Кобляков А.И. (ред.) Лабораторный практикум по текстильному материаловедению

Подождите немного. Документ загружается.

5 4,5 4

1.5 1 0,5 О

Рис. 2.28. Эталонные рисунки про-

дольного вида волокон хлопка раз-

ной зрелости

определение размеров D и d

затруднено и требует много

времени, так как необходимо

изготовить поперечные срезы

волокон, а размеры Dud измерять с помощью окуляра-микро-

метра.

Более практичным и достаточно точным является метод опре-

деления степени зрелости по отношению видимой ширины лен-

точки Е к видимой ширине канала е, ширины канала е к тол-

щине двойной стенки 6 (рис.2.27), предложенный проф. А.Н.Со-

ловьевым. Данные по коэффициенту зрелости и отношению

отдельных элементов структуры волокон хлопка приведены

в таблице 2.3.

Т.аблица 2.3

Коэффициент

зрелости Z

26 Did Е/е

0 0,05 0,95 1,05 1,03 29

1 0,2 0,8 1,25 1,16 5

2 0,35 0,65 1,54 1,35 2

3 0,5 0,5 2 1,62 0,5

4 0,65 0,35 2,86 2,18 Не улавливается

5 0,8 0,2 5 3,55 То же

Ниже показана зависимость коэффициента зрелости Z от от-

ношения е/6:

Z 0 0,5 о 1 1,5 2 2,5 3 4 5

ej б 16—29 16—29 8—15 4—7 3 2 1 0,5 Очень

мало

При определении зрелости этим методом с одного края каж-

дого из 10 препаратов, приготовленных для определения линей-

ной плотности волокна хлопка, находят отношение для 25 воло-

кон. Затем вычисляют средний коэффициент зрелости для 250

волокон и полученный результат округляют до 0,1.

Определение зрелости волокон сравнительным методом.

В этом случае рассматриваемые волокна сравнивают' с эталон-

ными рисунками продольного вида волокон разной зрелости

(рис. 2.28), которые соответствуют данным табл. 2.3. Если рас-

сматриваемое волокно по степени зрелости одинаково близко

к двум соседним, его оценивают средним коэффициентом зре-

лости.

Средний коэффициент зрелости рассчитывают по формуле

г = (2.1)

Определение зрелости по интерференционной окраске волокон,

рассматриваемых в поляризованном свете. В ГОСТ 3274.2—72*

этот метод регламентирован как ускоренный метод определения

коэффициента зрелости волокон хлопка. Сущность его заклю-

чается в том, что при рассмотрении в поляризованном свете во-

локна хлопка с различной зрелостью и разной толщиной двойной

Таблица 2.4

Группа

зрелости

Характеристика

Окраска волокон

Форма волокна

Группа

зрелости

степени зрелости Окраска волокон и характеристика

Группа

зрелости

волокон канала

Самые зрелые

Зрелые

Недозрелые

Незрелые

Совершенно

незрелые

Оранжевые и золотисто-

желтые с розовато-фиоле-

товыми участками

Зеленовато-желтые с зеле-

ными и голубыми участка-

ми

Синие и голубые, желтые

и зеленые с голубыми и си-

ними участками

Фиолетовые и синие с фио-

летовыми участками

Фиолетовые с прозрачно-

красными участками про-

зрачно-красные

Цилиндрическая,

канал узкий

То же

Лентообразная,

канал широкий

То же

стенки имеют разную ориентацию макромолекул и надмолеку-

лярных структурных элементов вдоль их продольной оси. По-

этому в поляризованном свете они приобретают различную ин-

терференционную окраску. По данным Е. Г. Эйгес, волокна хлоп-

ка по степени зрелости делятся на четыре группы (табл. 2.4).

При этом методе из пробной ленточки выкладывают штапель

массой 25—30 мг с ровным концом и послойным расположением

волокон. Из штапеля с помощью зажима № 1 (см. с. 90) ра-

складывают на 4 предметных стекла прядки

параллельно друг другу воло-

кон такой густоты, чтобы при

увеличении 80—120

в поле

зрения микроскопа находилось

до 50 волокон. Каждый из

препаратов последовательно

закрепляют клеммами 2 (рис.

2.29) на столике поляроида.

При этом препараты должны

быть расположены параллель-

но длинной оси кристалличе-

ской пластинки 3 «красной пер-

вого порядка», а поляроиды

Рис. 2.29. Схема поляроида

расположенных

Z 3

1 и 4 должны быть скрещены. В каждом препарате в двух

полях зрения просматривают и оценивают окраску около 100 во-

локон. Общее число просмотренных волокон должно быть не

менее 300—400.

Оценку цвета просматриваемого образца производят на наи-

более широких участках по длине волокна и по самой низкой

интерференционной окраске. Затем в .каждом препарате подсчи-

тывают процентное содержание волокон каждой группы зрело-

сти—А!, А

, А

и А4, принимая за 100 % общее количество всех

просмотренных волокон:

;

=юо«

/Е щ,

где п. — число волокон каждой группы зрелости; — общее число просмо-

тренных волокон.

Сорт волокна определяют по процентному содержанию воло-

кон первой группы зрелости в соответствии с табл. 2.5.

Таблица 2.5

Сорт

волокна

Содержание волокон первой группы зрелости, %.

в селекционных сортах хлопчатника

Сорт

волокна

средневолокнистого тонковолокнистого

Отборный

III

77,5 и более

69,1-77,4

55,5-69

43,5-55,4

35,5-43,4

28,5-35,4

73,5 и более

65,1—73,4

49,5-65

40,5—49,4

35,5—40,4

28,5—35,4

VI 28,4 и менее 28,4 и менее

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Каждый студент должен приготовить препарат волокон и определить сравни-

тельным методом коэффициент зрелости не менее чем 10 волокон, отмечая

число волокон отдельных групп зрелости в первой строке таблицы (форма

2.1). Общее число волокон, оцененных всеми студентами подгруппы, запи-

Форма 2.1

Коэффициент зрелости

Показатели

0,5 1

1,5

2 2,5 3

3,5

4,5

Отметки числа волокон

разной зрелости

Общее число волокон

разной зрелости и,-

Произведение Zitii

сывают во вторую строку (оно должно быть не менее 100). По формуле

<2.1) определяют средний коэффициент зрелости Z. Затем, руководствуясь

приведенными ниже нормами ГОСТ 3279—76 по коэффициенту зрелости, оп-

ределяют сорт волокна:

Коэффициент зрело- 2,1 2 1,8 1,6 1,4 1,2 Менее 1,2

сти (не менее)

Сорт волокна Отбор- I II III IV V VI

ный

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет по работе должен содержать: вид и разновидность исследуемого во-

локна; методику определения зрелости хлопковых волокон сравнительным ме-

тодом и в поляризационном свете; первичные результаты оценки зрелости

(см. форму 2.1); средний коэффициент зрелости, сорт волокон согласно ГОСТ

3279—76 [2.8]; зарисовки продольного вида предельно зрелых, зрелых, недо-

зрелых и совершенно незрелых волокон.

2.7. РАСПОЗНАВАНИЕ ВИДА ТЕКСТИЛЬНЫХ

ВОЛОКОН

Цель работы. Освоение основных методов распознавания вида текстиль-

ных волокон и определения их количественного содержания в смеси.

Задание. 1. Изучить метод распознавания волокон по характеру их

горения. Ознакомиться с особенностями горения основных видов волокон.

2. Изучить метод распознавания волокон по их растворимости в различ-

ных реактивах. Ознакомиться с действием. различных реактивов на важней-

шие волокна.

3. Пользуясь изученными методами распознавания волокон в смесях, оп-

ределить волокнистый состав ткани.

4. Изучить метод оценки количественного содержания волокон В смеси.

Определить количественное содержание волокон в смешанной пряже.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

С каждым годом в текстильную промышленность поступает все

больше химических волокон отечественного и зарубежного про-

изводства. Химические волокна используют в чистом виде и в

смеси с натуральными волокнами и друг с другом. Каждый ком-

понент смеси придает изделию специфические свойства. Поэтому,

создавая изделие с заданными свойствами, необходимо следить

за соблюдением количественных соотношений различных воло-

кон в смеси.

В настоящее время разработано много различных методов

распознавания волокон в смеси. Основными и наиболее про-

стыми являются методы распознавания волокон по внешнему

виду, характеру горения, растворимости в различных реактивах,

окрашиваемости.

При специальных исследованиях для распознавания волокон

пользуются иногда такими их показателями, как температура

плавления, люминесценция в ультрафиолетовых лучах, показа-

тель двойного лучепреломления и др. Однако эти методы до-

вольно сложны и применяются редко.

Распознавание волокон по внешнему виду производят

путем просмотра продольного вида и поперечных срезов воло-

кон под микроскопом. Этим методом можно безошибочно опре-

делить в смеси волокна, имеющие характерные особенности

внешнего вида (шерстяные, хлопковые, вискозные и др.). Для

распознавания волокон, сходных по внешнему виду (капроно-

вые, лавсановые, медно-аммиачные и др.), необходимы допол-

нительные исследования.

Метод .распознавания волокон по характеру горения

прост и не требует специальной аппаратуры. Однако использо-

вать его можно только при анализе однокомпонентной смеси.

В некоторых случаях этот метод позволяет определить также

волокна, входящие в двухкомпонентную смесь. По пробе на

сжигание можно абсолютно точнЬ распознать целлюлозные и

белковые волокнообразующие вещества и негорящие волокна

(асбест, стеклянное волокно). Этим же путем можно, как пра-

вило, безошибочно определить синтетические волокна, но рас-

познать их отдельные виды трудно.

При исследовании пробы на сжигание особое внимание сле-

дует обратить на характер горения и вид остатка, образующе-

гося при сжигании пробы. Краткие сведения об особенностях го-

рения важнейших видов текстильных волокон приведены в

табл. 2.6.

Таблица 2.6

Вид волокна

Хлопок, лен и дру-

гие растительные

волокна, вискоз-

ное, медно-амми-

ачное

Шерсть, шелк

Ацетатное

Полиамидное (кап-

рон, нейлон и др.)

Полиэфирное (лав-

сан, терилен и др.)

Полиакрилонит-

рильное (нитрон,

орлон и др.)

Стеклянное

Асбестовое

Характер

горения

Горят быстро

с пламенем

Горят малым

пламенем

Горит с пламенем

и одновременным

плавлением

Плавится без

пламени, не горит

Плавится без

пламени, не горит

Сначала прини-

мает коричневую

окраску, затем

плавится, потом

загорается

Накаливается

и плавится, не го-

рит

Не горит, оста-

ется неизменным

Остаток после

действия огня

Серый, ажурный,

легко распадаю-

щийся пепел

Пористая хруп-

кая черная масса

Круглые, до-

вольно хрупкие

пузырьки

Застывший стек-

ловидный твер-

дый расплав

Застывший рас-

плав

Застывший рас-

плав

Застывший рас-

плав

Запах

Жженой бумаги

Жженого волоса

(у шерсти — силь-.

ный, у шелка—сла-

бый)

Уксусной кислоты

Сургуча

Отсутствует

Важнейшим фактором

при

распознавании волокон является

их растворимость

различных реактивах.

Наблюдения

за

растворимостью волокон можно вести

с по-

мощью микроскопа

и без

него.

первом случае можно наблю-

дать весь процесс растворения,

а не

только

его

конечный

ре-

зультат. Наблюдение

же за

процессом растворения может дать

•ценную информацию

виде волокна.

Без

микроскопа исследуют

растворимость лишь однородных образцов.

табл.

2.7

приве-

та

б л

ц а 2.7

Химические реактивы

Вид -волокна

Медно-аммиач-

ный комплекс

Щелочь

Серная

кислота

Соляная

кислота

Азотная

кислота

Муравьиная

кислота

Уксусная

кислота

Фенол

Ацетон

[

Хлорированный

углеводород

Хлопок

Р н Рб,

Рб,

Рв

н н

Мерсеризованный

Р н Рб,

Рб,

Рв

— —

н н

—

хлопок

Лен

н Рб,

Рб,

Рв

— —

н н

—

Шерсть

Ра,

Пб,

Пб

Н На

На

—

Натуральный

Р Рб,

Пб Пб

На

н н

—

шелк

Вискозное

Рб,

Рв Рв"

— —

н н

—

Медно-аммиачное

Рб,

Рв

—

Ацетатное

Рб Рб

Рв

Рб Рб

Рб

Триацетатное

Н —

Рб

—

Р р

—

Капрон

Н Рб,

Ра,

Рг Рб,

Рб

р н

Анид

н Рб,

Ра,

Р Рб,

Рб,

р н

Лавсан

Ра,

Рб,

Рг Н

Рг

Нитрон

Па Нб

Нб Рб,

— —

—

— —

Хлорин

Н Н

—

н Нб

—

Примечание.

таблице приняты следующие условные обозначения;

Н— не ра-

створяется; П

—

плохо растворяется;

—

растворяется;

—

в слабом растворе; б —в креп-

ком растворе; в

—

на холоду; г

—

при нагревании;

—при кипячении.

дены сведения

растворимости отдельных волокон

различных

химических реактивах.

Пользуясь данными

растворимости волокон

различных

реактивах, можно сравнительно легко различить волокна, имею-

щие примерно одинаковый внешний

вид при

рассмотрении

их

под микроскопом.

Так,

мерсеризованное хлопковое волокно

щелочах

не

растворяется,

медно-аммиачное волокно раство-

ряется

крепком растворе щелочи даже

на

холоду.

свою

оче-

редь

оба

этих волокна отличаются

от

полиамидных

полиэфир-

ных

тем, что не

растворяются

феноле,

в то

время

как

капрон

и лавсан

феноле растворяются. Полиэфирные волокна устой-

чивы

действию 60%-ной кислоты

на

холоду,

этих

же

усло-

виях полиамидные волокна растворяются

течение

2—3 мин.

Полиамидные волокна отличаются

от

полиэфирных также

тем,

что растворяются в муравьиной и уксусной кислотах. Ацетатное

волокно отличается от триацетатного тем, что первое растворимо

в ацетоне, а второе нет. Характерным растворителем для нитро-

на является диметилформамид (при нагреве).

Таблица 2.8

Состав смеси Применяемая обработка

Получаемый результат

Шерсть + хлопок, хло- •

пок + шелк

Шерсть + вискозное

волокно, шерсть + аце-

татное волокно,

шерсть + медно-ам-

миачное волокно

Шерсть + капроновое

волокно.

Шерсть + лавсановое

волокно

Шерсть + нитроновое

волокно

Шерсть + вискозное

волокно + ацетатное

волокно

Шерсть + вискозное

волокно + капроновое

волокно

Хлопок + вискозное

волокно

Кипячение в 5 % -ном

растворе едкого натра

в течение 20 мин

Обработка 80 %-ной

серной кислотой

1. Обработка 80%-

ной серной кисло-,

той

2. Кипячение в 5 %-

ном растворе едко-

го натра

Обработка азотной

кислотой при нагрева-

нии

Обработка при нагре-

вании диметилформа-

мидом или на холоду

нитрометаном

Испытывают 2 наве-

ски: одну обрабаты-

вают ацетоном в те-

чение 30 мин при не-

прерывном помешива-

нии, вторую —80%-ным

раствором серной кис-

лоты

Испытывают 2 навески:

одну обрабатывают

фенолом, другую —

80%-ным раствором

серной кислоты

Обработка при нагре-

вании крепким раство-

ром едкого натра

Шерстяные и шелковые

волокна растворяют-

ся, хлопок не раство-

ряется

Искусственные волокна

растворяются, шерсть

не растворяется

Искусственные волок-

на растворяются,

шерсть не растворяется

Шерсть растворяется,

капроновое волокно не

растворяется

Лавсановое волокно

растворяется, шерсть

не растворяется

Нитроновое волокно

растворяется, шерсть

не растворяется

При обработке первой

навески растворяется

ацетатное волокно, при

обработке второй —

вискозное и ацетатное

волокна

При обработке первой

навески растворяется

капроновое волокно,

при обработке вто-

рой — вискозное и кап-

роновое волокна

Растворяется вискоз-

ное волокно

После установления качественным анализом природы во-

локон, содержащихся в пробе смешанного или неоднородного

полотна, количественным анализом определяют массовую долю

(%) составляющих изделие волокон.

Массовую долю волокон в неоднородной ткани можно опре-

делить путем взвешивания пробы ткани и одной из двух систем

нитей этого образца. Приняв за 100 % массу ткани, рассчиты-

вают массовую долю волокон отдельно для каждой из систем

нитей. Для смешанных изделий этот метод применять нельзя.

При определении массовой доли волокон в смешанных изде-

лиях применяют метод, основанный на растворении одного или

двух компонентов-смеси различными веществами с последую-

щим определением массы оставшихся компонентов. Для выбора

растворителей можно пользоваться данными табл. 2.8, где при-

водятся наиболее часто встречающиеся в практике методы хи-

мического анализа количественного содержания волокон в

смесях.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Метод распознавания волокон по внешнему виду изложен в предыдущей ра-

боте.

При изучении метода распознавания волокон по особенностям их горения

исследуемый пучок волокон пинцетом или щипцами вносят в пламя горелки

на 2—3 с. Результаты наблюдений за характером горения, видом остатка по-

сле сгорания и выделяющимся запахом записывают в таблицу (форма 2.2).

Форма 2.2

Особен-

Особенности

Растворимость в реактивах

Вид волокна

горения,

Вид волокна

внешнего

характер

медно-ам-

фе-

вида

остатка,

миачный

аце- фе- ще-

вида

запах

комплекс

тон

нол лочь

Хлопок

Хлопок мерсеризован-

ный

Лен

Шерсть

Коконная нить

Шелк обесклеенный

Вискозное

Ацетатное

Триацетатное

Медно-аммиачное

Капроновое

Лавсановое

Нитроновое

Для изучения метода распознавания волокон по их растворимости в

различных реактивах проверяют действие различных растворителей на во-

локна. Для этого небольшой пучок волокон помещают на чистое предметное

стекло, капают пипеткой несколько капель реактива и препарировальной иг-

лой пытаются растворить волокно в реактиве. Результаты наблюдений запи-

сывают в таблицу (см. форму 2.2). В случае необходимости наблюдают за

процессом растворения под микроскопом. С помощью микроскопа можно на-

блюдать за процессами растворения хлопка, льна и коконной нити в медно-

аммиачном комплексе. Для остальных волокон действие реактивов проверяют

без микроскопа.

После ознакомления с методами распознаваний волокон каждый студент

получает контрольное задание по определению волокнистого состава ткани.

При выполнении анализа отдельно исследуют продольные и поперечные нити

элементарной пробы ткани. Распознавание следует начинать с исследования

внешнего вида волокон. С этой целью необходимо приготовить обычным пу-

тем препарат продольного вида волокон, коротко нарезая нить и растаскивая

ее препарировальной иглой на отдельные волокна. Если по внешнему виду

распознать какие-то волокна не удается, прибегают к распознаванию волокон

по горению (для однородных нитей) и по растворимости в химических реак-

тивах.

Для количественного анализа волокнистого состава смеси из исследуемых

нитей берут навеску массой 3—5 г и высушивают ее до постоянной массы.

Затем навеску обрабатывают соответствующим растворителем при модуле

ванны 1 :50 в условиях, сответствующих быстрому растворению одного из

компонентов смеси. Полученный раствор фильтруют, оставшиеся на фильтре

нерастворившиеся волокна тщательно промывают и высушивают до постоян-

ной массы в сушильном шкафу. Массовую долю (%) нерастворившихся во-

локон определяют по формуле

= Mi • 100/Af,

где М1 — масса высушенных нерастворившихся волокон; М — масса высу-

шенной исходной навески.

По формуле 100 — С] определяют массовую долю волокон второго вида.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: описание методов качественного распознавания

состава волокнистой смеси; описание метода определения количественного со-

става волокнистой смеси; результаты наблюдений (формы 2.2—2.4).

Форма 2.3

Особенности

Исследуемая система

внешнего вида

содержащихся

в нити волокон

(рисунок, описание)

Растворимость

Особенности

нитей

внешнего вида

содержащихся

в нити волокон

(рисунок, описание)

в реактивах горения

Основа

Уток

Заключение о качественном составе волокнистой смеси в исследуемой ткани:

Форма 2.4

Волокнистый состав пряжи

Выбранный режим химической обработки для растворения одного из

компонентов смеси

Масса высушенной исходной навески пряжи М г

Масса высушенных нерастворившихся после обработки навески воло-

кон Mi г

Массовая доля 1-го компонента С\ %

Массовая доля 2-го компонента Сг %

2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТКИ И УКРУТКИ

НИТЕЙ

Цель работы. Изучение аппаратуры и методик, используемых при опре-

делении крутки и укрутки текстильных нитей разной структуры.

Задание. 1. Изучить характеристики скрученности нитей, методики их

определения и устройство круткомеров.

2. Приобрести практические навыки в определении крутки одиночной

кольцевой пряжи разного волокнистого состава методами непосредственного

раскручивания и удвоенного кручения. Определить характеристики скручен-

ности.

3. Определить крутку пряжи пневмомеханического способа прядения ме-

тодом сбалансированной крутки.

4. Определить крутку и укрутку крученой нити.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Крутка К нитей характеризуется числом кручений на 1 м длины

и направлением крутки: S — левое, Z — правое. При левой

крутке витки направлены снизу вверх и справа налево, при

правой — снизу вверх и слева направо. Показатель крутки ис-

пользуют для сравнения интенсивности скрученности нитей оди-

наковой линейной плотности и одинаковой средней плотности.

Интенсивность скрученности нитей разных видов и различной

линейной плотности сравнивают по углу кручения (5, кото-

рый характеризует наклон витков кручения наружных волокон

или составляющих нитей к продольной оси продукта. Скручен-

ность нитей различной линейной плотности характеризуют ко-

эффициентом крутки а, который вычисляют по формуле

где Кф — фактическая крутка нитей, число кручений на 1 м длины; Тф —

фактическая линейная платность нитей, текс.

Тангенс угла кручения рассчитывают по формуле

tg Р=а/(89,6 д/б),

где б — средняя плотность нити, мг/мм

В процессе скручивания нитей длина их укорачивается. Это

явление называют укруткой. Укрутка У характеризуется

разностью между первоначальной длиной нескрученной нити L\

и ее длиной L

после скручивания, выраженной в процентах от

первоначальной длины:

У — a- 100/(L + а),

где а — удлинение нити при ее раскручивании, мм; L — зажимная длина

нити, мм..

Для определения крутки нитей применяют методы непосред-

ственного раскручивания, удвоенного кручения и сбалансиро-

ванной крутки. Сущность метода непосредственного раскручи-

вания состоит в том, что отрезок нити определенной длины за-

крепляют в зажимах круткомера и раскручивают до полной

параллелизации волокон или составляющих нитей [2.9]. Фак-

тическую крутку нити в пересчете на 1 м определяют по формуле

= п- 10

/L,