Контрольная работа по "Материаловедению"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ им. К.Г.Разумовского»

Филиал ФГОУ ВПО «МГУТУ» в  г.Тверь

 

 

 

 

 

Кафедра: общепрофессиональных и специальных дисциплин

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: материаловедение

Выполнила: _Нелидина Екатарина Сергеевна             шифр 110011

Факультет: ФИМ              Курс: 3                  Специальность 260901

Консультировал: Кузмичева Надежда Михайловна

Подпись преподавателя, принявшего работу:

 

 

 

 

 

 

 

Тверь – 2012 г.

Содержание

 

1. Строение хлопка, Основной химический состав, механические и физико-химические свойства волокна. Применение для материалов одежды…………………………………………………………………………..3
2. Водопоглащаемость и капиллярность тканей. Факторы, влияющие на эти свойства. Методы определения……………………………………………8
3. Задача………………………………………………………………………12

      Список используемой литературы……………………………………….13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Строение хлопка, Основной химический состав, механические и физико-химические свойства волокна. Применение для материалов одежды

 

        

 

 

Хлопок - один из основных видов  сырья       текстильной промышленности.

 

В русской технической  литературе до 2-й половины 19 в. вместо слова «хлопок» использовался термин «хлопчатая бумага», сохранившийся  до наших дней в слове «хлопчатобумажный». В современной технической литературе вместо слова «хлопок» используют обычно термины «хлопковое волокно» и «хлопок-сырец» (волокно с неотделёнными семенами). «Cotton» - международное обозначение  хлопка.

Волокно хлопка это одна растительная клетка, которая развивается  из клетки кожуры семени хлопчатника после цветения. Семена хлопчатника заключены в плодовую коробочку, которая по достижении полной зрелости раскрывается, и семена вместе с хлопком выходят наружу, после чего немедленно производится сбор и первичная обработка хлопка.

Отделенные от семян хлопковые  волокна представляются под микроскопом  в виде желобчатых ленточек, к концам постепенно суживающихся и в большинстве  случаев винтообразно закрученных (характерное свойство хлопка). В  поперечном сечении волокна имеют  неправильную овальную форму с внутренним каналом. Канал в волокнах открыт с одной стороны.

 

 

Продольный и поперечный разрез хлопковых волокон

  Степень скрученности и поперечный срез волокна имеют весьма разнообразную форму и зависят от зрелости волокна. От степени зрелости зависят и свойства волокна. Незрелые волокна имеют вид сплющенных ленточек с тонкими стенками и широким каналом, обладают малой прочностью. Перезрелые волокна имеют толстые стенки и узкий канал, прямую не извитую форму, они очень жесткие и ломкие. Ни те, ни другие не пригодны для текстильной переработки. Оптимальной является средняя зрелость волокна. Доля пластической деформации в полном удлинении зрелого волокна хлопка составляет 50%, поэтому хлопчатобумажные ткани сильно сминаются.

  Основной химический состав:  целлюлоза (95-96%) и примеси (жировые, красящие, минеральные, воскообразные). Целлюлоза - это линейный полимер, который может быть представлен в виде простейшей схемы:          -С₆Н₁₀О₄-О-С₆Н₁₀О₄-О-С₆Н₁₀О₄-О-, или (-С₆Н₁₀О₅-)n.

  Поскольку главной составной частью волокна является целлюлоза, из которой состоят стенки трубочки, то именно от ее свойств и зависят, главным образом, химические свойства волокна хлопка.

Действие химических реагентов  на волокно. Кислоты разрушают волокно, делают его хрупким. Слабые щелочи не действуют на целлюлозу, более же крепкие оказывают на нее особенное действие. Холодные едкие щелочи вызывают набухание волокон, извитость их исчезает. Это свойство используется для проведения специальной отделки тканей - мерсеризации. Горячие едкие щелочи в присутствии кислорода воздуха приводят к окислению целлюлозы хлопка и снижают прочность волокна. 
Хлопок не растворяется в феноле и ацетоне.

Длина и толщина волокон связаны между собой и зависят от сорта хлопчатника. 
Средний размер диаметра поперечного сечения волокон 15-25 мкм. 
По длине волокна различают: 
- коротковолокнистый хлопок длиной до 27мм; его перерабатывают в толстую и пушистую пряжу для изготовления байки, фланели, бумазеи; 
- средневолокнистый хлопок длиной 27-35мм; идет для изготовления ситца, бязи, сатина; 
- длинноволокнистый хлопок длиной свыше 35мм перерабатывается в тонкую и гладкую пряжу для изготовления высококачественных тканей, например батиста, маркизета.

Тонина - величина поперечного сечения отдельного волокна  хлопка.  Для волокон же с некруглым поперечным сечением тониной следует назвать диаметр круга, площадь которого равна площади поперечного сечения волокна.

Самый примитивный метод определения  тонины волокна – это оценка его  руками на ощупь.

Общепринятый метод определения  тонины волокна – это измерение  под микроскопом, снабженным окулярным  микрометром. Результаты измерения  выражаются в микронах. Но при таком  измерении хлопка получается не тонина, а ширина хлопка.

Самым удобным методом определения  тонина волокна считается метод  взвешивания, посредством которого определяется метрический номер  волокна. Этот метод заключается  в следующем: под микроскопом  считают количество волокон в пучке, затем из этого пучка делают вырезку заданной длины, эту вырезку взвешивают и определяют метрический номер волокна по формуле:

Nm = , где

L – длина вырезанного отрезка

n – число волокон в пучке

G – вес вырезанного отрезка

Площадь поперечного сечения находится  по формуле:

S= , мкм

Увеличение тонины волокна (а, соответственно, повышение метрического номера) повышает прядильную способность.

Извитость когда коробочка лопается, волокна соприкасаются с воздухом, сильно высыхают, стенки волокна спадаются, причем волокно закручивается вокруг своей оси. Закрученность изменяется по своему направлению, она идет то влево, то вправо. Число завитков или поворотов ленточки называют извитостью.

Извитость колеблется и изменяется на одном волокне. Если извитость  более равномерна, то сила сцепления  волокон будет больше. Извитость  волокон зависит от степени зрелости.

Крепость волокна - разрывное усилие, которое определяется на динамометрах. Абсолютная крепость разрыва волокна не может служить мерилом добротности хлопка, так как разные хлопки имеют разную тонину. Испытания показывают, что грубые хлопки имеют большую крепость, тогда как высокосортные хлопки слабы.

Вместе с изменением относительной  влажности воздуха изменяется и  крепость хлопкового волокна. С увеличением  относительной влажности воздуха  крепость хлопкового волокна также  увеличивается и достигает максимума  при 70-80%, после чего начинается падение  крепости.

Вместе с изменением относительной  влажности воздуха изменяется и  коэффициент трения хлопкового волокна  по волокну. При сухом воздухе  этот коэффициент равен 0,24, а при  влажном – 0,32, вот почему при влажном  воздухе пряжа становится крепче.

Растяжимость  определяется как полное удлинение при разрыве и выражается в процентах к первоначальной длине, например, если было зажато 10 мм волокна в динамометре, а к моменту разрыва оно удлинилось на 1 мм, то растяжимость будет равна

Зависит от сорта хлопка. Самый  растяжимый Островной, а менее всех деформируется  хлопок сорта  Брочь.

  Гигроскопичность хлопка достаточно высокая. 
При нормальных условиях зрелые волокна содержат 8-9% влаги. Хлопок быстро впитывает влагу и быстро ее отдает. Во влажном воздухе хлопковое волокно может принять в себя до 27% влаги, не делаясь влажным на ощупь. При погружении в воду волокна набухают, их прочность при растяжении увеличивается на 15-17%. Опыты показали, что различные виды хлопка при одной и той же температуре и при одной и той же относительной влажности воздуха имеют различное содержание влаги. С понижением температуры хлопок впитывает больше влаги.

Хлопок является плохим проводником  тепла и электричества.

Особенности горения: горит очень легко, сгорает полностью, пламя желтое, пепел серый, запах жженой бумаги.

Действие прямых солнечных лучей  в течение 940 часов снижает прочность  волокна на 50%.

Цвет хлопка бывает белый и желтый с разными оттенками (до бурого).; если этот цвет есть природное свойство волокна, то он не влияет на качество, различные же оттенки уничтожаются при отбеливании. Если же желтый цвет хлопка появился как результат порчи от дождя, росы, туманов и т.д., если волокно от сырости начало перепревать, то такой цвет есть признак плохого качества, так как прелое волокно всегда слабее, и в этом случае, чем гуще желтая окраска, тем хуже хлопок.

Блеск хлопка – хороший признак, так как лучшие сорта хлопка обладают блеском, тогда как плохие сорта имеют тусклый или матовый вид. Блеск определяет на глаз.

Шелковистость также присуща хорошим сортам с тонкими волокнами, тогда как грубость или шерстистость наблюдается у хлопков с грубыми, толстыми волокнами. Шелковистость определяется на ощупь.

Метеорологические элементы так влияют на процесс адсорбции:

1. С увеличением относительной  влажности воздуха влажность  хлопка растет.

2. С увеличением температуры  влажность хлопка уменьшается.

3. С увеличением давления влажность  хлопка увеличивается.

Излишняя влажность хлопка понижает выход пряжи из хлопка.

Область применения  мягкость и нежность хлопковых волокон, их скрученная форма объясняют высокую ценность хлопка как прядильного материала. Отдельные волоски хлопка легко сцепляются между собой, распрямляются при вытягивании, держатся в тонких нитях и поддаются закручиванию.

 Вследствие низкой себестоимости, хорошего внешнего вида и вполне удовлетворительных свойств, хлопок широко применяется в производстве тканей(бельевых, сорочечных, платьевых, костюмных, полотенечных), трикотажных изделий, швейных ниток и др.

Основную массу хлопка перерабатывают в пряжу, небольшую часть хлопкового волока и пуха используют для изготовления медицинской ваты, прокладок, фильтров и др. Пух и подпушек применяют  также в химической промышленности как сырьё, из которого вырабатывают искусственные волокна и нити, взрывчатые вещества и т.д.

 

2.Водопоглащаемость и  капиллярность тканей. Факторы, влияющие  на эти свойства. Методы определения

Способность тканей впитывать  капельножидкую влагу является ценным для таких изделий, как полотенца, простыни, а также бельевых и сорочечно-плательных тканей.

Характеристикой намокаемости тканей являются их водопоглощаемость  и капиллярность.

Водопоглощаемость тканей характеризуется количеством поглощенной воды в процентах к весу ткани при непосредственном соприкосновении ее с водой.

Капиллярность тканей характеризуется высотой, на которую поднимается смачивающая жидкость по полоске ткани размером 300х50 мм, опущенной одним концом в сосуд с жидкостью (водный раствор эозина концентрацией 2 г/л). Высота подъема жидкости зависит от скорости поглощения влаги волокнами, структуры пряжи (нитей) и продолжительности погружения в жидкость.

Так, например, капиллярность  ткани из мэрона выше, чем из комплексных  капроновых нитей, а капиллярность  последней выше, чем капиллярность  ткани из элементарных капроновых нитей. Капиллярность ткани из хлопка с вискозным волокном выше, чем капиллярность ткани из хлопка с лавсаном и т. д. Высокий показатель капиллярности свидетельствует о хорошей способности данной ткани впитывать влагу пододежного слоя. 

Таким образом, необходимая  одежде гигиеничность обеспечивается рядом свойств тканей, причем недостаток одних в отдельных случаях  может быть компенсирован достоинством других. Например, недостаточная гигроскопичность тканей из синтетических волокон  может быть компенсирована высокой  водопоглощаемостью и капиллярностью, если синтетическая нить пушиста, извита, а ткань имеет рыхлую структуру.

Методы определения

Для определения водопоглащаемости ткани

       1. Первый способ 
      
  Элементарную пробу взвешивают в стаканчиках для взвешивания, накалывают на крючок с грузом и погружают в сосуд с дистиллированной водой. Элементарные пробы шерстяных тканей погружают в сосуд при помощи стеклянной палочки. Время погружения для хлопчатобумажных тканей - 1 мин, для хлопчатобумажных тканей с водоотталкивающей отделкой и остальных материалов - (60±1) мин. 
      
 Элементарную пробу вынимают из сосуда, помещают на фильтровальную бумагу, сложенную в три слоя, покрывают сверху также тремя слоями фильтровальной бумаги и отжимают один раз валиком. После этого элементарную пробу сразу же взвешивают в стаканчиках для взвешивания. 
      
 2. Второй способ (для научных исследований) 
      
 На элементарной пробе размером 30х70 мм проводят линию на высоте 35 мм, элементарную пробу накалывают на крючок с грузом и погружают в сосуд с дистиллированной водой. Образующиеся на элементарной пробе пузыри воздуха сбивают стеклянной палочкой или пинцетом и следят, чтобы она была полностью погружена в воду. Время погружения - (60±1) мин. Затем крючок с элементарной пробой вынимают из сосуда и подвешивают на перекладину для стекания избытка влаги. Через (30±5) с отрезают ножницами нижнюю половину элементарной пробы по отмеченной линии, предварительно расправив ее при помощи пинцета, а оставшуюся часть кладут в стаканчик для взвешивания, закрывают его, взвешивают, высушивают в открытых стаканчиках до постоянной массы при температуре (107±2) °С. Стаканчики закрывают, выдерживают для охлаждения в эксикаторе с обезвоженным хлоридом кальция и снова взвешивают с той же погрешностью. 
 Водпоглощение ( ) в процентах вычисляют по формуле