Структура льна

Различают три типа льна:

• долгунец, имеющий слабо ветвящийся только у вершины стебель и используемый в основном для получения текстильного волокна;
• кудряш, культивируемый на семена (масличный лен), имеет пучок ветвящихся стеблей, низкорослый, произрастает в южных районах;
• межеумок, занимающий по своему строению промежуточное положение, имеет ветвящийся стебель, его волокно может использоваться для производства грубых тканей и шпагата.

Растение льна:
а – виды льна;
б – цветок;
в – семенная головка

Мы будем рассматривать лен-долгунец. Длина его стебля 80 – 120 см, диаметр 1 – 3 мм. Цвет стебля во время вегетации меняется: сначала он зеленый, затем молочно-восковой и, наконец, желтый. Вдоль стебля на расстоянии 15 см растут узкие (3 – 5 мм) длинные (25 – 35 мм) листья. После цветения по мере созревания листья опадают. На вершине стебля образуются несколько веточек, которые тоже могут ветвиться. На концах веточек вырастает цветок без запаха голубого, иногда белого или розового цвета, у которого пять лепестков и пять тычинок. После самоопыления цветок превращается в семенную головку.

На поперечном срезе стебля можно наблюдать наружный слой-кожицу (эпидермис) 1 с поверхностью, покрытой пленкой, пропитанной воскообразными веществами (кутикула) 2. Кожица состоит из плотных сосудистых клеток с утолщенными стенками. Кора 3 расположена непосредственно под кожицей. Ее клетки частично заполнены хлорофиллом. Лубо-волокнистые пучки 4 залегают в тканях коры. Они состоят из групп элементарных волокон с толстыми целлюлозными стенками, склеенных между собой срединными пластинками из пектинов и других клеящих веществ. По форме элементарные волокна граненые и склеивание идет по плоскостям – граням волокон. Проводящая ткань 5 состоит из тонкостенных удлиненных клеток. Образовательная ткань (камбий) 6 в виде одно- или двухслойного кольца лежит на границе с древесиной 7. Сердцевина 8 выстилает внутреннюю часть стебля. Полость 9 не заполнена тканями. Примерно треть поперечного сечения стебля (исключая полость и сердцевину) занимают волокнистые и окружающие их ткани. Две трети заполнены древесиной. По массе это 25 – 45% луб и на 75 – 55% древесина. Элементарные волокна длиной от 2,5 до 120 мм ориентированы вдоль стебля, имеют заостренную с обоих концов форму и внутри замкнутый со всех сторон канал. Склеенные по граням элементарные волокна образуют пучки технических волокон. Элементарные волокна сдвинуты вдоль пучка и их утоненные концы как бы вклиниваются между соседними. Местами волокнистые пучки (технические волокна) склеиваются между собой, образуя сетчатую структуру (анастомоз).


Строение стебля льна (срез)
1 – кожица (эпидермис)
2 – кутикула
5 – кора
4 – лубоволокнистые пучки
5 – проводящая ткань
6 – образовательная ткань
7 – древесина
5 – сердцевина
9 – полость

В процессе мятья и трепания волокна приобретают вид длинных прядей, длина которых приблизительно равна длине стебля. Часть волокон при этом обрывается или откалывается, спутывается и попадает в отходы трепания. В отходы трепания попадает также разрушенная древесина стебля (костра). «Техническое волокно» – термин, определяющий состояние волокна, поступающего в переработку, и не отражает строго ни ботанические, ни структурные признаки. Технические волокна могут быть длинными и короткими, спутанными и распрямленными. Высокая степень полимеризации целлюлозы волокна обеспечивает ему высокие прочностные характеристики и высокую стойкость к свету, стиркам, носке. Ряд спутников целлюлозы льна придают ему биостойкость, высокую гигроскопичность и влагоемкость, обеспечивают полное отсутствие статических электрических зарядов. Волокно льна распрямлено, а целлюлоза высокоориентирована, поэтому льняное волокно очень мало удлиняется при нагружении.

Химический состав льняного и хлопкового волокна, %

Физико-механические свойства льняного и хлопкового волокна

Сопротивление растяжению можно характеризовать различными параметрами:

• разрушающее напряжение – нагрузка, приводящая к разрыву, отнесенная к площади поперечного сечения, Н/мм2;
• разрывная длина – длина волокна (условно длинного), которая приводит к его разрыву под действием собственного веса, км;
• разрушающая нагрузка, отнесенная к тонине волокна в текс, сН/текс.

Например, разрывная длина элементарного волокна при расстоянии 3 мм между зажимами динамометра равна 60 км, в то время как его прочность только 15 г. При увлажнении льняных волокон их прочность возрастает до 40%. Это феноменальное качество льна отличает его от всех известных текстильных волокон.

Эластичность – свойство льняного волокна или нити, которое определяет его работоспособность при механических воздействиях. Практически она характеризуется удлинением при разрыве. Относительное удлинение элементарного волокна льна очень невелико и равно 2,8%. По виду кривой нагрузка – удлинение можно определить модуль эластичности. Этот модуль соответствует тангенсу угла наклона кривой в ее начале. Для льна этот модуль составляет 14,3 г/(см * текс).

Химический состав льняного волокна и сопровождающих его элементов (спутников). Элементарные волокна на 98% состоят из целлюлозы, которая в свою очередь состоит из 44,4% углерода, 42,4% кислорода, 6,2% водорода.

Макромолекула целлюлозы состоит из 2500 – 3500 молекул глюкозы. В каждой паре молекул глюкозы содержится молекула воды (Н20).
Целлюлозные цепочки могут располагаться различно, в зависимости от этого целлюлоза аморфна или, как в случае льна, ориентирована вдоль оси волокна.
Рентгеноструктурный анализ показывает, что целлюлоза льна высококристаллична и поэтому очень устойчива к химическим и физическим воздействиям. При процессах прядения элементарные волокна соединяются с некоторым количеством находящихся в технических волокнах спутников целлюлозы.

Зеленый луб льна содержит: целлюлозы 52-58%, растворимых в воде веществ 8–10%, гемицеллюлозы 12–16%, лигнина 2-4%, пектина 3-5%, воска 1–2%, воды 14%.

Льняная костра – древесина стебля состоит из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина, а также небольшого количества коротких волокон.
Семена льна. Масса 1000 семян льна-долгунца составляет примерно 5 г, а масличного льна до 14 г. Из семян льна-долгунца выделяют 30–35% масла, а из семян масличного – более 40%. Использование льняных семян имеет такую же длинную историю, как и применение льноволокна. По качеству льняное масло не может сравниться с другими природными и синтетическими маслами. Химикам до сих пор не удалось получить полноценного его заменителя. Льняное масло превосходит другие масла по сиккативным свойствам – свойству быстрого высыхания с образованием прочной пленки, предохраняющей от влаги и коррозии. Этим объясняется то, что полотна великих художников Возрождения, написанные, кстати, на льняном полотне и красками, приготовленными на льняном масле, сохраняются уже более 5 столетий не потускневшими.
Сиккативность льняного масла объясняется наличием ненасыщенных жирных кислот с одной или многими связями между атомами углерода. Кислород воздуха фиксируется на этих этиленовых связях, образуя оксиэтиленовую группировку, известную в химии как стабилизатор прочности, который превращается в тонкий слой лака.
Льняное масло широко применяется в пищевой промышленности и в фармацевтике для снижения содержания холестерина в крови и для приготовления антионкологических препаратов.