нити натурального шелк №

Строение и свойства Ι

Ι (9 и 10) состоят из белков — природных высокомолекулярных соединений, к кото­рым относятся кератин (в 9), фиброин и серицин (в 10).

Макромолекулы природных белков состоят из различных аминокислотных остатков (их около 20), соединенных в длинные цепи с помощью ковалентных связей:

-HN-CH-CONH-CH-CO -

9 изготавливают из волосяного покрова животных: в основном, овец, а также коз, верблюдов и др.

В состав 9 помимо кератина (90 %) входит некоторое ко­личество минеральных веществ, жиров, восков, пигмента и меж­клеточного вещества (видоизмененного кератина).

Надмолекулярная структура кератина сложная и неоднородная. Согласно современным представлениям, три α-спирали молекулярной цепи образуют протофибриллу, имеющую диаметр около 1 нм и напоминающую по форме трехжильный трос. Одиннадцать протофибрилл образуют микрофибриллу, а микрофибриллы объе­диняются в фибриллы. Фибриллы имеют в своей структуре кристалличес­кие и аморфные участки. Аморфные участки состоят из менее упорядоченно расположенных протофиб­рилл и пронизаны более организованными кристаллическими об­разованиями.

9 имеет довольно сложное многоклеточное стро­ение. Оно состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и сердце­винного. Чешуйчатый слой представляет собой наружный слой волокна, играющий защитную роль. Он со­стоит из чешуек, плотно прилегающих друг к другу и прикреплен­ных одним концом к стержню волокна. Толщина чешуйки равна примерно 1 мкм. Каждая чешуйка покрыта тонким слоем, состоя­щим из хитина, воска и других веществ и обладающим большой устойчивостью к кислотам, хлору и другим химическим воз­действиям.

Корковый слой является основным слоем волок­на, он состоит из веретенообразных клеток длиной 80 — 90 мкм с поперечником 4 — 5 мкм. Веретенообразные клетки образованы из фибрилл кератина и соединены между собой межклеточным ве­ществом. В середине волокна имеется сердцевина, высохшие пластинча­тые клетки которой расположены перпендикулярно клеткам кор­кового слоя и заполнены воздухом. Наличие сердцевины повышает толщину и жесткость волокна.

По характеру строения 9 подразделяются на четыре типа: пух, переходный волос, ость, мертвый волос. Пух - тонкое, короткое, сильно извитое волокно, состоящее из чешуйчатого и коркового слоев, имеет кольцевидные чешуйки. Диаметр пуховых волокон равен 14-25 мкм. Переходный волос - более толстое (диаметр 25-35 мкм), грубое волокно, имеющее все три слоя, однако сердцевинный слой развит слабо и встречается периодически. Ость - еще более тол­стое, жесткое волокно со значительным сердцевинным слоем, имеет поперечник 35 — 50 мкм, чешуйки черепицеобразные. Мертвый волос - толстое, грубое, мало прочное волокно, поперечник которого практически полностью занят сердцевиной, диаметр волокна более 50 мкм.

Тутовых шелкопрядов разводят в специализированных шелко­водческих хозяйствах. Шелкопряд в своем развитии проходит че­тыре стадии: грена (яичко), гусеница, куколка и бабочка. В период выкармливания гусениц листьями тутового дерева в их теле совер­шается белковый обмен. Под действием ферментов пищеваритель­ного сока белки, содержащиеся в листьях тутового дерева, распа­даются на отдельные аминокислоты, которые усваиваются клет­ками организма гусеницы. Помимо этого, в организме происходят синтез аминокислот и перестройка их молекул, т.е. превращение одних аминокислот в другие. В результате к моменту окукливания в теле гусеницы накапливается жидкое вещество с полным набором различных аминокислот, необходимых для создания основного вы­сокомолекулярного соединения 10 -фиброина и серицина (17).

В момент образования кокона гусеница выделяет две тонкие нити, которые при вы­ходе на воздух застывают. Одновременно выделяется серицин, ко­торый склеивает шелковины вместе. Во время образования нитей макромолекулы фиброина агрегируются и образуют надмолекуляр­ную структуру волокна; 20-30 макромолекул объединяются в мик­рофибриллы, которые, в свою очередь, образуют фибриллы.

В отличие от кератина 9 макромо­лекулы фиброина 10 имеют сравнительно не­большую ветвистость: количество боковых цепей от общей массы волокна составляет не более 19 %. В связи с этим надмолекуляр­ная структура фиброина имеет более высокую сте­пень упорядоченности и кристалличности по сравнению с кератином 9.

В аморфных областях микрофибрилл, между микрофибриллами и фибриллами, имеются неплотности, пустоты, микротре­щины, составляющие 10 —15 % общего объе­ма волокна. Фибриллы, образующие волок­но 10, располагаются ориентированно вдоль его оси.

Серицин по своему аминокислотному составу аналогичен фиброину, различие между ними заключается, очевидно, в спо­собе упаковки макромолекул. Кристаллич­ность серицина меньше, чем фиброина. Ко­конная 10 длиной 500—1500 м представляет собой две элементарные нити, склеенные вместе серицином. Поперечное сечение элементарной нити напоминает форму тре­угольника с закругленными углами или овала и имеет поперечник 10— 12 мкм.

Гусеница по мере выделения нити укладывает ее слоями, обра­зуя плотную замкнутую оболочку, склеенную серицином, - ко­кон. Внутри кокона гусеница окукливается, а через 15—17 дней куколка превращается в бабочку. Поэтому коконы собирают не поз­же, чем через 8-9 дней с начала завивки и передают на первич­ную обработку.

Цель первичной обработки шелка - размотать коконную нить. Разматывают одновременно 4-9 коконов, получаемая нить содержит соответственно 8-18 10 и называется 18. Обычно в 18 содержится 26—33% сери­цина, однако при последующих обработках содержание его в готовой ткани снижается до 4-5 %.

Рисунок 4 - характерный продольный вид и поперечный срез элементарных нитей 10 под микроскопом

Физико-механические и химические свойства Ι в значительной степени определяются химичес­ким составом остатков аминокислот, из которых образуются кера­тин 9 и фиброин 10.

Таблица 1 – Показатели характеристик строения и свойств волокон и элементарных нитей