Товарознавча характеристика льону та лляних волокон, їх застосування на практиці

Льон належить до роду однорічних трав’янистих рослин родини льонових. В Україні вирощують 25 видів льону. Основне господарське значення має стебловий льон культурний, який вирощують як прядильну й олійну рослину.

Плід льону має вигляд коробочки, у якій є переважно по 10 насінин. Насіння сплюснуте, блискуче, здебільшого коричневого кольору. У ньому міститься від 46 до 48% лляної олії.

Світове виробництво насіння льону становить 2, 2-2, 5 млн.т у рік. Монополістом із виробництва цієї сировини є Канада, яка продукує її в рік більше 1 млн. т. Частка країни в світовому виробництві насіння льону становить 40%. Про що свідчить рис. 7.1 інші країни світу вирощують таку кількість насіння льону в рік, тис. т: Китай – 420-450, Німеччина 340-360, Англія – 295-300, Індія – 275-300, США – 200, Аргентина – 85-100.

 

Обсяг світової торгівлі насінням льону становить від 600 до 800 тис. т в рік. Монополістом у світовому експорті льону є Канада. До найбільших світових імпортерів такого насіння належить ЄС, потреби якого в цій продукції оцінюються у 650-700 тис. т.

В Україні льон олійний вирощують у Західних областях, Житомирській, Волинській, Донецькій, Дніпропетровській, Запорізькій, Кіровоградській, Одеській та інших областях.

Льон олійний – це основне джерело сировини для збільшення виробництва технічної олії в нашій країні. Насіння його містить 49% жиру, який швидко висихає (йодне число 175-195 од. J), утворюючи тверду, гладеньку, блискучу плівку. Доброякісну олію льону широко використовують у промисловості: у лакофарбовій для виготовлення натуральної оліфи, лаків, емалей, фарби для підводних робіт, поліграфії тощо; у харчовій, електротехнічній, авіаційній, автомобільній, суднобудівельній, ливарній, металообробній промисловості, а також у миловарній промисловості та фармакології.

Макуха з льону містить 33, 5% білка та 9% жиру. За кормовими властивостями вона ціниться вище ніж макуха інших рослин, оскільки значно краще засвоюється організмом тварин. При відгодівлі корів нею збільшується надій молока та підвищується його жирність.

У стеблах льону міститься 10-15% волокна, придатного для одержання грубих тканин та шпагату. Солома, яка містить до 50% целюлози, служить сировиною для одержання цигаркового паперу, картону. З відходів (костриці) виготовляють плити, які використовуються у будівництві.

Лляні волокна (Лнв) отримують з лубу однорічної росли­ни льону, яку культивують у регіонах з помірним вологим кліматом. Біологічний вид рослин «Linum Usitatissimum»у пе­рекладі з латині означає «найбільш корисний». Льон вирощують кілька видів. Проте найпоширинішими є:

1) льон-довгунець використовується переважно для одержання довгого і гнучкого волокна. Це тонка без розгалуження стеблина діаметром 0, 8-1, 5 мм, висотою 60-100 см і більше, з коротким суцвіттям, невеликою кількістю насіннєвих коробочок (1-2). У стеблі льону є 20-30 % волокна; вихід насіння - до 10% від маси стеблини;

2) льон-кучерявець - рослина з низькою (30-35 см) і товстою, дуже розгалуженою при основі стеблиною, великою кількістю (до 200) насіннєвих коробочок і дуже розвиненою кореневою системою. Цей льон вирощується для насіння (46-48% олії). Із стеблин льону отримують коротке і грубе волокно, з якого надалі виробляють технічні тканини;

3) льон-межеумок за характеристиками займає проміжне місце між довгунцем і кучерявцем: йогостебло менш розгалужене, ніж у кучерявця, коротше, ніж у довгунця (50-70 см). Цей льон вирощується здебільшогона насіння, але й може давати доброї якості волокно;

4) льон великонасіннєвий має високе стебло (45-60 см), вага 1000 насінин - 9-13 г (довгунця - 3, 5-5, 2 г, кучерявця - 4-8 г, межеумка - 7-9 г);

5) льон напівозимий, багатостебловий; на одній рослині є до 250 коробочок (окремі культури утворюють сланкий кущ).

Льон висівають навесні. Для одержання хорошого врожаю грунт повинен прогрітися до 7-10⁰С і містити богато вологи. Вегетаційний період льону-довгунця – 90 днів. Він стійкий до короткотривалих заморозків (до – 4⁰С), проте погано витримує спеку. Через 55-60 днів після появи сходів льо-довгунець зацвітає голубими або білими квітами. Після цвітіння ріст стеблини припиняється. Через 20-30 днів після цього стебла і насіння швидко дозрівають.

Збирають льон у період «ранної жовтої спілості». У цей час листя з нижньої частини стебла опадає, з верхньої частини – зелені, а решта – жовті. Такі стебла містять волокна найкращої якості.

Дозрілий льон збирають комбайнами. З метою збереження природної довжини волокна, стебла вировають з корінням. Після цього льон стелять на полі смугами для висушування і дозрівання насіння. Потім його обмолочують, очищають від насіннєвих коробочок і зв’язують у снопи. Таку лляну солому використовують для первинної обробки луб’яних волокон.

Лляне волокно високої якості отримують із стебла льону-довгунця, що набув зеленувато-жовтуватого забарвлення. При цьому льон ще не зовсім дозрів, волокно вже сформувалося, але воно ще м'яке і еластичне, а насіння дозріле.

Льон олійний також є цінною промисловою сировиною. Його ви­рощують у південніших районах, збирають повністю стиглий (коробочки побурілі). З метою використання на насіння льону в харчовій промисловості льоноволокно зби­рають у стадії жовтої стиглості.

Незалежно від способу збирання (машинного чи ручного) льон сушать і молотять. Після обмолоту отримують насіння - про­дукт, що придатний для відтворення рослин, вироблення лляної олії та для корму тварин. Стебла, що залишилися після збирання й обмолочення насіннєвих коробочок (без насіння) називаються обмолоченим льоном (соломою). Льон па­кують у снопи чи рулони і зберігають протягом 1 року в шопах чи скиртах. На промислових підприємствах його перевозять у сировинний тамбур підприємства і сушать до вологості 12%. Після сушіння стебла механічно обробляють для одержання довгого і короткого льоноволокна.

Для отримання льоноволокна і зменшення вмісту домішок (пектину - від грецького pektos - клей та лігніну - від латинського lignym - дерево) солому обробляють біо­хімічним, хімічним чи фізико-хімічним шляхом. Більшість країн світу використовують біохімічну (біологічну) обробку. Суть цієї обробки полягає в замочуванні стебел у воді (озер, річок, штучних водоймищ), їх розстелення на луках для зволоження росою. Тривалість замочування в середньому 2 тижні. Далі льон висушують. Залежно від способу замочування льон поділяється на льон-стелюх і заводсь­кий льон (подальша переробка сировини механізована). Для відділен­ня льоноволокна від деревини стебла машинами труть (ламають) і тіпа­ють. Так отримують тіпаний льон (льон-кужіль) - довге льоноволокно, орієнтовне, але недостатньо випрямлене, у вигляді жмутків (комплексів) волокон. Льон-кужіль має різну товщину і довжину волокон, містить кострицю і залишки покривних рослинних тканин. Його пакують у паки і відправляють на льонопрядильні фаб­рики чи лляні комбінати. У такому вигляді льоноволокно є чудовим об'єктом торгівлі. Технологічний процес чесання кужілю дозволяє одержати чесаний льон - довгі випрямлені, пара­лельні волокна і короткі льоноволокна – клоччя. Клоччя – це маса неорієнтованих коротких льоноволокон з залишками костриці. Такі льоноволокна, сор­товані за довжиною, лінійною густиною, міцністю, кольором, блиском, м'якістю та ступенем засміченості. В торгівлі його назива­ють Linum та flax fibre.

Стеблина льону за своєю структурою є багатоша­ровою (рис. 7.2) і складається а таких шарів: епідермісу, кори, камбію, деревини і серцевини.

Рис.7.2. Поперечний розріз стеблини льону: 1 – епідерміс; 2 – паренхімні клітини; 3 – прозенхімні клітини (елементарні волокна); 4 – камбій; 5 – деревина; 6 – порожнина; 7 – серцевина.

Епідерміс складається з одного ряду щільно зімкну­тих клітин, покритих згори тонкою плі вкою-кутикулою, яка просочена жировосковими речивинами. Кора складається із двох видів клітин: паренхімічних і прозенхімних. Паренхімні клітини містять запаси поживних речовин у стеблині і є ложем для прозенхімних клітин – елементарних волокон льону, з’єднаних у пучки. Епідерміс і кора разом утворюють так званий луб.

За корою розміщений тонкий шар камбію; життєдіяльність його клітин забезпечує ріст стеблини і складається з товстостінних клітин. Всередині стеблини є серцевина, утворена тонкостінними клітинами, внаслідок відмирання яких утворюється порожнина.

Властивості лляних волокон рослинного походження, як текстильної сировини, формуються хімічним складом і структурою. Властивості виз­начаються такими чинниками: селекційним сортом, ступенем зрілості, умовами зби­рання, особливостями первинної обробки тощо. У цьому полягає відмінність лляних волокон від інших текстильних волокон. Вла­стивості волокон можна кількісно і якісно змінювати.

Лляне волокно є технічною сировиною. Воно складається з пучків елементарних волокон. У кожному пучку міститься 15-30 елементарних волокон, які з'єднуються між собою за допомогою серединних пластинок, що складаються з пектинових речовин і лігніну. У стеблі міститься 20-30 таких пучків довжиною 170-250 мм. Ці пучки добре розвинені на всій довжині стебла і завдяки розгалуженням утворюють у стеблі сітчастий волоконний шар (рис. 7.3). Довжина технічних волокон становить в середньому 50-75 см, поперечні розміри - 150-250 мкм, лінійна густина - 1, 5-8 текс.

Елементарне лляне волокно являє собою веретеноподібну клітину з товстими стінками, загостреними кінцями і внутрішнім каналом, щільно закритим з обох кінців. Довжина його 10-25 мм, поперечні розміри 15-20 мкм, лінійна густина - 0, 1-0, 5 текс (рис. 7.4).

У поперечному розрізі елементарні волокна льону мають неправильну заокруглену форму, найчастіше п’ятикутну.

 

 

Рис. 7.3.Структура технічних волокон льону: а - розміщення елементарних волокон у пучку; б - сітчастий волокнистий шар

Рис.7.4. Поздовжній і поперечний розріз лляного волокна: а – елементарне волокно; б – технічне волокно

 

 

Елементарне волокно льону має два шари - первинну і вторинну стінки. Фібрили у стінках роз­міщені у вигляді спіралі з кутом нахилу до осі волокна 8-12°. У шарах вторинної сітки з наближенням до каналу кут нахилу фібрил зменшується і може досягти нуля. Шарова структура волокна утворюється внаслідок поступового відкладання целюлози на стінках волокна.

Для лляних елементарних волокон характерні так звані надлами або зсуви їх поверхневих шарів, які добре простежуються під мікроскопом у вигляді потовщень. Вони є результатом численних деформацій, яких зазнають луб’яні пучки у процесі збирання льону і під час ви­ділення волокон зі стебла.

Як і бавовна, льон за хімічним складом являє собою целюлозу – 80% α - целюлози і 20% домішок. Серед цих домішок 8, 5%становлять низькомолекулярні фракції, 5, 2% - лігнін, 2, 7% - жировоскові речовини, 2, 3% - білкові і 1, 2% - зольні. Таким чином, порівняно з бавовною У волокні льону міститься значно більше супутних речовин.

Основним складником низькомолекулярних фракцій є пектин, який. склеює окремі елементарні волокна у пучки, а самі пучки - з сусід­німи тканинами стебла. Метою первинної обробки льону (замочування) є руйнування пектинових речовин, які з'єднують цучки волокон із тканинами стебла. Проте при цьому треба зберегти пектинові речови­ни, які з'єднують елементарні волокна у пучки. Навіть часткове їх руйнування призводить до втрати міцності волокна і погіршення його властивостей. Пектинові речовини являють собою високомолекулярні сполуки, що складаються з ланок галактуронової кислоти та інших спо­лук. Пектинові речовини досить гігроскопічні, і цим значною мірою пояснюється висока гігроскопічність лляних, а також усіх інших луб'яних волокон. Гігроскопічність волокна тим більша, чим більше у ньо­му пектинових речовин. Наприклад, льон має значно вищу гігроскопіч­ність (12%), ніж бавовна. Однак надлишок пектинових речовин є при­чиною крихкості, жорсткості і ламкості волокна. З такого волокна неможливо виготовити тонку пряжу. У волокні льону-довгунця пектино­вих речовин міститься 3, 3%.

Значну частину низькомолекулярних фракцій целюлози об'єднують терміном " геміцелюлози", що позначає сполуки, які розчиняються у І8%-му розчині їдкого натру. На відміну від геміцелюлози власне целюлозу, нерозчинну у цьому розчині, називають α -целюлозою.

Лігнін є важливим складником лляних волокон, міститься у серединних пластинках, які з'єднують елементарні волокна у пучки, а та­кож у клітинах деревини та інших тканинах стебла. Лігнін негативно впливає на прядильні властивості волокон, надає волокнам жорсткості, крихкості. Хімічний склад лігніну не встановлений, припускають, що це кілька високомолекулярних сполук, багатих вуглецем.

Жировоскові речовини містяться здебільшого у поверхневих ша­рах волокна. Вони відіграють позитивну роль у прядінні, тому що під час витягування волокна краще ковзають одні стосовно одних і пряжа виходить більш рівномірною за товщиною. Однак така пряжа не змочу­ється водою, тому у процесах обробки ці речовини з волокон усувають.

У лляному волокні є невелика кількість пігментів, які надають волокну певного кольору. Волокна льону мають сріблясто-сірий, темно-сірий, сірий, зелений або тютюновий колір. Чим світліше волокно, тим менше у ньому міститься лігніну, отже, воно більш гнучке і міцне,

Лляні тканини містять у собі також білкові і зольні речовини (солі лужних металів, оксиду заліза та ін.).

Макромолекули целюлози льону характеризуються більш щільною структурою, високим ступенем зорієнтованості у поздвожньому напрямі, високим ступенем кристалічної фази (80-85%). Останній показник у целюлози бавовни становить 50-70%. Коефіцієнт полімеризації целюлози волокна льону дорівнює 30000 і більше. Така будова лляних волокон обумовлює їх певні механічні, фізичні та хімічні властиво­сті.

Хімічний склад льону, як сировини формується у вегетаційний період рослини. Він залежить від таких факторів: час вегетаційного періоду, що супроводжує рослинність, активність мікроорганізмів, заболочування місцевості, структура й склад ґрунту, ступінь антропогенного впливу в даному регіоні тощо.

Взаємодія між твердою й газоподібною фазами ґрунту, рослинною речовиною й ґрунтовим розчином формують хімічний склад льону. В основі цієї взаємодії лежать процеси транспірації - " прокачування" через рослинний матеріал льону великої кількості ґрунтового розчину, що містить розчинні з'єднання мікроелементів, частина з яких осаджується на внутрішній поверхні рослинного стебла й попадає в текстильні волокна.

Вченими доведено, що підвищений вміст важких металів у льоні, пов’язано із забрудненням ґрунту різними хімічними речовинами, мінеральними добривами тощо. Так, наприклад, внесення високих норм органічних і мінеральних добрив призводить до підкислення ґрунтових розчинів і рухливості катіонів важких металів і координаційних з'єднань. Важкі метали й токсичні домішки беруть участь в агроекологічних системах, попадають у біоцикл вирощування лляної волокнистої сировини. Нормами міжнародного Стандарту регламентується вміст токсичних елементів та їх поділ на 3 класи небезпеки:

1 клас - високонебезпечні (миш'як, кадмій, ртуть, свинець, селенів, цинк);

2 клас - помірнонебезпечні (бор, кобальт, мідь, хром, молібден, нікель, сурма);

3 клас - малонебезпечні (барій, марганець, стронцій, ванадій, вольфрам).

 

У міжнародному текстильному стандарті ЕКО-ТИХ-100 регламентується вміст мінеральних елементів у текстильній продукції. Проте значний недолік є те, що тут немає розділу їх на три класи небезпеки. При сертифікації продукції обов'язковому визначенню підлягають 8 елементів (миш'як, свинець, кадмій, хром, кобальт, мідь, нікель і ртуть). Необхідно відзначити, що наявність важких металів у льоні не тільки погіршує екологію, але може негативно впливати на показники капілярності, білизни тканини й каталізувати побічні шляхи розпаду пероксиду водню в процесах пероксидного відбілювання лляних тканин.

Лляні волокна міцніші, ніж бавовняні. Розривне навантаження елементарного лляного волокна 15-20 сН, а технічного 200-400 сН (у бавовни 4-5 сН). Міцність технічного волокна залежить від товщини пучка елементарних волокон. Відносне розривне навантаження технічного волокна трохи нижче від елементарного, тому що у структурі технічного волокна є менш міцні серединні пластинки, які з’єднують елементарні волокна. Лляне волокно має невелике розривне видовження (1, 5-2, 5%), що пояснюється невеликим кутом нахилу спіралей макро­молекул целюлози у стінках волокон. Тому лляні тканини характери­зуються більшою стійкістю до розтягування. Пружність лляних волокон низька, тому вироби з них легко мнуться, погано розпрасовуються.

Гігроскопічність лляних волокон у кондиційних умовах 12%, то­му вироби з них мають високі гігієнічні властивості. Внаслідок високої щільності упаковки макромолекул у волокні, високого ступеня їх зоріентованості, а також закритого каналу лляні волокна погано фарбуються.

Рис. 7.5. Коноплі: а - плоскінь; б - квітка плосконі; в - квітка матінки; г - матінка

Лляні волокна мають високу теплопровідність, що пояснюється наявністю більш вузького і закритого каналу з меншою кількістю по­вітря. Тому з цих волокон традиційно виготовляють тільки літній одяг. Завдяки рівній і гладкій поверхні лляних волокон тканини, готовлені з них, менше забруднюються і легше перуться, ніж бавовняні. Лляні тканини тверді, цупкі, погано драпіруються, не тримають складки, холодні на дотик.

Порівняно з бавовняними лляні волокна мають вишу стійкість до температури. Вирівнюбвати вироби з цих волокон слід за температури 250-270 °С.

За хімічними властивостями волокна льону мало відрізняються від бавовняних. Однак під час лужних обробок технічних волокон по­мічається значна втрата міцності внаслідок видалення пектину (луги руйнують пектинові речовини), який склеює елементарні волокна.

Лляні волокна мають вищу світлостійкість і вищу стійкість до мікробного руйнування, ніж бавовняні. Горять лляні волокна так само, як і бавовняні.

Більшість лляних волокон переробляють на пряжу. При цьому на прядильних фабриках тіпаний льон обробляють на гребенечесальних машинах, де його розділяють на довгі (чесаний льон) і короткі (пачоси) волокна. З чесаного льону виготовляють тонку, рівну, гладку пряжу, яка називається лляною, а з пачосів - товсту, грубу, пухнасту пачосову пряжу. Лляна і пачосова пряжа буває сутолляною і змішаною. Змішану пряжу виготовляють із суміші льону з хімічними волокнами (віс­козними, лавсановими, нітроновими, капроновими).

З лляної пряжі виготовляють постільну і столову білизну, руш­никові, платтяно-костюмні, де­коративні тканини, взуттєві нитки і деякі технічні ткани­ни. З пачосової пряжі виго­товляють здебільшого технічні тканини і меншою мірою тканини побутового призначення.

Відомо, що одяг із лляних тканин має унікальні гігієнічні властивості й забезпечує комфортні взаємини людини із середовищем його перебування. Це насамперед проявляється в теплопровідних властивостях і паропроникності лляних тканин - вони забезпечують гарну вентиляцію шкіри й здатні відводити тепло з її поверхні як у вологому, так і в сухому середовищі, роблячи приємний вплив при можливому перегріві тіла людини. Не менш важливими гігієнічними властивостями лляних тканин є мале значення поверхневого електричного опору. Що, у свою чергу, призводить до зменшення залишкового заряду й зменшення величини забруднення лляних тканин. Лляна тканина володіє високим коефіцієнтом відбивання сонячного світла, що особливо для зон проживання населення з малим вмістом озону в атмосфері. Лляні тканини варто володіють антисептичною й протигнильною дією.

Одним з найбільших виробників лляних тканин у світі є Житомирський льонокомбінатом. За час свого існування компанія заявила про себе як про лідера лляної галузі України. Говорячи про продукцію підприємства - лляної, напівлляної тканини і вироби з них, слід зазначити, що високий рівень конкурентоспроможності підприємства забезпечується прямими договорами по закупівлі сировини. Також компанія постійно оптимізує виробничі процеси, знижуючи в такий спосіб собівартість продукції. Ця політика дозволяє успішно реалізовувати свою продукцію на внутрішньому і зовнішньому ринках.

Лляне волокно у світі називається " північним шовком". Його широко використовують для виготовлення пряжі тканини, виробів побутового й виробничо-технічного призначення: одяг, предмети інтер'єра, брезенти, пожежні рукави, захисний одяг і м'яка тара. Більше 1/3 технічних тканин і більше половини мішковини в Росії виробляються із лляного волокна. З нього виготовляються основи для виробництва килимів і лінолеуму, двонитки для рукавиць, полотна для художників. Лляна олія широко використовується в харчовій, лакофарбовій і фармацевтичній промисловості, а деревина – придатна для виробництва меблевих і будівельних плит, паливних брикетів.