Хлопок, хлопковое волокно

Хлопок - это культура, которая имеет наиболее ограниченный ареал распространения. Он выращивается только в республиках Средней Азии, юге Казахстана и Азербайджане, т.е. в местах, где продолжительность периода с температурами свыше 10 градусов по Цельсию, составляет 140-160 дней, сумма температур за этот период составляет 3500-4000 градусов.

Хлопчатник - культура сухих субтропиков - требует обилия тепла, света, воды и высоких затрат живого труда. Условия его культивирования и выращивания сказываются и на его физико-механических свойствах.
Из хлопка получают тонкую, равномерную и прочную пряжу и делают из нее самые разнообразные ткани - от тончайших батиста и маркизета до толстых обивочных тканей.

Хлопок. Культура хлопчатника

Хлопчатник – кустарниковое однолетнее или многолетнее растение семейства мальвовых, которое культивируется как однолетнее. Известно около 50 видов хлопчатника, однако промышленное значение имеют только четыре: волосистый или косматый, барбадосский, древовидный, травовидный.

Наибольший объем производства хлопка (около 90 %) падает на первый вид, который называется средневолокнистым хлопком. Волокна этого вида белого цвета и имеют среднюю длину 30-34 мм. Линейная плотность волокон равняется 166-220 мтекс. Из этого хлопка вырабатывается пряжа линейной плотности от 15,4 до 50 текс, которая идет на выработку массового ассортимента хлопчатобумажных тканей: ситцев, сатинов, диагоналей.

Второй тип хлопчатника, называется тонковолокнистым и дает хлопковое волокно кремового цвета длиной 35—50 мм. Он обладает особенно ценными свойствами. Волокна тонковолокнистого хлопка тонкие (133—170 мтекс), длинные, шелковистые, и из них можно получить пряжу очень малой линейной плотности, которая идет на изготовление тонких красивых тканей — батиста, маркизета, майи, а также технических тканей.

Улучшение качества хлопка — повышение длины волокна, увеличение прочности и сопротивляемости болезням, а также повышение урожайности хлопчатника — достигается селекционной работой и улучшением всей агрокультуры хлопководства.

Весь период роста хлопчатника от посева до созревания длится 100—220 дней в зависимости от вида хлопчатника и от условий его роста. Сбор хлопка начинается, когда на большинстве кустов хлопчатника созреет и раскроется несколько коробочек. Применяется ручной и машинный сбор хлопка.

В зависимости от зрелости волокон хлопок-сырец делится на четыре сорта, которые характеризуются различной упругостью, плотностью на ощупь и оттенками цвета. Для каждого сорта хлопка-сырца устанавливают также нормы по засоренности и влажности. Заготовительные пункты поставляют хлопок-сырец на заводы первичной обработки, за которыми они закреплены.

На заводах первичной обработки хлопка производятся следующие операции: предварительная очистка, волокноотделение, волокноочистка и упаковка волокна, а также отделение пуха и очистка семян.
После полной подготовки посевных семян они затариваются в бумажные мешки и направляются хлопкосеющим организациям.

Линейная плотность, текс

Линейная плотность — одно из важнейших свойств волокна. Эта величина показывает, какую массу имеет волокно определенной длины. Измеряется линейная плотность в единицах - текс.

Текс — это масса в граммах, отнесенная к 1 км волокна (пряжи), или в миллиграммах на 1 м (г/км, мг/м). Линейная плотность волокна определяет, в конечном счете его поперечные размеры.

Чем больше площадь поперечного сечения волокна, тем больше его линейная плотность. Плотность вещества хлопка составляет 1,5 г/кв.см.
Линейная плотность волокон имеет очень большое значение. Прочность пряжи, изготовленной из волокон, зависит от прочности самих волокон и от сил трения между ними. А эти силы будут тем больше, чем больше контактов между волокнами в поперечном ее сечении, что в свою очередь зависит от количества волокон. Следовательно, чем тоньше волокна, то есть чем меньше их линейная плотность, тем больше их будет в поперечном сечении данной пряжи и тем прочнее будет пряжа. С другой стороны, чем тоньше волокна, тем более тонкую пряжу с нормальной прочностью можно из них получить.

Длина волокна

Длинна волокна - тоже очень важная характеристика хлопка, определяющая его качество. Чем длиннее волокно, тем больше оно соприкасается с другими волокнами в пряже и тем труднее их растащить. Следовательно, из длинных волокон можно получить более прочную пряжу одной и той же линейной плотности или, с другой стороны, из более длинных волокон можно получить более тонкую пряжу с нормальной прочностью. В данном случае речь идет о некоей отвлеченной длине волокна.

Прочность волокна

Прочностью волокна называется его способность противостоять растягивающим усилиям. Для оценки прочности пользуются величиной разрывной нагрузки, то есть наибольшим усилием, выдерживаемым волокном до разрыва. Разрывная нагрузка волокна определяется на динамометрах типа ДШ-ЗМ2.

Для сравнения прочности волокон разной линейной плотности используют не абсолютную, а относительную прочность. Для этого разрывную нагрузку необходимо отнести к единице площади поперечного сечения волокна или его линейной плотности. Для оценки относительной прочности волокон пользуются величиной разрывной длины волокна, то есть такой длины, при которой масса волокна равна численно его разрывной нагрузке.

Для оценки качества хлопковых волокон как сырья для производства пряжи большое значение имеет равномерность его основных свойств.

Равномерность волокон имеет большое значение для производства пряжи, так как чем равномернее волокна, тем легче выработать из них равномерную пряжу, что в свою очередь в значительной степени определяет производительность процессов ее переработки и качество вырабатываемых тканей.

Удлинение и упругость волокон

Важными свойствами волокон являются также удлинение и упругость. При приложении к волокну растягивающих усилий оно удлиняется - получает деформацию.
При этом различают два вида деформации: обратимую, которая в свою очередь включает упругую и эластическую, и необратимую, или пластическую.

Упругое удлинение (упругость) - связано с небольшими изменениями расстояний между частицами полимеров, составляющих волокна, и немедленно исчезает после снятия нагрузки.
Эластическое-это такое удлинение (деформация), которое исчезает после снятия нагрузки не сразу, а с течением времени.
Пластическое (остаточное) удлинение не исчезает и после снятия нагрузки. Эластическое удлинение связано с изменением конфигурации и перегруппировкой макромолекул полимеров волокон. Пластическое удлинение вызывается тем, что между звеньями макромолекул происходят необратимые смещения на сравнительно большие расстояния.

Удлинение волокон и особенно упругое является очень ценным свойством. Чем больше удлиняется волокно при данной нагрузке, тем лучше оно выдерживает внезапные ударные воздействия. Чем больше упругое удлинение волокна, тем лучше волокно выдерживает многократные нагрузки и тем дольше сохраняют свой вид и свойства изделия из него.

Сопротивляемость волокна внешним факторам

Большое значение также имеют такие механические свойства волокон, как сопротивление истиранию, сжатию, изгибу и скольжению одного волокна по другому.

Сопротивляемость волокон истирающим воздействиям важна по двум причинам. Во-первых, пряжа, изготовленная из волокон с большей сопротивляемостью к истиранию, будет лучше перерабатываться в ткань на ткацком станке, где она подвергается многочисленным истирающим воздействиям. Во-вторых, изделие (ткань) из таких волокон будет иметь больший срок носки.

Сопротивляемость сжатию имеет значение для транспортировки хлопка, так как рыхлая масса его прессуется в кипы.

Сопротивляемость волокон скольжению определяется их поверхностью и формой самих волокон. Другими словами, сопротивление скольжению зависит от коэффициента трения и цепкости волокон. Чем больше эти величины, тем большую силу надо приложить, чтобы растащить волокна в пряже. Следовательно, при разрыве пряжи она разорвется только тогда, когда разорвутся волокна. Если бы волокна были совершенно гладкими и между ними не возникали силы трения, то из них невозможно было бы получить пряжу.

Хлопковое волокно обладает сравнительно большим коэффициентом трения и большой цепкостью. Поэтому из хлопка получается пряжа высокого качества самых различных линейных плотностей. Взаимному сцеплению хлопковых волокон способствует их извитость, которая у зрелых волокон достигает в среднем 70-100 извитков на 1 см.

Гигроскопичность, теплопроводность, электропроводность

Из физических свойств волокон наиболее важными являются гигроскопичность, цвет, теплопроводность и электропроводность.

Гигроскопичность - это свойство материала изменять содержание влаги в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. Волокна содержат определенное количество влаги. При увеличении влажности воздуха или повышении его температуры влажность волокон повышается, и наоборот. Если волокно обладает таким свойством, то оно гигроскопично. Это замечательное свойство волокон в значительной степени определяет гигиенические и эксплуатационные свойства тканей.

Теплопроводность хлопкового волокна низкая и она тем ниже, чем рыхлее масса. Это свойство, в частности, используется для изготовления хлопчатобумажного ватина.

В сухом виде хлопковое волокно имеет низкую электропроводность, что позволяет использовать хлопчатобумажные ткани в качестве изоляции. При увеличении влажности электропроводность повышается. При механических воздействиях на хлопок возникают электростатические заряды, которые затрудняют его переработку. Поэтому на фабриках ведется борьба с этим явлением.

Хлопкоткачество

Важнейшим сырьем текстильной промышленности является хлопок, но свое главенствующее положение среди других видов сырья он занял лишь к началу Х1Х века. До этого времени такая роль принадлежала льну.

Родиной хлопкоткацкого производства является Индия, где в Мохенджо-Даро были найдены хлопчатобумажные ткани, сотканные в период между 3250-2750 годами до н. э. Подробные сведения о хлопке и тканях из него приведены в индийских священных книгах «Ману» (около 800 года до н. э.).

Другие сведения о хлопкоткачестве в Индии появляются несколькими столетиями позже.
Геродот в 445 году до н. э. сообщает о производстве в Индии хлопчатобумажных тканей: «Там имеются дикорастущие деревья, на которых вместо плодов растет шерсть, красотой и качеством превосходящая шерсть, полученную с овец. Индийцы делают одежду из этой древесной шерсти».
Феофраст (370-287 годы до н. э.), греческий философ и естествоиспытатель, в некоторой степени осветил вопрос культивации хлопчатника: «Деревья, из которых индийцы делают ткани, имеют листья, как у шелковицы, но в целом похожи на шиповник. Они сажают эти деревья рядами так, что издали они похожи на виноградник».
Неарх, военачальник в армии Александра Македонского, докладывал: «В Индии есть деревья, на которых растет шерсть. Местные жители делают из нее полотняную одежду, надевая на себя рубаху длиной до колен, простыню, обвернутую вокруг плеч, и тюрбан. Ткани, делаемые ими из этой шерсти, тоньше и белее, чем любые другие».
Греческий географ Страбон подтвердил справедливость сообщения Неарха и отметил, что в его время (54-25 годы до н. э.) хлопчатобумажные ткани производились в Сузиане, персидской провинции на берегу Персидского залива.

К Индии относится и первое упоминание о торговле хлопчатобумажными тканями, сделанное греческим писателем, купцом и моряком Флавием Аррианом во II веке. В описании плаваний он рассказывает о торговле нескольких индийских городов с арабами и греками, называя в качестве привозимых арабами товаров ткани калико, муслины и другие ткани с цветочными узорами.

В IX веке арабские путешественники писали, что в Индии делают ткани такого совершенства, какое нигде больше нельзя увидеть. Вырабатываемые ткани настолько тонки, что их можно пропускать сквозь кольцо. Восторженный отзыв о качестве индийских тканей дал в ХIII веке Марко Поло.

В 1563 году Оскар Фредерик, венецианский купец, отметил, что в Индии есть такие краски, которые после стирки только свежеют. В середине ХVII века Тавернье, купец и путешественник, писал об отбеливании тканей калико в лимонной воде. Некоторые из них были так тонки, что рука их почти не ощущала. Он видел настолько тонкий сорт калико, что кожа человека просвечивала сквозь одежду, сшитую из этой ткани.

Очень медленно шло распространение хлопкоткачества в соседний с Индией Китай. Первые упоминания о хлопке здесь относятся к 2640 году до н. э., однако также известно, что в VII веке хлопчатник в Китае использовали в основном как декоративное растение. По сообщениям арабских путешественников, в это время в Китае носили преимущественно шелковую одежду. В VI веке император Ву Ли имел очень дорогое хлопчатобумажное платье, но скорее всего оно было им получено в подарок. Широкое распространение хлопкоткачества в Китае произошло лишь в конце ХIII века после завоевания его монголо-татарами.

Древняя египетская литература и памятники искусства не дают нам сведений об использовании хлопка в ту эпоху и не упоминают о хлопкоткачестве в более ранние времена.

Из Индии хлопководство и обработка хлопка распространились в соседние страны, чему во многом способствовали походы Александра Македонского. Имеются сведения, что во 11 веке хлопкоткачество из местного сырья существовало в Элисе (Греция). Древние римляне, завоевав Восточное и Южное побережья Средиземного моря, вывезли оттуда большое количество хлопчатобумажных тканей, однако о выработке тканей из хлопка римлянами ничего неизвестно. Зато известно, что вся армия Цезаря носила форму, сделанную из хлопчатобумажных тканей.

В начале VIII века хлопкоткачество появилось в Японии, однако вскоре изготовление хлопчатобумажных тканей в Японии прекратилось и было возрождено там только в ХVII веке португальцами.

Очень рано с возделыванием хлопчатника познакомились жители Средней Азии, лежащей на перекрестках великих караванных путей. В 1252 году монах Вильям де Рубрикис, посланник Людовика IX, отметил торговлю хлопчатобумажными тканями и использование одежды из этих тканей в Крыму и южной части Руси, куда они доставлялись из Средней Азии.

Большую роль в распространении хлопка в средние века сыграли арабы, завоеватели и купцы. По многочисленным источникам VIII-IX веков, в Аравии повсеместно использовали хлопчатобумажную одежду. Завоевав в VIII веке Испанию, арабы принесли туда технологию обработки хлопка. В Валенсии бумазею и кисею ткали вплоть до изгнания арабов. В ХIII веке в Барселоне и Гранаде имелись значительные по тому времени хлопчатобумажные заведения, выпускавшие парусину и бархат. Однако с изгнанием арабов хлопкоткачество в Испании пришло в упадок. Из Испании хлопкоткачество некоторых видов тканей перешло в ХIV веке в Венецию и Милан. В XIV веке в Милане, а также южно-немецких городах вырабатывали бумазею, ткань с льняной основой и хлопчатобумажным утком.

Немалую роль в распространении хлопка в Европе сыграли крестовые походы. Благодаря им Генуя и Венеция стали центрами оживленной торговли между Европой и Востоком. Из Италии хлопчатобумажное производство через Швейцарию пришло в Германию, где центром этого производства стал город Ульм. Из Улыба хлопкоткачество распространилось по другим городам Германии, особенно Саксонии В 1532 году в Хемнице делали особый вид бархата, пользовавшийся большим спросом в Европе. Из Германии хлопкоткачество пришло во Францию и затем в Англию.

В числе ввозимых в Англию товаров хлопок упомянут впервые в 1212 году, однако вплоть до XIV века из него делали только фитили для ламп, а до 1773 года хлопчатобумажные нити использовали только в качестве утка. Хлопчатобумажные ткани стали выпускать лишь с 1774 года. В этом же году был принят закон о их маркировке: подделка торговой марки или продажа тканей с фальшивой маркой жестоко карались.

В глубину веков уходит и история хлопка в Америке. На Перуанском побережье хлопок появился около 3000 года до н. э. Доказано, что культивируемый в Америке хлопчатник является гибридом азиатского культивируемого и американского дикорастущего хлопчатника.

Первое письменное упоминание об американском хлопке появилось в журнале Христофора Колумба 12 октября 1492 года при описании первого открытого им острова в Карибском море. Несколькими днями позже Колумб увидел палатки, одежду, сумки и сети, сделанные из хлопчатобумажных нитей. В 1519 году Магеллан обнаружил использование хлопка в Бразилии.

В русской литературе упоминания о хлопкоткачестве относятся ко времени царствования Ивана III (1440-1505 годы), когда русские купцы привозили из Кафы (Феодосии) «ширинку кисейную и бумагу хлопчатую». С открытием англичанами Севера России хлопок и изделия из него с середины XVI века стали поступать в страну через Архангельск. Однако до начала XIX века производство хлопчатобумажных тканей в России было сравнительно небольшим, сосредоточившись в отдельных местах, таких, как Астрахань, Московская и Владимирская губернии.

Царь Алексей Михайлович, желая расширить потребление хлопчатобумажных тканей, решил завести хлопководство в России. В 1665 году он поручает армянину Льгову достать в Астрахани семян хлопка. В следующем году к астраханскому воеводе поступил царский наказ: «призвать индейцев мастеровых людей, которые умеют делать киндяки и бязи, да прислать... хлопчатой бумаги, поскольку пуд пригоже». Хлопок Льгов достал, а воевода царского наказа не смог выполнить. Не было выполнено и второе поручение царя - найти ткачей в Астрахани. Однако в 1672 году царь отдает новый приказ воеводе: «чтоб там у иноземцев сыскать семени бумаги хлопчатой самого доброва, сколько мочно, и садовника, знающего, самого же доброва и смирнова, который бы умел завесть бумагу на Москве. А будет в Астрахани не сыщетца, боярину и воеводе семени велеть подрядить и вывести из-за моря ... и мастера призвать из-за моря ж». Дальше в этом же приказе поручалось сыскать «ткачей, которые б ис хлопчатой бумаги умели делать миткали, кисеи, киндяки, фереспиры, бязи и бумагу». Но и этот приказ царя не был выполнен, так как нет никаких сведений о разведении хлопчатника под Москвой и выработке тканей из хлопка в царствование Алексея Михайловича.

Первым в России стал производить хлопчатобумажные ткани обрусевший голландец, владелец полотняного заведения в Москве Иван Тамес. В 20-е годы XVIII века он начал выделывать хлопчатобумажные ткани «из бумаги китайки, персидских пестрядей, кнопов бумажных, индейских гингас, немецких разных пестрядей, тик немецкой».

В начале 40-х годов XVIII века в Астрахани устраивается первая «указная» фабрика, созданная по указу Мануфактур-коллегии. На ней помимо хлопчатобумажных тканей вырабатывали и шелковые.

В 1775 году Екатериной II был опубликован манифест, провозглашавший свободу «всем и каждому ... добровольно заводить всякого рода станы и производить на них всевозможные рукоделия, не требуя на то уже иного дозволения от высшего или нижнего места». С этого времени началось быстрое распространение хлопчатобумажных заведений. К концу ХVIII века центр хлопчатобумажного производства России переместился в район, прилегающий к селу Иванову.