Е. Масталыгина - Клейкость хлопкового волокна

Развитие волокон хлопка начинается после цветения в период созревания плодов. Плод ‒ коробочка диаметром 1,5-4,5 см с 25-35 семенами (рис. 5). Отдельные клетки (1) на поверхности семян (2) начинают интенсивно расти в длину, образуя тонкостенные трубочки с каналом внутри, открытым с одной стороны. Эти трубочки и представляют собой волокна хлопка. Когда коробочка хлопчатника раскрывается 3-5 створками, рост волокна в длину прекращается, на стенках волокон начинает откладываться целлюлоза. Стенки становятся толще, канал уже, жидкость, наполнявшая внутреннюю полость волокна, высыхает, волокно сплющивается и закручивается по спирали [8].

Рис. 5. Развитие волокон хлопка

Созревание хлопка происходит на 5-7 неделе после цветения. Когда плод хлопчатника созревает, коробочка раскрывается, и волокно вместе с семенами собирают сборщики или хлопкоуборочные машины. Уборка хлопка обычно производится в два приема по мере раскрытия коробочек. Часть коробочек, не раскрывшихся до поздней осени, остается на кустах. В Средней Азии такие коробочки называют курак. Их убирают в ходе третьего подбора [8].

Собранный после созревания хлопок, называемый хлопкомсырцом, содержит по весу 60-65 % семян и 35-40 % волокон (некоторая доля может приходиться и на примеси, грязь). После сбора хлопок помещают на солнце для высыхания – это необходимо для отделения волокон от семян. Стадия сбора хлопка требует существенных трудозатрат, в наиболее развитых странах сбор происходит с использованием специальных механических приспособлений. Хлопкоуборочные комбайны имеют быстровращающиеся шпиндели, представляющие собой металлические стержни со специальной насечкой, на которые наматывается выступающий из раскрытых коробочек хлопок-сырец. Со шпинделей он снимается быстровращающимися щеточными барабанами и под действием тяги воздуха передается в бункер машины. Перед машинным сбором поля очищают от сорняков и вызывают опадание 70-80 % листьев с кустов, опрыскивая их цианамидом кальция или другими ядохимикатами. Производительность машинного сбора в 50-70 раз больше ручного, но волокно более засорено растительными примесями и требует более интенсивной очистки [8].

Хлопок-сырец складируется в частном хозяйстве или свозится (так принято, например, в Средней Азии) на хлопкоприемный пункт – специально оборудованное предприятие, где хлопок взвешивается и складируется на сухих выровненных площадках в виде огромных кубов, покрываемых затем брезентом или пленкой. Хлопкоприемные пункты обычно обслуживают сразу несколько хлопководческих хозяйств. Здесь хлопок-сырец дожидается своей очереди для отправки на хлопкоочистительный завод [8].

Первым орудием для очистки хлопка от семян в Индии была так называемая «чурка», состоящая из двух валиков, причем верхний неподвижный, а нижний вращающийся рукояткой (рис. 6). Хлопок с семенами подается между валиками, валик захватывает волокно и протаскивает его на другую сторону, а семена не могут пройти между валиками, отрываются и падают впереди. При этой операции два-три сменных рабочих могли очистить в день не более 6-8 кг чистого хлопка [7].

Рис. 6. Первобытное оруд ие для очистки

По-настоящему решить задачу очистки хлопка от семян удалось американскому изобретателю Эли Уитни (Whitney). В 1793 году он предложил использовать для очистки хлопка от семян пильную хлопкоочистительную машину, так называемый «Коттон-джин» (рис. 7) [7].

Рис. 7. Хлопкоочистительная машина «Коттон-джин»

Коттон-джин представляет собой деревянный ящик, в котором вращаются два цилиндрических вала, на переднем вале насажены круглые пилы, а на заднем ‒ щетки. Над этими двумя валами находится ящик, дно которого состоит из колосниковой решетки, в отверстиях которой и вращаются пилы при работе джина. Хлопок-сырец подается в ящик, пилы захватывают его снизу своими зубьями, проталкивают сквозь решетку и при вращении передают его сзади их находящимся щеткам, которые работают в 3-4 раза быстрее и образуют такую сильную тягу, что волокна хлопка быстро отлетают от них. Конденсеры собирают все эти хлопья вместе и выпускают их в виде бесконечного полотна. Семена хлопка отрываются от волокна и падают в передней части джина. Коттон-джин чрезвычайно ускорил и удешевил работу по очистке хлопка от семян. С этого же времени хлопководство стало быстро и повсеместно развиваться, как никакая другая отрасль промышленности в мире [7].

Сегодня используется более совершенное оборудование для очистки хлопка, однако оно сделано на базе машины «Коттон-джин». В наши дни после сбора хлопок отправляют на хлопкоочистительный завод, где происходит предварительная очистка и отделение волокон от семян (джинирование).

В массе хлопка кроме волокон содержатся различные сорные примеси, наличие которых снижает качество хлопка. Их количество зависит главным образом от способа сбора хлопка-сырца, его первичной обработки, а также от разновидности хлопчатника и условий его произрастания [10, 11].

Предварительную очистку от тяжелых примесей (камней, засохших комков, почвы, кусков металла и др.) осуществляют на машинах – камнеуловителях. В них поступающий хлопок-сырец откидывается под действием мощной струи воздуха к сетке, а тяжелые примеси под действием собственной массы падают в специальный канал и выводятся из машины. Сырец по пневмопроводу передается на чистители с колковыми барабанами, окруженными колосниковыми решетками (подобные применяются для очистки волокна), для удаления мелких сорных примесей (частиц листьев, веток хлопчатника, створок коробочек и др.) [11].

Отделение волокон от семян осуществляется на машине, называемой волокноотделителем (джины, линтеры и т.д.). При повышенной засоренности волокна требуется дополнительная очистка на чистителях с барабанами и колосниковыми решетками. Затем следует разделение волокон по длине: хлопковые волокна от 20-25 мм, пух или линт (волокна длиной менее 20 мм) и подпушек или делинт (короткий волокнистый покров длиной менее 5 мм) [11].

На долю хлопкового волокна, которое перерабатывают в пряжу, приходится около 1/3 от общей массы хлопка-сырца. Небольшую часть хлопкового волока и пуха используют для изготовления медицинской ваты, прокладок, фильтров и др. Пух и подпушек применяют также в химической промышленности как сырьё, из которого вырабатывают искусственные волокна и нити, взрывчатые вещества и т.д. [11].