Основные сведения по теме лабораторной работы

Волокно - протяжённое, гибкое и прочное тело с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления изделий. По происхождению волокна делят на натуральные (растительные и животные) и химические (искусственные и синтетические).

Волокна являются основным структурным элементом при
производстве текстильных нитей, полотен, мягких и жёстких
искусственных кож, материалов для подошв обуви.

Волокнистый состав материалов, применяющихся для производства одежды, обуви и кожгалантереи, определяют с по-
мощью световой микроскопии, по характеру горения волокон
и остатку золы.

Натуральные волокна.

Хлопковое волокно (рис. 1) в продольном виде представляет собой трубочку, сплющенность и скрученность которой различны в зависимости от зрелости волокна.

 

 

Рис.1. Продольный и поперечный вид хлопкового элементарного волокна под микроскопом

Зрелость хлопкового волокна характеризуется накоплением целлюлозы, т.е. изменением толщины клеточной стенки и её внутренней структуры в процессе роста. Незрелые волокна - сплющенные, лентовидные с малой скрученностью (рис. 2).

По мере созревания хлопок приобретает характерную спиральную скрученность вокруг продольной оси. Перезрелые волокна имеют цилиндрическую форму. При рассмотрении поперечного среза отчетливо виден канал, форма и размеры которого изменяются в процессе созревания волокна (рис. 1).

Степень зрелости волокна (Z) определяется отношением наружного и внутреннего диаметров волокна Z=D/d и колеблется от 0 до 5.

 

Рис. 2. Внешний вид во­локна хлопка: D - внешний диаметр; d - внутренний диаметр воло­кна; продольный вид волокна хлопка разной зрелости

 

Льняные волокна различают на элементарные и технические. Элементарное волокно представляет собой растительную клетку веретенообразной формы с толстыми стенками, уз­ким каналом и коленообразными утолщениями, называемыми сдвигами (рис. 3,4). Сдвиги являются следами изломов и изгибов волокна в период роста рас­тения. Концы волокон заостренные, канал замкнут. Поперечный срез непра­вильный многоугольник с 5-6 гранями и каналом в центре.

Волокно или совершенно гладко на всем протяжении, или покрыто продольными полосками, поперечно-направленными трещинами и коленными уступами b, благодаря чему оно кажется как бы сочлененным; внутренний канал а, по большей части почти совершенно заполненный протоплазмой, является под микроскопом в виде узкой желтой линии.

 

Рис. 3. Стебель растения лен: 1-4 – лубяной слой (1- покровная ткань» 2 - корковая паренхима; 3- корковая прозенхима; 5 – камбий)

 

а б б^//

Рис.4. Строение технического (а) и элементарного (б, б^//) волокна льна

 

Волокно (отдельные, слегка одеревеневшие лубяные клеточки) пеньки (рис.5) менее равномерны в отношении диаметра, чем льняные.

 

Рис. 5. Вид пенькового волокна

 

Широкая сравнительно полость а принимает вид линии с приближением к верхнему концу волокна; в виде линии — нередко с разветвлениями — представляется она и в поперечном сечении. Так же часто, как у льна, встречаются поперечные трещины, коленные уступы b, продольные бороздки. Концы — тупы, с очень толстыми стенками, иногда имеют отростки с. Поперечные сечения всегда образуют плотные группы, причем каждое сечение характеризуется округленным контуром и образованными из многих слоев стенками.

Главные отличия пенькового волокна от очень сходного с ним льняного сводятся к следующему: 1) льняные волокна не образуют таких плотных пучков; 2) контуры поперечных сечений пеньковых волокон, при обработке их йодом и серной кислотой, окрашиваются в желтый цвет, чего не бывает у льна; 3) внутренний канал у льняного волокна почти всегда содержит протоплазму, у пенькового же — крайне редко; 4) у каждого волокна — своя форма концов.

Шерстяные волокна по характеру строения делятся на 4 вида: пух, переходный волос, ость и мертвый волос (рис.6.). Поперечный срез шерсти может иметь три слоя: чешуйчатый слой, корковый слой и сердцевину. В зависимости от степени зрелости шерсти развивается корковый и сердцевинный слой.

 

а б в г

Рис.6. Строение волокон шерсти: а – пуховое волокно; б - переходный волос; в – остевой волос; г – мертвый волос

 

Натуральный шёлк получают при разматывании коконов шелкопряда. Коконная нить (рис. 7.) состоит из двух элементарных нитей (шелковин), склеенных серицином. В поперечном сечении элементарные нити могут быть овальными или в виде треугольника с закругленными овалами. Нить, полученную соединением нескольких коконных нитей в одну в процессе разматывания коконов, называют шёлком-сырцом.

Рис.7. Строение нити шелка

Химические волокна.

Искусственные волокна и элементарные нити имеют ряд отличительных признаков при рассмотрении под микроскопом рис. 8.

Для вискозных волокон типично наличие частых продольных полос (впадин), которые возникают при неодновременном затвердении прядильного раствора в толще и на наружной поверхности нити в процессе формования. Поперечный срез волокна приобретает при этом извилистый контур.

 

а б в г д е ж

 

Рис.8. Продольные виды и поперечные срезы искусственных волокон: а – полинозное; б – вискозное обычное; в – вискозное матированное; г – триацетатное; д – ацетатное; е – аммиачное; ж – казеиновое

 

У ацетатных и триацетатных волокон, в отличие от вискозных, количество продольных полос на поверхности меньше, а поперечное сечение очерчено более плавно.

Синтетические волокна и элементарные нити разнообразны по строению рис.9. Так, капроновые и лавсановые волокна имеют
цилиндрическую форму. На их поверхности возможны поры, которые образуются при вытягивании в процессе формирования волокна. Для нитроновых и хлориновых волокон характерны неправильные формы поперечного сечения с изрезанными в разной степени краями. Профилированные волокна имеют сложную конфигурацию поперечного среза. Для матированных химических волокон характерно наличие мелких черных точек (следов матирующего вещества) как в продольном виде, так и на поперечном срезе.

 

а б в г

 

Рис. 9. Продольные и поперечные виды синтетических волокон: а – капрон; б – анид, лавсан; в – нитрон; г - хлорин

 

Микроскопические исследования позволяют установить однородность или неоднородность текстильных материала по волокнистому составу, а так же количество компонентов входящих в его состав.

Распознавание можно произвести только тех волокон и нитей,
которые имеют характерные строение продольного вида и форму поперечного среза. Поэтому окончательно устанавливают вид волокна при испытаниях на горение.

При сжигании пробы волокна отмечают её поведение при поднесении к пламени, внесении в пламя и удалении из него, запах при горении и вид остатка золы после сжигания.

Хлопковые, льняные, вискозные и медно-аммиачные волокна горят без плавления с запахом жжёной бумаги, образуя пепел серого цвета. Натуральный шёлк и шерсть горят медленно, расплавляясь и скручиваясь в направлении от пламени, с запахом жжёного рога, образуя после сжигания хрупкую чёрную массу, легко растирающуюся в порошок.

Ацетатные, диацетатные, триацетатные и синтетические волокна горят с плавлением, при этом ацетатные и триацетатные волокна создают запах уксусной кислоты, поливинилхлоридные, хлоритовые - запах хлора, полиамидные волокна - запах сургуча с выделением белого дымка. При горении поли эфирных (лавсановых) волокон наблюдается выделение чёрного дымка с копотью, а запах отсутствует. После сгорания ацетатных, диацетатных, триацетатных волокон образуется чёрный шарик неправильной формы, легко раздавливаемый пальцами. Полиамидные волокна образуют твёрдый шарик серого цвета, который невозможно раздавить пальцами, а у полиэфирных волокон он чёрного цвета.

 

Методика проведения работы

 

Работа выполняется отдельной бригадой студентов (2-3 человека). Сначала студенты знакомятся со строением волокон методом световой микроскопии.

Световая микроскопия это метод исследования продольного вида и попе­речного среза волокон с помощью микроскопа. Для исследования строения текстильных материалов методом световой микроскопий вначале готовят пре­параты продольного вида и поперечных срезов, а затем проводят их микроскопирование, которое позволяет выявить ряд характерных особенностей различ­ных видов волокон и нитей.

Микроскоп (рис.10) состоит из основания 1, механизма для перемещения штатива 2. На штативе 2 смонтирована оптическая система микроскопа. В оптическую систему микроскопа входят окуляр 5 и объектив 9. Окуляр установлен в тубусе 6, который может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Фиксация положения
тубуса в теле штатива 2 осуществляется винтом 7. К штативу 2 крепится револьвер 8. На револьвере укреплены (ввинчены) объективы, которые можно поворачивать относительно
оптической оси микроскопа. Фиксация положения объектива осуществляется специальной защёлкой установленной внутри револьвера. Осветительная система микроскопа включает
двухстороннее зеркало 15, конденсор 12, ирисовую диафрагму с кольцевым держателем 13.

Изучение поперечных срезов волокон проводится на приготовленных ранее специальных срезах, которые студенты получают готовыми у лаборанта.

 

Рис.10. Общий вид микроскопа типа «МБИ-1»

 

Препараты продольного вида студенты готовят сами. На тщательно протёртое предметное стекло наносится пипеткой или стеклянной палочкой 1-2 капли дистиллированной воды, в которые кладут несколько волокон. Затем волокна разъединяют и расправляют препарировальной иглой так, чтобы они были хорошо смочены и расположены равномерно, без скоплений. После этого волокна накрывают покровным стеклом для предотвращения от механических
повреждений, следя за тем, чтобы под ним не образовывались пузырьки воздуха, а излишки жидкости удаляются.

Изготовленный препарат 10 переносят на предметный столик 11 микроскопа для просмотра (рис. 10).

Для предварительного поиска приготовленных препаратов волокон, целесообразно, чтобы объектив имел увеличение 8^х -10^х, а окуляр 7^х крат увеличения. Установив препарат 10 на столике 11 микроскопа (при необходимости его можно закрепить металлическими лапками), открывают диафрагму 13, и перемещением ручки 14 добиваются равномерного освещения поля зрения микроскопа. Поворачивая зеркало 15, добиваются яркого и равномерного освещения препарата. Затем винтом 3 медленно опускают или поднимают штатив 2 с окуляром и объективом, определяя участок препарата волокна для наблюдения.

После нахождения волокон на предметном стекле, для их детального рас­смотрения, необходимо заменить объектив и окуляр на микроскопе. Объектив должен иметь увеличение 40^х или 90^х, а окуляр 15^х, что составляет 600^х или 1350^х п кратное увеличение объекта исследования. Замена объектива происходит поворотом револьвера 8.

После замены объектива и окуляра регулируют световой системой яркость и освещенность поля зрения микроскопа. Оптической системой добиваются четкости изображения объектов. Для этого используют винт грубой 3 и тонкой 4 наводки на резкость и приступают к изучению строения волокна.

Дальше студенты определяют характер горения проб волокон. Для этого берётся небольшой пучок волокон, из которого скручивается жгутик. Жгутик волокон помещается на препарировальную иглу, на которой будет происходить сжигание волокон при внесении в пламя.

 

Задание на проведение лабораторной работы

1. Получить у лаборанта микроскоп, пробы волокон, предметное и покрыв­ное стеклышки, препарировальную иглу, сосуд с водой и спички.

2. Подготовить пробы волокон для световой микроскопии, изучить строе­ние продольного вида и поперечного сечения волокон с занесением результа­тов в форму 1.1.

3. Подготовить пробы исследуемых волокон для определения их качествен­ного распознавания при горении, определить характер горения проб предло­женного волокна с занесением результатов в форму 1.1.

4. По результатам работы сделать выводы.

5. Ответить на следующие контрольные вопросы:

5.1 Дайте определение элементарного текстильного волокна, нити

5.2 Строение (продольное и поперечное) хлопкового волокна.

5.3 Строение (продольное и поперечное) льняного волокна.

5.4 Строение (продольное и поперечное) пенькового волокна.

5.5 Строение (продольное и поперечное) шерстяного волокна.

5.6 Строение (продольное и поперечное) шелкового волокна.

5.7 Строение (продольное и поперечное) искусственных волокон.

5.8 Строение (продольное и поперечное) синтетических волокон.

Форма 1

Отчет по лабораторной работе

Вид волокна (название)	Рисунок продольного вида волокна	Рисунок поперечного среза волокна	Особенности горения	Характер оставшейся золы
При поднесении к пламени	При нахождении в пламени	При удалении из пламени
1	2	3	4	5	6	7
Натуральные волокна
Искусственные волокна
Синтетические волокна

Выводы по работе

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Лабораторная работа № 2

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СТРОЕНИЯ ТКАНЕЙ

 

Цель работы: 1.Изучить методики определения структурных характеристик тканей.

2.Определить структурные характеристики тканей по выданным пробам.