"Материаловедение" по специальности 29.01.34 "Оператор оборудования швейного производства". Часть третья
план-конспект урока

Конспект

к дисциплине «Материаловедение»

по специальности 29.01.34 «Оператор оборудования швейного производства».

Тема № 1. Текстильные материалы.

Составитель, мастер производственного обучения, СПБ ПОУ «Обуховское училище №4»

Вешенский Сергей Григорьевич

Третья часть.

Тема урока:

ШЁЛК: СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА, ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА

Шёлк — натуральное волокно животного происхождения, которое получают из коконов тутового шелкопряда.

Строение волокна

Шёлковое волокно состоит из двух основных белков: фиброина (75% состава) и серицина (25%). Под микроскопом можно увидеть две параллельно идущие нити фиброина с комкообразными налётами серицина на них. Серицин по аминокислотному составу аналогичен фиброину, но отличается способом упаковки макромолекул.

Помимо этих компонентов, в шёлке присутствуют воски, жиры и минеральные вещества. Ширина шёлковой нити — около 32 мкм, длина может достигать 1500 м. Поперечное сечение элементарной нити напоминает форму треугольника с закруглёнными углами или овала.

Свойства шёлка

Гладкость и мягкость. Отличается приятной тактильной текстурой.

Воздухопроницаемость. Хорошо пропускает воздух, позволяя коже «дышать».

Терморегуляция. Может поддерживать комфортную температуру тела.

Гигроскопичность. Хорошо впитывает влагу и быстро испаряет её, поддерживая ощущение сухости.

Гипоаллергенность. Не вызывает аллергии.

Прочность. Во влажном виде прочность уменьшается.

Средняя теплостойкость. При длительном воздействии высоких температур прочность на разрыв снижается незначительно, но ткань становится более хрупкой. Рекомендуемая температура влажно-тепловой обработки — 30 °C.

Низкая светостойкость. После воздействия солнечного излучения в течение 200 часов прочность уменьшается вдвое.

Средняя хемо стойкость. Нечувствителен к воздействию органических растворителей (уксус, спирт), но реагирует на концентрированные растворы кислот и щелочей.

Горит медленно, издаёт запах горелых перьев. На конце сгоревшей шёлковой нитки остаётся мягкий шарик тёмно-серого цвета.

Природный цвет волокна — белый или кремовый.

Первичная обработка шёлка

Цель первичной обработки — размотать коконную нить.

Этапы первичной обработки:

Сортировка коконов. Отбирают брачные коконы.

Обработка паром. Коконы помещают в камеру с горячим паром (90–100 °C), что убивает куколку и размягчает серицин.

Водная обработка. Коконы замачивают в горячей воде (60–80 °C), что делает волокно эластичным и готовым к разматыванию.

Разматывание (филирование). Начинается с поиска начального конца волокна, который отделяют с помощью мягкой щётки или специального фильера (металлической сетки). Затем волокно вытягивают и соединяют несколько нитей в одну.

В фабричных условиях разматывание осуществляется на кокономотальных автоматах, где несколько нитей с 4–9 коконов, сложенных вместе, наматываются на мотовило. Получаемая нить называется шёлком-сырцом.

После первичной обработки шёлк может подвергаться дополнительной обработке: кручению, удалению серицина, полировке, окрашиванию и другим этапам в зависимости от дальнейшего использования.

Тема урока:

ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА: СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА

Искусственные волокна — это химические волокна, которые получают из природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы, белков) путём их химической обработки. В отличие от синтетических волокон, которые производятся из синтетических полимеров, искусственные создаются на основе модифицированных природных материалов.

В зависимости от исходного сырья и способа обработки выделяют несколько групп искусственных волокон:

Гидратцеллюлозные. Состоят из гидратцеллюлозы — переосаждённой целлюлозы. К ним относятся вискозные, полинозные, медноаммиачные и фортизанные волокна.

Эфироцеллюлозные. Формируются из ацетатов целлюлозы — диацетата целлюлозы (ДАЦ) и триацетата целлюлозы (ТАЦ). Различают диацетатные и триацетатные волокна.

Белковые. Получаются из химически обработанных белков, выделяемых из молока (казеин), кукурузы и сои (зеин). Выделяют казеиновые и зеиновые искусственные белковые волокна. Также существуют белковые волокна, получаемые из микробиологически синтезированного на основе нефти белка.

Некоторые свойства искусственных волокон

Вискоза. Имеет блестящую или матовую поверхность. Изменяя блеск, толщину и извитость волокон, можно придать им вид шёлка, хлопка или шерсти. Уступает по прочности натуральному шёлку, в мокром состоянии прочность снижается. Лучше, чем хлопок, впитывает влагу. Горит быстро, ровно, ярким пламенем, пахнет жжёной бумагой, оставляя легко рассыпающуюся золу светло-серого цвета. Чувствительна к действию щелочей и кислот.

Ацетатные и триацетатные волокна. Состоят из ацетилцеллюлозы. Внешне похожи на натуральный шёлк, имеют блестящую поверхность. Плохо впитывают влагу, но быстро сохнут. Имеют плохую прочность, но хорошую упругость, поэтому ткани почти не мнутся. Хорошо сохраняют форму при плиссировке. Плавятся: ацетат — при температуре около 210 °C, триацетат — при 300 °C. Быстро горят, при этом сворачиваясь в маленькие бурые шарики, пахнущие уксусом. Если нитку вынести из пламени, горение прекращается.

Белковые волокна. Обладают мягкостью, низкой теплопроводностью. По показателям гигроскопичности и растяжимости приближаются к шерстяным. Однако их прочность невелика, особенно во влажном состоянии, а термостойкость низкая — они боятся горячей воды.

Особенности

Гигроскопичность. Зависит от полярности функциональных групп полимера и энергии межмолекулярного взаимодействия. По гигроскопичности искусственные волокна можно разделить на три группы: гидрофильные (гигроскопичность порядка 10% и выше — гидратцеллюлозные), со средней влагопоглощаемостью (3–8% — капрон, анид) и гидрофобные (гигроскопичность менее 1 — лавсан, нитрон и другие синтетические волокна).

Термостойкость. У разных видов искусственных волокон она может различаться. Например, ацетатные волокна имеют низкую термостойкость (80–90 °C), а триацетатные — более высокую (150–160 °C).

Устойчивость к воздействиям. Некоторые виды искусственных волокон устойчивы к действию микроорганизмов, кислот и щелочей, но могут быть неустойчивы к концентрированным минеральным кислотам при повышенных температурах.

Искусственные волокна широко используются в текстильной промышленности для производства тканей, одежды, а также в других областях — например, для изготовления искусственной кожи, нетканых материалов и др.

Тема урока:

СИНТЕТИЧЕСКИЕ, МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА: СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА

Синтетические и минеральные волокна — это два типа химических волокон, которые отличаются строением, способом получения и свойствами.

Синтетические волокна

Синтетические волокна получают путём химического синтеза полимеров из низкомолекулярных веществ (мономеров), чаще всего из продуктов переработки нефти, каменного угля и природного газа.

По химическому строению основной цепи макромолекул синтетические волокна делятся на две группы:

Карбоцепные — волокна, основные цепи макромолекул которых построены только из атомов углерода. К ним относятся полиакрилонитрильные (ПАН), полиолефиновые (ПО) и другие.

Гетероцепные — волокна, в основной цепи макромолекул которых помимо углерода есть атомы серы, кислорода, азота и других элементов. К этой группе относятся полиамидные, полиэфирные и полиуретановые волокна.

Некоторые примеры синтетических волокон: капрон, лавсан (полиэфирные), нитрон (полиакрилонитрильные), хлорин (поливинилхлоридные), спандекс (полиуретановые).

Некоторые свойства синтетических волокон:

Прочность. Например, полиамидные волокна обладают высокой прочностью, а полиэфирные — эластичностью и устойчивостью к истиранию.

Гигроскопичность. Многие синтетические волокна (например, лавсан, нитрон) имеют низкую гигроскопичность, что ограничивает их применение в некоторых областях.

Устойчивость к внешним воздействиям. Некоторые волокна устойчивы к действию кислот, щелочей, микроорганизмов, но могут быть неустойчивы к концентрированным минеральным кислотам при повышенных температурах.

Теплостойкость. Определяется способностью материала сохранять физико-механические свойства при повышенных температурах.

Минеральные волокна

Минеральные волокна содержат в своей основе неорганические вещества. Они формируются в результате кристаллизации неорганических соединений.

Примеры минеральных волокон:

Асбест — тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки, щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.

Стекловолокно (кремниевые волокна) — изготавливают из расплавленного стекла. Обладает электро-, тепло- и звукоизоляционными свойствами, негорюче.

Металлические волокна — вырабатывают в виде нитей путём постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки.

Некоторые свойства минеральных волокон:

зависят от химического состава и структуры исходного сырья;

часто используются в строительстве, промышленности для изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов.

Таким образом, синтетические волокна создаются путём химического синтеза полимеров, а минеральные — на основе неорганических соединений. Их свойства и применение различаются в зависимости от химического состава и технологии производства.

Тема урока:

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛОКНИСТОГО СОСТАВА ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В ТЕКСТИЛЬНЫХ ОБРАЗЦАХ

Органолептический способ определения волокнистого состава тканей — это метод, основанный на использовании органов чувств человека: зрения, осязания, обоняния. Он отличается простотой и быстротой, но имеет субъективный характер.

Приёмы анализа при органолептическом методе

По внешнему виду ткани. Оценивают цвет, блеск, пушистость, толщину, плотность, прозрачность, гладкость, ворсистость.

На ощупь. Определяют мягкость, жёсткость, растяжимость, упругость (несминаемость), теплоту или прохладу на ощупь, прочность.

По виду основы и утка. Анализируют оборванный конец пряжи или нитей, вид волоконец на оборванном конце, прочность пряжи или нитей в сухом и мокром состоянии.

По характеру горения нитей основы и утка. Оценивают цвет пламени, наличие копоти, запах, горение в пламени и вне его, плавление, а также остаток после сгорания.

Волокнистый состав ткани можно определить по совокупности всех приёмов, а в ряде случаев — по одному (по внешнему виду), по двум (по внешнему виду и на ощупь) или по трём (по внешнему виду, на ощупь и по характеру горения нитей).

Порядок проведения анализа

Внимательно рассматривают ткань с лицевой и изнаночной сторон.

Проводят ручную пробу на смятие: сильно сжимают ткань в кулаке, через 30 секунд отпускают и разглаживают рукой. Анализируют степень смятости и характер образовавшихся складок.

Выдёргивают из образца основные и уточные нити. Рассматривают отдельно нити основы и утка, сравнивают их внешний вид. И те и другие нити раскручивают, каждое из составляющих волокон оценивают по длине, толщине, цвету, блеску, извитости.

Особенности метода

Преимущества: доступность, оперативность получения результатов.

Ограничения: субъективность оценки, точность может варьироваться. При правильном проведении метода точность составляет 80–90% для простых смесей и 70–80% для сложных комбинаций волокон.

Практическое применение: метод используется в текстильной промышленности, особенно при входном контроле сырья и готовой продукции.