Хлопок – ткань из волокна растительного происхождения, является часто используемым текстильным волокном. Большое предпочтение отдается ему благодаря многим полезным свойствам. Из растительных волокон хлопок является наихудшим проводником тепла и поэтому кажется более теплым, чем, например, лен.
Хлопок имеет также хорошее свойство впитывать влагу, в силу чего хлопчатобумажные изделия приятнее носить, они не электризуются, их легко красить и отделывать. Из недостатков можно отметить низкую износостойкость и высокий процент усадки.
О материале
Хло́пок — волокно растительного происхождения, покрывающее семена хлопчатника, важнейшее наиболее дешёвое и распространённое растительное волокно.
В русской технической литературе до второй половины XIX века вместо слова «хлопок» применяли термин «хлопчатая бумага», сохранившийся до настоящего времени в словах: хлопчатобумажная ткань, хлопчатобумажная промышленность и других.
Состав и строение
Волокно хлопка представляет собой одну растительную клетку, развивающуюся из кожуры семени. Толщина одного волокна — 15—25 мкм; в зависимости от длины волокна (от 5 до 60 мм), изготовленную из него пряжу классифицируют как коротковолокнистую, средневолокнистую и тонковолокнистую и подвергают различной обработке (подробнее — в статье хлопчатобумажные ткани). Волокно представляет собой полую трубочку (что объясняет хорошую теплоёмкость), завитую вокруг своей оси (7—10 раз на 1 мм). По мере созревания волокна растут отложения целлюлозы, в результате чего прочность волокна возрастает. По химическому составу на 95 % состоит из целлюлозы, остальные 5 % — жировые и минеральные примеси.
Свойства
- Обладает высокой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу). Волокно при набухании увеличивается примерно на 40 % по объёму. В отличие от других тканей, у хлопка при намокании прочность не понижается, а повышается (примерно на 15 %).
- По прочности сравним с шёлком (если сравнивать разрывную нагрузку натуральных волокон); уступает по прочности льну и превосходит шерсть.
- Как и все натуральные ткани, чувствителен к свету — после 940 часов воздействия солнечных лучей прочность снижается вдвое.
- Более, чем шёлк, чувствителен к длительному воздействию высоких температур — после трёх суток нагревания до 150 °C прочность уменьшается вдвое.
- Термопластичен — способен «запоминать» форму после нагревания (другими словами — поддаётся утюжке), что позволяет добавлять хлопок в костюмные ткани из синтетических волокон для улучшения свойств.
- Рекомендуемая температура влажно-тепловой обработки — 130 °C.
- Обладает хорошими теплозащитными характеристиками за счёт полого строения волокна.
- Ткани без обработки легко сминаются и истираются; устойчивость к истиранию решается добавлением синтетических тканей (капрона); повышенная сминаемость устраняется после так называемой несминаемой отделки мочевиноформальдегидной или меламинформальдегидной смолой.
- Как и другие натуральные волокна, не растворяется в органических растворителях (например, в муравьиной кислоте, уксусе, спирте), что позволяет использовать эти легкодоступные реактивы для очистки сложных пятен на хлопковых тканях в домашних условиях. Однако, чувствителен к действию неорганических кислот и щелочей; обработка щелочами (например, едким натром применяется при изготовлении ткани (Мерсеризация).
- Чувствителен к деятельности микроорганизмов (другими словами — гниёт).
При горении хлопок издаёт запах жжёной бумаги.
Преимущества тканей из хлопкового волокна:
- дешевизна производства
- хорошие гигиенические свойства (по совокупности гигроскопичности и воздухопроницаемости)
- способность к усадке
Недостатки тканей из хлопкового волокна:
- без специальной обработки хлопковые ткани подвержены пиллингу, истираемости, сминаемости
- как и все натуральные ткани, чувствителен к свету
- большая величина необратимых деформаций (растягивание изделия) вследствие малой величины упругой деформации
История
Впервые в Старом Свете хлопок стал культивироваться 7000 лет назад (5-е тысячелетие до н. э.) представителями цивилизации, находившейся в долине Инда. Свидетельства о выращивании хлопка были найдены при археологических исследованиях мергархской культуры, где были обнаружены медные бусы с сохранившимися хлопковыми нитями. В период Индской цивилизации, которая занимала огромную площадь в северо-западной части Южной Азии, где ныне располагаются территории восточного Пакистана и северо-западной Индии, хлопок получил дальнейшее распространение. Производство хлопка в долине Инда было весьма развито, а некоторые методы, которые применялись в те времена для хлопкопрядения и обработки, продолжали использоваться вплоть до периода современной индустриализации Индии. Между 2000 и 1000 годами до н. э. хлопок распространился практически по всей Индии. Например, он был найден при раскопках в Халлусе, штат Карнатака (1000 год до н. э.). Использование текстильных изделий из хлопка распространилось из Индии до Средиземного моря и далее.
Изделия из хлопка были обнаружены в пещере близ Теуакана, Мексика, и датированы около 5800 годом до н. э., хотя данные датировки неточны вследствие разложения волокон. Другие источники относят окультуривание хлопка в древней Мексике приблизительно к 5000—3000 годам до н. э..
Хлопок был неизвестен греками и арабам до времён войн Александра Македонского. Современник Александра древнегреческий путешественник Мегасфен рассказывал полководцу Селевку про то, что «…были деревья, на которых растёт шерсть» (отрывок из «Индики» Мегасфена).
В Иране (Персии) история хлопка уходит в прошлое к эре Ахеменидов (V век до н. э.). Однако источников, относящихся к выращиванию хлопка в Иране перед появлением там ислама, дошло до наших дней очень мало. Выращивание хлопка было распространено в Мерве, Рее, а также в районе Фарс. В стихах персидских поэтов, особенно в Шахнаме Фирдоуси, можно найти множество отсылок к хлопку («panbe» на персидском языке. Марко Поло (XIII век), рассказывая о главных продуктах Персии, упоминает в том числе и хлопок. Жан Шарден, французский путешественник XVII века, который посетил Персию Сефевидов, подтвердил существование там обширных хлопковых плантаций.)
Во времена династии Хань китайцы выращивали хлопок на территории нынешней провинции Юньнань.
В Перу выращивание местной разновидности хлопка Gossypium barbadense (англ. Gossypium barbadense) стало основой развития береговых культур, таких как культура Норте-Чико, Моче, культура Наска. Хлопок выращивался в верховьях рек, и сделанные из него сети затем обменивались у жителей рыболовецких прибрежных деревень на внушительные количества рыбы. Испанцы, прибывшие в Мексику и Перу в начале XVI века, нашли местных жителей, выращивающих хлопок и носящих одежду, изготовленную из него.
Во времена окончания Средневекового периода, хлопок становится известен в северной Европе как предмет импорта, без малейшего представления о том, как он на самом деле производится, было известно только, что он получается из растений. Учитывая его схожесть с шерстью, люди рождали догадки, будто хлопок получается из овец, рождающихся из растений. Джон Мандевиль, в своих записях от 1350 года утверждает как факт ныне кажущееся нелепым верование: «Там (в Индии) растёт удивительное дерево, из ветвей которого рождаются маленькие овечки. Эти ветви такие гибкие, что они склоняются вниз, давая возможность овечкам питаться, когда они голодны» (см. также Баранец). Это верование закрепилось в многих европейских языках в слове, обозначающем «хлопок», например, в немецком Baumwolle, которое переводится как «древесная шерсть». К концу XVI века хлопок возделывался повсеместно в теплых регионах Азии и Америки.
Производство хлопка в Индии во время Британского завоевания и основания Британской Индии в конце XVIII — начале XIX веков неуклонно сокращалось. Большей частью это происходило из-за агрессивной колониалистской политики Британской Ост-Индской компании, преследующей свои корыстные цели, которая сделала обработку и производство изделий из хлопка местным населением неконкурентноспособным. Индия была принуждена поставлять только сырой хлопок и обязана, путём введения специальных законов, закупать готовый текстиль в Британии.
Первым орудием для очистки хлопка от семян в Индии была так называемая «чурка», состоявшая из двух валиков, причём верхний — неподвижный, а нижний — вращаемый с помощью рукоятки. Хлопок с семенами подавался между валиками, валик захватывал волокно и протаскивал его на другую сторону, а семена, которые не могли пройти между валиками, отрывались и падали впереди. При этой операции два-три сменных рабочих могли очистить в день не более 6—8 кг чистого хлопка. Поэтому о крупном и дешёвом производстве хлопка не могло быть и речи.
Промышленная революция в Британии
Наступление промышленной революции в Британии обусловило взрывное развитие хлопковой индустрии, что сделало текстиль главным экспортным товаром англичан. В 1738 году Льюис Пол (англ. Lewis Paul) и Джон Уайат (англ. John Wyatt) из Бирмингема, Англия запантетовали прядильную машину с вращающимися валами и систему с ровничной катушкой для получения хлопкового полотна более равномерной толщины. Позднее, изобретение в 1764 году прядильной машины периодического действия (англ. Spinning jenny) и изобретение в 1769 году Ричардом Аркрайтом механизма для прядения позволило британским ткачам производить пряжу и одежду из хлопка значительно более быстрыми темпами. С конца 18 века английский город Манчестер получает прозвище Хлопкополис (Cottonopolis), поскольку хлопчатобумажная промышленность заполоняет город и он становится центром мировой торговли продуктом. Производственные мощности Британии и Соединённых Штатов увеличились с изобретением в 1793 году американцем Ели Уитни первой эффективной хлопкоочистительной машины коттон-джин. До этого времени хлопковые волокна извлекались из семян вручную, что было чрезвычайно трудоёмко. Для того чтобы произвести тюк хлопка требовалось более 600 человеко-часов труда, что делало производство хлопка в США в производственных масштабах экономически нецелесообразным, даже с условием использования рабского труда. Изобретение Уитни позволило сократить время производства тюка хлопка до приблизительно 12 часов.
Совершенствование технологии и усиливающийся контроль над мировым рынком позволили британским торговцам создать цепочку по производству, в которой сырой хлопок закупался на колониальных плантациях, из него создавалась хлопковая ткань на мельницах Ланкашира, которая затем экспортировалась с помощью английского флота на подконтрольные колониальные рынки в Британской Западной Африке, британской Индии и Китае (в Шанхай и Гонг-Конг).
К 1840 году Индия уже не справлялась с поставками огромного количества хлопкового волокна, требуемого механизированными фабриками Британии, в то время как транспортировка по морю большого объёма дешёвого хлопка из Индии в Британию была весьма дорогой и занимала много времени. По этой причине, а также вследствие того, что американский хлопок обладал лучшими характеристиками (американские сорта хлопка хлопчатник обыкновенный и Gossypium barbadense (англ. Gossypium barbadense) имели более длинные и прочные волокна), британские торговцы стали закупать хлопок с плантаций США и Вест-Индии. К середине 19 века Король Хлопок (англ. King Cotton) становится краеугольным камнем экономики южных штатов. В США выращивание и сбор урожая на хлопковых плантациях стало основным занятием рабов.
Во время Гражданской войны в США экспорт хлопка из страны почти прекратился из-за блокады союзниками портов южан, а также в силу того, что конфедераты приняли решение прекратить экспорт, надеясь, что это вынудит Великобританию признать Конфедерацию или принять участие в войне. Но англичане и французы вместо этого стали закупать египетский хлопок. Были сделаны значительные инвестиции в развитие хлопковых плантаций, правительство Исмаил-паши получало солидные займы от европейских банкиров и фондовых бирж. Также в это время вновь возросло выращивание хлопка в Индии.
После окончания Гражданской войны и издания Прокламации об освобождении рабов хлопок продолжал оставаться главной сельскохозяйственной культурой Юга. Распространилась испольщина, когда свободные фермеры-афроамериканцы и безземельные белые фермеры работали на плантациях богачей за долю дохода. Плантации требовали большого количества рабочей силы вследствие трудоёмкости ручного процесса сбора хлопка вплоть до 1950-х годов, когда появились комбайны. В целом, с начала 20 века происходило падение уровня занятости в хлопковой промышленности в силу развития механизации. На сегодняшний день хлопок остаётся главным экспортным товаром юга Соединённых Штатов и большую часть ежегодного урожая хлопка составляет длинноволокнистый хлопок американских сортов.
Культивирование
Успешное культивирование хлопка требует длительного периода тёплых температур без заморозков, достаточного количества солнечных дней и умеренных осадков, обычно от 600 до 1200 мм. В общем случае подходящие условия для произрастания встречаются в тропических и субтропических поясах северного и южного полушарий в регионах с сухими продолжительными сезонами. Большая часть хлопка в наше время выращивается с использованием систем ирригации и орошения. Время посадки в северном полушарии может разнится от февраля до начала июня. Область в Соединённых Штатах, известная как Южные равнины (South Plains), является крупнейшим регионом по непрерывному выращиванию хлопка в мире. Вода для поливки хлопка в этом сухом регионе добывается из водоносного горизонта Огаллала (англ. Ogallala Aquifer). Устойчивость хлопка к солям и засухе делает его удобной культурой для аридных регионов. В связи с тем, что на Земле в настоящее время существует проблема водных ресурсов, те экономики, что зависят от хлопка, сталкиваются с серьёзными трудностями и проблемами, касающимися окружающей среды. Например, непродуманное культивирование и ирригация привели к опустыниванию больших площадей в Узбекистане, для которого хлопок является главным экспортным товаром. Забор воды на орошение, в том числе и хлопковых полей, привёл к трагедии Аральского моря.
В настоящее время хлопок может выращиваться таким образом, чтобы иметь не только привычный желтовато-белый цвет, но и красный, зелёный и коричневый (см. Naturally colored cotton).
Площади посевов хлопчатника по годам (FAOSTAT)га.
| Производство хлопка по годам (FAOSTAT)тыс. тонн.
|
По оценкам, на хлопковых плантациях в мире ежегодно отравляются пестицидами 300—500 тысяч людей, 20 тысяч из них погибают.
Получение
При созревании коробочка хлопчатника раскрывается. Волокно вместе с неотделёнными семенами — хлопок-сырец — собирается на хлопкоприёмных пунктах, откуда его отправляют на хлопкоочистительный завод, где происходит отделение волокон от семян. Затем следует разделение волокон по длине: собственно хлопок-волокно — волокна длиной более 20 мм, пух (линт) — менее 20 мм, и подпушек (делинт) — менее 5 мм.
Применение
Хлопок идет на текстильную обработку для получения хлопчатобумажной пряжи. Из хлопка вырабатывают ткани, трикотаж, нити, вату и другое. Пух и подпушек хлопка применяют в химической промышленности как сырьё для изготовления искусственного волокна и нитей, плёнки, лаков и т. п.[24] Его используют во взрывчатых веществах.
Экономика
| Мировое использование хлопка, тыс. тонн | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2001−2002 | 2002−2003 | 2003−2004 | 2004−2005* | 2005−2006** | |
| Всего | 20 288 | 21 184 | 21 352 | 23 080 | 23 650 |
| КНР | 5 700 | 6 500 | 7 000 | 8 100 | 8 600 |
| Индия | 2 910 | 2 914 | 3 000 | 3 300 | 3 400 |
| ЕС, ЦВЕ*** | 2 430 | 2 399 | 2 224 | 2 240 | 2 200 |
| Пакистан | 1 855 | 2 042 | 2 100 | 2 300 | 2 370 |
| Восточная Азия, Австралия и Океания | 2 127 | 2 075 | 1 885 | 1 850 | 1 830 |
| США | 1 676 | 1 583 | 1 413 | 1 350 | 1 280 |
| Бразилия | 830 | 760 | 825 | 900 | 900 |
| СНГ | 671 | 674 | 686 | 710 | 730 |
| Прочие | 2 090 | 2 237 | 2 218 | 2 330 | 2 330 |
| Примечание: * — оценка; ** — прогноз; *** — включая Турцию. | |||||
Начиная с 1998—1999 годов главным потребителем хлопка является текстильная промышленность Китая (около 35 % мирового потребления). Потребности в хлопке не компенсируются собственными ресурсами Китая, принуждая его к импорту сырья.
Крупнейшим экспортёром хлопка в период 2001—2005 годы являются США (чуть меньше 40 % всего экспорта), на втором месте — африканские страны «зоны франка» (9—13 %).
Урожайность
Средняя урожайность хлопка составляет 30 ц/га (3 т/га или 300 т/км²). Максимальная 50 ц/га (5 т/га или 500 т/км²)
В геральдике
Хлопчатник изображен на гербах Узбекистана, Туркменистана и Таджикистана.
Органический хлопок
Органический хлопок (англ. organic cotton) — это хлопок, выращенный из семян хлопчатника, не подвергавшихся генетической модификации, без химических удобрений, инсектицидов и пестицидов, то есть «экологически чистый» материал. В этом заключается главное отличие органического хлопка от обычного.
В наибольших количествах выращивается в Турции, Индии, Китае. Кроме того, плантации хлопка существуют в Перу, Парагвае, Мали, Сенегале, Таиланде, Пакистане и Казахстане.