Fibrele naturale

Cel mai uzitat criteriu de clasificare a fibrelor naturale este cel al originii lor, în funcţie de care, fibrele vor fi prezentate în cele ce urmează.

 Fibre naturale de origine animală 

Fibrele naturale de origine animală sunt complexe de proteine. Ele sunt rezistente la majoritatea acizilor organici şi la anumiţi acizi minerali puternici, cum ar fi acidul sulfuric, însă sunt atacate de bazele slabe, de înnălbitorii pe bază de clor şi pot fi dizolvate de alcaliile puternice, cum ar fi hidroxidul de natriu sau de hipoclorit.

 Mătasea

Mătasea este una dintre cele mai vechi fibre textile, fiind folosită în mod tradiţional în China încă din secolul al XXVII-lea î.Chr. Mătasea se prezintă sub forma unor filamente continue (este singurul filament natural care atinge o lungime de peste 1000 m) provenite de la diferite insecte şi păianjeni şi are drept component principal fibroina proteică.

Fluturele viermelui de mătase este originar din China şi timp de zeci de secole obţinerea şi prelucrarea mătăsii a fost un secret bine păstrat, pînă în anul 300 î.Ch., cînd mătasea a început să fie obţinută în Japonia şi apoi în India.

În antichitate, romanii o apreciau în mod deosebit, Caius Iulius Cezar interzicînd folosirea mătăsii la confecţionarea obiectelor de îmbrăcăminte obişnuite, şi limitînd folosirea ei numai la fabricarea togilor destinate persoanelor favorite.

Pătrunderea mătăsii în Europa (în anul 550 d.Chr.) s-a datorat unor călugări trimişi de Împăratul roman Justinian I în China şi care, cu preţul vieţii, au luat seminţe de dud şi ouă de viermi de mătase, pe care le-au adus în Bizanţ. Acest an reprezintă practic sfîrşitul monopolului deţinut de chinezi şi persani în domeniul mătăsii.

În secolele al XII-lea-al XIII-lea, Italia a devenit centrul european al mătăsii, pentru ca mai apoi, în secolul al XVII-lea, centrul să se mute în Franţa, la Lyon.

Producţia de mătase, datorită condiţiilor climaterice impuse nu s-a putut dezvolta decît în anumite zone ale globului, în principal în China, India, Japonia, ulterior în Italia şi parţial în Franţa.

Mătasea folosită în industria textilă este fibra obţinută din gogoaşa care înconjoară viermele de mătase. Cu toate că sunt cunoscuţi sub numele de viermi de mătase, ei sunt mai curînd nişte omizi, decît viermi propriu-zişi, fiind larvele unor anumite specii de fluturi.

Viermii de mătase prezintă glande salivare modificate, numite glande de mătase sau sericterii, care au rolul de a produce gogoaşa. Glandele secretă un lichid vîscos, clar, care este forţat să iasă din gura larvei prin anumite orificii, ale căror diametre vor determina grosimea fibrei de mătase. În contact de aerul, lichidul se întăreşte şi se transformă în fibră.

Fluturii de mătase domesticiţi, hrăniţi cu frunze de dud, alcătuiesc familia Bombiceelor (genul Bombix mori) iar cultivarea lor (incubaţia ouălor şi creşterea larvelor) poartă numele de sericultură.

Cu toate că fibra de pe gogoaşă are o lungime cuprinsă între 350-3000 m, cantitatea de mătase utilizabilă de la fiecare gogoaşă este mică (fiind necesare cca. 5500 de gogoşi pentru obţinerea unui kg de mătase brută), partea de început şi de sfîrşit de fibră fiind de o calitate mai slabă.

Tragerea mătăsii constă practic în depănarea ei de pe gogoşi în sculuri, fiind supusă apoi unei redepănări pentru curăţare, în cazul comercializării ei ca mătase crudă.

Pentru a fi utilizată în ţesătorii şi în poducţia de tricotaje sau ca aţă de cusut sau brodat, mătasea crudă trebuie curăţată, dublată şi răsucită (operaţii numite mulinare).

Partea principală a fibrei de mătase este compusă din fibroină, care este învelită protector într-un strat de sericină. Separarea acestora se realizează prin fierberea mătăsii într-o soluţie apoasă, slab alcalină, cu ad aos de săpun, operaţie numită degomare.

Fibra de mătase este una dintre cele mai lucioase fibre naturale, caracteristică evidenţiată după degomare şi poate prezenta un luciu plin (mătasea brută) sau puternic (mătasea degomată). Culoarea variază de la alb strălucitor la galben viu, datorită sericinei colorate care acoperă fibroina albă, iar uneori poate fi roşcată sau verzuie. Este o fibră elastică şi unsuroasă la pipăit.

La microscop, mătasea se prezintă sub forma a două filamente (corespunzătoare orificiilor secretoare ale viermilor de mătase), între care se observă un spaţiu gol, întrerupt în unele zone de stratul de sericină. În secţiune transversală, cele două filamente pot fi observate cu mai mare uşurinţă.

Mătasea are o mare capacitate de absorbţie a apei (este mai higroscopică decît bumbacul) şi prezintă o repriză de 11%. Prin umezire, rezistenţa mătăsii scade cu cca. 15%, elasticitatea sporeşte cu cca. 25%, însă apa dură îi reduce luciul şi moliciunea.

În apropierea flăcării, fibra de mătase nu suferă modificări, în flacără arde lent, cu umflături, emanînd un miros de corn ars şi formînd o cenuşă sub forma unui bulgăre sferic, de culoare neagră. La 170°C, mătasea se distruge rapid.

În contact cu soluţii concentrate de hidroxid de sodiu sau de potasiu, mătasea este dizolvată complet, cu degajare de amoniac. Şi acizii (acidul sulfuric şi clorhidric) concentraţi conduc la dizolvarea mătăsii. Sub acţiunea razelor solare (după 200 de ore de expunere) mătasea îşi pierde 50% din durabilitatea sa.

Este una dintre fibrele naturale cu cea mai mare afinitate faţă de coloranţi, putînd fi vopsită şi la rece.

Mătasea face parte dintre fibrele naturale cele mai rezistente (46 kgf/mm²) iar alungirea la rupere este în medie de 13%.

Este rea conducătoare de electricitate şi de căldură şi de aceea, este folosită la fabricarea eşarfelor, a fularelor etc.

Pe lîngă mătasea provenită de la viermii de mătase domesticiţi, hrăniţi cu frunze de dud, există şi aşa numita mătase sălbatică, respectiv mătasea Tusah (Tusor) şi mătasea Duppioni.

Mătasea Tusah este produsă de specii de fluturi de noapte sălbatici sau semisălbatici din Extremul Orient (Japonia şi China) hrănite cu frunze de stejar, castan sau fag. Acest tip de mătase este foarte apreciată datorită coloraţiei sale galben-verzui (mătasea japoneză), cafeniu-gălbui (mătase chinezească) sau negricioasă (mătasea indiană). Este superioară mătăsii provenite de la viermii domestici, prin rezistenţă şi randament.

Mătasea Duppioni este produsă simultan de doi viermi de mătase care formează împreună gogoaşa, producîndu-se astfel o fibră dublă, folosită la producerea şantungului.

Mătasea provenită de la păianjeni are un domeniu de utilizare limitat şi se folosesşte mai ales la fabricarea telescoapelor şi a altor instrumente optice.

Nylonul şi poliesterul, fibre mai rezistente şi mai ieftine decît mătasea, au reprezentat la începutul inventării lor un concurent puternic pentru producţia de mătase, care a cunoscut de-a lungul timpului o serie de fluctuaţii.

Lîna şi părurile animale

Principalul component al fibrelor naturale de origine animală (păruri, lînă şi blană) este cheratina proteică. Cu toate că părurile animale pot ajunge la lungimi de pînă la 90 cm, lungimea normală este de maximum 41 cm.

Datorită lungimii lor reduse (fibrele de lînă şi părurile animale nefiind fibre continue), pentru a putea fi tricotate sau ţesute, lîna şi părurile animale trebuie toarse (filate) în fire.

Toate părurile animale pot fi comercializate sub denumirea generică de lînă sau sub numele animalului de la care provin (exemplu: păr de cămilă). În afara oilor, alte animale folosite ca surse de păruri textile sunt: cămilele, lamele, alpacaua, iepurii, caprele Angora şi caprele Kashmir, vicuna etc.

Lîna provenită de la oi este principala fibră naturală proteică folosită la fabricarea materialelor textile. Ea este o fibră moale, ondulată sau dreaptă, care se obţine prin tunderea animalului domestic în viaţă, o singură dată pe an, primăvara (în unele ţări cu climă caldă, oile cu lînă aspră sau obţinute din rase încrucişate, se tund de două sau de mai multe ori pe an). Produsul +primei tunderi poartă numele de cojoc sau tunsoare. Acesta conţine o serie de impurităţi naturale (grăsimi), dobîndite (paie, scaieţi, praf, noroi) şi aplicate (de la combaterea dăunătorilor, a bolilor, de la marcarea lor etc.).

Producţia de lînă a oilor este influenţată de climă, nutriţie şi îngrijirea animalului, oile neglijate producînd lînă de foarte slabă calitate (apreciată drept păr de oaie şi nu lînă).

Cel mai mare producător de lînă este Australia (29% din producţia mondială), urmată de fostele republici sovietice, Noua Zeelenadă, China, Argentina, Africa de Sud şi Uruguai.

Cojocul se taie cît mai aproape de piele şi este scos sub forma unei singure piese, avînd o masă medie de cca. 4,5 kg. Lîna din cojoc variază foarte mult de la o zonă la alta, ca lungime, fineţe şi structură (lîna de pe umerii şi părţile laterale ale animalului este superioară celei din zona altor părţi anatomice).

Calitatea fibrelor de lînă variază şi de la o rasă la alta. În Romînia, principalele rase de oi sunt: merinos, spancă, ţigaie, stogoşă şi ţurcană. Cea mai bună lînă se obţine de la rasa pură de merinos şi tocmai de aceea ea a suferit o serie de încruşişări cu alte rase de oi, cu fibre mai lungi şi mai aspre. Din producţia mondială de lînă, cca. 40% este lînă merinos iar 43% este lîna obţinută din încrucişarea acesteia cu alte rase. Restul de 17% este format din lînă pentru covoare, tapiserii şi pături.

Clasificarea lînii şi stabilirea valorii ei de piaţă se fac în funcţie de lungimea şi de fineţea fibrei. De asemenea, pentru clasificare, se ţine cont şi de proprietăţile lînii, respectiv de rezistenţe, elasticitate, ondulaţie şi uniformitate a fibrelor.

În comerţul internaţional, lîna se clasifică pe baza sistemului bradfordian, respectiv al numărului de sculuri a 511,84 m de fir care se pot obţine din 453 g lînă, prin filare în condiţii optime (din aceeaşi masă de fibre se obţine un fir cu atît mai lung cu cît fibrele sunt mai subţiri).

În Romînia, lîna se clasifică în lînă: fină (fibre ondulate, cu un diametru de pînă la 5 μm), semifină (mai puţin ondulată, cu un diametru de pînă la 31 μm) , semigroasă (fibre mai aspre, drepte, elastice şi cu un diametru de pînă la 42 μm) şi groasă (fibre aspre, groase, drepte, cu canal medular larg, elastice şi cu cu un diametru de peste 42 μm).

În centrele de sortare, pentru obţinerea unor fibre omogene, cojoacele se rup în bucăţi, în funcţie de zonele cu fibre diferite calitativ, lîna nespălată rezultată purtînd numele de original.

După recoltare, lîna este supusă operaţiei de spălare, pentru îndepărtarea impurităţilor vegetale, minerale şi a secreţiilor animale. Randamentul lînii este dat de raportul dintre masa lînii spălate, în raport de masa lînii originale.

Ca urmare a cantităţii apreciabile de impurităţi vegetale, lîna fină şi semifină este supusă şi operaţiei de carbonizare, care constă în tratarea lînii cu acid sulfuric, pentru transformarea celulozei în hidroceluloză fărîmicioasă, ce poate fi înlăturată cu uşurinţă. Lîna aspră nu este carbonizată deoarece resturile vegetale se pot înlătura cu uşurinţă prin acţiunile mecanice din timpul spălării.

Fibra de lînă este o fibră pluricelulară, avînd în strctură 3 straturi distincte:

• strat cuticular (exterior), cu un aspect solzos, caracteristic;

• strat cortical (intermediar), numit şi coajă, reprezentînd partea principală a fibrei şi care conferă lînii rezistenţă şi elasticitate;

• strat medular (interior), plin cu aer şi pigmenţi, şi care, la lîna superioară este atît de subţire, încît nu este vizibil.

La microscop, mărimea, forma şi dispunerea solzilor constituie atît o modalitate de identificare a fibrelor de lînă, cît şi a calităţii ei. Numărul solzilor variză în funcţie de fineţea fibrei de lînă şi de numărul de ondulaţii. Solzii au atît un rol de protecţie cît şi un rol tehnologic, favorizînd procesul de împîslire. Prin tratare cu clor diluat, solzii se distrug iar lîna îşi pierde capacitatea de împîslire.

Fibrele de lînă de calitate superioară prezintă la microscop un singur strat de solzi mai mari, dispuşi în jurul diametrului fibrei. Fibrele de lînă de calitate medie prezintă un diametru mai mare şi două straturi de solzi mai mici, care se întrepătrund unul pe celălalt. Fibrele inferioare au un diametru şi mai mare, fiind mai groase şi cu mai mulţi solzi pe circumferinţă.

Culoarea lînii este dată de pigmenţii cuprinşi în stratul medular şi poate varia de la alb pur, la alb gălbui, cafeniu-închis, cenuşiu şi negru. Lîna de culori diferite (neagră şi roşcată) poartă numele de lînă seină (lînă bălţată).

Luciul lînii depinde de uniformitatea şi de gradul de netezime al fibrei, precum şi de forma şi poziţia solzilor. Lîna fină şi semifică prezintă un luciu mătăsos iar lîna groasă are un luciu aproape mat. Luciul lînii spălate depinde de conţinutul de apă al fibrei. La purtare, stofele de lînă devin lucioase, datorită tocirii solzilor.

Ţinută în locuri umede şi neaerisite, lîna mucegăieşte, devenind galbenă şi apoi neagră, cu miros specific.

Lungimea fibrelor de lînă reprezintă lungimea medie, de la un capăt la celălalt al fibrei şi poate fi lungime naturală, atunci cînd fibra se măsoară în stare ondulată sau lungime reală, cînd ondulaţiile sunt îndreptate prin întindere.

Din punct de vedere al lungimii, fibrele de lînă se clasifică în: fibre lungi (cu o lungime mai mare de 10 cm-ţigaie, stogoşă şi ţurcană); fibre mijlocii (cu o lungime cuprinsă între 6-10 cm-merinos şi spancă) şi fibre scurte (între 3-6 cm).

Ondulaţia reprezintă devierea fibrei de la linia dreaptă şi constituie un criteriu de clasificare a lînii (numărul ondulaţiilor pe unitatea de lungime şi înălţimea lor). Ondulaţiile influenţează procesul de împîslire a lînii, fiind preferată lîna cu ondulaţii dese. Lîna de cea mai bună calitate are 12-13 ondulaţii/cm, lîna medie, 7-8 ondulaţii/cm iar lîna inferioară, 1-4 ondulaţii/cm. Merinosul are ondulaţii dese iar ţurcana prezintă o fibră aproape dreaptă.

Datorită ondulaţiilor, lîna are o rezilienţă considerabilă. Această proprietate, alături de rezistenţa la tracţiune şi elasticitatea conferă produselor textile din lînă capacitatea de a-şi menţine forma, superioară celorlalte fibre textile.

Higroscopicitatea lînii este cea mai mare dintre fibrele naturale, ea absorbind din aer cca. 15-18% dintre vaporii de apă, iar într-o atmosferă saturată, umiditatea lînii poate ajunge pînă la 40%. O dată cu creşterea umidităţii, creşte şi elasticitatea, dar se reduce rezistenţa. Repriza lînii spălate este de 17%, iar lîna regenerată are o repriză de 12%.

În apropierea flăcării, fibra de lînă nu suferă modificări, în flacără arde lent, cu umflături, emanînd un miros de corn ars şi formînd o cenuşă aspră, sub forma unui bulgăre sferic, de culoare neagră. Prin încălzire, lîna lucioasă devine mată iar încălzită la o temperatură de pînă la 100°C devine plastică, păstrînd forma care i-a fost dată, mai ales după o umezire prealabilă (proprietatea ţesăturilor de lînă de a forma cute durabile).

Soluţiile alcaline diluate sau concentrate distrug lîna, efectul depinzînd de concentraţie şi de temperatură (lîna tratată cu NaOH ia formă inelară, iar prin fierbere cu NaOH 10%, lîna se dizolvă).

Rezistenţa la acizi a lînii este mai bună decît a fibrelor vegetale, făcînd posibilă carbonizarea, vopsirea şi finisarea ei în medii acide. În contact cu acizi concentraţi, fibrele de lînă sunt deteriorate, la microscop prezentînd un aspect zdrenţăros. Acidul azotic concentrat colorează în galben fibrele de lînă, le umflă şi le distruge iar acidul sulfuric distruge pigmenţii, fără a degrada fibrele.

Lîna este relativ stabilă faţă de oxidanţi, sub acţiunea oxigenului şi a luminii solare, lîna începe să se îngălbenească iar rezistenţa şi capacitatea de împîslire se reduc.

Clorul imprimă lînii o afinitate mai mare faţă de coloranţi şi un luciu mai puternic (datorită distrugerii solzilor, ceea ce face şi ca lîna să nu se mai încîlcească), dar conduce la pierderea în masă a lînii, la reducerea rezistenţei la rupere şi a elasticităţii.

Rezistenţa specifică a lînii se datorează stratului cortical al fibrei şi este mai mare la lîna fină şi semifină (la care stratul medular lipseşte iar stratul cortical este mai dezvoltat) şi mai redusă la lîna semigroasă şi groasă. Rezistenţa variază între 10-33 Kgf/mm^2.

Lîna are cea mai mică masă specifică – 1,3 g/cm³ dintre toate fibrele naturale.

Elasticitatea fibrelor de lînă depinde de elasticitatea ondulaţiilor, de elasticitatea volulmului (capacitatea de a reveni la volumul iniţial după încetarea forţei de compresiune) şi de elasticitatea la întindere (capacitatea fibrei de a reveni la lungimea iniţială cînd forţa de tracţiune încetează). Lîna provenită de la oi bolnave şi lîna deteriorată au o elesticitate redusă.

Elasticitatea conferă produselor din lînă moliciune şi rezistenţă la uzură. Moliciunea se simte la pipăit, fibrele fiind moi chiar dacă sunt groase.

Lîna este rea conducătoare de electricitate şi un bun izolator termic.

Pe etichetele de produs, trebuie specificat tipul lînii utilizate. Din acest punct de vedere, lîna poate fi: nouă, reprelucrată şi refolosită.

Lîna nouă sau lîna virgină este lîna care nu a mai fost niciodată prelucrată spre diferenţă de lîna reprelucrată care se referă la fibrele de lîna recuperate din deşeurile de la tăiere, de la diversele mostre şi din rămăşilele de la filaturi, care sunt aduse din nou în stare de fibră. Lîna regenerată este lîna recuperată din produse deja folosite (din zdrenţe) şi care este refilată şi reţesută sau retricotată. Această lîna are fibre scurte şi deteriorate şi de aceea se filează în amestec cu lîna de tunsoare. Acest tip de lînă se distinge cu uşurinţă la microscop deoarece apare divers colorată, cu diametre diferite şi de multe ori, cu capetele destrămate (sub formă de pensulă). Lîna regenerată nu formează obiect al tranzacţiilor internaţionale, însă se vînd zdrenţe din care se va obţine acest tip de lînă, precum şi produse finite obţinute din acest tip de fibre.

Alături de producţia de lînă, mai există şi o cantitate redusă de lînă obţinută de la alte animale, printre care: lama, cămila, alpacaua, caprele Angora şi Kashmir, vicuna, calul etc.

Acestea se utilizează fie în amestec cu lîna, fie separat.

Părul de capră cuprinde două categorii de fibre: fibre aspre şi fibre moi (puf). El este mai gros şi mai rezistent decît lîna de la oi, lucios, neted, cu sau fără ondulaţii şi de culoare alb-gălbui sau cafeniu. Caprele de soiuri superioare, Angora sau Mohair, dau fibre moi, de o calitate comparabilă cu cea a lînii pieptănate.

Mohairul provine din părul capei de Angora care creşte în special în Asia Mică şi este o fibră fină, neomogenă, lucioasă, de culoare alb-gălbui sau cenuşie, lungă (13-20 cm), ondulată, cu un aspect puternic mătăsos, foarte rezistentă şi cu o capacitate de împîslire redusă.

Kashmirul este produs de capra cu acelaşi nume, care creşte în Tibet, în regiunea Himalaia.

Părul de cămilă are o culoare specifică (tabac), un luciu pronunţat, prezintă o rezistenţă la tracţiune mai mare decît a lînii şi o capacitate de murdărire şi de împîslire mai reduse. Fibrele sunt neomogene, conţinînd puf, păr mediu şi păr aspru, dar prezintă un luciu mai pronunţat decît al lînii. Din familia cămilei mai fac parte: lama, alpacaua, vicuna şi guanaco, ale căror păruri sunt utilizate în producţia de textile.

Părul de cal este recoltat de pe coamă (păr de calitate inferioară, mai subţire şi mai suplu, numit şi păr de China) şi din coadă (mai aspru, gros şi rezistent). Este foarte apreciat pentru elasticitatea şi rezistenţa sa.

Fibre naturale de origine vegetală

Există patru tipuri principale de fibre vegetale: fibre de seminţe, care sunt fibrele ce înconjoară seminţele unor anumite plante (bumbacul, kapocul); fibre liberiene, fibre rezistente, care la majoritatea dicotiledonatelor, sunt dispuse în tulpină (in, cînepă, ramie, sisal, chenaf etc.); fibre vasculare, fibrele rezistente dispuse în corpul frunzelor monocotiledonatelor (manila, sisal) şi fibre de fructe, sub forma unor peri presaţi, care îmbracă fructul aidoma unei palisade (cocosul).

Fibrele vegetale sunt predominant celulozice şi spre deosebire de fibrele animale proteice rezistă la acţiunea bazelor, a majorităţii acizilor organici, dar sunt distruse de acizii minerali puternici. O înnălbire necorespunzătoare poate deteriora sau distruge aceste fibre.

Dintre fibrele de seminţe, numai bumbacul şi kapocul prezintă importanţă comercială.

Bumbacul

Bumbacul este o fibră monocelulară şi reprezintă prelungirea epidermică a cojii seminţelor plantei din genul Gossypium.

La fel ca şi mătasea, bumbacul este cultivat de o lungă perioadă de timp: în Mexic au fost descoperite fibre de bumbac şi fragmente de seminţe cu o vechime de peste 7000 de ani, iar în India bumbacul este cultivat de cel puţin 5000 de ani. De asemenea, în antichitate, bumbacul era folosit în China, Egipt şi pe continentul american.

În prezent, se cultivă peste 60 de specii de bumbac, dintre care o serie de specii sunt modificate genetic, diferenţiate prin calitatea, cantitatea şi lungimea fibrelor, prin forma şi mărimea plantei şi prin perioada de vegetaţie.

Dintre aceste specii, numai cîteva prezintă importanţă comercială, fiind cultivate în cca. 60 de ţări: Egipt şi Sudan (pentru bumbac cu fibră extralungă şi lungă, alb şi cu un pronunţat grad de luciu), în Asia (China, India), în Brazilia, Mexic şi în Statele Unite ale Americii.

Sămînţa produsă de bumbac este învelită în fibre de bumbac cu lungimi de 5-56 mm, după separarea cărora, la unele specii, seminţele rămîn golaşe, iar la altele, acoperite cu un puf cu lungimi de 6 mm, numit linters.

După culegerea manuală sau mecanizată a bumbacului, acesta este supus mai multor operaţii, în staţii speciale numite staţii de egrenare, respectiv:

• curăţarea fibrelor de impurităţile vegetale şi minerale (coji, frunze, praf, pămînt etc.) prin destrămare şi ventilare;
• egrenarea (separarea fibrelor de seminţe);
• lintersarea (separarea de pe seminţele egrenate a lintersului);
• presarea bumbacului egrenat în baloţi, în vederea livrării lui către filaturi;
• presarea lintersului în baloţi, în vederea livrării către o serie de ramuri ale industriei chimice (explozivi, lacuri etc.);
• ambalarea şi marcarea.

Cu ocazia operaţiilor de egrenare sunt îndepărtate fibrele de bumbac cu defecte: noduri fibroase, fibre neajunse la maturitate, fibre atacate de bacterii şi ciuperci, fibre de bumbac mort etc.

Înainte de cules, în aproprierea fazei de maturitate deplină, fibrele pierd o parte din umiditate, se turtesc şi capătă forma unei benzi. Aceasta este şi mai vizibilă la microscop, unde bumbacul se prezintă sub forma unei panglici răsucite, cu un canal interior numit lumen, mult mai gros decît pereţii fibrei.

Fibra de bumbac este alcătuită din următoarele părţi componente:

• cuticulă sau peretele primar;
• peretele secundar;
• canalul interior sau lumenul.

Spre deosebire de bumbacul ajuns la maturitate, bumbacul mort sau neajuns la maturitate, se prezintă sub forma unor benzi late, netorsionate dar cu îndoituri caracteristice sub un unghi de 90°, transparente şi lucioase. Bumbacul mort nu se vopseşte iar în produsul finit apare sub forma unor purici.

Bumbacul mercerizat (în vederea creşterii luciului, bumbacul este tratat cu o soluţie de NaOH şi supus la o tensiune mecanică) are la microscop un aspect cilindric, iar fibra este umflată şi transparentă, fără răsucituri şi cu un lumen foarte subţire, ca o linie.

Bumbacul este o importantă materie primă pentru o gamă foarte variată de produse textile. Larga lui utilizare se datorează uşurinţei de transformare a fibrelor în fire, higroscopicităţii şi bunei comportări la spălare şi uscare, iar conţinutul mare de celuloză îi conferă rezistenţă, supleţe, elasticitate şi bune aptitudini de finisare.

Calitatea fibrelor de bumbac se apreciază în funcţie de: lungimea, rezistenţa, elasticitatea, fineţea, culoarea şi luciul fibrei.

Fibrele de bumbac fac parte din categoria fibrelor scurte. Lungimea şi fineţea fibrelor reprezintă principalele caracteristici tehnologice ale bumbacului, în funcţie de care fibrele vor fi transformate în fire groase, mijlocii şi subţiri.

Determinarea lungimii fibrelor de bumbac se bazează pe sortarea fibrelor în clase de lungime şi stabilirea lungimii modul şi a lungimii filatorului (lungimea stapel). Pentru această determinare, fibrele sunt paralelizate şi apoi sunt extrase treptat fibrele de diferite lungimi, formîndu-se astfel o curbă.

Ramura urcătoare a curbei reprezintă fibrele cu o lungime mai redusă decît lungimea modul şi cu cît vîrful curbei este mai ridicat, cu atît bumbacul este mai regulat (partea majoritară a fibrelor situîndu-se în jurul lungimii modul). După sortare, se stabileşte clasa modul (clasa de lungime cu frecvenţa cea mai mare), bumbacul fiind mai apreciat cu cît vîrful curbei este situat mai la dreapta.

Lungimea medie a fibrelor corespunzătoare ramurii din dreapta reprezintă lungimea comercială a fibrelor de bumbac, care mai poartă numele de lungimea filatorului sau lungimea stapel.

Fibrele cu lungimea stapel mare sunt transformate în fire fine, rezistente, care sunt apoi folosite la fabricarea produselor textile fine, iar fibrele cu lungimea stapel mică sunt folosite pentru tesături durabile.

Din punct de vedere al lungimii, bumbacul se clasifică în: bumbac extralung, cu o lungime a filatorului de peste 45 mm, bumbac lung: 34-45 mm, bumbac mijlociu: 28-34 mm şi bumbac scurt, sub 28 mm.

Fineţea bumbacului se exprimă prin numărul metric (Nm) şi în militex şi variază între Nm 2.000-12.000. În general, cu cît lungimea bumbacului creşte, cu atît el este mai fin, însă o fineţe exagerată a fibrelor conduce la încîlcirea şi înnodarea acestora.

Din punct de vedere al fineţii, bumbacul este clasificat în: bumbac fin, fibre cu diametrul de pînă la 20 μm; bumbac obişnuit, cu diamterul cuprins între 20-23 μm şi bumbac gros, cu diametrul fibrei de peste 23 μm.

În general, fibra de bumbac se poate caracteriza ca o fibră fină, elastică, uniformă şi suplă.

Fibrele de bumbac prezintă, în gerenal, o culoare albă sau alb gălbuie şi un luciu redus, mat, spre deosebire de bumbacul mercerizat care are un luciu accentuat.

Higroscopicitatea este bună, fibrele absorbind cu uşurinţă transpiraţia, ceea ce le face să fie plăcute la purtare. Repriza este 8,5% iar pentru deşeurile de bumbac, 7%.

În apropierea flăcării, fibra de bumbac nu suferă modificări, în flacără arde rapid şi continuă să ardă şi la scoaterea din flacără, emanînd un miros de hîrtie arsă şi formînd o cenuşă fină, friabilă, de culoare albă-gri.

Bumbacul are o mare afinitate faţă de coloranţi, firele putînd fi vopsite şi imprimate cu uşurinţă, astfel încît se pot obţine ţesături cu o multitudine de culori şi imprimeuri.

Acizii minerali concentraţi degradează bumbacul, transformîndu-l în hidroceluloze, iar prin încălzire cu acid sulfuric concentrat, bumbacul este distrus rapid. Cu soluţie de iodu-iodură de potasiu şi acid sulfuric Vetillard, fibra de bumbac apare la microscop colorată în albastru, reacţie specifică fibrelor celulozice.

Soluţiile alcaline, în funcţie de concentraţie, temperatură şi durată de acţiune, transformă celuloza din bumbac în alcaliceluloză, care prin simpla spălare cu apă, se transformă în celuloză regenerată.

Soluţia cuproamoniacală este solventul cel mai curent al bumbacului, fibra umflîndu-se atît de mult încît diametrul ei poate să crească cu pînă la 1800%.

Rezistenţa specifică a bumbacului este de 36 kgf/mm² iar lungimea de rupere este cuprinsă între 23-38 km, în funcţie de fineţea fibrelor.

Masa specifică a fibrelor de bumbac este de 1,48-1,52 g/cm³.

Kapocul 

Kapocul este o altă fibră naturală de origine vegetală, asemănătoare bumbacului, produsă de copacul cu acelaşi nume.

Kapocul (ceiba sau arborele de bumbac satinat) este numele unui gen de copaci care pot atinge o înălţime de peste 40 m şi care sunt cultivaţi pe scară largă în regiunile tropicale, mai ales în Insula Java, pentru fibrele lor.

Ei prezintă frunze mari, palmate, iar florile sunt în formă de clopot. Seminţele lor capsulate conţin fibre semănătoare bumbacului. Fibrele de kapoc sunt fibre uşoare (conţin mult aer în lumen), scurte, elastice, fragile şi impermeabile şi tocmai de aceea, ele nu pot fi toarse şi ţesute ca fibrele de bumbac, însă sunt larg folosite ca materiale de umplutură în colaci şi veste de salvare, sau ca material izolator.

Prezintă o culoare gălbuie şi sunt mai lucioase decît fibrele de bumbac.

Fibrele liberiene

Fibrele liberiene se găsesc în ţesutul plantelor cu acelaşi nume, unde substanţele pectice le cimentează în aglomerări de fascicule. Aceste fibre au rolul de a conferi flexibilitate plantei pentru a rezista la acţiunea forţelor exterioare şi de a proteja transportul hranei de la rădăcină, spre vîrf.

Fibrele sunt folosite pentru producerea unei game variate de ţesături fine, groase sau tehnice şi alături de bumbac, reprezintă materia primă în obţinerea hîrtiei fine sau de ambalaj.

La plantele textile dicotiledonate celulele sunt dispuse în coaja tulpinii iar la monocotiledonate sunt situate în corpul frunzelor.

Fibrele liberiene sunt clasificate în trei categorii:

• fibre liberiene moi: in şi ramie cotonizată, care sunt fibre suple, destinate unei game largi de ţesături fine şi groase;
• fibre liberiene aspre: cînepa, iuta, chenaful, teişorul etc., care sunt mai lignificate decît inul şi se folosesc pentru ţesături de saci, sfori, frînghii etc.;
• fibre liberiene foarte aspre: manila, sisal, cocos etc., care sunt lignificate şi putrescibile şi se folosesc la fabricarea covoarelor, sforilor, cablurilor etc.

În general, toate aceste fibre se separă de tulpinile lemnoase printr-o operaţie chimico-biologică, numită topire, urmată de o operaţie mecanică, pentru îndepărtarea părţii lemnoase. Astfel, se obţin două tipuri de fibre: fuiorul, alcătuit din fibre lungi şi cîlţii, compus din fibre scurte, încîlcite, cu ghemotoace şi impurităţi.

Inul

Inul face parte din familia Linacee iar fibrele sale sunt pe locul I ca importanţă din categoria fibrelor liberiene, fiind apreciate pentru rezistenţa, luciul, durabilitatea şi higroscopicitatea lor.

Planta este cultivată atît pentru fibrele sale care se filează în vederea fabricării de ţesături dar şi pentru seminţe, din care se extrage uleiul de in.

Cultivarea inului este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri, în zona lacurilor elvenţiene fiind descoperite plase de pescuit şi îmbrăcăminte din in datată cu peste 10.000 de ani în urmă. De asemenea, şi în mormintele egiptene s-au descoperit o serie de obiecte de îmbrăcăminte din in. În Britania, se pare că inul a fost adus din zona Mării Mediterane de către comercianţii fenicieni, manufacturile de in fiind apoi introduse de către romani în întregul imperiu.

Plantele de in cultivate pentru fibre ating înălţimi cuprinse între 0,3 şi 1,2 m iar tulpinele sunt subţiri, cu diametre variind între 2,5-4 mm. Ramurile sunt concentrate în zona vîrfului, frunze sunt mici, în formă lanciată iar florile, de obicei bleu, cîte odată albe sau roz sau violet, conţin 5 petale simetrice.

Fibrele sunt obţinute din tulpinile plantelor înalte, în urma unei serii de operaţii, cum ar fi: topirea, uscarea, zdrobirea şi baterea.

Pentru scurtarea procesului de topire şi pentru creşterea calităţii fibrelor, s-a renunţat la topirea naturală şi s-a trecut la cea cu apă caldă (la o temperatură de 22-30°C, care durează numai 3-5 zile), prin care apa şi microorganismele conduc la descompunerea plantei. Apoi, tulpinile se usucă în aer liber, cînd devin fărîmicioase şi se zdrobesc pe cale mecanică, partea fibroasă ieşind din maşină sub forma unor mănunchiuri, numite fuioare, cu lungimea de cca. 50 cm, încărcate de aderenţe lemnoase, numite puzderii. În final, are loc o separare a fibrelor de puzderii şi o sortare a fibrelor sănătoase.

Spre deosebire de bumbac, fibrele de in conţin lignină, ceruri, grăsimi şi substanţe pectice în cantitate mai mare şi insolubile în apă rece. Acestea au o funcţie de impermeabilitate şi nu se elimină în procesele de finisare. Cerurile şi grăsimile conduc şi la creşterea moliciunii, a elasticităţii şi a capacităţii de filare a inului, conferind fibrei un aspect unsuros.

Fibrele de in sunt fibre pluricelulare, a căror lungime variază între 10-90 cm şi sunt alcătuite din celule de formă cilindrică, cu suprafeţe aproape netede. Inul superior prezintă fibre lungi, între 50-60 cm, rezistente, suple, elastice, albe şi lucioase.

La microscop, celula prezintă pereţi groşi, cu lumenul sub formă de linie ascuţită şi transparentă şi cîteodată, noduri şi deplasări datorită ruperii peretelui în timpul albirii. În lungimea celulelor de in se observă deseori striaţii longitudinale şi transversale, în formă caracteristică de X. În secţiune transversală, fibra de in se prezintă sub formă unor grupuri de poligoane, cu cîte un punct în centru, evidenţiindu-se astfel caracterul ei pluricelular.

Conţinutul de celuloză al inului variază de la o regiune de producere la alta şi tocmai de aceea, identificarea fibrelor de in se face în reacţie cu acidul sulfuric Vetillard şi cu iod iodură de potasiu, cînd fibrele se colorează în albastru pur, dînd reacţia celulozei aproape pure.

Inul poate fi supus unui proces de albire şi de cotonizare, prin care are loc dizolvarea parţială a hemicelulozelor şi a substanţelor pectice cu ajutorul unui procedeu mixt de tratare cu alcalii şi de albire cu oxidanţi. Fibrele bine cotonizate sunt albe, rezistente, lucioase şi relativ aspre, fiind cunoscute şi sub denumirea de fibre de cotonin.

Culoarea fibrelor variază de la culoarea pielii, la cenuşiu, argintiu, gălbui şi castaniu, fibra de cea mai bună calitate fiind de un alb-gălbui. Culoarea evidenţiază atît gradul de maturitate al fibrei cît şi eventualele boli ale plantei. Prin albire, inul capătă o culoare de un alb pur. În general, inul prezintă un luciu mat.

Inul este mai rezistent la atacul microorganismelor, decît bumbacul, se usucă mult mai repede şi este mult mai puţin afectat de acţiunea razelor solare.

În apropierea flăcării, fibra de in nu suferă modificări, în flacără arde rapid şi continuă să ardă şi la scoaterea din flacără, emanînd un miros de hîrtie arsă şi formînd o cenuşă fină, friabilă, de culoare albă-gri.

Pentru că absoarbe şi cedează umiditatea cu uşurinţă şi pentru că este bun conducător de căldură, inul este folosit la confecţionarea îmbrăcămintei de vară, conferind un efect de răcorire.

Repriza fibrelor de in este de 12% iar alungirea la rupere este inferioară bumbacului, fiind de 2-4%, ceea ce face ca prelucrarea să fie mai grea.

Fibra de in este mai rezistentă la acţiunea agenţilor chimici, inclusiv la acţiunea acidului sulfuric decît bumbacul.

Chiar dacă rezistenţa inului creşte în stare udă, o umiditate peste 35% şi folosirea execesivă a produselor alcaline pentru spălare pot afecta fibra, reducîndu-se sarcina de rupere.

Elasticitatea mai redusă decît a bumbacului şi textura moale fac ca inul să se încreţească, tendinţă care se poate reduce prin o serie de tratamente chimice.

Datorită rezistenţei ridicate, fibrele de in sunt folosite şi la fabricarea tapiseriilor, a hainelor de protecţie, a sacilor, corturilor, aţelor pentru încălţăminte şi pentru legarea cărţilor, precum şi în diferite scopuri tehnice.

Rezistenţa specifică a inului este cuprinsă între 36-60kgf/mm² iar lungimea de rupere a inului sub formă de fuior este de 54,3 km, sperioară bumbacului.

Masa specifică a inului este 1,5 g/cm³.

Cînepa 

Cînepa aparţine familiei Moracee şi este numele comun al plantei asiatice numite Cannabis sativa şi al fibrelor acestei plante.

Deseori, apare sub denumirea de cînepă indiană şi este cultivată în Eurasia, în Statele Unite ale Americii şi în Chile, atît pentru fibre, cît şi pentru seminţe.

Planta are o înălţime care variază de la 90 cm la 5 m, în funcţie de climă şi de tipul de sol, fibrele fiind dispuse în coaja tulpinii, care prezintă o formă concavă.

La fel ca şi inul, cînepa este o fibră pluricelulară, însă celulele sunt mai puternic consolidate, mai puţin transparente şi mai neregulate decît celulele fibrelor de in.

La microscop, fibrele de cînepă se prezintă sub forma unui cilindru mai neregulat decît la fibrele de in iar vîrful este rotunjit sau ramificat. Vîrful ramificat al fibrei de cînepă cotonizată reprezintă un avantaj, sporind capacitatea de filare. Uneori, fibrele prezintă striaţii sau adîncituri şi deplasări datorită loviturilor de la meliţare.

Fineţea fibrelor depinde de gradul de maturitate al plantei: fibrele moi, pentru îmbrăcăminte, sunt obţinute de la plante culese în perioada de polenizare iar fibrele rezistente, aspre, folosite la fabricarea chingilor, a plaselor de pescuit, frînghiilor, odgoanelor etc., sunt recoltate în perioada de maturitate a plantei.

Operaţiile de obţinere a fibrelor şi de prelucrare a lor sunt similare celor de la in: tulpinele parţial descompuse sunt uscate, zdrobite şi măcinate pentru separarea părţilor lemnoase de fibre.

Ca fibră elementară, cînepa are o lungime cuprinsă între 1-15 mm, iar fibra tehnică are o lungime de peste 300 mm

Culoarea fibrelor variază între cenuşiu-verzui şi alb. După albire, cînepa devine galben-aurie sau uneori, cenuşiu-argintie şi cu cît culoarea tinde către alb, cu atît cînepa este de mai bună calitate. După spălari repetare cu apă şi săpun, articolele din cînepă continuă să se albească, devenind mai moi şi cu un tuşeu mai plăcut.

Luciul este mai scăzut decît la in şi diferă de la o specie la alta.

În apropriere de flacără şi în flacără, fibra de cînepă se comportă la fel ca bumbacul şi inul iar aspectul cenuşii şi mirosul degajat este specific fibrelor celulozice.

Spre deosebire de in, fibrele de cînepă nu rezistă la călcare, plesnind din cauza temperaturii şi a presiunii şi de aceea, pentru realizarea confecţiilor, de obicei, firele de cînepa se amestecă cu cele de in.

Cu iod-iodura de potasiu şi acidul sulfuric Vetillard, cînepa dă o coloraţie albastră, specifică fibrelor celulozice, însă stratul exterior al celulei apare colorat în galben, fapt ce deosebeşte cînepa de in.

Masa specifică a cînepii este 1,5 mg/cm³ , iar repriza este la fel ca şi a inului, 12%.

Lungimea la rupere este cuprinsă între 41-52 km, cînepa de vară fiind mai puţin rezistentă decît cea de toamnă iar rezistenţa specifică este 45 kgf/mm², fibrele mai rezistente fiind cele provenite din zona tulpinii mai apropiată de rădăcină.

Fibrele sunt utilizate la fabricarea unei varietăţi de produse textile, incluzînd produse de îmbrăcăminte pentru uz comun şi pentru marină, sfori, ambalaje etc.

Alte plante, neînrudite, care apar sub denumirea comună de cînepă, sunt: sisalul, manila, etc.

Sisalul

Sisalul este fibra naturală provenită de la un gen de plante numite Agave care cresc în deşerturile emisferei vestice.

Sisalul, sau „cînepa de sisal”, originar din Indiile de Vest, mai este întîlnit în Mexic şi în alte ţări tropicale din Eurasia. Fibrele, obţinute din frunzele acestei plante, prezintă o lungime de pînă la 1,5 m, sunt aspre şi rezistente.

Fibrele sunt mai uşoare decît cînepa, dar mai grele şi mai rezistente decît manila, însă prin frecare se destramă.

Din sisal se confecţionează sfori, cabluri, coşuri, plase etc.

Manila

Manila, cunoscută şi sub denumirea de cînepa de Manila sau abaca, este numele fibrelor obţinute din cozile frunzelor plantei cu acelaşi nume. Planta este originală din Filipine şi pe arii mai reduse se cultivă şi în Asia de Sus-est şi în America Centrală.

Prelucrarea plantelor se realizează într-un mod similar inului şi cînepii.

Celulele sunt rotunjite şi prezintă striaţii, au un lumen larg, iar pereţii sunt de grosime constantă. Caracteristic manilei este vîrful foarte ascuţit al celulei.

Fibrele au o culoare gălbui-cafenie şi sunt lucioase, iar cele fine, deseori cu o lungime de 5 m, sunt utilizate în fabricarea firelor destinate confecţiilor ţesute sau tricotate. Fibrele mai aspre sunt folosite pentru realizarea sforilor, a frînghiilor rezistente şi a odgoanelor, mai ales pentru faptul că rezistenţa fibrelor nu scade o dată cu creşterea umidităţii.

Fibrele de manila sunt foarte uşoare şi rezistente la acţiunea apei marine, însă în contact cu umiditatea, ele se rigidizează. Repriza fibrelor de manila, ca şi a celor de sisal, este de 12,5%.

Iuta 

Iuta reprezintă numele comun al două specii de plante (Corchorus oliteruis şi Corchorus capsularis) şi al fibrelor acestora. Iuta este o plantă erbacee anuală care se cultivă atît în zonele secetoase, cît şi în cele umede. Datorită costului redus al fibrelor cît şi a comportării bune la filare este larg răspîndită, mai ales în ţările tropicale. Înălţimea plantei este de 4 m şi prezintă flori mici galbene, singulare sau în pereche.

Fibrele extrase din tulpină sunt puternic lignificate şi se caracterizează printr-un luciu accentuat şi o mare tenacitate dar sunt fragile şi distruse cu uşurinţă de umiditate.

La microscop, iuta se prezintă asemănător cu fibrele de cînepă, fiind tot o fibră pluricelulară, însă celulele cilindrice sunt mai largi şi reunite în fascicule fără striuri. Celulele au un aspect neregulat, alternînd porţiuni subţiri cu altele îngroşate, au pereţii transparenţi iar extremităţile fibrelor sunt rotunjite. Lumenul se îngroaşă în unele zone şi, de aceea, grosimea pereţilor apare neregulată.

În aproprierea flăcării, ca şi în flacără, mirosul, culoarea şi aspectul cenuşii sunt caracterstice fibrelor vegetale.

Culoarea fibrelor de iută variază de la alb-gălbui, la galben–brun iar sub influenţa aerului se modifică în brun-închis. Cu cît culoarea iutei este mai argintie, cu atît ea este de mai bună calitate. Albirea cu hipoclorit nu să rezultate satisfăcătoare şi de aceea, iuta nu se albeşte decît în cazuri excepţionale.

Luciul este mai ridicat decît la in şi cînepă.

Fibrele de iută au o mare afinitate faţă de toate categoriile de coloranţi, însă cu timpul, tonurile se închid la culoare.

Iuta este higroscopică, absorbind apa într-o proporţie de 33% iar repriza este 13,75%.

Iuta nu rezistă la acţiunea aburului sub presiune (în abur sub presiune la 140°C se distruge în proporţie de 22%). De asemenea, iuta este mai puţin rezistentă decît inul şi cînepa, iar lumina, aerul şi umezeala o fac fărîmicioasă, reducîndu-i şi mai mult rezistenţa. Datorită conţinutului ridicat de lignină, fibrele au o rezistenţă mică la flexiuni bruşte şi de aceea, sforile din iută se rup repede în dreptul nodului.

Masa specifică este de 1,5 g/cm³.

Principalele domenii de utilizare ale iutei sunt: ţesături de ambalaje, saci, covoare, hîrtie de slabă calitate, precum şi în scopuri tehnice etc.

Ramia 

Ramia este numele unei plante şi al fibrelor naturale ale acesteia. Sunt cele mai lucioase, durabile şi moi fibre naturale, mai rezistente decît bumbacul şi, de asemenea, prezintă o bună rezistenţă la acţiunea factorilor chimici şi microbiologici.

Problemele care apar în legătură cu ramia sunt de natură tehnologică, decorticarea tulpinilor făcîndu-se anevoios.

În vederea filării fine, ramia este supusă procesului de cotonizare, prin tratare cu soluţii alcaline sub presiune (se degomează), proces prin care se distrug cleiurile vegetale care solidarizează fibrele între ele şi care conduce la albirea ramiei.

Masa specifică a fibrelor de ramie este 1,51-1,59 g/cm³ iar repriza este de 6,52%.

Fibrele de cocos

Fibrele de cocos provin din fructele unei varietăţi de palmier, numit cocotier. Fibrele sunt smulse de pe nucile de cocos încă necoapte şi apoi sunt supuse unei operaţii de topire în apă de mare, timp de 4-12 luni, urmată de strivire, spălare, uscare şi pieptănare.

Aceste fibre sunt rezistente la apa şi la sărurile de mare, în mediu umed îşi conservă rezistenţa, iar cablurile confecţionate din fibre de cocos plutesc pe apă.

Sunt folosite la fabricarea cablurilor, frînghiilor, a colacilor de salvare etc.

Fibre naturale de origine minerală

Fibrele de azbest sunt extrase din diferite varietăţi de roci (crisotil, crocidolit, amosit etc.), care conţin zone cu structură fibroasă, intercalate cu zone de steril.

Fibrele de azbest prezintă o serie de proprietăţi care le-au făcut des utilizate în trecut: sunt rezistente la tracţiune, sunt neaprinzibile, au bune proprietăţi de izolare termică, electrică şi acustică, rezistenţă satisfăcătoare la coroziune şi o masă specifică de 2,10-2,82 g/cm³.

Începînd cu anul 1931 (în Anglia) a fost descoperit caracterul toxic al azbestului (favorizează apariţia cancerului pulmonar şi a tumorilor maligne ale peritoneului), efectele manifestîndu-se după cca. 20-50 de ani de la prima aspirare a prafului de azbest. Ca urmare, în prezent el nu mai este folosit în nici un domeniu.