Шерсть и ее свойства

Шерсть — древнейший природный утеплитель — до сих пор остается во многом непревзойденным материалом с уникальным набором полезных для человека качеств

Баран © Jan Eufinger

Среди тех, кто убежден в божественном происхождении человека, бытует мнение, что homo sapiens изначально был задуман и воплощен создателем голым. Однако, по мнению ученых, далекие предки современного человека все же имели на своем теле волосяной покров. Начиная разговор о шерсти и ее значении, стоит вспомнить, что в первобытные времена она обильно росла на человеке, являлась его естественной одеждой и лишь много позже стала и первой искусственной.

На длинном эволюционном пути наши предки почти растеряли собственный шерстяной покров, но взамен научились заимствовать его у животных. Еще ничего не зная о теплообмене, они добывали шкуры животных и кутались в них, чтобы согреться. В начале XIX века великий французский математик и физик Жан Батист Жозеф Фурье в своей работе «Аналитическая теория тепла» наконец объяснил, что такое теплопроводность, и благодарное человечество стало кутаться в теплую одежду, используя научный подход. С тех пор наука и технологии заметно продвинулись вперед, но шерсть, как была одним из основных утепляющих материалов, так им и осталась.

В чем же секрет шерсти? Почему она так хорошо сохраняет тепло? В статье о теплообмене мы подробно рассмотрели механизм удержания тепла одеждой. Напомним, что греющие свойства утеплителя напрямую зависят от того, насколько эффективно он удерживает воздух у поверхности тела. Воздушная прослойка препятствует оттоку тепла, потому что воздух имеет очень низкую теплопроводность. Любой утеплитель, будь то натуральный пух, вата, синтетические волокна или шерсть, «связывает» воздух в своей пространственной структуре и не дает ему перемешиваться с воздухом окружающей среды.

Из чего же «сделана» шерсть? Как ей удается удерживать воздух?

Что такое шерсть

Шерсть — это волосяной покров на теле животного, который состоит из двух основных типов волос — остевых и пуховых.Их главное отличие в толщине и назначении: остевые — длинные, толстые, грубые — это видимый слой шерстяного покрова, пуховые — тонкие извитые волокна. Остевые волосы формируют пространственную структуру шерсти, определяют степень ее волнистости и выполняют защитные и теплосберегающие функции. А основная задача пуховых волос, также называемых подшерстком, — удерживать тепло у кожи. Крупный остевой волос может иметь индивидуальный мускул, который этот волос поднимает. Шерсть, вставшая дыбом, — заслуга именно этих мускулов. Поднятые волосы не только придают угрожающий вид, но и временно увеличивают общую толщину шерстяного покрова, а значит, и его способность удерживать тепло.

Схематическое изображение структуры волос и шерстяного покрова

Волосы в слое шерсти расположены густо, они часто бывают извиты и переплетены. Такая пространственная структура шерстяного покрова создает множество замкнутых воздушных карманов, которые и удерживают воздух у тела, не позволяя животному замерзнуть или, наоборот, погибнуть от жары. Кроме этого, воздушные полости могут быть и внутри самих волос. Например, волос белого медведя или верблюда полый, то есть с воздушным каналом внутри. Наличие воздуха внутри волоса существенно увеличивает его теплоизоляционные свойства.

Конечно, никто не видел верблюдов, разгуливающих по арктическим просторам вместе с белыми медведями, а умок никто не встречал в Кара-Кумах. Но воздушная прослойка, которую создает их шерсть, защищает и тех, и других: медведей — от холода, а верблюдов — от жары, благодаря все той же очень низкой теплопроводности воздуха.

Использование шерсти

Наши первобытные предки знали, что шерсть хорошо сохраняет тепло, но еще не могли ее собирать и обрабатывать. Весь нехитрый технологический процесс изготовления одежды в древние времена заключался в снятии шкуры с убитого на охоте животного. Собственно эти шкуры, вместе с покрывающей их шерстью, и становились одеждой для охотников и их собратьев.

Со временем одомашнивание животных и развитие скотоводства привели к тому, что человек научился использовать для изготовления теплой одежды не только шкуры, но и собранную с животных шерсть — преимущественно овечью, козью и верблюжью. Состриженная или вычесанная, она служила сырьем для пряжи — длинных нитей, состоящих из переплетенных волос. Ворсистые нити тоже хорошо удерживают воздух в своих переплетениях, поэтому и вязаные шерстяные изделия сохраняют тепло не хуже шкур животных. Для изготовления шерстяной нити использовались прялки и веретена, и можно сказать, что с этих нехитрых приспособлений началась вся современная легкая промышленность.

Виды шерсти

Овечья шерсть

Среди всех видов шерсти, которые использует человек, наиболее распространена овечья. Из нее производят шерстяную пряжу для вязки трикотажных изделий или нити для изготовления шерстяных тканей. Овечья шерсть упругая и плотная из-за извитости шерстяных волокон. Спиралевидная форма шерстинки защищает от загрязнений и атмосферных осадков. Ее можно вытянуть и выпрямить, но со временем она вернется в исходное состояние. Извитость шерстинки — очень ценное качество, благодаря которому изделия из шерсти объемные, пушистые, прочные, ноские и почти не мнутся. Наиболее высококачественной овечьей шерстью считается мериносовая. Тонкость мериносовой шерсти позволяет использовать ее даже при производстве термобелья.

Волосы овечьей шерсти покрыты мелкими чешуйками, поэтому они хорошо сцепляются друг с другом. На этом свойстве основана технология производства войлока — плотного нетканого материала, который применяется для изготовления одежды или обуви, например валенок. Войлок — отличный пример того, как материал с низкой теплопроводностью может защищать как от холода, так и от жары. О зимних валенках мы уже упомянули, но тот же самый войлок используется, например, и для изготовления головных уборов — панамок, треуголок и буденовок, защищающих головы любителей парилок и саун от перегрева. Да и кочевые жители пустыни — бедуины — до сих пор используют шерстяную одежду как надежную защиту от раскаленного африканского солнца.

Шерсть превосходно поглощает звук. Нередко шерстяные покрытия используют в звукозаписывающих студиях. Ковры из натуральной шерсти издавна пользуются популярностью благодаря разнообразному набору качеств, позволяющему сохранять тепло, создавать уют и комфорт в доме. А из низкосортной шерсти получают строительный войлок — материал для тепло- и звукоизоляции помещений.

Ангорская коза © Nico Smit

Козья шерсть и пух

Козья шерсть является довольно однородной, но ее волосы намного более гладкие, чем овечьи, поэтому она не так хорошо свойлачивается и прядется. Наиболее известные и качественные виды козьей шерсти — оренбургская, кашмирская и ангорская. Они обладают самым тонким волосом: 16–18 мкм у оренбургской, 19–20 мкм у кашмирской и 22–24 мкм у ангорской козы. Мягкая и шелковистая пряжа от ангорской козы называется мохером. Любопытно, что шерсть ангорского кролика также называется ангорской, и это вносит некоторую путаницу. Козий пух — тоже вид козьей шерсти, который можно получать как состриганием, так и вычесыванием специальными гребенками. При вычесывании пух получается более нежным, легким и приятным на ощупь. Знаменитый оренбургский пуховый платок изготовлен именно из козьего пуха. А кашмирские козы дают пух, из которого производится тонкий, мягкий и теплый материал — кашемир.

Верблюжья шерсть

Верблюжья шерсть кардинально отличается от овечьей и козьей полым волосом. Как и в случае с белым медведем, полый волос значительно снижает теплопроводность шерсти верблюда. В производстве изделий из верблюжьей шерсти используется верблюжий пух — подшерсток. Изделия из верблюжьей шерсти гигроскопичны, легки, обладают низкой теплопроводностью и хорошо дышат.

Альпака © Oliver Nowak

Экзотические виды шерсти

Самой дорогой и качественной шерстью считается шерсть ламы, альпака и викуньи. Это животные семейства верблюдовых, обитающие в Южной Америке в Андах. Шерсть альпака в семь раз теплее овечьей, она легкая, мягкая, шелковистая и при этом очень прочная. А шерсть викуньи собирается вручную в труднодоступных местах высоко в горах, зачастую в сложных климатических условиях. Цена за килограмм шерсти викуньи может доходить до тысячи долларов.

Польза шерсти

Природное происхождение и тысячелетия эволюции сделали шерсть отличным средством естественного утепления для многих теплокровных животных, но ею успешно пользуется и человек. Шерсть биологически дружественна человеку, поэтому она не только согревает его, но и оказывает терапевтическое воздействие. В шерсти также содержится ланолин, который по составу близок к кожному салу человека и благотворно действует на его кожу.

В отличие от многих синтетических волокон, которые способствуют размножению бактерий, вызывающих запах пота, волокна шерсти, наоборот, препятствуют бактериальному загрязнению. Считается, например, что волокна полиэстера, имеющие положительный электрический заряд, притягивают к себе бактерии, которые заряжены отрицательно. Эти бактерии задерживаются в волокнах полиэстера, и именно их взаимодействие с потом приводит к возникновению неприятных запахов. Для уменьшения этого эффекта производители синтетических материалов обрабатывают волокна полиэстера или полипропилена солями серебра. С шерстью такой проблемы не возникает, точнее ее решила сама природа — она придала волокнам шерсти отрицательный заряд, благодаря чему шерсть отталкивает бактерии, сохраняет чистоту, препятствует возникновению запахов и даже «собирает» с кожи человека вредные положительные заряды.

Ангорская шерсть, пух кашмирских и оренбургских коз, а также мериносовая шерсть, помимо сухого тепла, создают комфортное ощущение мягкости. Однако шерсть с включениями более грубых волокон может быть колкой и вызывать раздражение. Кроме того, некоторые люди имеют аллергию на шерсть.

Характеристики шерсти

Теплопроводность

Среди всех волокон естественного происхождения волос шерсти, состоящий в основном из кератина, обладает наименьшей теплопроводностью — 0,033 Вт/(м·К).Но это мало что говорит о теплосберегающих характеристиках той или иной шерстяной одежды, ведь лучше всего защиту от холода обеспечивает не сам материал, а воздушная прослойка, которую он в себе удерживает. Тем не менее благодаря малой теплопроводности кератина, а также способности шерстяных волокон создавать огромное количество микроскопических воздушных полостей, шерсть является одним из лучших натуральных теплоизоляторов.

Гигроскопичность

Шерсть отлично впитывает воду — до 30–35% от собственного веса — и хорошо дышит. Поэтому при относительно небольшом объеме поступающей влаги (пота) шерсть выводит часть этой влаги в виде испарений, а оставшуюся часть впитывает, не становясь при этом мокрой и холодной. Более того, при увлажнении шерсти выделяется даже некоторое количество тепла. Однако высокая гигроскопичность шерсти может дать и отрицательный эффект. Если шерсть все-таки намокает, то она становится тяжелой и очень долго сохнет, что может стать проблемой в походе или экспедиции.

Механические свойства шерсти

Прочность шерсти в значительной степени зависит от ее типа, породы животных, с которых она получена, и еще от многих параметров, описываемых специальными профессиональными терминами. На практике полезно знать, что шерсть упруга и эластична, и именно эти качества делают изделия из нее прочными и износоустойчивыми при достаточно малом удельном весе. Одежда из тонкой шерсти относится к наиболее легкой, по весу она может уступать лишь изделиям из капрона или эластана.

Часто от тех или иных изделий требуются характеристики, которые сама по себе шерсть обеспечить не может, и тогда в процессе производства нитей к волокнам шерсти могут добавлять другие волокна искусственного или естественного происхождения. Такие ткани носят название смесовых, но часто усиление одних достоинств смешиваемых материалов приводит к ослаблению других. На сегодняшний день наиболее передовыми являются технологии послойного соединения разнородных материалов. Так, к примеру, поступает компания Polartec®.

К сожалению, шерсть обладает одним специфическим недостатком — она нравится не только людям, но и моли. При несоблюдении правил хранения шерстяных изделий моль способна привести их в полную негодность, а проще говоря — съесть, или хотя бы изрядно понадкусывать.

Современные технологии обработки шерсти

Несмотря на то что шерсть является древнейшим утеплителем, используемым человеком, способ производства шерстяных изделий мало изменился — совершенствовались лишь технологии.

Как и ранее, процесс начинается со стрижки или вычесывания животных. На следующем этапе шерсть сортируется, моется, прессуется в тюки и отправляется на фабрики. Там на особых станках она расчесывается и разделяется на волокна. После расчесывания шерсть отправляется в смесительную камеру, где мощные воздушные потоки смешивают волокна шерсти разных сортов для придания ей нужных характеристик. В этой же камере шерсть может смешиваться и с синтетическими волокнами, например полиэстером.

После смесительной камеры шерсть поступает в следующую машину, которая называется кардочесальной. Эта машина распутывает и разделяет волокна на параллельные пряди, а также очищает их от остатков грязи. Из кардочесальной машины шерсть выходит в виде тонкого ровного полотна, которое на следующем этапе разделяется на полосы, скручивается и преобразуется в так называемые ровницы, которые уже напоминают шерстяную нить. Для придания нити необходимой прочности ровницу сучат — растягивают и плотно скручивают.

Шерстяная пряжа используется для вязки трикотажного полотна, а из нити на ткацких станках производят шерстяные ткани. Трикотажные шерстяные полотна и ткани используются затем для производства различной одежды и предметов быта.

Шерстяные изделия высокого качества маркируются знаком “Woolmark”, который ранее принадлежал Международному секретариату по шерсти (International Wool Secretariat). Сейчас торговым знаком владеет австралийская ассоциация производителей шерсти Australian Wool Innovation Limited, занятая продвижением и увеличением мирового спроса на качественную шерсть. Наличие на изделии ярлыка “Woolmark” говорит о том, что в составе ткани не менее 93 % высококачественной натуральной шерсти и материал произведен с соблюдением всех норм добычи и обработки сырья.

Страна, лидирующая по поставкам шерсти на мировой рынок, — Австралия. За ней следуют по убывающей Новая Зеландия, Китай, США, Аргентина, Турция, Иран, Великобритания, Индия, Судан и Южная Африка.

Резюме

• Шерсть является древнейшим утеплителем, используемым человеком. Ее можно назвать дружественным человеку материалом благодаря природному животному происхождению.

• Из-за низкой теплопроводности шерсть является одним из лучших утеплителей, применяемых в одежде.

• Изделия из шерсти хорошо дышат и могут впитать большое количество влаги.

• Шерсть оказывает благотворное воздействие на организм человека, обладает антибактериальными свойствами и может оказывать лечебный эффект.

• Наиболее мягкие и приятные на ощупь шерстяные изделия производятся из руна овец мериносовых пород и козьего пуха.

• Шерсть упруга, эластична, имеет малый удельный вес. Она обладает достаточной прочностью и износостойкостью.

• Биологическое происхождение шерсти может являться причиной аллергии. Грубая шерсть колется и способна вызывать раздражение кожи.

• Основным источником шерсти для легкой промышленности являются овцы, козы и верблюды.