Лускатий шар; 2 — корковий шар; 3 — серцевинний шар

Залежно від будови розрізняють такі типи вовняних волокон: 1) пух, 2) перехідне волокно, 3) ость і 4) мертве волосся (рис. 1.9).

Пух — найбільш цінне волокно, яке складається з двох шарів: лускатого і коркового. Лусочки мають в основному кільцеподібну форму. Це найбільш тонке, м'яке і звите волокно товщиною З0 мкм.

Перехідне волокно більш товсте і грубе, ніж пух, і за своєю будовою займає проміжне місце між пухом і остю; воно має серцевинний шар, не суцільний, а переривистий; товщина його становить від З0 до 52 мкм.

Ость — це більш товсте і грубе волокно з досить розвинутим серцевинним шаром і товщиною від 52 до 200 мкм. Лусочки його мають черепицеподібну форму.

Мертве волосся — грубі, маломіцні волокна, непридатні для переробки в текстильному виробництві. Серцевинний шар становить до 90 % поперечного перерізу цих волокон.

Таким чином, на відміну від одноклітинних бавовняних і елементарних луб'яних волокон, вовняне волокно побудоване із значної кількості окремих клітин, які відрізняються між собою формою, розмірами, складом і властивостями.

Хоча вовна — це гетерогенне волокно, що містить сукупність різних клітин, але побудована вона із одного і того ж білка (протеїну), який отримав назву кератин.

Рис. 1.9. Типи вовняних волокон:

1 — пух; 2 - перехідне волокно; 3 — ость; 4 — мертве волосся

Будова кератину

Кератин складає основну частину вовняного волокна (90 %). Утворюється він із речовини, яка знаходиться в протоплазмі нормально розвинутих в кореневій зоні клітин. Ця речовина є розчинним глобулярним білком, що містить сульфгідрильні групи. В процесі росту волокна ці клітини поступово переміщуються до поверхні шкіри, піддаючись послідовно зростаючому стискуванню, і відповідно набувають веретеноподібної форми.

Характерною властивістю кератину є наявність в макромолекулі сірки (3,1 %). Його молекулярна маса складає 60000-80000, за деякими даними навіть 1000000.

Макромолекули кератину, побудовані із залишків дев'ятнадцяти різних амінокислот, сполучених між собою пептидними зв'язками (-СОNН-).

На кінцях ланцюгів з одного боку знаходиться аміногрупа, з другого — карбоксильна група. Чергування і послідовність розташування окремих амінокислотних залишків в макромолекулі кератину повністю невизначені. Але є досить достовірні дані про будову окремих фрагментів таких ланцюгів.

В основному ланцюзі кератину є бокові розгалуження, частка яких складає 45 % відносної молекулярної маси.

Бокові розгалуження закінчуються неполярними (-СН₃, -СН(СН₃)₂) або полярними (-NН₂, -СООН, -ОН, -SН) групами. Активні полярні функціональні групи бокових ланцюгів взаємодіють одна з одною в межах одного поліпептидного ланцюга, а також з відповідними групами іншої макромолекули.

Міжмолекулярна взаємодія здійснюється шляхом виникнення водневих, іонних, ковалентних і дисульфідних зв'язків.

Поліпептидні ланцюги утворюють у волокні мікрофібрили і фібрили. Ці структурні утворення неоднорідні, що визначає наявність кристалічних і аморфних ділянок у волокні.

В результаті нещільного упакування різних структурних елементів шерстяне волокно пронизане системою субмікроскопічних пор. У сухому волокні розмір їх складає 0,3—0,6 нм, при набряканні — 4—6 нм.

Залежно від зовнішньої дії поліпептидні ланцюги кератину можуть приймати різні конформації. Розрізняють дві основні взаємооборотні конформації: α (первинне волокно) і β (витягнуте волокно). Крім того, можливе існування тимчасово фіксованої, постійно фіксованої і зверхскороченої форм. Перехід із початкової α-структури в інші модифікації відбувається при дії на розтягнуте волокно гарячої води або пари.

З практичної точки зору найбільш цікавою є конформація, що відповідає структурі фіксованої форми кератину. Вона виникає при тривалій (30—60 хв.) обробці розтягнутого волокна парою; при 110-115 °С тривалість обробки різко скорочується.

Властивості вовни

Мета: вивчити властивості вовни; відношення до вологи; відношення до кислот; відношення до лугів; відношення до відновників і окислювачів; основні терміни.

План:

1. Властивості вовни.

2. Відношення до вологи.

3. Дія температури.

4. Відношення до кислот.

5. Відношення до лугів.

6. Відношення до відновників і окислювачів.

Наявність аміно- і карбоксильних груп на кінцях макромолекули кератину і в бокових розгалуженнях обумовлює амфотерні властивості цього волокна.

Відношення до вологи

Наявність в кератині великої кількості функціональних груп гідрофільного характеру дає можливість шерсті поглинати вологу із навколишнього середовища, взаємодіючи з молекулами води, і набрякати. За вмістом вологи вовна займає одне з перших місць. При відносній вологості 65 % і температурі 20 °С тонка шерсть поглинає 16—17 % вологи. Поглинання вологи супроводжується набряканням волокна, причому його діаметр збільшується на 18-20 %, а довжина — на 1,5-2,0 %.

Дія температури

Відношення вовни до нагрівання в повітрі, водному середовищі слід враховувати при проведенні багатьох технологічних процесів в опоряджувальному виробництві. Обробка волокна при температурі 100 °С гарячим повітрям протягом декількох хвилин або при температурі 70-80 °С більш тривалий термін не викликає практично помітних змін.

Із збільшенням тривалості обробки, підвищенням температури структура кератину порушується. Колір волокна змінюється від білого до жовтого і навіть коричневого; падає міцність. При 150-160 °С починається термічний розклад волокна, який більш інтенсивно проходить при 170-200 °С. Процес термодеструкції супроводжується появою характерного запаху паленого пера. При температурі 205—300 °С шерсть згорає, звуглюється. При спалюванні шерсті в залишку утворюється пориста крихка кулька. Присутність вологи прискорює термічний розклад волокна. Короткочасне нагрівання шерсті при 150-170 °С не викликає помітної деструкції волокна, що дуже важливо при фарбуванні і опорядженні матеріалів із шерсті і її сумішей з іншими волокнами.

Хімічні властивості вовняного волокна і чутливість його до дії різних реагентів визначається наявністю амідних, аміно-, карбоксильних, гідроксильних груп, дисульфідних і пептидних зв'язків.

Відношення до кислот

Кератин вовни відносно стійкий до кислот. У технологічних процесах широке використання знаходять способи обробки в водних розчинах сірчаної і оцтової кислот. У слабких розчинах кислот аміногрупи, які знаходяться на кінцях поліпептидних ланцюгів і в бокових радикалах амінокислот, вступають з кислотою в реакцію солеутворення, проходить насичення всіх вільних аміногруп кислотою:

Н₃ N - K - СО O + Н₂S0₄ НООС - К - N Н₃ O₄ SН

При підвищенні концентрації кислоти порушуються іонні зв'язки:

R-NН₃-ООС-R₁+Н₂SО₄ R-NН₃НS О₄ + R₁-СООН,

R, R₁ - поліпептидні ланцюги.

Зазначені процеси є зворотними. При промиванні вовни великою кількістю води відбувається гідроліз солеподібних сполук з утворенням початкового кератину з відновленням іонних зв'язків.

Підвищення температури, концентрації кислоти і тривалості обробки можуть викликати руйнування волокна в результаті гідролізу кератину по пептидним зв'язкам з утворенням амінокислот:

(n-1)H₂ O

Н₂ N-СН-СО-NН-СН-СО-... -NН-СН-СООН

H

R₁ R₂ R_n

-Н₂ N-СН-СООН+Н₂ N-СН-СООН +... +Н₂ N-СН-СООН

R₁ R₂ R_n

Дія азотної кислоти на білкові волокна відзначається особливістю: при обробці волокон концентрованою азотною кислотою вовна і шовк жовтіють. Ця реакція отримала назву ксантропротеїнової (від грецького слова "ксанто" — жовта) Пожовтіння пов'язане з нітруванням під впливом концентрованої азотної кислоти залишків тирозину і триптофану в поліпептидному ланцюгу і утворенням нітропродуктів жовтого кольору:

HNO₃

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: