Загальні відомості про волокна. Класифікація текстильних волокон.

План: 1. Загальні відомості про волокна. 2. Класифікація волокон. 3. Основні властивості волокон. 1. Загальні відомості про волокна. Текстильні волокна та нитки – це основні структурні елементи текстильних матеріалів: тканин, трикотажу, нетканих матеріалів. Текстильне волокно (просто волокно) – це гнучке та міцне фізичне тіло обмеженої довжини з малими поперечними розмірами, яке придатне для виготовлення пряжі та текстильних виробів. Волокна за будовою поділяють на елементарні, технічні, профільні та звиті. Елементарними називають одиночні волокна, які без руйнування не поділяються на більш дрібні (бавовна, вовна та ін.). Технічні (комплексні) волокна складаються з поздовжньо складених та скріплених елементарних волокон (льон, пенька, джут, кенаф, рамі та ін.). Окремі елементарні волокна в технічному волокні склеєні природною клейовою речовиною – пектином. Профільні волокна – це хімічні волокна, що мають задані фігурні перетини, сформовані завдяки спеціальним за формою отворам. Звиті – це волокна, що мають природне звивання (вовна), набуту внаслідок механічної чи теплової обробки (хімічні волокна).

ТЕМА № 2. ВІДОМОСТІ ПРО ТЕКСТИЛЬНІ ВОЛОКНА

Урок 3 – 4: Загальні відомості про волокна. Класифікація текстильних волокон.

1. Загальні відомості про волокна.
2. Класифікація волокон.
3. Основні властивості волокон.

Текстильні волокна та нитки – це основні структурні елементи текстильних матеріалів: тканин, трикотажу, нетканих матеріалів.

Текстильне волокно (просто волокно) – це гнучке та міцне фізичне тіло обмеженої довжини з малими поперечними розмірами, яке придатне для виготовлення пряжі та текстильних виробів.

Волокна за будовою поділяють на елементарні, технічні, профільні та звиті. Елементарними називають одиночні волокна, які без руйнування не поділяються на більш дрібні (бавовна, вовна та ін.). Технічні (комплексні) волокна складаються з поздовжньо складених та скріплених елементарних волокон (льон, пенька, джут, кенаф, рамі та ін.). Окремі елементарні волокна в технічному волокні склеєні природною клейовою речовиною – пектином. Профільні волокна – це хімічні волокна, що мають задані фігурні перетини, сформовані завдяки спеціальним за формою отворам. Звиті – це волокна, що мають природне звивання (вовна), набуту внаслідок механічної чи теплової обробки (хімічні волокна).

Волокна за довжиною поділяють на довгі (нитки) та штапельні.

Штапельні волокна – це короткі відрізки хімічних волокон, заданої довжини. Їх одержують шляхом розрізання або розривання хімічних волокон.

Волокна, довжина яких може складати декілька десятків або сотень метрів, називають нитками (коконні, натурального шовку, штучні та синтетичні). Текстильна нитка – нитка, яку використовують для виготовлення різноманітних текстильних виробів.

Текстильні нитки за структурою поділяються на елементарні, комплексні і мононитки.

Елементарна нитка – це одиночна нитка, яка не ділиться на більш тонкі і використовується в комплексі з аналогічними нитками.

Мононитка – це одиночна елементарна нитка, що придатна для самостійного використання.

Комплексна нитка – це нитка, що складається з декількох поздовжньо розташованих елементарних ниток, які склеєні або скручені між собою.

В основу класифікації текстильних волокон покладені походження волокон (спосіб їх виготовлення) та хімічний склад.

За походженням волокна поділяють на два класи:

1. Натуральні волокна – це волокна, що існують у природі:
   1. Рослинного походження /органічні/ (бавовна, льон та ін.);
   2. Тваринного походження /органічні/ (вовна та натуральний шовк);
   3. Мінеральні /неорганічні/ походження (азбест).
   1. Штучні волокна /органічні/ здобувають методом промислової переробки природних полімерів (з деревини, коротких волокон бавовни): віскоза, ацетатне, триацетатне;
   2. Синтетичні волокна /органічні/ здобувають з синтезованих полімерів (продукти переробки нафти, кам’яного вугілля, газу): капрон (ПА), лавсан (ПЕ), нітрон (ПАН), спандекс (ПУ) та ін.;
   3. Мінеральні волокна /неорганічні/ (скляні, металеві).

   Властивість – це об’єктивна особливість продукції, яка виявляється при створенні, експлуатації, споживанні.

   Текстильні волокна характеризуються геометричними, механічними, фізичними (гігієнічними) та хімічними властивостями.

   Геометричні властивості –це розміри волокон: довжина, товщина та ін.

   Довжина L (мм) – це відстань між кінцями розпрямленого волокна.

   Висота H (мм) – це відстань між кінцями не розпрямленого волокна.

   Довжина текстильних волокон, які використовуються для виготовлення пряжі, може становити 20 – 150 мм. Натуральні волокна мають обмежену довжину: бавовна – 6-51 мм, льон – 250-1000 мм, вовна – 10-250 мм, натуральний шовк – 400-1000 мм. Хімічні волокна можна виробляти необмеженої довжини у вигляді текстильних ниток або у вигляді штапелю – відрізків ниток довжиною 40 – 150 мм.

   Довжина волокон впливає на процеси переробки їх у пряжу, а також на структуру та властивості пряжі. З довгих волокон отримують більш міцну, тонку та рівномірну пряжу.

   Товщина волокон характеризується непрямою характеристикою, яка називається лінійна щільність, і вимірюється в тексах.

   Лінійна щільність (товщина) волокна Т (текс) – виражається масою одиниці довжини волокна і визначається за формулою:

   Товщина волокон впливає та товщину пряжі, виготовляється, та на товщину матеріалів.

   Ступень звивання волокон характеризується кількістю обертів волокна відносно власної осі на одиницю довжини і впливає на процеси переробки волокон у пряжу. Звиті волокна міцніше утримуються у структурі пряжі, що дозволяє виготовляти більш тонку та якісну пряжу.

   Механічні властивості волокон виявляються внаслідок дії на них зовнішніх механічних сил: розтягу, згину, тертя та ін.

   Під дією розтягу волокна виявляють такі властивості, як міцність та видовження.

   Міцність (розривне навантаження) Р _р (сН) – це найбільше зусилля розтягу, яке зазнає волокно в момент його розриву. Тобто міцність волокон визначається їх здатністю чинити опір розтягуючим зусиллям.

   Видовження (подовження) текстильних волокон – це їх здібність збільшувати свою довжину внаслідок розтягу.

   Повне видовження складається з пружного, еластичного та пластичного видовження:

   Стійкість волокон до стирання. Стирання волокон відбувається внаслідок їх зіткнення з поверхнею твердих предметів або жорстких матеріалів. Волокна при стиранні стають більш тонкими, втрачають міцність, все це викликає зношення матеріалів у виробах.

   Волокна мають різну стійкість до стирання. Найбільш стійкими до стирання є волокна капрону, лавсану, льону. Менш стійкі – волокна вовни, бавовни, ацетатні, нітрон.

   Пружність – властивість волокон відновлювати форму та об’єм після дії зовнішніх сил.

   Фізичні (гігієнічні) властивостей волокон характеризують їх здібність до поглинання випаровування вологи; теплові та оптичні властивості; стійкість до дії світла та погоди. До фізичних властивостей волокон належіть: гігроскопічність, повітропроникність, водонепроникність (для плащових та курткових тканин), теплопровідність тощо.

   Гігроскопічність – здатність волокон поглинати з навколишнього середовища і віддавати водяну пару.

   Повітропроникність – це здатність волокна пропускати повітря.

   Теплостійкість – це максимальна температура нагрівання, при якій спостерігаються зворотні зміни механічних властивостей текстильних волокон, термостійкість – це температура, при перевищенні якої у волокні відбуваються незворотні зміни.

   Натуральні волокна мають вищі показники гігієнічних властивостей, ніж хімічні.

   Хімічні властивості текстильних волокон характеризуються хімічною стійкістю (хемостійкість) – стійкість волокон до дії різних хімічних реагентів.

   Хімічна стійкість волокон обумовлює можливість їх застосування для виробів різного призначення, а також режими процесів оздоблення матеріалів, прання та хімічної чистки виробів.

   Основні хімічні реагенти, які визначають хімічну стійкість волокон – це кислоти, луги, окисники та органічні розчинники. Всі ці хімічні реагенти використовуються при оздобленні текстильних матеріалів та хімічній чистці виробів з них.

   Волокна мають різну стійкість до дії різних хімічних реагентів. Вовна і натуральний шовк під дією кислот поліпшують деякі свої властивості, целюлозні волокна, навпаки, мають низьку стійкість до кислот, але стійкі до лужних обробок. Також по-різному впливають на волокна і різні органічні розчинники, які застосовують при хімічній чистці виробів. Окисники використовують для вибілювання волокон. Це перекис водню та гідро хлорид натрію. Окисники руйнують волокна, тому їх застосовують короткочасно.

   Стійкість волокон до дії концентрованих кислот та лугів

   Їдкий натрій

   «Волокна. Загальні відомості, класифікація та властивості. Способи отримання, переваги та недоліки натуральних та хімічних волокон.»

   1.Узагальнити та системазувати знання учнів про волокна, їх класифікацію, склад, властивості, застосування та добування; актуалізувати інформацію про розпізнавання волокон різними методами; детально зупинитися на порівняльній характеристиці волокон. 2.Розвивати хімічну та метематичну мови, логічне, екологічне та технологічне мислення; вміння порівнювати та аналізувати . Розвивати навички свідомого виконання практичних робіт. 3.Виховувати інтерес до вивчення технологій, хімії та математики, самостійність мислення ,екологічну грамотність і та свідомість.

   Конспект уроку в 10-А класі на тему

   «Волокна. Загальні відомості, класифікація та властивості. Способи отримання, переваги та недоліки натуральних та хімічних волокон.»

   Тема:Волокна. Загальні відомості, класифікація та властивості. Способи отримання, переваги та недоліки натуральних та хімічних волокон.

   Формування ключових компетентностей.

   1.Основні компетентності у природничих науках та технологіях.

   2.Ініціативність і підприємливість.

   3.Соціальна та громадська компетентності.

   Формування предметних компетентностей.

   1.Узагальнити та системазувати знання учнів про волокна, їх класифікацію, склад, властивості, застосування та добування; актуалізувати інформацію про розпізнавання волокон різними методами; детально зупинитися на порівняльній характеристиці волокон.

   2.Розвивати хімічну та метематичну мови, логічне, екологічне та технологічне мислення; вміння порівнювати та аналізувати . Розвивати навички свідомого виконання практичних робіт.

   3.Виховувати інтерес до вивчення технологій, хімії та математики, самостійність мислення ,екологічну грамотність і та свідомість.

   Обладнання: хім.реактиви, хім. посуд, колекція волокон, тканин ,ІКТ; мультимедійна презентація «Волокна», роздатковий матеріал.

   -Створенння позитивної атмосфери в класі

   -Перевірка присутності учнів

   -Повідомлення про систему оцінювання на уроці (Додаток 1)

   II. Актуалізація опорних знань. Використовується прийом «Мікрофон»

   1.. Які матеріали дістали загальну назву «волокна»?

   2.. Яка класифікація волокон вам відома?

   3.. Як поділяються натуральні волокна?

   4.. Наведіть приклади натуральних волокон. 5.. Які переваги і недоліки натуральних волокон?

   6.. Як класифікують хімічні волокна?

   7Наведіть приклади хімічних волокон?

   8..При розв’язанні задач для знаходження маси волокна ми використовуємо математичні вирази. Зазначте їх особливості.

   III. Мотивація навчальної діяльності. Визначення мети уроку.

   . З роками натуральні волокна все менше задовільняли людину, тому в усьому світі вчені шукали їм заміну. Вони хотіли знайти такі хімічні волокна, які б були дешевшими, кращими ніж натуральні.

   Сьогодні на уроці ми ознайомимось з класифікацією хімічних волокон, їх виробництвом, перевагами та недоліками, порівняно з натуральними матеріалами; навчимося проводити лабораторні дослідження щодо розпізнання волокон

   . На минулому уроці ми розпочали конкурс на найкращу презентацію з теми «Волокна»

   . Зараз переможці цього конкурсу продемонструють свою презентацію

   V. Випереджувальне домашнє завдання. Вчитель технології. На сьогодняшному уроці ми не торкнулися такої важливої теми, як екологія виробництва хімічних волокон.

   У вас на столах картки, на яких записано домашнє завдання на наступний урок « Вплив хімічних волокон на здоров’я людини та навколишнє середовище»

   VI. Експерементальна частина

   1.Розглядання зразків волокон та властивостей. На ваших столах представлені зразки волокон. Сьогодні ми познайомимося з представниками натуральних та хімічних волокон, та детально розглянемо їх властивості. Але спочатку давайте пригадаємо які загальні властивості нам відомі (оптичні,механічні,гігієнічні,технологічні.)Бліц-опитування.

   Зразок 1. Бавовняне волокно, дуже міцне,зручне та теплостійке. Відрізняється прекрасною гігроскопічністю, поглинає багато вологи (20-65% власної ваги) та при цьому не здається вологим, воно термостійке, мнеться, має значну зсідальність.

   Зразок 2.Вовняне волокно досить еластичне, має високу гігросконічність. Добре зберігає тепло та має властивість звалюватись, що посилює її теплоізоляційні властивості та робить вітронепроникною. Недолік: висока пилоємність, низька зносостійкість, мають значну зсідальність. Гігроскопічність: вовна може вбирати 33% вологи, а зовні залишатись сухою (у синтетичних волокон цей показник становить 0.4-4.5%)

   Зразок 3.Ацетатне волокно має досить високу міцність, тому практичноне зминається. Ацетат погано вбирає вологу і за рахунок цього вони швидко сохнуть. Ацетат не переносить сильного нагріву, він плавиться. Основні недоліки ацетатного волокна: електризується і має малу гігроскопічність.

   Зразок 4.Синтетичне волокно. Капрон одне з найміцніших з усіх синтетичних волокон на розрив та стирання. Дуже легке, практично невагоме, але при цьому неймовірно міцне. Відштовхує воду, не гниє. Недоліки: не стійке до впливу світла (простіше кажучи,сильно вигорає), накопичує статичну електрику, зовсім низька гігроскопічність, плавиться під дією температур +215 0 С

   2.Лабораторний дослід № 2 «Горіння волокон»

   Вчитель Волокна можна розпізнавати не тільки органолептичним методом, а також за допомогою хімічних методів. Ми розглянемо горіння волокон. Натуральні волокна при підпалюванні мають запах паперу(бавовна) та пір’я(вовна). У разі внесення у полум’я пальника горить,виділяють певний запах, а коли його погасити і доторкнутися до нього то тягнутимуться нитки. Капрон плавиться при t 0 215 0 C .

   Вчитель : Тканини з капрону не можна прасувати гарячою праскою . Ацетатне волокно малозаймисте але не витримує великого нагріву і плавиться. Прасувати трохи нагрітою праскою до 120 0 С

   Капрон при піднесенні до полум’я волокно дає теплову усадку, плавиться, потім загорається слабким блакитно-жовтим полум’ям, при горінні виділяється білий димок та характерний запах сургучу. При виведенні з полум’я горіння поступово припиняється, на кінці нитки утворюється темна тверда кулька.

   3.Лабораторний дослід № 3 «Дія кислот та основ»

   Вчитель : Цей лабораторний дослід ілюструє дію кислоти та лугів на волокна. Спочатку в кожну пробірку з волокнами додаємо по декілька крапель HN0 ₃ (65%). Результати спостережень записуємо у таблицю.

   Дія лугів: чотири пробірки зі зразками волокон додаємо по декілька крапель 10% розчину лугу NaOH. Спостереження записуємо в таблицю.

   Вчитель : оцтова кислота використовується при виробництві ацетатного волокна, як розчиник. Вона розчиняє целюлозу утворюючи триацетилцелюлозу. Пропоную розв’язати задачу №1

   I варіант: Обчислити масу карбону, який міститься у 120г.оцтової кислоти.

   Ви використовуєте основну властивість дробу (скорочення)

   I I варіант: Обчислити масову частку Оксигену у капроні(нейлон-6)

   Капронове волокно в своєму складі містить залишки 6-аміногексанової кислоти (або L -амінокапронова кислота)

   VII. Презентація зразків ткинин та виробів.( Додаток 3) У народі здавна казали:«Яке волокно таке і полотно» Натуральні волокна були освоєні і використовувалися для виробництва тканин більше ніж 6 тис. років тому. Кожен метр текстильного матеріалу, виробленого в наші дні, несе на собі пам’ять і знання,накопичені століттями, протягом яких людина займалась однією з найдавніших технологій одержання волокон, пряжі , ниток та тканин. Розглядання колекціі тканин та виробів.

   Вчитель :для здешевлення тканин і розширення їх асортименту натуральні волокна поєднують із хімічними. Так утворюються тканини, які приємні на дотик, мають гарний блиск, добре драпіруються,не мнуться і порівняноне дорогі.

   Вчитель :на сьогоднішньому уроці ми дуже плідно попрацювали.

   З алишився останній етап підведення підсумків.

   Цей етап ми проведемо у формі опитування, а потім завершемо заповнення таб лиці.

   Що таке волокна? Види і властивості волокон

   Що таке волокна? Це тонкі нитки, довжина яких, як мінімум, в сто разів більше ширини. Вони можуть виникати як природним шляхом, так і можуть бути отримані штучно. Ця одиниця матерії характеризується такими властивостями, як згуртованість, еластичність, гнучкість, тонкість, і однорідність. Так які існують волокна? Перш за все, вони поділяються на натуральні (природні) і штучні.

   Що таке волокна натурального походження

   Це всі волокна, які відбуваються з природних джерел, з них може формуватися рослинна тканина, мінеральна речовина або текстиль. Такі волокна є біорозкладаним і поновлюваним ресурсом. Вони легко доступні з природних матеріалів і, як правило, мають нижчу вартість за одиницю об’єму. Ці волокна класифікуються за походженням:

   • Рослинні – одним з основних компонентів таких ниток є целюлоза, яка використовується при виробництві паперу і тканини. Вона міститься в бавовні, льон і коноплі. Харчові волокна (клітковина) містяться в харчових рослинних продуктах, таких як злаки, фрукти, овочі, горіхи. Це той тип вуглеводів, який не засвоюється ферментами нашого організму. Клітковина допомагає підтримувати здоров’я кишечника і знизити ризик захворювань, таких як діабет, рак кишечника і ішемічна хвороба серця.
   • Тваринні волокна, які складаються в основному з білка. Вони включають шовкове волокно з шовкопрядів, хутряне волокно (наприклад, з овечої вовни), ліпфьюжн волокно (вилучене з шкур тварин), хітин (витягнутий з ракоподібних і молюсків).
   • Мінеральні волокна беруть свій початок в породах з волокнистою структурою. Складаються в основному з силікатів. Єдиним прикладом природного мінерального волокна є азбест.