Разработка текстильных материалов на основе лубяных волокон с регулируемыми свойствами

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Казанский национальный исследовательский 
технологический университет 
А. С. Парсанов, И. В. Красина 
РАЗРАБОТКА ТЕКСТИЛЬНЫХ 
МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЛУБЯНЫХ 
ВОЛОКОН С РЕГУЛИРУЕМЫМИ 
СВОЙСТВАМИ 
Монография 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2022 
1 

УДК 677.03 
ББК 37.23 
П18 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
Рецензенты: 
канд. техн. наук В. Х. Абдуллина 
канд. техн. наук В. А. Усенко 
П18 
Парсанов А. С. 
Разработка текстильных материалов на основе лубяных волокон с регулируемыми свойствами : монография / А. С. Парсанов, И. В. Красина; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 88 с. 
ISBN 978-5-7882-3237-9 
Рассматривается получение волокон конопли и их модификация. Приводятся 
экспериментальные данные исследования свойств разработанных текстильных 
материалов. 
Предназначена для широкого круга специалистов, интересующихся вопросами модификации лубяных волокон и материалов из них, а также для студентов, 
обучающихся по направлению «Технология и проектирование текстильных изделий», преподавателей и аспирантов. 
Подготовлена на кафедре технологии химических и натуральных волокон 
и изделий. 
УДК 677.03 
ББК 37.23 
ISBN 978-5-7882-3237-9 
© Парсанов А. С., Красина И. В., 2022 
© Казанский национальный исследовательский 
технологический университет, 2022 
2 

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Список условных сокращений ............................................................................................................. 4 
ВВЕДЕНИЕ 
..................................................................................................................................................... 5 
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛУБЯНЫХ ВОЛОКНАХ ............................................................... 6 
1.1. Особенности состава материалов на основе лубяных волокон, их 
функциональные характеристики .................................................................................................. 6 
1.2. Конопля ненаркотическая: описание и применение ................................................... 
14 
1.3. Строение волокна лубяных растений 
................................................................................. 
18 
1.3.1. Элементарное волокно 
...................................................................................................... 
18 
1.3.2. Химический состав стеблей ............................................................................................ 
23 
1.3.3. Техническое волокно 
......................................................................................................... 
27 
1.4. Первичная обработка лубяных волокон ........................................................................... 
29 
1.4.1. Биологический способ первичной обработки 
......................................................... 
30 
1.4.2. Механический способ первичной обработки 
.......................................................... 
33 
1.4.3. Химический способ первичной обработки 
............................................................... 
33 
1.5. Технология получения пряжи из лубяных волокон 
...................................................... 
34 
1.6. Ткани из лубяных волокон ...................................................................................................... 
37 
1.7. Нетканые материалы из лубяных волокон 
....................................................................... 
39 
Глава 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ МОДИФИКАЦИИ 
ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ........................................................................................................... 
44 
2.1. Анализ рынка текстильных материалов на основе натуральных волокон 
......... 
44 
2.2. Современное состояние использования конопли в легкой 
промышленности ................................................................................................................................. 
47 
2.3. Модификация материалов электрохимическим методом ......................................... 
51 
Глава 3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ  
ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ 
ВОЛОКОН КОНОПЛИ ............................................................................................................................. 
56 
3.1. Выбор объектов исследования 
.............................................................................................. 
56 
3.2. Методики и средства исследования исходного сырья и готовой 
продукции ............................................................................................................................................... 
58 
3.3. Характеристика используемых веществ 
............................................................................ 
59 
3.4. Описание применяемого оборудования ........................................................................... 
60 
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 
................................................................... 
69 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ..................................................................................................... 
81 
3 

С П И С О К  У С Л О В Н Ы Х  С О К Р А Щ Е Н И Й
ПП – полипропилен 
ПЭ – полиэтилен 
ПИИ – прямые иностранные инвестиции 
КП – конопляная пряжа 
КН – конопляная нить 
КМ – конопляный материал 
УВ – ударно-волновой 
Мкм – микрометр 
нМ – нанометр 
г – грамм 
кН – килоньютон 
ПАВ – поверхностное активное вещество 
х\б – хлопчатобумажное 
НИИ – научно-исследовательский институт 
МПа – мегапаскаль 
га – гектар 
ГОСТ – межгосударственный стандарт 
БЭП – бытовая электропрялка 
ТН – толщиномер настольный 
РЭМ – разрывная электромеханическая машина 
4 

В В Е Д Е Н И Е
В числе приоритетных направлений легкой промышленности является получение экологически чистых материалов и технологий их обработки. Поэтому материалы на основе волокон технической ненаркотической конопли становятся все более востребованными в различных 
отраслях промышленности.  
6 февраля 2020 года премьер-министр РФ Михаил Мишустин подписал Постановление №101, разрешающее посев и дальнейшую переработку ненаркотической конопли. Материалы, получаемые при переработке конопли, могут использоваться в фармакологии, мебельной 
промышленности, в производстве углепластика для космических кораблей и самолетов, в создании продуктов питания и натуральной косметики, а также и в легкой промышленности. В настоящее время в РФ 
технологии получения материалов легкой промышленности из конопли 
серьезно устарели и во многом забыты. 
Поэтому данная работа направлена на разработку технологии получения волокон конопли с дальнейшей выработкой текстильных материалов из них. 
В монографии приведены современные сведения о рынке текстильных материалов на основе натуральных волокон, а также о способах их модификации. В качестве инструмента модификации предложено применение электрохимической технологии. Данный метод позволяет сохранить прочностные характеристики обрабатываемого материала. 
Исследования, представленные в данной работе, проведены с использованием современных методов анализа и методик исследования. 
5 

Г л а в а  1 .  О Б Щ И Е  С В Е Д Е Н И Я  О  Л У Б Я Н Ы Х
В О Л О К Н А Х  
В связи с развитием производства химических волокон сырьевая база текстильной промышленности в нашей стране за последние годы значительно изменилась – резко возросла доля синтетических и искусственных волокон. Однако 
это не сократило потребления натуральных волокон, в том числе и лубяных, 
удельный вес которых в общих сырьевых ресурсах текстильной промышленности 
составляет около 20 %. Лубяные волокна получают из стеблей растений. Конопля 
ненаркотическая также является одним из видов лубяных волокон, известных 
с древних времен и незаслуженно забытых в течение долгого времени, но возрождаемых в наши дни. 
1.1. Особенности состава материалов на основе 
лубяных волокон, их функциональные 
характеристики 
Лубяными называются волокна, залегающие в стеблях и листьях 
растений. Они представляют собой механическую ткань, являющуюся 
частью сосудисто-волокнистого пучка. Клетки этой ткани вытянуты 
в длину, толстостенны и у ряда растений обладают свойствами, позволяющими использовать их в текстильном деле и в других отраслях промышленности. Лубяные волокна имеются у большинства растений, но 
число видов, дающих волокна, пригодные для практического использования, ограничено – их насчитывается немногим более тысячи. Широкое промышленное применение и заметный удельный вес в мировом 
производстве текстильного сырья имеют лишь несколько видов. К ним 
относят виды следующих классов и семейств: 
1. Класс двудольных – семейства:
1) льняных (Lineceae) – лен;
2) липовых (Tiliaceae) – джут;
3) мальвовых (Malvaceae) – кенаф, канатник и др.;
4) крапивных (Urticaceae) – конопля, рами;
5) бобовых (Leguminosae) – сан и другие из рода кротолярий;
6) кутровых (Apocynaceae) – кендырь [1].
6 

2. Класс однодольных – семейства:
1) банановых (Musaceae) – прядильный банан;
2) агав (Amarillidacae) – сизаль, генекен, магэ и др.;
3) лилейных (Liliaceae) – новозеландский лен, юкка, драцена,
алоэ и др.; 
4) пальмовых (Palmae) – койр, пиассава, рафия и др.
Лубяные волокна можно разбить на три основные группы, различные по природным свойствам: 
1) волокна тонкие, прочные, гибкие, с большим коэффициентом
прозенхимности, мало или совсем не одревесневшие; применяются 
главным образом для изготовления разного рода тканей, преимущественно тонких и средних, для широкого потребления, а также ответственных технических тканей; 
2) волокна более толстостенные и грубые, с малым коэффициентом прозенхимности, с заметным, а иногда значительным одревеснением; применяются в основном для выделки грубых тканей – тарных, 
в небольшом количестве для изготовления мебельных и крученых изделий – веревок, шпагатов; 
3) волокна «жесткие», сильно или полностью одревесневшие,
с малым коэффициентом прозенхимности; применяются главным образом для выделки ответственных крученых изделий – морских и сухопутных канатов, веревок, сноповязального шпагата и др.; используются 
также для изготовления плетеных изделий, щеток и др. 
Указанное разделение волокон схематично, и для выработки одних и тех же изделий могут быть использованы волокна разных групп. 
Важнейшими из них, имеющими промышленное значение, являются текстильный банан (абака, или манилла) и текстильные агавы (сизаль, генекен). К этой группе можно отнести волокно формиум (новозеландский лен), хотя диапазон его использования шире, и самые тонковолокнистые сорта перерабатываются в смеске со льном на тонкие 
ткани, однако заметного промышленного значения это волокно не 
имеет, так же как подобные ему юкка, драцена и др. 
Особую подгруппу составляют жесткие волокна, добываемые из 
пальмовых растений. Они применяются преимущественно для изготовления циновок, щеток, плетеных изделий или в качестве «растительного волоса» для набивки матрацев. Некоторые из них, например койр, 
рафия, пиассава, имеют промышленное значение. Койр – волокно, добываемое из скорлупы ореха кокосовой пальмы. Из отдельных тонковолосых сортов койра изготавливаются канаты, которые ценятся в морском деле за легкость и плавучесть. 
7 

Рафия представляет собой ленты эпидермиса (кожицы), сдираемого с листьев пальм того же наименования. Это волокно отличается 
особой устойчивостью к гнилостным процессам, благодаря чему широко применяется для подвязывания различных растений, особенно виноградных лоз. Под названием пиассава объединяется волокно, добываемое из листьев некоторых тропических пальм; оно применяется 
главным образом для выделки технических щеток [2]. 
Все двудольные лубяные растения имеют стебли однотипного 
строения (рис. 1.1). Различия заключаются лишь в большем или меньшем развитии отдельных анатомических тканей; кроме того, лубяные 
растения некоторых видов имеют ткани со специфическими функциями, которых нет у растений других видов. Комплексы тканей в двудольных лубяных растениях принято рассматривать в порядке расположения их в стебле от периферии к центру: 1) покровные ткани; 2) первичная кора; 3) центральный цилиндр. 
Рис. 1.1. Схема строения лубяных растений: а – лен; б – конопля; в – кенаф; 
г – рами; 1 – кутикула; 2 – эпидермис; 3 – перидерма; 4 – колленхима;  
5 – паренхима коровая; 6 – эндодермис; 7 – паренхима перициклическая;  
8 – первичные волокна; 9 – ситовидные трубки; 10 – вторичные лубяные  
волокна; 11 – паренхима лубяная; 12 – камбий; 13 – древесинные волокна;  
14 – сосуды; 15 – сердцевинный луч; 16 – паренхима древесинная;  
17 – сердцевина; 18 – полость; 19 – включения дубильных веществ;  
20 – кристаллы щавелевокислого кальция 
8 

Строение и функциональные назначения этих тканей характеризуются приведенными ниже данными. 
Покровные ткани предохраняют растение от быстрого испарения 
влаги и различных температурных влияний, а также осуществляют газообмен. К покровным тканям относятся кожица (эпидермис) и пробка 
(перидерма). 
Кожица представляет собой один или несколько наружных слоев 
клеток, которые имеют целлюлозную оболочку, плотно сомкнуты, не 
разделены межклеточным пространством, покрыты снаружи пленкойкутикулой, которая, собственно, и выполняет защитную роль. Кутикула 
пропитана особым жирообразным веществом – кутином, которое не 
пропускает к основной части листа воду и газы. Кожицу имеют все без 
исключения лубяные растения. 
Пробковая ткань залегает непосредственно под кожицей и состоит 
из плотных, продолговатых отмерших клеток, пропитанных суберином – веществом, подобным кутину, и окрашенных в бурый цвет содержащимися в них дубильными веществами. Пробка еще больше непроницаема, чем кожица. Она встречается не у всех лубяных растений, 
а преимущественно у многолетних, например у рами. 
Первичная кора состоит из трех слоев анатомических тканей. Первый, залегающий непосредственно под покрывными тканями, называется колленхима. Это ткань паренхимного типа, состоящая из клеток 
с целлюлозными оболочками. Колленхима – механическая ткань, придающая стеблю прочность и устойчивость. Имеется не у всех лубяных 
растений, а преимущественно у длинно- и грубостебельных. 
Под колленхимой залегает слой собственно паренхимы, или основной ткани, состоящей из тонкостенных клеток, отделенных одна от 
другой межклеточным пространством. Паренхима первичной коры 
обычно является «живой» тканью, она часто бывает также заполнена 
запасами питательных веществ – крахмалом, сахаром и пр. Паренхима 
как основная ткань является не только тканью первичной коры (коровая 
паренхима), но и заполняет все свободные промежутки между тканями 
в других слоях стебля [3]. 
Под коровой паренхимой залегает третья ткань первичной коры – 
эндодермис, или крахмалоносное влагалище. Обычно это однослойное 
кольцо клеток, содержащих крахмальные зерна, которые образуют 
внутреннюю границу первичной коры. Функциональное назначение 
эпидермиса – сохранять в нерастворимом виде запас питательных веществ для возобновления вегетации растения еще до появления 
9