лабораторний практикум

Лабораторна робота № 2

Визначення вологості текстильних матеріалів

Мета роботи: Засвоїти методи вимірювання вологості матеріалів для швейних виробів.

ЗАВДАННЯ:

1.Ознайомитись з будовою сушильного апарату та сушильної шафи, а також з методикою проведення досліджень за їх допомогою.

2.Навчитися визначати вологість та кондиційну масу проб текстильних матеріалів.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ:

В процесі експлуатації виробів текстильні матеріали піддаються дії атмосферної вологи та поту.

Вологість текстильного матеріалу характеризує вміст сорбованої водяної пари, а також капілярно– та механічно-зв’язаної води в рідкий фазі.

Сорбційна властивість текстильного матеріалу, тобто здатність поглинати пари води з оточуючого середовища, обумовлюється хімічним складом волокон (наявністю в молекулах полімеру гідрофільних аміногруп, які активно втримують молекули води), а також надмолекулярною структурою волокон, розміром внутрішньої поверхні (тобто поверхні мікропор) та її доступністю для дифузії парів води.

Розрізняють фактичну, нормальну та нормовану вологість матеріалу.

де m – маса проби, г;

mс – маса проби після висушування до постійної маси, г.

Нормальна вологість матеріалу W – це рівноважна вологість матеріалу, яку він має при витримуванні протягом певного часу при нормальних кліматичних умовах.

Нормована (кондиційна) вологість матеріалу Wн' – умовна вологість, норма якої встановлюється нормативно-технічною документацією на конкретний вид матеріалу. Показники нормованої та нормальної вологості близькі.

Нормовану вологість Wн' для змішаної пряжі, неоднорідних ниток, текстильних полотен, які мають неоднорідний волокнистий склад, визначають за формулою:

24

де Wні – це нормована вологість кожного компоненту волокнистого складу, %; Рі – номінальний вміст по масі 1-го виду волокна, %.

Маса текстильних матеріалів змінюється в залежності від вологості, тому розрахунок між споживачем та постачальником виконується за масою матеріалів при нормованої вологості (кондиційній масі):

де Мф – фактична маса матеріалу, г, або кг.

Слід мати на увазі, що від вологості текстильних матеріалів істотно залежать міцність, здатність до деформації, жорсткість, стійкість до багатоциклових навантажень, фрикційні, теплові та електричні властивості. Ця залежність тим значніше, чим вище сорбційна здатність волокон і ниток.

Для визначення вологості матеріалу застосовують дві групи методів – прямі і непрямі. До прямих відносяться методи, за допомогою яких вимірюють кількість вологи, що видаляється із зразка матеріалу шляхом висушування, дистиляції, екстрагування. До непрямих методів відносяться електричні методи, які засновуються на залежності електричного опору або діелектричної постійної матеріалу від вмісту в ньому води.

Стандартними для матеріалів, що застосовуються при виготовленні швейних виробів є прямі методи визначення вологості за допомогою сушильних апаратів та сушильної шафи.

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Визначення вологості ниток та текстильних полотен у сушильному апараті

Сушильний апарат АСТ-73 (рис. 2.1) має циліндричний корпус 4, що покритий теплоізоляційним шаром. В середині корпуса знаходиться сушильна камера 5, в якій розташовано шість кошиків 6, що виготовлені з металевої сітки та застосовуються для завантаження досліджуваних проб. Кошики підвішуються до кришки корпусу та мають можливість пересуватися по радіальним пазам кришки до центру сушильного апарату. Кришка апарату має люк для завантаження у сушильну камеру та діафрагму, яка перекриває пази під час сушіння матеріалу. Кожний кошик є чашкою технічних ваг 15, яка замінюється. Технічні ваги змонтовані на верхній частині корпусу. Рівновага ваг з підвішеним порожнім сітчастим кошиком досягається за допомогою заміни металевих вантажів у порожньому циліндрі 2 на підвіску 1. Проби матеріалу, які розміщені у кошики,

25

висушуються потоком гарячого повітря. Підігрів та циркуляцію повітря забезпечують елемент 9, що нагрівається, патрубок з розсікачем 12, вентилятор 11 та електродвигун 10. Дифузор 7 регулює швидкість циркуляції повітря в центральній частині камери, центральна заслонка 8 – подачу повітря з приміщення. Необхідна температура сушіння встановлюється обертанням магнітної муфти у головці ртутного електроконтактного термометру 3 та підтримується на заданому рівні термометром 13. Контроль температури у сушильній камері здійснюється термометром 14.

Для визначення фактичної вологості ниток, тканин, трикотажних та нетканих полотен від кожної одиниці продукції

відповідати указаним у таблиці 2.1 Відібрані проби зважують перед випробуваннями, або розміщують у водонепроникній тарі та зважують безпосередньо перед випробуванням з похибкою не більше 0,1 г на технічних вагах того ж класу точності, що й в сушильному апараті.

Перед початком випробувань сушильну камеру 5 нагрівають до температури 68±2°C для хлоринових ниток та виробів з них, 107±2°C – для решти видів ниток та виробів з них. При цьому включають вентилятор та перевіряють аретировку ваг сушильного апарату. Потім кошики з пробами розміщають у прогрітому сушильному апараті, закривають люк та діафрагму, відкривають засланку 8 та вмикають вентилятор 9.

Таблиця 2.1

26

Перше зважування проводять через 30 хвилин. Наступні зважування роблять через кожні 20 хвилин до отримання постійної маси, тобто до того часу, доки різниця між результатами двох послідовних вимірів буде складати не більше 0,1 г. При зважуванні проб заслонку 8 апарата закривають та вмикають вентилятор 11. Показник маси при останньому зважуванні береться за постійний. Фактичну вологість визначають за формулою (2.1). Обчислення округлюють до першого

десяткового знаку.

Визначення вологості ниток та текстильних полотен у сушильній шафі

Вологість ниток та текстильних полотен визначають у сушильних шафах, які мають терморегулятори та нагріваються за допомогою електроспіралей та інфрачервоних ламп. Сушильна шафа ШС-3 (рис. 2.2) забезпечує сушку матеріалів при заданій температурі (на 10°C вище кімнатної та до +200°C). Вона складається з

Рис. 2.2 – Сушильна шафа ШС-3 циліндричного корпусу 9, підставки 8, робочої камери 2, в якій встановлені три

полки 3, що знімаються, та круглої дверці, яка закривається поворотним запором. У нижній частині робочої камери є отвір для притоку повітря по вентиляційній трубці. В верхній частині корпусу передбачені отвір для установки термометру та ковпачок 1, поворотом якого можна регулювати конвекцію повітря в робочій камері. Нагрівальні елементи, що виготовляються з проволоки високоомного опору, розташовані на зовнішній поверхні та на задній стінці робочої камери. Простір між корпусом приладу та робочою камерою заповнено теплоізоляцією. В середині підставки 8 розміщена електрична частина регулятору температури, яка складається з електромагнітного реле, кентрона типу 6Ц5С, трансформатору накалювання та конденсатору. На передній стінці підставки розташовані сигнальна лампа 7, що контролює роботу реле, вимикач приладу 6 та ручка терморегулятору зі шкалою 5.

Для визначення вологості матеріалів у сушильній шафі кожну відібрану пробу (див. табл. 3.1) поміщають у тарировану бюксу, накривають кришкою та зважують на аналітичних вагах. Похибка зважування регламентується по різному: 0,002г – для ниток; 0,001 – для тканин та нетканих полотен; 0,005 – для трикотажних полотен.

Для висушування проб бюкси розміщують на одній пілці шафи, знімають з них кришки та кладуть поруч. Температуру висушування встановлюють таку ж, як при сушінні у сушильному апараті. Під час висушування отвори у верхній частині

27

сушильної шафи повинні бути відкриті для виходу вологого повітря.

Перше зважування бюкс з пробами ниток проводять через 2 години, а з пробами текстильних полотен – через 3 години після початку сушки. Тривалість висушування між послідуючими зважуваннями повинна бути 30 хвилин. Перед зважуванням кожну бюксу закривають кришкою, виймають з шафи та розміщують для охолодження у ексикатор з хлористим кальцієм або сірчаною кислотою не менш, ніж на 10 хвилин. Перед зважуванням кришку бюкси необхідно швидко підняти та опустити, щоб тиск повітря у середині бюкси став однаковим з тиском оточуючого повітря.

Після того, як проби матеріалу будуть мати постійну масу, висушування припиняють. Фактичну вологість визначають за формулою (2.1).

Результати проведених вимірів маси проб матеріалів, що досліджуються, при висушуванні та розрахунків фактичної вологості представляють у вигляді таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

Лабораторна робота № 3

Світлова мікроскопія текстильних волокон

Мета роботи: вивчити будову та властивості натуральних та хімічних волокон та вміти розпізнавати їх за зовнішнім виглядом.

ЗАВДАННЯ:

1.Ознайомитись з будовою мікроскопу та методикою роботи на ньому.

2.Приготувати препарати повздовжнього виду натуральних та хімічних волокон.

3.Вивчити будову волокон бавовни, льону, вовни та шовку, описати особливості їх будови та властивостей.

28

4.Вивчити будову штучних та синтетичних волокон .

5.Замалювати повздовжні види та поперечні зрізи волокон, які спостерігалися при використанні мікроскопу.

6.Навчитись розпізнавати волокна за характером горіння

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ:

Вивчення особливостей будови та зовнішнього вигляду текстильних матеріалів проводиться методом світлової мікроскопії із застосуванням мікроскопів різних видів. Для вивчення особливостей будови текстильних волокон застосовується світлова мікроскопія. Для освітлення заздалегідь приготованих препаратів волокон, які вивчаються, застосовується денне світло або штучне освітлення.

Світлова мікроскопія – це метод дослідження матеріалів з метою розглядання їх у збільшеному вигляді за допомогою мікроскопів, в яких для освітлення об’єктів використовується денне світло від різноманітних джерел освітлення. При дослідженні будови текстильних волокон найчастіше використовують біологічні мікроскопи, що призначені для вивчення прозорих об’єктів в звичайному проникаючому світлі.

Для дослідження текстильних матеріалів методом світлової мікроскопії спочатку готують препарати повздовжнього виду та поперечних зрізів, потім проводять мікроскопічні дослідження, які дозволяють визначити ряд характерних особливостей різних видів волокон та ниток.

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Найбільш зручними для мікроскопії текстильних волокон є мікроскопи типу МБР-1 і «Біолам». Мікроскоп являє собою оптичний пристрій, що дає збільшене

зображення предметів.

Устрій мікроскопу «Біолам». На рис. 3.1.

представлений мікроскоп «Біолам С11». На основі 1 укріплена коробка 3 з механізмом мікрометричного фокусування. З одного боку коробки знаходиться направляюча, по якій переміщується кронштейн 14 конденсатора 11. Під конденсором розташована апертурна діафрагма 12, відкидна лінза і дзеркало 13. З іншого боку коробки 3 є паз для переміщення направляючої з тубусотримачем 4. Для грубого

Рис. 3.1. – будова мікроскопу фокусування мікроскопа служить ручка 2, для

“Біолам С11”

тонкого мікрометричного фокусування – диск

29

16. Жорстко відносно коробки 3 змонтований предметний столик 10. Змінні об'єктиви 9 угвинчені в гнізда револьвера 8. У верхній частині тубусотримача закріплена голівка 5 для револьвера, що має також гніздо для монокулярної насадки 7, що закріплюється гвинтом 6. До мікроскопа додається набір змінних об'єктивів і окулярів, що забезпечують кратність збільшення від 50 до 1350х.

На предметний столик кладуть препарат, в якому кілька волокон знаходяться у рідині між двома скляними пластинками – предметною та покривною. Між дзеркалом та столиком знаходяться конденсор 11 для концентрації променів світла з діафрагмою, яка регулює кількість світла. В середині столу знаходиться круглий отвір, скрізь які проходять промені, відбиті дзеркалом.

Для приготування препарату необхідно протерти м’якою тканиною або фільтрувальним папером препаратне та покривне скло. Нанести на препаратне скло за допомогою піпетки, або скляної палички, кілька крапель води та покласти на них волокна. Потім обережно накрити волокна покривним склом.

Роботу з мікроскопом треба починати з настройки освітлення. Для цього тубусотримач встановлюють таким чином, щоб лінза об’єктиву знаходилась від столика на відстані 1-2см, а дзеркало повинно бути під кутом до джерела світла, щоб відбитий промінь був направлений на лінзу об’єктиву. У такому положенні в окулярі буде видно коло освітленого поля зору.

Препарат кладуть на середину предметного столику та встановлюють спочатку на мікроскопі невеличке збільшення волокон, а потім, дивлячись в окуляр, ручкою 2 піднімають тубусотримач до появи у полі зору найбільш різкого зображення волокон. Знайдене місце препарату розміщують в центрі поля зору найбільш різкого зображення волокон та, повертаючи револьвер, встановлюють

обєктив з більшим зображенням.

Зображення повздовжніх видів та поперечних зрізів волокон студент повинен представити у вигляді таблиць 3.2, 3.3 та 3.4 у своєму зошиті (журналі), а також надати короткий опис зовнішнього вигляду текстильних волокон.

собою трубочку, сплющеність та скрученість якої розрізняються в залежності від

30

зрілості волокна. Бавовняне волокно скручене навколо подовжньої осі, причому витки йдуть поперемінно в обох напрямках. Скрученість волокна бавовни пояснюється тим, що мікрофібрили та фібрили целюлози, які лежать пошарово в стінці волокна, та розташовуються по гвинтовим лініям, що піднімаються під кутом 20-45° до осі волокна. У середині волокна проходить канал, ширина якого залежить від ступеня зрілості волокна та товщини його стінок. Оскільки волокно зростає на насінні, від якого його потім відривають, внаслідок чого один кінець щільно закритий, та представляє собою природне конічне закінчення, інший кінець, що примикав до насіння, обірваний і виявляє відкритий канал. Довжина волокон середньоволокнистої бавовни – 25-37 мм, а тонковолокнистої – 33-43 мм і більше. У поперечному зрізі бавовняного волокна під мікроскопом видно канал, форма та розміри якого змінюються в процесі зростання волокон. Канал волокон заповнено протоплазмою, кількість якої по мірі дозрівання волокон зменшується, а в зрілих волокнах він має лише залишки протоплазми, що висохла. Площа поперечного зрізу бавовняного волокна середньоволокнистих сортів бавовнику різного ступеню зрілості змінюється від 40 до 150 мкм2, тонковолокнистих сортів бавовнику – від 30 до 112 мкм2.

В залежності від ступеня зрілості волокна відрізняють за зовнішнім виглядом. Зрілі волокна мають розвинені стінки; перезрілі волокна наближаються до округлої форми, канал такого волокна досить малий; в незрілих волокнах целюлозний шар мало розвинутий, такі волокна мають тонкі стінки, вони стрічкоподібні, погано фарбуються. Незрілі (мертві волокна) не мають целюлозних стінок, вони прозорі, мають плоску форму, не звиті, та не придатні до фарбування.

Макрота мікроструктура волокна бавовни залежить від ступеня зрілості волокна. Бавовняні волокна за ступенем зрілості поділяють на 4 групи згідно ГОСТ 3274.2. Ці групи визначаються за інтерференційним забарвленням волокон у поляризованому світлі, що створюється поляризаційним пристосуванням до мікроскопу (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

31

Основною складовою частиною рослинних волокон, в тому числі й бавовни, є целюлоза, яка відноситься до класу вищих вуглеців і характеризується емпіричною формулою (С6Н10О5)n або [-С6Н7О2(ОН)3-]n. Бавовняне волокно, хоча й є чистою природною целюлозою, але в своєму складі має ряд домішок – жиро-воскових, азотистих, мінеральних та ін. (4-5%).

В залежності від ступеня зрілості волокна, його хімічний склад змінюється, причому доля чистої целюлози по мірі зрілості зростає. У зрілому бавовняному волокні вміст чистої целюлози є найбільшим у порівнянні з іншими целюлозними волокнами рослинного походження.

Льон

Розрізняють елементарні та технічні лляні волокна. Елементарне волокно льону являє собою рослинну веретеноподібну клітину з товстими стінками, вузьким каналом і коліноподібними потовщеннями, які називають зсувами. Зсуви є наслідками зломів, або згинів волокна в період росту рослини та при його механічній обробці.

різних речовин: пектинових, лігніну, геміцелюлози та ін. Довжина технічного волокна знаходиться в межах 50 – 250 мм, товщина – 150 – 250 мкм, число елементарних волокон у пучку – 15 – 30.

Головною складовою частиною лляного волокна є целюлоза. На відміну від бавовни, її частка не перевищує 75%. Целюлоза лляних волокон полідисперсна, має значно вищу, ніж у бавовни, молекулярну масу, а також має чисельних супутників: лігнін, пектинові, дубильні, білкові, жировоскові та зольні речовини. Вміст лігніну в волокнах льону може сягати від 3 до 5%.

Вовна

Вовну отримують від тварин шляхом стриження (овеча, козяча, верблюдяча вовна), або вичісуванням під час линяння (козячий, кролячий, заячий пух). Вовняне волокно складається з трьох шарів: верхній, або лускатий; основний, або

32