, очищенное от примесей, состоит из почти чистой целлюлозы. Под микроскопом одноклеточное волокно хлопка похоже на шланг, закрученный вокруг своей оси. Хлопок при комнатной температуре стоек к растворам щелочей, которые даже при нагревании разрушают его лишь частично, но быстро и полностью разрушается сильными кислотами. Хлопковые нити горят, распространяя запах горелой бумаги. После сгорания остается светло-серая зола с желтоватым оттенком. Выделяющиеся при горении пары имеют слабокислую реакцию.

У искусственных шелков и "целлюлозной шерсти" (вискозного штапеля) волокна не закручены. По сравнению с хлопком они более гладкие, блеск сильнее, а прочность в мокром виде, за исключением ацетатного шелка, меньше. Вискозный и медно-аммиачный шелк при пробе