truhachev_v_i_moroz_v_a_sherstovedenie

Глава 6

ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА

рии добавляется бланк объективной оценки шерсти. Лаборатория проводит 6 анализов (тонина, длина, крепость, процент выхода чистой шерсти, наличие сора, минеральные примеси) по следующим этапам:

–обязательное взвешивание;

–промывка в моечной машине;

–отжим излишней влаги;

–сушка подобразцов до постоянно сухой массы;

–распределение массы высушенного подобразца на отдель-

ные пробы для анализа.

С помощью специальной машины отбирают и исследуют 60 штапелей на длину и крепость шерсти. Для последующих исследований образец взвешивают, усредняют в специальном барабане воздухом и взвешивают повторно, так как часть образца при этом улетучивается. После этого отбирают 2 образца (если шерсть неоднородная). Контрольныйобразецотправляетсянаскладихранится еще 2 недели после продажи шерсти. Проверяемые образцы моют в промывной машине в течение 9 мин в нейтральном бензойном этоксидном составе при температуре +70 °С. Промытую шерсть затем промывают струей воды и кладут в бак с сетчатым дном в центрифугу, где за счет центрифугирования шерсть теряет до 50 % влаги, а затем помещают ее в сушилку с температурой +50 °С. Температура измеряется в верхней части бака, и как только она перестает колебаться, процесс сушки считается оконченным. Шерсть сразу же взвешивается до попадания в нее влаги с воздуха, затем берутся 4 подобразца, с которых машинами для чесания отбирают сор и таким образом готовят их для измерения тонины шерсти.

Измерение диаметра волокна

Существуют два основных метода измерения волокна в образце шерсти. Разница между ними такова, что один из них более быстрый. В первом методе можно установить средний диаметр волокна, используя, например, прибор воздушного протока типа постоянного потока или постоянного давления.

171

В. И. Трухачев, В. А. Мороз

ШЕРСТОВЕДЕНИЕ

Второй метод позволяет вычислить средний диаметр волокна, стандартное отклонение и коэффициент вариации с помощью таких приборов, как проекционный микроскоп и машина «Миллипор МС П». Прежде чем перейти непосредственно к измерениям, берется вспомогательный образец из оригинального образца, и волокна произвольно распределяются в соответствии с инструкцией Международного секретариата по шерсти. Оба метода основаны на тщательном смешивании и произвольном распределении волокон по образцам и взятии вспомогательных образцов из оригинального для дальнейшего тестирования в лаборатории. Измерения на волокнах производятся в соответствии с требованиями Международного секретариата по шерсти.

Измерение диаметра волокна методом воздушного потока происходит в специальной комнате при температуре 20 ± 2 °С и влажности воздуха 65 ± 2 %. Перед этим исследованием подобразцам дают отлежаться в этой комнате в течение 4–6 часов. Принцип прибора основан на том, что проницаемость взятой массы волокон, сжатой до определенного объема, связана со средним диаметром волокон. Образец в 2,5 г сжимается до определенного объема в камере с перфорированными краями, и поток воздуха пропускается через образец. Резистентность к воздушному потоку измеряется высотой поплавка на шкале прибора. Резистентность к потоку воздуха определяется общей площадью поверхности при наличии круглых или почти круглых волокон, площадь поверхности которых пропорциональна диаметру волокон. Например, в образце определенного веса чем тоньше волокна, тем больше число волокон в образце и площадь поверхности. Прибор воздушного потока не рекомендуется использовать для очеса, нездоровых и спутанных волокон.

Специальным прибором, калиброванным на топс, по специальной формуле определяется тонина шерсти. Каждые 2 образца измеряются дважды. Сведения передаются на компьютер, и при значительной разнице в показаниях образец возвращается для повторного исследования, для чего берутся контрольные образцы.

Определение сора производится путем растворения самой шерсти гидроксилом натрия (10 %-ный раствор при температуре

172

Глава 6

ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА

+100 °С). После растворения и сушки сор взвешивается и делится на 4 группы (семена трав, семена-репья, палки, навоз).

Определение минеральных примесей производят путем сжигания шерсти в специальной печи при температуре +80 °С.

Измерение остатков жира производится путем экстрагирования в аппарате Сокслета этиловым спиртом. Пары кипятка спирта проходят через шерсть, конденсируясь, растворяют жир и опускаются на дно колбы со спиртом. Двадцатикратное пропускание спирта через шерсть является достаточным для окончания экстрагирования. После удаления спирта остатки жира взвешиваются.

Из общего объема образцов, исследованных в течение всего года, перепроверяется около 10 %. Срок исследования образца, включая его доставку и печатание сертификата, составляет 5–7 дней. А стоимость объективной оценки образца обходится в 23–24 австралийских доллара.

Полученный сертификат передается в Дом шерсти для торгов на аукционе и на брокерский склад.

Метод проекционного микроскопа был тщательно разрабо-

тан в результате экспериментов, проведенных в разных странах мира. Изображение каждого измеряемого волокна проецируется контурно при увеличении в 500 раз в ширину на экран и измеряется с точностью до 1 мкм. Увеличение должно быть зафиксированым, и оно не регулируется оператором. Волокна из образца режутся длиной 2,5–4,0 мм и помещаются на предметное стекло. При этом очень важен момент фокусирования. Очень часто один край волокна попадает в фокус, а другой нет. Необходимо следить, чтобы линия Бека (граница вне фокуса) или конец вне фокуса были белыми, а не черными.

Измерения проводятся с конца, который находится в фокусе по направлению к внутренней части белой линии. Для того чтобы волокно не измерялось дважды, предметное стекло продвигается этапами в 0,5 мм из конца в конец столика, затем после передвижения 0,5-миллиметровыми этапами под правым углом возвращается в исходное положение.

Измерение волокна осуществляется обычно линейкой, которая способнаперемещатьсявдиаметральномнаправлениичерезэкран

173

В. И. Трухачев, В. А. Мороз

ШЕРСТОВЕДЕНИЕ

между направлениями. Круглый экран должен иметь четкий центральный круг, диаметр которого равен одной четвертой оптического расстояния между окуляром и центральной осью, и измеряются только те волокна, которые находятся внутри центрального круга.

Приборзвуковогопринципаопределениятониныбылразрабо-

тан в отделе текстильной физики КСИРО (австралийской научноисследовательской организации в области сельского хозяйства) с целью получения быстрого измерения тонины шерсти на небольших образцах рунной шерсти с точностью до 1 мкм. Как правило, образцы используются в виде штапеля полной длины, взятые

ссередины бока или по методу решетки. Из первого типа образца берется 12 г, промывается, и вручную удаляются растительные примеси. Этот вспомогательный образец расчесывается вручную, и 2 опытные пробы по 2 г каждая отвешиваются и измеряются. Прибор особенно подходит для сравнительной оценки внутри отары овец или при определенном объеме настрига в помощь племенным планам. Если требуются измерения для сравнения периодов

сменяющимися погодными условиями, то в этом случае необходима корректировка на сравнительную влажность. Принцип работы звукового тестера основан на том, что воздух вибрирует через сжатую массу шерстяных волокон и ударяется о датчик, в результате чего возникает напряжение, которое зависит от проницаемости массы волокон. Осциллирующий поток воздуха производится репродуктором, а отсюда и название – звуковой тестер. Средний диаметр волокна образца читается прямо на шкале.

Определение тонины шерсти

Тонину оценивают в условных классах. Установлено 13 основных классов тонины шерсти, которые называют каче-

ствами и обозначают числами: 80, 70, 64, 60, 58, 56, 50, 48, 46, 44, 40, 36 и 32. (Последние три качества у современных пород овец и коз встречаются редко).

Каждому качеству соответствует определенная тонина шерсти в микрометрах (табл. 21).

174

Глава 6

ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА

Действующую систему иногда неверно называют Брадфордской. Брадфордская классификация шерсти возникла на рубеже XIX и XX вв. в г. Брадфорде (Великобритания), где развита шерстеперерабатывающая промышленность.

	Классификация однородной шерсти по тонине,							Таблица 21
		принятая в России и странах СНГ
Качество		Тонина шерсти, мкм			Качество	Тонина шерсти, мкм
(класс тони-		от	до		(класс	от		до
ны)					тонины)
80		14,6	18,0		48	31,1		34,0
70		18,1	20,5		46	34,1		37,0
64		20,6	23,0		44	37,1		40,0
60		23,1	25,0		40	40,1		43,0
58		25,1	27,0		36	43,1		55,0
56		27,1	29,0		32	55,1		67,0
50		29,1	31,0

Сущность этой классификации заключается в следующем. Из мытой шерсти и топса готовят камвольную пряжу и разделяют ее на мотки по 512 м каждый. Число мотков пряжи, которое получается из 1 английского фунта (453,6 г) шерсти, назвали качеством. Так, например, 64 качество означало, что из 453,6 г чистой шерсти может быть получено 64 мотка пряжи по 512 м каждый и общая длина нити составит 32768 м (64 × 512). Понятно, что чем тоньше шерсть, тем длиннее будет нить и из нее получится больше мотков пряжи. Таким образом, чем больше числовое обозначение класса тонины, тем тоньше шерсть, и наоборот. Следует отметить, что из шерсти одинаковой тонины, но разной длины и прочности можно получить различную по длине нить. Кроме того, как было сказано выше, в принятой в России и странах СНГ системе каждому условному качеству соответствуют конкретные пределы тонины шерсти в микрометрах, а от Брадфордской системы сохранено лишь внешнее сходство.

К тому же с развитием техники прядения шерсти эти показатели изменились, но эта система условного обозначения сохранилась, поскольку она указывает на связь между тониной и

175

В. И. Трухачев, В. А. Мороз

ШЕРСТОВЕДЕНИЕ

прядильными свойствами шерсти. Отсюда ясно, что чем тоньше шерсть, тем выше ее прядильное свойство и тем больше условное число, обозначающее класс тонины шерсти и называемое качеством. Для каждого из качеств в Брадфордской классификации не установлено твердых общепринятых показателей тонины в микрометрах. Наоборот, хотя в принятой в нашей стране классификации названия и обозначения классов тонины такие же, как и в Брадфордской, по содержанию и принципам построения между этими классификациями нет ничего общего, поскольку отечественная классификация основана на наличии вполне определенных лимитов в микрометрах для каждого класса. Это обстоятельство исключает возможность отнесения к какому-либо одному из качеств шерсти, отличающейся существенно по тонине, и, наоборот, это вполне возможно в практике применения Брадфордской системы.

По ГОСТ 21645–76 установлены два метода определения тонины (или толщины) шерстяных волокон однородной шерсти: лабораторный и визуальный (органолептический).

Лабораторный (инструментальный) метод. Сущность мето-

да заключается в определении среднего диаметра волокон путем измерения с помощью инстументов.

Лабораторный метод определения тонины шерсти используется в научных целях для объективной оценки качества шерсти при ее купле-продаже, для установления тонины шерсти у ценных животных, используемых для разведения, для показа на выставках и пр. Он используется также при затруднениях или сомнениях в правильности отнесения шерсти к тому или иному качеству тонины при органолептическом методе. При этом осуществляют такие операции, как отбор проб и приготовление препарата, определение тонины волокон, расчет среднего диаметра и степени уравненности волокон.

Диаметр волокон также обусловливает применение шерсти. Более толстое, а значит, и более грубое волокно идет на изготовление верхней одежды, тогда как более тонкие и мягкие волокна могут применяться даже для изготовления нательного белья.

В промышленности тонину оценивают также по показателям, пропорциональным площади сечения волокон. Эта оценка основана на том, что шерсть имеет постоянную плотность, равную

176

Глава 6

ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА

1,33 г/ см3. Поэтому, знаядлинуволокнаиегомассу, можновычислить показатель, прямо пропорциональный площади сечения, которая в свою очередь пропорциональна тонине. Этот показатель называется тексом и рассчитывается как

T= m / L,

где Т – текс, мг (г, кг)/мм (м, км); m – масса волокна, мг, г или кг; L – длина волокна, мм, м или км.

Поскольку тонина каждого отдельного волокна шерсти неодинакова как по его длине, так и в различных направлениях поперечного сечения, то само волокно шерсти не является строго цилиндрическим телом. В этой связи точно определить его тонину путем непосредственного измерения величины поперечника весьма затруднительно. На этом основании зачастую тонину определяют косвенным путем по отношению длины волокон, выраженной в миллиметрах, метрах или километрах, к весу их, выраженному в миллиграммах, граммах или килограммах. Такое отношение называется метрическим номером волокна и выражается следующей формулой:

N = n q×l ,

где N – метрический номер, м/мг (м/г, км/кг);

l – длина пучка испытуемых волокон, мм (м, км); q – вес пучка волокон, мг (г, кг);

n – число испытуемых волокон.

Наиболеечастоприлабораторномметодеиспользуюттакиеинструметы, какпроекционныймикроскоп, приборыAir-Flow, OFDA

и Laserscan.

Определение тонины шерсти с помощью микроскопа является довольно трудоемким процессом, поскольку сама подготовка проб к анализам и их проведение для одного образца требует нескольких часов работы квалифицированного персонала лаборатории. От участка руна, по которому нужно определить тонину шерсти,

177

В. И. Трухачев, В. А. Мороз

ШЕРСТОВЕДЕНИЕ

отбирают общую пробу массой 200 г, которую делят на две равные части: лабораторную и контрольную. Если тонину шерсти определяют для характеристики руна отдельного животного, отбирают образец массой 50–100 г.

Для проведения измерений применяют проекционный микро- скоп-ланаметр с увеличением в 400–500 раз и ценой деления шкалы окуляр-микрометра не более 4 мкм. Из выпускаемых отечественной промышленностью микроскопов наиболее удобным является «Биолан» Р-16 с бинокулярной насадкой и встроенным окуляром-микрометром. При использовании окуляра 7×, бинокулярной насадки 1,5× и объектива 40× общее увеличение составляет 420×, а цена деления окуляр-микрометра – 2,6–2,7 мкм.

Лабораторную пробу шерсти промывают в 2 бачках в мыльносодовом растворе, содержащем 2 г 60 %-ного мыла и 3 г кальцинированной соды в 1 л воды при температуре 45–50 °С. Шерсть промывают вручную, стараясь не нарушить штапельного или штапельно-косичногостроения. Послепромывкииополаскивания пробу сушат при температуре 60–70 °С в течение 1 ч, после чего она вылеживается в комнатных условиях. Небольшие пробы промывают в эфире или бензине.

Излабораторнойпробыотбирают3 навескимассойот1–2 до15– 16 г : 2 для параллельных исследований и 1 контрольную. Для измерения из нужного места штапеля вырезают отрезки волокон длиной от 0,5 до 1 мм. Для характеристики средней тонины шерсти по всему штапелю каждый пучок шерсти делят пополам и складывают вершины одних с основанием других пучков. Из приготовленного таким образом пучка вырезают для измерения отрезки по 0,5–1 мм из середины и из концов, отступая на 1–1,5 см от краев, или берут такие отрезки через каждый сантиметр по всей длине пучка.

Отрезки тщательно перемешивают в необходимом количестве глицерина в стаканчике или на часовом стекле, переносят на предметное стекло, накрывают покровным стеклом и помещают на предметный столик микроскопа или ланаметра.

При измерении шкалу окуляр-микрометра устанавливают перпендикулярно оси волокна, а деление шкалы параллельно краям волокна и подсчитывают число делений, покрывающих ширину изображения (в микроскопе) или проекции (в ланаметре) волокна. Волокна измеряют подряд, без выбора. Измерение начинают от левого верхнего края покровного стекла, передвигая препарат вправо. Из-

178

Глава 6

ОБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРСТЯНОГО ВОЛОКНА

мерив все попавшие в поле зрения отрезки, передвигают препарат на 0,5–1 мм от себя и измеряют волокна, попадающие в поле зрения приперемещениипрепаратасправаналевоит. д. дотехпор, покане будет измерено необходимое количество волокон.

В тонкой, хорошо уравненной шерсти измеряют 200 волокон (по 100 в каждой пробе-навеске), в тонкой помесной и полутонкой – 300–400 волокон (по 150 и 200 в каждой навеске) и в полугрубой – 600 (по 300 в каждой навеске).

Результаты измерений записывают в журнал по следующей форме

(табл. 22).

	Форма заполнения журнала			Таблица 22
Классы тонины в делениях		Отметка числа случаев		Число волокон
окуляр-микрометра				(частота класса)
4		..		2
5		:: .		11
6		:: : :		18
7		:: : : : :		25
.
.
.
12		:: : .		13
13		:: :		12
14		::		8
и т. д.
Итого:				200

Результаты обрабатывают методом вариационной статистики с вычислением среднего арифметического (средняя толщина волокон в навеске), стандартного (или среднеквадратичного) отклонения и коэффициента вариации, используя различные рабочие формулы.

При наличии какой-либо модели программируемого калькулятора запись отдельных измерений на бумаге не делается; каждое измерение сразу вносится в калькулятор, в который предварительно введена соответствующая программа. После измерения нужно-

179

В. И. Трухачев, В. А. Мороз

ШЕРСТОВЕДЕНИЕ

го количества волокон автоматически рассчитываются все необходимые показатели.

За среднюю толщину волокон в образце принимают среднее арифметическоедвухпараллельныхизмерений. Еслирасхождение между результатами параллельных измерений составляет больше 1 мкм для тонкой шерсти и больше 2 мкм для полутонкой, то измеряют толщину волокон контрольной навески и за окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений. В ряде случаев для тонкой и полутонкой шерсти допускается расхождение в результатах до 1,5 мкм.

Прибор Аir-Flow. На приборе Аir-Flow метод определения тонины шерсти основан на использовании известной формулы Коzeni

Q = K × DР × d2,

где Q – средняя плотность потока (жидкости или воздуха), см3/с; К – константа Коzeni;

DР – изменение давления на объект (например, образец шерсти), находящийся в потоке, г/см2;

d2 – квадрат средней тонины шерсти.

Прибор Аir-Flow изготавливается двух типов: с постоянным давлением и с постоянным потоком. Обе конструкции состоят из однихитехжекомплектующих. Конструкцияспостояннымдавлением имеет более широкое применение.

Технологияопределениятонинышерстисиспользованиемприбора Аir-Flow состоит из следующих этапов:

–тщательная подготовка образца;

–предварительный отбор и выдерживание подобразца в климатической камере;

–тщательный отбор проб и их испытания на приборе. Образцы для определения тонины шерсти являются частью

представительного образца, который проходит стандартную процедуру лабораторной промывки, отжима, сушки до постоянносухой массы. С целью определения тонины шерсти из высушенного образца выделяются 2 или 3 подобразца массой 30 г. При этом каждый из подобразцов исследуется в дальнейшем автономно.

180