Натуральные протеиновые волокна: шелковые нити коконов

Шелковые волокна производятся из различных типов эктодермальных желез у клещей, пауков и нескольких групп насекомых. Торговый шелк получают из коконов, создаваемых некоторыми гусеницами (личинками мотыльков и бабочек) перед окукливанием. До открытия нейлона и других синтетических волоконных полимеров шелк бытового шелкопряда Bombyx mori был экономически — и во время войны также стратегически — важным товаром.

Шелк — натуральное белковое волокно

волокно натурального тока

Шелк — это волокно, произведенное гусеницами, принадлежащими к роду Bombyx. Единственная шелковая нить является продуктом серии этапов, полученных в результате культивирования тутовых деревьев для корма одомашненного шелкопряда Bombyx mori. Во время фазы гусеницы шелкопряд обертывается в жидкий белок, выделяемый двумя большими железами в голове. Этот секретируемый белок затвердевает при воздействии воздуха. Полученную нить связывают второй секрецией, серицином, который образует твердую оболочку или кокон. В естественных условиях в конце концов через кокон моль прорывается. В шелководстве личинка убивается в коконе паром или горячим воздухом на стадии куколки до ее метаморфоза. Устойчивая термическая обработка смягчает закаленный серицин так, что нить не расплетается.

Шелковая нить представляет собой сплошное волокно большой прочности длиной от 500 до 1500 метров. Отдельные нити слишком тонкие для использования. Для производственных целей несколько нитей объединяются с небольшим закручиванием в одну нить. Этот процесс известен как «шелковая намотка» или «шелкопрядение». Шелк — это ценный сельскохозяйственный товар, хотя его объем составляет менее 1 процента рынка натуральных текстильных волокон. Международный спрос на высококачественный шелк умножился. Подходящие технологии сушки кокона и операции наматывания жизненно важны для обеспечения качественного шелка.

Физические характеристики кокона

Шелковые железы Bombyx mori структурированы как трубки, состоящие из задней, средней и передней частей. Задняя часть длинная и тонкая. Середина короткая с диаметром 3-4 мм. Передняя часть очень тонкая, ведущая к отверстию в голове личинок, из которого выводится шелк.

  • Цвет: Цвет зависит от вида. Присутствие определенных пигментов в слоях серицина вызывает цвет. Он не является постоянным, и серицин смывается во время процесса дегумирования. Существуют различные оттенки цвета, но все они ограничены белым, желтым, желтовато-зеленым и золотисто-желтым.

коконы шелкопряда

  • Форма: Форма кокона, как и цвет, различается в зависимости от вида. Как правило, японский вид имеет арахисовую форму, китайский эллиптический, европейский — более длинный эллиптический, а у поливолинов — веретенообразный. Гибридные коконы принимают форму, похожую на обоих родителей.
  • Морщины: У кокона на поверхности много морщин. Морщины более грубые на внешнем слое, чем во внутреннем. Признано, что грубые морщинистые коконы встречаются редко.
  • Вес: Самая значительная коммерческая особенность коконов — вес. Коконы продаются на рынке по весу, так как этот показатель сигнализирует о приблизительном количестве сырого шелка, который можно намотать. Чистые породы колеблются от 2,2 до 1,5 г, а гибридные породы — от 1,8 до 2,5 г.

толщина оболочки кокона

  • Толщина и вес оболочки кокона: Толщина оболочки кокона не является постоянной и изменяется в соответствии с тремя ее разделами. Центральная сжатая часть кокона представляет собой самый толстый сегмент, а размеры расширенных частей головы составляют от 80 до 90 процентов от центральной суженной. Вес шелковой оболочки является самым существенным фактором, поскольку эта мера позволяет рассчитывать сырую шелковую массу.
  • Твердость или компактность: Твердость кокона коррелирует с текстурой оболочки и зависит от условий вращения кокона. Степень твердости также влияет на воздухопроницаемость коконов во время кипения. Жесткая оболочка обычно снижает способность к повторному смачиванию (во время процесса намотки кокона), в то время как мягкая оболочка может размножать дефекты сырого шелка. Короче говоря, умеренная влажность предпочтительнее для коконов хорошего качества.

сырой шелк из коконов

  • Процент оболочки: Необходимо количественно оценивать соотношение веса шелковой оболочки к весу кокона. Это значение дает удовлетворительное указание количества сырого шелка, который можно намотать из заданного количества свежих коконов. В новообразованных гибридах зарегистрированные проценты составляют от 19 до 25 процентов.
  • Процент сырого шелка: Нормальный диапазон составляет от 65 до 84 процентов от веса оболочки кокона и от 12 до 20 процентов от веса всего свежего кокона.
  • Длина волокна: Длина волокна определяет рабочую нагрузку, скорость производства, равномерность шелковой нити и динамометрические свойства продукта. Диапазон общей длины составляет от 600 до 1 500 м, из которых 80% можно наматывать, а остальная часть удаляется как отходы.
  • Размотка: Размотка определяется как пригодность коконов для экономически целесообразного наматывания. На размотку в значительной степени влияет тщательное действие во время вращения кокона, сушки, хранения, предварительной обработки, повышение эффективности машины и умения оператора. Диапазон размотки составляет от 40 до 80 процентов с серьезными отклонениями в зависимости от типа кокона.

размер шелковой нити

  • Размер коконовой нити: Измерение толщины нити выражает размер шелковой нити. Толщина нити представляет собой вес 450 м шелковой нити, разделенной на 0,05 г единиц. В самом крупном разрезе нити кокона от 200 до 300 метров толщина нити увеличивается. В дальнейшем эти размеры становятся мельче и мельче, когда процесс приближается к внутреннему слою. Средний диаметр коконовой нити составляет от 15 до 20 мкм.
  • Дефекты: В нити кокона может быть обнаружен ряд мелких дефектов, таких как петли, расщепленные концы, нечеткость, перья и волосатость. Хотя эти дефекты наблюдаются среди сортов шелкопряда, условия их образования, по-видимому, способствуют их заболеваемости. Эти дефекты нитей непосредственно влияют на качество сырого шелка.
  • Моховидность: Волосы-подобные выступы в шелковом волокне называются моховидностью. Другим фактором, способствующим ей, является появление чрезмерно зрелых личинок. Когда ткани, сплетенные с этими дефектами, окрашиваются, похоже, что ткань покрыта пылью или бледнее, чем остальные. Фактически, выступающая фибрилла является более прозрачной и имеет меньшую способность поглощать красители.

Перемотка шелка

кокономотание

Кокономотание — это процесс, с помощью которого несколько коконов наматываются вместе, чтобы создать одну нить. Это достигается путем разматывания нитей коллективно из группы приготовленных коконов на одном конце в теплой водяной бане и намотки полученной нити на быстро движущуюся катушку. Наматывание шелка можно разделить на метод прямого наматывания на катушку стандартного размера, непрямой метод наматывания на малые барабаны и переходной метод наматывания шелка из небольших катушек на катушки стандартного размера на машине для повторного наматывания. Последняя техника в первую очередь применяется в современных процессах шелкомотания.

Ручное вращающееся колесо

ручное вращающееся колесо

Этот примитивный вращающийся аппарат управляется двумя ручками — одна для управления колесом, а другая для подачи в коконы. Один конец наматывающей нитки наматывается на каждое колесо, а коконы кипятят в отдельном горшке.

Автоматическая наматывающая машина

автоматическая машина для наматывания

В производстве сырого шелка постоянное увеличение затрат на рабочую силу привело к автоматизации. Примерно в 1950 году была изобретена автоматическая машина для наматывания, которая контролирует количество намотанных коконов на нитку. Вскоре после этого ее заменила вторая автоматическая машина для наматывания, которая автоматически могла регулировать размер наматываемой нити.

Автоматическая наматывающая машина механизирует процессы набегающих концов, концы захвата, пополнение коконов для наматывания нити и отделение упавшего конца нити во время процесса наматывания. Эффективность автоматической наматывающей машины сравнивается с ручной многоцелевой наматывающей машиной.

Тканевые обои – это одно из самых роскошных и изысканных решений для интерьера. Изготавливают их из джута, велюра и других тканей, дизайн же может быть абсолютно любым. Они не только красивы и оригинальны, но и хорошо поглощают шум и удерживают тепло.

Как украсить елку игрушками собственного изготовления, читайте здесь.

Автоматическая машина для наматывания, хотя и построенная для замены ручного наматывания, по-прежнему требует рабочей силы для проблем с наматывающей нитью, которые необходимо исправить вручную. Небольшое количество приготовленных коконов переносят на вновь приготовленный горшок для коконов, а затем удаляют в концевую часть.

Конечные намотанные коконы попадают в собирающую концевую часть, и правильно выбранные концевые коконы выдаются в корзину подачи кокона, которая непрерывно вращается вокруг наматывающего бассейна на бесконечной цепной ленте. Обычно метод наматывания делится на систему подачи фиксированного кокона и систему подачи перемещающегося кокона.

Шелковое производство

шелковое производство

  • Состав всего кокона определяется как оболочка кокона, куколка и отбрасываемая кожа. Куколка составляет самую большую часть его веса. Обратите внимание, что большая часть содержимого кокона — это вода. Поэтому необходимо удалить воду для улучшения наматывания волокна кокона и для лучшего сохранения кокона в течение длительного периода.
  • Состав коконовой оболочки. Шелковая нить, образующая оболочку кокона, состоит из двух белков, называемых фиброинами и покрытых шелковой смолой или серицином. Количество серицина колеблется от 19 до 28 процентов в зависимости от типа кокона.
  • Фиброин — 72-81%
  • Серицин — 19-28%
  • Жир и воск — 0,8-1,0%
  • Красящее вещество и зола — 1,0-1,4%

Структурные особенности шелка

ткань из шелка-сырца

  • Шёлк Bombyx mori состоит из белков фиброина и серицина, таких веществ, как жиры, воск, песочные пигменты и минералы.
  • Фиброин в Bombyx mori содержит высокое содержание аминокислот глицина и аланина, 42,8 г и 32,4 г соответственно.
  • Ключевыми аминокислотами в серицине являются серин (30,1 г), треонин (8,5 г), аспарагиновая кислота (16,8 г) и глутаминовая кислота (10,1 г)

Физические и химические свойства

  • Удельный вес: удельный вес серицина и фиброина в среднем составляет от 1,32 до 1,40. Как правило, удельный вес серицина несколько выше, чем у фиброина.
  • Плотность: плотность указывает количество веса, которое данное волокно может поддерживать до разрушения. Типичная плотность шелка составляет от 3,6 до 4,8 г на денье.
  • Удлинение: удлинение определяет длину, до которой волокно может растягиваться перед разрушением. Сырой шелк имеет удлинение от 18 до 23 процентов от его первоначальной длины.
  • Гигроскопическая природа: 11 процентов — это приемлемый коэффициент восстановления влаги для шелка; на основе этого фактора получается меркантильная масса шелка.
  • Влияние света: Непрерывное нахождение на свету ослабляет шелк быстрее, чем хлопок или шерсть. Сырой шелк более устойчив к свету, чем дегуммированный.
  • Электрические свойства: Шелк — плохой проводник электричества и накапливает статический заряд от трения. Эта черта может затруднить его обработку в процессе производства. Этот статический заряд может рассеиваться высокой влажностью или поддерживая относительную влажность 65 процентов при 25ºC.

физические и химические свойства шелка

  • Действие воды: шелк — это высокопоглощающее волокно, которое легко пропитывается водой. Вода, однако, не оказывает постоянного воздействия на шелковое волокно. Шелковая прочность уменьшается примерно на 20 процентов во влажном состоянии и восстанавливается до первоначального состояния после высыхания. Волокно расширяется, но не растворяется при погружении в теплую воду. Обратите внимание, что волокно будет также поглощать растворенные вещества, присутствующие в воде.
  • Влияние тепла: Если белый шелк нагревается в духовке при 110ºC в течение 15 минут, он начинает желтеть. При 170°С шелк распадается, и в его точках сжигания выделяется эмпиремический запах.
  • Деградация кислотами, щелочами: Обработка шелковых волокон кислотными или щелочными веществами вызывает гидролиз пептидных связей. Степень гидролиза основана на рН-факторе, который составляет минимум от 4 до 8. Деградация волокна проявляется в результате потери прочности при растяжении или изменении вязкости раствора.
  • Протеолитические ферменты: Протеолитические ферменты не легко атакуют фиброин в волокнистой форме, по-видимому, потому, что белковые цепи в шелке плотно упакованы без громоздких боковых цепей. Серьезная деградация может быть вызвана водой или паром при 100ºC.
  • Окисление: Окисляющие агенты могут атаковать белки в трех возможных точках. Перекись водорода абсорбируется шелком и, как считается, образует комплексы с аминокислотными группами и пептидными связями.
  • На боковых цепях
  • На N-концевых остатках
  • При пептидных связях соседних аминогрупп
  • Другие агенты: Хлор атакует фиброин более энергично, чем гипохлорит натрия. Окисление происходит главным образом в остатках тирозина.
  • Качество кокона: Серия естественных обстоятельств приводит к изменениям качества кокона. Некоторые из наиболее примечательных включают:

коконы тутового шелкопряда

  • Различия в качестве кокона в той же партии
  • Различия в коконах, произведенных в том же месте разными фермерами, которые выращивали один и тот же вид
  • Сезонные воздействия. Например, в Японии коконы, произведенные весной и поздней осенью, по качеству выше, чем в начале осени и лета
  • Условия окружающей среды влияют на возможность повторного использования кокона, такие как температура и влажность
  • Технология обработки при наматывании будет влиять на эффективность намотки, а также на качество сырого шелка
  • Коконы биволита являются превосходными по сравнению с разновидными видами шелкопряда, традиционно выращиваемыми в тропических зонах.
   

© 2017 textiletrend.ru

Прочтите больше по теме:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Введите символы * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.