Микроскопия текстильных волокон

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Микроскопия текстильных волокон Приборы и материалы. Микроскопы, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, фильтрованная бумага, пузырьки с пипетками, наполненные дистиллированной водой, образцы различных волокон, постоянные препараты с поперечными срезами волокон.

Отчет по работе

1. Устройство микроскопа и правила работы на нем Современные отечественные микроскопы биологические типа «Биолам» выпускаются в различных вариантах. На рисунке представлен микроскоп «Биолам СП». На основании 1 укреплена коробка 3 с механизмом микрометрической фокусировки. С одной стороны коробки находится направляющая, по которой перемещается кронштейн 14 конденсора //.

Под конденсором расположены апертурная диафрагма 12, откидная линза и зеркало 13. С другой стороны коробки 3 имеется паз для перемещения направляющей с тубусодержателем 4. Для грубой фокусировки микроскопа служит ручка 2, для тонкой микрометрической фокусировки — диск 16.

Жестко по отношению к коробке 3 смонтирован предметный столик 10. Сменные объективы 9 ввинчены в гнезда револьвера 8. В верхней части тубусодержателя укреплена головка 5 для револьвера, которая имеет также гнездо для монокулярной насадки 7, закрепляемой винтом 6. К микроскопу дается набор сменных объективов и окуляров, обеспечивающих увеличение от 50 до 1350^х.

При работе с микроскопом прежде всего приступают к настройке освещения. Для этого на предметный столик микроскопа укладывают препарат, ставят в рабочее положение объектив, а в тубус микроскопа вставляют окуляр 7. Затем открывают апертурную диафрагму 12 (см. рис.), вводят в ход лучей откидную линзу и ручкой 2 фокусируют микроскоп на препарат. Установкой зеркала по отношению к источнику света добиваются максимальной, но равномерной освещенности объекта. Зеркало должно быть повернуто к свету плоской стороной. Вогнутой стороной зеркала пользуются в очень редких случаях и только при работе со слабыми объективами.

2. Приготовление препаратов продольного вида текстильных волокон При исследовании строения текстильных волокон с помощью светового микроскопа готовят препараты продольного вида и поперечных срезов волокон.

Препараты продольного вида готовят путем нарезания на среднюю часть чистого предметного стекла коротких (длиной 1—2 мм) отрезков волокон. При этом необходимо следить, чтобы отрезки волокон не лежали плотным пучком, в случае необходимости их разъединяют препаровальной иглой. При рассмотрении волокон в водной или масляной иммерсии на предметное стекло сначала капают предварительно воду или глицерин, а потом уже нарезают волокна. Иногда, если необходимо рассмотреть продольный вид волокна на сравнительно большой его длине (например, при исследовании хлопка), волокна не режут, а укладывают на предметном стекле тонким слоем. Сверху препарат накрывают покровным стеклом.

текстильный волокно микроскоп строение

3. Вид и поперечное сечение синтетических волокон. Особенности их строения Синтетические волокна, формуемые из расплавов (капрон, лавсан и др.), имеют поперечное сечение круглой формы. Строение волокон сравнительно однородно, поверхность довольно гладкая. Поскольку эти волокна при формовании подвергаются сильному вытягиванию, различные неплотности и пузырьки газов, имеющиеся в их толщине, образуют вытянутые в осевом направлении поры.

а) вискозное; б) ацетатное; в) капроновое, лавсановое (блестящее и матированное) Для получения мотированных (неблестящих) волокон в растворы или расплавы, их которых их формуют, добавляют мелкий порошок двуокиси титана. Частицы порошка, оказавшись на поверхности волокон, делают ее более шероховатой и рассеивают световые лучи, в результате чего блеск волокон уменьшается. При рассмотрении матированных волокон под микроскопом как на продольном, так и на поперечном срезе отчетливо видны мелкие черные точки — частички порошка двуокиси титана.

4. Вид и поперечное сечение искусственных волокон. Особенности их строения Вискозные волокна имеют частые продольные полосы, представляющие собой грани зазубрин и извилин. Причина появления зазубрин — неодновременное отвердение вискозных струек по поперечному сечению при формовании волокна. Отвердение начинается с поверхности струйки, после чего застывшая твердая оболочка струйки стягивается постепенно затвердевающей внутренней массой. При рассмотрении поперечных срезов вискозных волокон обнаруживается неравномерность структуры наружного и внутреннего слоев. Это объясняется тем, что при формовании структурные элементы (микрофибриллы), расположенные на поверхности струйки, ориентируются вдоль волокна в большей степени в результате трения о края отверстия фильеры, а микрофибриллы внутреннего слоя ориентированы меньше.

У ацетатных волокон также обнаруживаются характерные продольные полосы, правда, менее частые, чем у вискозных волокон. Поперечные срезы волокон имеют сложный контур с глубокими впадинами. Эти впадины возникают в результате испарения растворителя в процессе формования волокон.

5. Вид и поперечное сечение нормального зрелого, недозрелого и перезрелого волокон хлопка. Особенности их строения а) совершенно незрелое (мертвое); б) незрелое; в) недозрелое; г и д) зрелое; е) перезрелое Хлопковое волокно имеет вид трубочки, сплюснутой в той или иной степени в зависимости от толщины стенок, которая увеличивается по мере созревания волокна. При рассмотрении волокна под микроскопом отчетливо виден канал— характерная особенность всех растительных волокон. Хлопковое волокно скручено вокруг продольной оси, причем витки крутки идут попеременно в обоих направлениях.

Скрученность волокон хлопка объясняется тем, что микрофибриллы и фибриллы целлюлозы, лежащие послойно в стенке волокна, располагаются по винтовым линиям, поднимающимся под углом 20—45° к оси волокна. Поскольку волокно растет на семени, от которого его потом отрывают, один конец волокна неровный, с рваными очертаниями, а другой — заостренный, закрывающий канал. Канал волокна заполнен протоплазмой, которая у оторванного от семени волокна высыхает, в результате чего поперечный срез волокна приобретает сплюснутую форму. У незрелых волокон поперечный срез имеет сильно сплюснутую лентовидную форму, у среднезрелых — бобовидную, у очень зрелых эллипсовидную, иногда почти круглую.

6. ВИД И ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ЛЬНЯНЫХ ВОЛОКОН. ОСОБЕННОСТИ ИХ СТРОЕНИЯ Элементарное волокно льна под микроскопом

Элементарные волокна льна имеют заостренные концы и поперечное сечение в виде неправильного пятиугольника с узким каналом или почти овальной формы с более широким и слегка сплюснутым каналом (у более грубых волокон, в частности, расположенных в нижней части стебля). При рассмотрении продольного вида волокон хорошо заметны темные штрихи, расположенные поперек волокна. Эти штрихи называются «сдвигами».

Элементарные волокна имеют в среднем длину 10—26 мм. Техническое волокно, выделяемое из стебля льна при его первичной обработке, представляет собой сложный комплекс пучков элементарных волокон, склеенных между собой срединными пластинками, которые состоят из пектиновых веществ и лигнина. Средняя длина технического волокна колеблется от 50 до 250 мм.

7. Вид и поперечное сечение отваренной шелковины, коконной нити и нити шелка-сырца. Особенности их строения Строение шелковых нитей:

а) шелк тутового шелкопряда; б) шелк дубового шелкопряда; 1,3) коконная нить; 2) нить обесклеенная (шелковина) Шелк, полученный при разматывании коконов шелкопряда, представляет собой тонкие нити.

При рассмотрении коконной нити под микроскопом отчетливо видно, что она состоит из двух элементарных нитей — шелковин, расположенных параллельно друг другу. Шелковины, состоящие из фиброина, склеиваются слоем серицина. Коконная нить неравномерна по толщине (при рассмотрении продольного вида наблюдаются складчатость, местные наплывы серицина), достаточно тонкая, в поперечном сечении имеет две шелковины в виде треугольников со скругленными углами, склеенные между собой серицином. При разматывании коконов несколько коконных нитей склеиваются вместе в одну нить. Серицин придает нити жесткость, поэтому шелк-сырец часто подвергают специальной обработке для растворения серицина. После обработки обесклеенный шелк содержит только фиброиновые шелковины.

8. Вид и поперечное сечение волокон шерсти. Особенности их строения Волокна овечьей шерсти в зависимости от строения делятся на четыре типа: пух, переходный волос, ость и мертвый волос. Пух — наиболее тонкое извитое волокно, имеет круглое поперечное сечение и состоит из двух основных слоев: наружного — чешуйчатого и внутреннего — коркового. Чешуйки у пуха подобны кольцам с неровными краями, вставленными друг в друга. Корковый слой состоит из веретенообразных клеток фибриллярной структуры длиной 80—90 мкм. Клетки расположены вдоль оси волокна и склеены межклеточным веществом, которое при химических воздействиях распадается раньше, чем кератин веретенообразных клеток.

Строение шерстяных волокон различных типов:

а) пух;

б) переходное волокно;

в) ость;

г) мертвый волос Веретенообразные клетки коркового слоя можно наблюдать под микроскопом, воздействовав на шерстяное волокно серной кислотой (Н₂5О₄).

У переходного волоса в отличие от пуха, кроме чешуйчатого и коркового слоев, имеется еще и третий слой — сердцевинный. Он находится в середине волокна и встречается лишь на коротких участках. Рыхлый сердцевинный слой заполнен пластинчатыми клетками, лежащими одна над другой и расположенными перпендикулярно веретенообразным клеткам коркового слоя. Между ними имеются промежутки, заполненные воздухом (вакуоли), жировыми веществами и пигментом.

Ость значительно толще и грубее пуха, почти не имеет извитости. Чешуйки, покрывающие волокно, имеют форму отдельных пластинок.

Наряду с чешуйчатым и корковым слоями ость содержит достаточно развитый сердцевинный слой, проходящий по всей длине волокна.

Мертвый волос — наиболее грубое неизвитое волокно. Оно покрыто крупными пластинчатыми чешуйками и имеет узкое кольцо коркового слоя и очень большую сердцевину. Поперечное сечение ости и мертвого волоса имеет неправильную овальную форму.

Ответы на вопросы для самопроверки

1. Для изготовления материалов для одежды используется большое количество волокон и нитей, различающихся по химическому составу, строению и свойствам. Вид текстильного волокна, его свойства — важнейшие факторы, определяющие основные физико-механические свойства, внешний вид, износостойкость текстильных материалов и влияющие на параметры технологического процесса изготовления швейных изделий из этих материалов, на качество готовой продукции.

2. Зрелое волокно хлопка более скручены благодаря определенной толщине стенок и каналу внутри. Оно обладает достаточной прочностью и эластичностью, чего нет у незрелого волокна.

3. Технические волокна льна — это пучки отдельных элементарных волокон, соединенных между собой пектиновым веществом и легнином. В пучке, т. е. в техническом волокне содержится 15−30 элементарных волокон. Благодаря этому, технические волокна длинее элементарных. Их длина составляет в среднем 170−250 мм, поперечник равен 150−250 мкм. Длина же элементарного волокна льна в среднем 10−26 мм, а перечник 12−20 мкм.

4. По сравнению с хлопком, лен имеет более плотную и ориентированную структуру и совсем не имеет извитости. Из-за этого лен более жесткое волокно, менее эластичное и менее прочное.

5. Хлопковые и льняные волокна используются для широкого ассортимента изделий бытового назначения, а также для изготовления различной одежды и прокладочных материалов.

6. Синтетические волокна и нити подразделяются на гетероцепные и карбоцепные. Гетероцепные волокна образуются из полимеров, в основной молекулярной цепи которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов. Карбоцепными называют волокна и нити, которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромолекулы только атомов углерода.