Хлопок

Хлопок

Хлопок представляет собой продукт растения, называемого хлопчатником, Gossypium, семейства мальвовых (Malvaceae). Известно довольно много видов хлопчатника, из которых главные: G. barbadense, G. hirsutum, G. herbaceum и G. peruvianum. К первому виду относится американский длинноволосый хлопок си-айленд, сбор которого в настоящее время, благодаря опустошениям, произведенным долгоносиком, понизился почти до нуля. Ко второму виду относятся: американский хлопок упланд, техасский, орлеанский и др.; этот вид в количественном отношении стоит на первом месте и хорошо известен у нас, так как в большом количестве перерабатывается на фабриках СССР. Из семян сорта упланд образовался и наш хлопок, известный теперь под названием союзного хлопка американских семян. К третьему виду относятся сорта индийского хлопка, а также союзный хлопок местных семян. К четвертому виду относятся хлопки бразильские и перувианские. Разные сорта египетского хлопка относятся к первым трем видам.

Произрастание хлопка и успешное вызревание волокон ограничено определенной географической зоной. Границами последней считаются, примерно, 40° с. ш. и 30° ю. ш. Главнейшими местами возделывания хлопчатника в настоящее время являются: США, Индия, Египет, Южная Америка (Бразилия, Перу и др.), Туркестан, Закавказье, Китай, Япония. В современных условиях возделывания хлопчатник является однолетним растением. Подготовка почвы для посева происходит в разных странах в разное время, в зависимости от географического положения. В среднем через неделю после посева молодое растеньице выходит из земли. Обычно через сорок дней после этого появляется на кусте первый бутон, а еще через 20—30 дней начинается цветение. Появление бутонов, цветение и созревание коробочек с семенами происходит на кусте постепенно, начиная с нижних его ветвей. Венчик хлопчатника, имеющий цвет от белого до красного, опадает через 3—4 дня. Созревание коробочки продолжается от 50 до 60 дней. К этому времени вполне вызревают волокна, которыми покрыты семена. Коробочка лопается, раскрывается, и волокна выступают наружу. Коробочка имеет от 3 до 5 (чаще 4) ячеек. По мере раскрывания коробочек (начиная с нижних ветвей) происходит и сбор хлопка. У некоторых сортов хлопчатника (например, союзный хлопок местных семян) коробочка совсем не раскрывается.

Очистка хлопка. Собранный хлопок-сырец, представляющий собой семена, покрытые волокнами, подвергается очистке посредством джинов на хлопкоочистительных заводах. На этих машинах волокна хлопка отделяются от семени, а вместе с тем производится очистка хлопка от посторонних примесей — частиц листка и коробочки и т. п. Полученное волокно прессуют в кипы. В таком виде хлопок перевозят к месту потребления, т. е. на прядильные фабрики. В кипе хлопок находится в сильно спрессованном состоянии; при этом волокна очень перепутаны и имеют различные посторонние примеси, от которых они только частично могли быть освобождены на хлопкоочистительном заводе. При оценке хлопка как прядильного материала имеют значение не только свойства отдельных волокон, но и свойства хлопка в целом. Волокна хлопка по химическому составу представляют собой почти чистую целлюлозу (до 85—90%). Хлопковое волокно есть удлиненная, лентообразная клетка, внутри которой имеется так называемый канал, в начале роста и созревания наполненный протоплазмой. Со зрелостью волокна протоплазма исчезает из канала. Строение зрелого волокна изображено на фиг. 1: А — наружный слой, или кутикула, представляющая внешний покров; В — стенка волокна, состоящая из целлюлозы; С —  внутренний слой; D — канал. Снаружи волокно покрыто слоем воска.

Строение зрелого волокна хлопка

Свойства хлопка. Каждому сорту хлопка соответствует определенная длина его волокна, колеблющаяся лишь в известных пределах. Все разнообразие в длине волокон данного образца хлопка наглядно изображается при помощи диаграмм. Существуют два вида диаграмм: штапельная и кривая распределения. Штапельная диаграмма (фиг. 2) получится, если все волокна расположить рядом по убывающей длине.

Штапельная диаграмма

Диаграмма наглядно показывает максимальную и минимальную длину волокон, количество коротких волокон и пр. Средняя длина м. б. определена измерением площади диаграммы и делением на длину диаграммы. Та длина, которой соответствует наименьший уклон кривой, есть наиболее часто встречающаяся, так называемая модальная длина. Чем отложе кривая, тем равномернее хлопок по длине.

На кривой распределения по оси ординат откладывается количество волокон, соответствующее каждому из значений длины, отмеченных на оси абсцисс

На кривой распределения (фиг. 3) по оси ординат откладывается количество волокон, соответствующее каждому из значений длины, отмеченных на оси абсцисс. Кривая будет иметь несколько различный вид в зависимости от того, считать ли количество волокон той или иной длины по числу их (пунктирная кривая) или по весу (сплошная кривая). В последнем случае (принятом в СССР) кривая несколько смещается вправо, т. е. в левой части идет несколько ниже, а в правой — несколько выше, чем в первом случае. По кривой распределения легко определить модальную длину: она соответствует вершине кривой; среднюю длину легко определить арифметическим подсчетом; равномерность длины характеризуется формой кривой: чем равномернее длина, тем выше ложится кривая в средней своей части. Получаемые в результате исследования кривые распределения довольно близко совпадают с теоретической кривой, выраженной уравнением 

Volokna prjadilnye 7

где h — параметр. Чем больше h, тем выше ложится кривая, т. е. тем равномернее хлопок по своей длине. Практически равномерность очень удобно характеризовать суммой процентных количественных волокон пяти длин (через 1 мм), наиболее сильно представленных, — др. словами, группирующихся близ модальной длины. Эти волокна образуют базу данного хлопка. Так, если модальная длина 25 мм, в базу должны быть включены волокна длиной 23, 24, 25, 26 и 27 мм. Количество всех этих волокон в % от всего количества есть величина базы. Чем равномернее хлопок, тем больше база. В общем исследования показали, что для более длинноволосых хлопков, т. е. обладающих большей модальной длиной, база имеет тенденцию к понижению, т. е. длинноволосые хлопки, в общем, менее равномерны. Принятая на практике терминология для обозначения длины, определяемой по известным правилам ручным методом, с помощью отбора штапеля и измерения его, характеризует длину волокна данного хлопка числовой величиной, превышающей модальную длину. Она довольно близко совпадает со средней длиной для правой части диаграммы (считая правую часть от модальной длины, т. е. от высшей точки кривой распределения). Для разных хлопков одного и того же сорта как длина, так и равномерность м. б. весьма различны, но для каждого сорта хлопка существуют известные характерные величины и пределы отклонений. Так, для союзного хлопка американских семян наиболее характерны длины 27/28—28/29 мм (модальная длина 24,5—25,5 мм) с отклонением в ту и другую сторону от указанных величин до 2 мм. База при этом имеет величину около 40% с колебанием в ту и другую сторону до 3—4%. Союзный хлопок местных семян дает короткое волокно. Можно считать установленным, что для прядения основы средних номеров необходим хлопок не короче 28/29 мм, при удовлетворительных остальных свойствах. Прядение основы из более короткого хлопка возможно только с применением повышенной крутки и пониженной скорости обработки.

Крепость и удлинение. Подобно длине, крепость волокна также весьма разнообразна в пределах одного и того же небольшого образца хлопка. Наряду с волокнами, крепость которых весьма незначительна, попадаются волокна, достигающие крепости 12—14 г и выше. И здесь, помимо вычисления средней крепости, представляют интерес такие кривые распределения, где по оси абсцисс отложена крепость в граммах по динамометру, а по оси ординат - число волокон, давших эту крепость, в % от всего числа. Тому или иному сорту хлопка соответствует более или менее определенная величина средней крепости и удлинения, хотя и здесь отклонения от средней величины бывают очень значительны, в зависимости от района происхождения, года и условий произрастания. Для союзного хлопка американских семян и для американского хлопка нормальной средней крепостью можно считать 5—6 грамм; удлинение же волокна колеблется от 3 до 5%. Кроме абсолютных значений крепости и удлинения волокна большое значение имеют характер кривой разрыва и величина работы, необходимая для разрыва. В этом отношении произведенных исследований еще недостаточно, чтобы можно было делать какие-либо окончательные выводы. Удельный вес хлопкового волокна 1,5.

Извитость волокна есть то свойство, которое делает возможным прядение хлопка. На фиг. 4 показано хлопковое волокно при большом увеличении. Благодаря извиткам ширина волокна не постоянна, причем извитки обычно в ту и другую сторону чередуются между собою.

Хлопковое волокно при большом увеличении

По длине извитки расположены очень неправильно: в одном и том же волокне есть извитки и очень короткие и очень длинные; кроме того, есть участки сплошь извитые и есть участки, совершенно лишенные извитков. Исследования показывают, что в общем наиболее извитой частью волокна является его средняя часть. В отношении извитости можно определять среднюю извитость волокна, характеризуя ее числом извитков на единицу длины волокна и, кроме того, средней длиной извитка. Некоторые исследователи определяют при этом извитость только на участке в 10 мм в середине волокна, т. е. на том участке, который подвергается в дальнейшем разрыву на динамометре. Извитость волокна весьма разнообразна. Она находится в большой зависимости от степени зрелости; зрелое волокно обладает большой извитостью, волокна же недозрелые и незрелые извиты значительно слабее. Зрелое волокно при хорошей извитости имеет в среднем 6—7 извитков на 1 мм в среднем участке, но в отдельных случаях встречаются отклонения на 2—3 и даже более извитков. С влажностью извитость уменьшается. Благодаря извитости при сдавливании волокон между ними возбуждаются большие силы трения; последние появляются при крутке пряжи. При разрыве нити далеко не все волокна разрываются, а многие из них выскальзывают из нити. Крепость нити в значительной степени зависит от трения между волокнами, а, следовательно, и от их извитости. Описываемое свойство волокна часто называют цепкостью, которая может быть оценена, правда, очень приблизительно, и при ручном исследовании хлопка.

Тонина. На фиг. 5 показан ряд поперечных сечений волокна. По длине волокна тонина меняется в общем незначительно, но конец волокна возле семени бывает обычно толще, а противоположный конец, наоборот, всегда несколько тоньше. Самый конец волокна, длиной иногда до нескольких мм, т. н. острый конец, значительно тоньше и лишен при этом извитости.

Ряд поперечных сечений волокна хлопка

Во время прядения этот острый конец очень часто отрывается. Чем тоньше волокно, тем больше ценность хлопка как прядильного материала: в сечении нити помещается большее число волокон, они распределяются более правильно, и получается более равномерная пряжа. Сопротивление растаскиванию волокон при этом увеличивается, что ведет к повышению крепости пряжи. Совершенно естественно, что из хлопка с более тонким волокном можно выпрясть пряжу более высокого номера. Исследования показывают, что у длинноволосого хлопка волокно вместе с тем и более тонкое. Так, наилучшей тониной обладают длинноволосые хлопки: американский си-айленд и нижнеегипетский (в среднем 15—16 мкм). Союзный хлопок американских семян имеет тонину в среднем около 19—20 мкм, немного уступая в этом отношении американскому. Союзный хлопок местных семян значительно грубее; его тонина обычно превышает 20 мкм.

Зрелость волокна является очень важным элементом качества хлопка. Развитие волокна возможно только при определенных условиях: оно должно закончиться до наступления морозов, в противном случае волокно уже не достигнет полной зрелости. Т. к. рост и развитие волокон совершаются не одновременно, то собранный хлопок содержит волокна разной степени зрелости. В этом отношении чаще всего различают 3—4 градации, легко распознаваемые под микроскопом.

Зрелое волокно хлопка

Зрелое волокно (фиг. 6) хорошо извито, с хорошо видимой структурой; недозрелое волокно (фиг. 7) обладает и меньшей извитостью, и менее определенной структурой; мертвое и незрелое волокно (фиг. 8) совершенно прозрачно, канал едва различим, извитость почти или совсем отсутствует.

Недозрелое волокно хлопка

Между зрелостью и крепостью прядильного волокна существует определенное соотношение.

Мертвое и незрелое волокно хлопка

Мертвые и незрелые прядильные волокна дают в среднем крепость около 1—2 грамм; недозрелые - 3—4 грамм; зрелые - обычно более 4 грамм. Незрелые волокна считаются вредными для производства гл. обр. потому, что они не прокрашиваются.

Цвет хлопка колеблется от белого до кремового. Египетский хлопок имеет желтоватый цвет; в американском хлопке кремовый цвет встречается в различных оттенках; в союзном хлопке желтоватый оттенок был всегда свойствен хлопку Ташкентского района. От такого рода оттенков, свойственных вполне здоровому и хорошему хлопку, необходимо отличать оттенки серовато-землистые, характеризующие некоторую вялость хлопка, а также оттенки желтого цвета, характеризующие недостаточную зрелость. Если недостаточно вызревший хлопок застигнут на корню морозом и, следовательно, имеет после сбора много незрелых волокон, то он приобретает в большей или меньшей степени желтоватый оттенок. Хлопок первого и второго сборов, совершаемых обычно до наступления морозов, имеет белый цвет, и волокно его зрелое. Хлопок, собранный после наступления морозов, имеет желтый оттенок и незрелые волокна. Чем позже собран хлопок, тем, вообще говоря, сильнее его желтизна, тем больше в нем незрелых волокон и тем ниже его качества. Шелковистость и блеск хлопка являются положительными свойствами волокон. Они в особенности свойственны египетскому хлопку.

Гигроскопичность и влажность хлопка, как уже было указано, сильно влияют на многие свойства волокна, например, на крепость, извитость и т. п. Кроме того, при слишком большой влажности хранение и обработка хлопка встречают определенные затруднения. Американский хлопок прибывает к нам с влажностью в среднем около 9%. В общем наши фабрики получают хлопок с влажностью от 6 до 12%. В небольшом количестве хлопка, преимущественно самых последних сборов, влажность превышает указанный предел.

Хлопок

Хлопок

Хлопок

Хлопок 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.