научный журнал «Актуальные исследования» #21 (100), июнь '22

Технология получения конопляных нитей

Статья о технологии получения конопляных нитей рассматривается в качестве исследования производства легко возобновляемых природных материалов в России для нахождения альтернативных материалов из хлопка.

Аннотация статьи
натуральные ткани
отечественное производство
эко материалы
волокно
Ключевые слова

Вопрос культивации конопли на Руси берет свое начало еще с VII – IX веков. Уже тогда люди активно использовали волокна конопли для изготовления канатов, сетей, конской упряжи, а из семян давили растительное масло, которым спасались от голода. Со временем эта отрасль набирала обороты и развивалась параллельно с потребностями человека.

Во времена Советского Союза широко развивалась конопляная промышленность. Выращивание технической конопли долго оставалась высокодоходной отраслью сельского хозяйства, из волокон изготавливали обувь, паруса для судов, косметику, нитки, краски. В 1928 г. Россия занимала лидирующее место в мире по площади засевов. В 1934 г. было произведено около 40 тонн конопляных волокон и почти 5 тысяч тонн масла, а к 1935-му эти цифры выросли до 45 тысяч и 6500 тонн. В этот период пеньку использовали на производствах по изготовлению тканей, крученого шпагата, составляющих рыболовных снастей, обуви. Канаты из конопли не имели свойства растягиваться, а экологичные ткани обладали высокой воздухопроводимостью и способностью впитывать влагу. Кроме того, конопля шла на производство бумаги, ценилось это растение и в фармацевтике, а продовольственная промышленность пускала его на олифу и краски.

в 70 – х годах XX века России перестала выращивать сверхприбыльную культуру, а затем вообще запретила. И до сих пор выращивание конопли преследуется по закону. Это обусловлено тем, что конопля может использоваться как наркотик.

Российский предприниматель, засеял технической коноплёй 1500 гектаров земли в Нижегородской области.

Для посева использовались стандартные сеялки, которые применяют и для работы с зерновыми культурами. Важным условием было – не сажать семена глубже двух сантиметров, иначе не взойдут. Также нужна специализированная техника, чтобы по осени убрать на зеленец техническую коноплю (собрать на волокно).

После комбайна необходимо на несколько дней (а в некоторых случаях недель) оставить скошенную солому в поле для получения тресты – отмацерированной соломы. Далее идет процесс, позволяющий получить волокно для изготовления ткани, – мацерация – отделение волокна (пеньки) от сердцевины (древесины или костры). В это время из техники используется только ворошитель.

Биологическая мацерация в Нижегородской области проходит «на ура», благодаря климату (много ветра и росы). Если росы нет, но рядом есть проточная вода, то стебли замачивают на несколько недель или месяцев, а потом сушат. В более тёплых, соответственно и сухих, регионах мацерация проходит плохо, получить волокно можно только с помощью автоклавов (или специальных ёмкостей с жидкостью), но зато там хорошо заниматься получением семян.

Твёрдая часть стебля – костра – отходный материал. Хотя её тоже применяют во многих областях – на Руси из неё делали арболит (лёгкий бетон), использовали как подстилку для животных, как мульчу в растениеводстве и для производства бумаги.

После мацерации конопляную солому (тресту) нужно собрать в тюки. Можно использовать разные машины-тюкователи (или пресс-подборщики). Тюки нужно собирать максимально компактными – чем больше тюк, тем больше складов для хранения нужно строить, что невыгодно.

Первым заказчиком компании «Нижегородские волокна конопли» стало Министерство обороны Китая, утвердив программу развития конопляной отрасли. В России тоже есть небольшое количество клиентов – компании из Ивановской и Владимирской областей. Главное желание компании «Нижегородские волокна конопли» - чтобы все потребители были в России – чтобы развивать отечественный рынок и не отправлять ничего за границу. И только после насыщения внутреннего рынка заняться экспортом.

Министерство обороны Китая планирует заменить хлопковую одежду конопляной. Не полностью, а получить смесь: конопли с хлопком для летней одежды и конопли с шерстью для зимней. Одно из свойств конопли –защищать одежду от моли, что выгодно повлияет на смесовые материалы конопли и шерсти. Конопля – гипоаллергенный природный антисептик, этим хотят воспользоваться в Китае.

Министерство обороны Китая провело исследование: отправило в поход часть военных в хлопковой одежде, а часть – в конопляной. Когда они вернулись, у военных, которые носили одежду из хлопка, были вши и нагноения, а у тех, на которых была одежда из конопли, не было вшей, раны зарубцевались. Также обувь из конопли не пропитывается запахом пота при носке.

Кроме ткани конопля используется и в других отраслях. Компания специализируется на двух направлениях – на тканых и нетканых материалах. Нетканые материалы – это геотекстиль, брезент, броня.

Как и другие материалы природного происхождения, конопляные волокна требуют специальной обработке. Если провести сравнение льна и конопли, то волокно длиннохвостной конопли, в отличие от льняного, требует отвода воды в качестве подготовки высококачественных прядильных волокон для производства тонкого текстиля. Улучшенные микроорганизмы или ферменты могут усилить или заменить традиционную воду. Взрыв пара – еще одна потенциальная технология, которая была экспериментально применена к конопле.

Традиционно коноплю принято вымачивать естественным образом – в поле, но погодные условия образуют разные по качеству волокна. Во время этого процесса грибы и дрожжи колонизируют коноплю и продуцируют полисахарид-деградирующие ферменты, которые размачивают и разрушают клетки паренхимы. Этот процесс может быть заменен более контролируемой процедурой подачи воды, в которой стебли растений помещают в резервуары с водой 30-40°C в течение 4 дней. После реставрации древесное ядро разбивается на мелкие кусочки, которые можно отделить от волокон путем декортификации, парой вращающихся толиков, которые раздавливают шипы

В лабораториях волокна изолируют с помощью ручного пилинга. Выделенные материалы представлены в виде больших пучков волокон, используемых в нетканых волокнистых матах, которые получают сушкой в воздухе и иглопробиванием с неконтролируемой и, следовательно, случайной ориентацией волокон. Производство выровненных волоконных сборок также может проводиться, в лабораторном масштабе, путем расчесывания волокон в воде, их растяжения и сушки на воздухе.

Во время забора воды конопляный луб разделяется на крупные пучки волокон. Требуется дополнительная обработка для дефибрирования пучков в отдельные волокна и небольшие пучки волокон, пригодные для производства нити из конопли. Это происходит благодаря деградации или разрушения средних ламелей между отдельными волокнами. Обработка ферментами, мокрое окисление и обработка NaOH могут деградировать пектин и лигнин в средних ламелях между отдельными волокнами.

Отточенные пучки волокон длиной 0,5-2 м традиционно используются для производства пряжи и канатов. Первое чесание делается в два этапа, чтобы выпрямить волокна и удалить короткие неупорядоченные волокна с помощью металлической щетки; это приводит к появлению параллельных волокон, полезных для прядения. В промышленном масштабе чесание выполняется металлическими прижатыми щетками и вращающимися роликами для вытягивания волокон вперед. Этот метод также используется для изготовления ленты более коротких волокон, таких как льняные волокна.

При ручном формовании пряжи некоторые волокна из ленты устанавливаются на вращающемся крюке. Материал растягивается во время процесса скручивания и к нему добавляют больше волокон, в то время как рука перемещается назад, удлиняя прядильное количество пряжи и поддерживая постоянную толщину нити. Растягивающая часть этого процесса называется вытяжением. При обработке волокна выпрямляются путем пропускания ленты через ряд роликов с увеличенной скоростью вращения в прямом направлении. Процесс вытяжки удлиняет толстые участки конопляной нити, поэтому они имеют ту же толщину, что и более тонкие секции, в результате получается однородная лента, готовая к прядению.

Наиболее распространенным методом прядения является кольцевое прядение, в котором ленты, доставленные из чертежных роликов, скручиваются бегунком, который свободно вращается на кольце. Кольцо распределяет пряжу на вращающуюся бобину. Каждое вращение бегунка вводит один поворот. Увеличенная скорость доставки от чертежных роликов уменьшает количество завихрений на длину. Изгиб заставляет волокна занять спиральную структуру, приводя к трению скольжения между волокнами и осевой прочности в нити. Полученную пряжу можно намотать на металлическую раму, чтобы получить выровненные волокнистые сборки, готовые для композитного производства.

Текст статьи
  1. Институт конъюнктуры аграрного рынка. Возделывание и переработка конопли- [Электронный ресурс]: http://ikar.ru/1/articles/358/
  2. Федеральные проекты нормативных правовых актов бизнес редакция Минпромторга [Электронный ресурс]: https://www.forbes.ru/biznes/ 443575-minpromtorg-utocnit-uslovia-kul-tivacii-promyslennoj-konopli
  3. Усачева О. Ю. Перспективные экологичные материалы для одежды // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2017. – Т. 39. – С. 4186–4190. – URL: http://e-koncept.ru/2017/971164.htm.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 02 июля по 08 июля
Осталось 3 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
12 июля
Загрузка в eLibrary
12 июля
Рассылка печатных экземпляров
22 июля