Копринени влакна. Естествени протеинови влакна

Копринените влакна се произвеждат от различни видове ектодермални жлези в акари, паяци и няколко групи насекоми. Естествените протеинови влакна се получават от пашкули, създадени от някои гъсеници (ларви на молци и пеперуди) преди какавидиране. Преди откриването на найлона и други полимери от синтетични влакна, конците от копринена буба Bombyx mori и тъканта са били икономически важни стоки, а по време на война също и стратегически.

Коприната е естествено протеиново влакно

Коприната е влакно, произведено от гъсеници, принадлежащи към род Bombyx. Единична копринена нишка е продукт на серия от етапи, получени от отглеждането на черничеви дървета за хранене на опитомената копринена буба Bombyx mori. По време на фазата на гъсеницата, копринената буба е обвита в течен протеин, секретиран от две големи жлези в главата. Този секретиран протеин се втвърдява, когато е изложен на въздух. Получената нишка е свързана от втори секрет, серицин, който образува твърда обвивка или пашкул. При естествени условия молецът в крайна сметка пробива пашкула. При бубарството ларвата се убива в пашкул чрез пара или горещ въздух в стадия на какавида преди нейната метаморфоза. Стабилната топлинна обработка омекотява втвърдения серицин, така че нишката да не се разплита.
Прочетете за: Как се правят копринени влакна.

Копринената нишка е твърдо влакно с висока якост с дължина от 500 до 1500 метра.Отделните нишки са твърде тънки, за да бъдат използвани. За целите на производството няколко нишки се комбинират с леко усукване в една нишка. Този процес е известен като „навиване на коприна“ или „предене на коприна“. Копринените влакна са ценна селскостопанска стока, въпреки че представляват по-малко от 1% от пазара на естествени текстилни влакна. Международното търсене на висококачествена коприна се е умножило. Правилните техники за сушене на пашкул и операциите по навиване са жизненоважни за осигуряване на качествена коприна.

Физически характеристики на пашкула

bombyx-mori-1 bombyx-mori-2

Копринените жлези на Bombyx mori са структурирани като тръбички, състоящи се от задна, средна и предна част. Гърбът е дълъг и тънък. Средата е къса с диаметър 3-4 мм. Предната част е много тънка, водеща до дупка в главата на ларвите, от която излиза коприната.

  • Цвят: Цветът зависи от вида. Наличието на определени пигменти в слоевете серицин причинява цвят. Не е постоянен и серицинът се отмива по време на процеса на дегумиране. Има различни нюанси на цвета, но всички те са ограничени до бяло, жълто, жълтеникавозелено и златистожълто.

  • Форма: Формата на пашкула, както и цветът, варира в зависимост от вида. Обикновено японският вид е с форма на фъстък, китайският е елипсовиден, европейският е с по-дълга елипсовидна форма, а поливолините са вретеновидни. Хибридните пашкули приемат форма, подобна на двамата родители.
  • Бръчки: Пашкулът има много бръчки по повърхността. Бръчките са по-груби на външния слой, отколкото на вътрешния. Грубите набръчкани пашкули са признати за редки.
  • Тегло: Най-важната търговска характеристика на пашкулите е теглото.Пашкулите се продават на пазара на грамаж, тъй като това показва приблизителното количество сурова коприна, което може да се намота. Чистите породи варират от 2,2 до 1,5 g, а хибридните породи варират от 1,8 до 2,5 g.

  • Дебелина и тегло на черупката на пашкула: Дебелината на черупката на пашкула не е постоянна и варира според трите му секции. Централната компресирана част на пашкула е най-дебелият сегмент, а размерите на разширените части на главата са 80 до 90 процента от централните стеснени. Теглото на копринената обвивка е най-важният фактор, тъй като тази мярка ви позволява да изчислите масата на сурова коприна.
  • Твърдост или компактност: Твърдостта на пашкула корелира с текстурата на черупката и зависи от условията на въртене на пашкула. Степента на твърдост също влияе върху пропускливостта на въздуха на пашкулите по време на варене. Твърдата обвивка обикновено намалява способността за повторно овлажняване (по време на процеса на пашкулиране), докато меката обвивка може да породи дефекти в суровата коприна.Накратко, умерената влажност е за предпочитане за пашкули с добро качество.

копринен пашкул: сурова копринена нишка

  • Процент на черупката: Съотношението на теглото на копринената черупка към теглото на пашкула трябва да бъде количествено определено. Тази стойност дава задоволителна индикация за количеството сурова коприна, което може да бъде изпредено от даден брой пресни пашкули. При новосъздадените хибриди отчетените проценти са между 19 и 25 процента.
  • Процент на сурова коприна: Нормалният диапазон е 65 до 84 процента от теглото на черупката на пашкула и 12 до 20 процента от теглото на целия пресен пашкул.
  • Дължина на влакното: Дължината на влакното определя работното натоварване, скоростта на производство, еднородността на копринената нишка и динамометричните свойства на продукта. Общата дължина варира от 600 до 1500 m, от които 80% могат да бъдат навити, а останалото се изхвърля като отпадък.
  • Отпускане: Отпускането се определя като пригодността на пашкулите за икономически изгодно навиване. Развиването се влияе до голяма степен от внимателното действие по време на въртене на пашкула, сушене, съхранение, предварителна обработка, подобряване на ефективността на машината и уменията на оператора. Диапазонът на размотаване е от 40 до 80 процента с големи вариации в зависимост от вида на пашкула.

  • Размер на конеца Cocoon: Измерването на дебелината на конеца изразява размера на копринения конец. Дебелината на нишката е теглото на 450 m копринена нишка, разделено на единици от 0,05 g. В най-големия участък от нишката на пашкула от 200 до 300 метра дебелината на нишката се увеличава. След това тези размери стават все по-фини и по-фини, докато процесът наближава вътрешния слой. Средният диаметър на нишката на пашкула е 15 до 20 микрона.
  • Дефекти: Редица малки дефекти могат да бъдат открити в нишката на пашкула, като примки, разделени краища, мъхливост, пера и космати.Въпреки че тези дефекти се наблюдават сред сортовете копринени буби, условията, при които се образуват, изглежда допринасят за тяхното разпространение. Тези дефекти на конеца пряко влияят върху качеството на суровата коприна.
  • Brushy: Подобни на косми издатини в копринените влакна се наричат ​​buffy. Друг фактор, допринасящ за това, е появата на прекалено зрели ларви. Когато тъканите, изтъкани с тези дефекти, са боядисани, тъканта изглежда прашна или по-бледа от останалите. Всъщност стърчащият фибрил е по-прозрачен и има по-малка способност да абсорбира багрила.

Пренавиване на коприна

Коконирането е процесът, при който няколко пашкула се навиват заедно, за да се получи една нишка. Това се постига чрез колективно развиване на нишки от група сготвени пашкули в единия край в топла водна баня и навиване на получената нишка върху бързо движеща се макара.Навиването на коприна може да бъде разделено на метод на директно навиване на макара със стандартен размер, метод на непряко навиване на малки барабани и преходен метод на навиване на коприна от малки макари върху макари със стандартен размер на машина за пренавиване. Последната техника се използва предимно в съвременните процеси на тъкане на коприна.

Ръчно въртящо се колело

Прочетете за: флокиране: как малките влакна постигат красив ефект.Този примитивен въртящ се апарат се управлява от две ръкохватки – едната за управление на колелото, а другата за захранване на пашкулите. Единият край на конеца се навива около всяко колело, а пашкулите се варят в отделна тенджера.

Автоматично навиване

В производството на сурова коприна постоянното нарастване на разходите за труд доведе до автоматизация.Около 1950 г. е изобретена автоматична машина за навиване, която контролира броя на пашкулите, навити на нишка. Скоро след това тя беше заменена от втора автоматична машина за навиване, която можеше автоматично да регулира размера на конеца за навиване.

Автоматичната машина за навиване механизира процесите на пускане на краищата, захващане на краищата, попълване на пашкули за навиване на конец и отделяне на падналия край на конеца по време на процеса на навиване. Ефективността на автоматичното навиване се сравнява с ръчното многофункционално навиване.

Машината за автоматично навиване, въпреки че е създадена да замени ръчното навиване, все още изисква работна ръка за проблеми с навиването на конеца, които трябва да бъдат коригирани ръчно. Малко количество сварени пашкули се прехвърлят в новоприготвения съд за пашкули и след това се изваждат до края.
Прочетете за: царевични влакна: напълно биоразградими.

Последните навити пашкули влизат в събирателния край и правилно избраните крайни пашкули се разпределят в кошницата за подаване на пашкули, която непрекъснато се върти около резервоара за навиване на безконечна верижна лента. Като цяло методът на навиване се разделя на фиксирана система за подаване на пашкули и система за подаване на движещи се пашкули.

Производство на коприна

  • Съставът на целия пашкул се определя като черупката на пашкула, куколката и изхвърлената кожа. Какавидата съставлява най-голямата част от теглото му. Моля, имайте предвид, че по-голямата част от съдържанието на пашкула е вода. Следователно е необходимо да се отстрани водата, за да се подобри навиването на влакното на пашкула и да се запази по-добре пашкула за дълъг период от време.
  • Съставът на черупката на пашкула. Копринената нишка ,, която образува черупката на пашкула, се състои от два протеина, наречени фиброини и покрити с копринена смола или серицин. Количеството серицин варира от 19 до 28 процента в зависимост от вида на пашкула.
  • Фиброин - 72-81%
  • Серицин - 19-28%
  • Мазнини и восък - 0,8-1,0%
  • Оцветител и пепел - 1,0-1,4%

Структурни характеристики на коприната

  • Коприната Bombyx mori е съставена от протеини фиброин и серицин, вещества като мазнини, восък, пясъчни пигменти и минерали.
  • Фиброинът в Bombyx mori е с високо съдържание на аминокиселините глицин и аланин, съответно 42,8 g и 32,4 g.
  • Ключовите аминокиселини в серицина са серин (30,1g), треонин (8,5g), аспарагинова киселина (16,8g) и глутаминова киселина (10,1g)

Физични и химични свойства

  • Специфично тегло: Специфичното тегло на серицин и фиброин е средно между 1,32 и 1,40. Като правило, специфичното тегло на серицина е малко по-високо от това на фиброина.
  • Плътност: Плътността показва количеството тегло, което дадено влакно може да издържи, преди да се счупи. Типичното тегло на коприната е 3,6 до 4,8 грама на дение.
  • Удължение: Удължението определя дължината, до която влакното може да бъде разтегнато, преди да се счупи. Суровата коприна има удължение от 18 до 23 процента от първоначалната си дължина.
  • Хигроскопичен характер: 11 процента е приемливо съотношение на възстановяване на влагата за коприната; въз основа на този фактор се получава меркантилната маса на коприната.
  • Влияние на светлината: Продължителното излагане на светлина отслабва коприната по-бързо от памука или вълната. Суровата коприна е по-устойчива на светлина от дегумираната коприна.
  • Електрически свойства: Коприната е лош проводник на електричество и натрупва статичен заряд от триенето. Тази характеристика може да затрудни обработката по време на производството. Този статичен заряд може да се разсее от висока влажност или чрез поддържане на относителна влажност от 65 процента при 25ºC.

  • Действие на вода: Коприната е силно абсорбиращо влакно, което лесно се накисва във вода. Водата обаче не засяга трайно копринените влакна. Силата на коприната намалява с около 20 процента, когато е мокра, и се връща в първоначалното си състояние, когато е суха. Влакното се разширява, но не се разтваря, когато се потопи в топла вода. Моля, имайте предвид, че копринените влакна ще абсорбират и разтворените вещества във водата.
  • Ефект от топлината: Ако бялата коприна се загрее във фурна при 110ºC за 15 минути, тя започва да пожълтява. При 170°C коприната се разпада и в точките на изгаряне се отделя емпиремична миризма.
  • Разграждане от киселини, основи: Третирането на копринени влакна с киселинни или алкални вещества причинява хидролиза на пептидни връзки. Степента на хидролиза се основава на pH, което е минимум 4 до 8.Разграждането на влакната се проявява в резултат на загуба на якост на опън или промяна във вискозитета на разтвора.
  • Протеолитични ензими: Протеолитичните ензими не атакуват лесно фиброина във фиброзна форма, вероятно защото протеиновите вериги в коприната са плътно опаковани без обемисти странични вериги. Тежка деградация може да бъде причинена от вода или пара при 100ºC.
  • Окисляване: Окислителите могат да атакуват протеини в три възможни точки. Водородният пероксид се абсорбира от коприната и се смята, че образува комплекси с аминокиселинни групи и пептидни връзки.
  • На страничните вериги
  • На N-терминалните остатъци
  • С пептидни връзки на съседни аминогрупи
  • Други агенти: Хлорът атакува фиброина по-силно от натриевия хипохлорит. Окисляването настъпва главно в тирозиновите остатъци.
  • Качество на пашкула: Поредица от природни обстоятелства водят до промени в качеството на пашкула. Някои от по-забележителните включват:

  • Разлики в качеството на пашкула в една и съща партида
  • Разлики в пашкулите, произведени на едно и също място от различни фермери, отглеждащи един и същ вид
  • Сезонни влияния. Например в Япония пашкулите, произведени през пролетта и късната есен, са с по-високо качество от тези, произведени през ранната есен и лятото
  • Условията на околната среда влияят върху повторната употреба на пашкула, като температура и влажност
  • Технологията за обработка на намотаване ще повлияе на ефективността на намотаване, както и на качеството на суровата коприна
  • Пашкулите Bivolith превъзхождат сортовете копринени буби, традиционно отглеждани в тропическите райони.

Категория:

Тъкани