Исследование прядильных волокон под микроскопом

Определение "Исследование прядильных волокон под микроскопом" в словаре Брокгауза и Ефрона

Исследование прядильных волокон под микроскопом — представляет наилучший путь к их различению. Для этой цели пользуются сложным микроскопом с 1 микрометрическим окуляром и 2 системами объективов, при одной из последних получают полное увеличение в 40-50 раз, при другой — в 350-400. Полезно иметь второй более сильный окуляр без микрометра, что дает возможность выбирать между 4 увеличениями (50, 90, 360 и 600). Помимо рассматривания формы и строения волокон, благодаря микрометрическому окуляру, определяют и размеры их, при чем за единицу измерения принимают миллиметр и 0,001 миллиметра, или 1 ммм (микром-мм). В качестве вспомогательных средств употребляют, между прочим, при очень слабых увеличениях, поляризационный аппарат, состоящий из двух призм — одной, помещаемой под исследуемым предметом (поляризатора), и другой, располагаемой на окуляре (анализатора), и некоторые другие инструменты, как-то: лупу, иглы, скальпель, бритву, пинцеты и ножницы. Если не считать волокон асбеста, мало где применяемых и кроме того редко требующих для своего определения помощи микроскопа, остальные технически употребительные волокна доставляются царством растительным и животным. Растительные волокна распадаются на две резко различающиеся между собою группы: волоскообразные, как хлопок и ему подобные, и лубяные, как лен, пенька, джут, рами и им подобные.

Хлопчатобумажные волоконца — не что иное, как простые удлиненные клеточки [Собственно отдельные, вытянутые в виде волосков, клеточки наружной кожицы семян, которые эти волоконца покрывают.], как бы трубочки с однородными, прозрачными, мелкоморщинистыми стенками и с внутренним каналом, заполненным при основании желтым смолистым веществом. Каждое элементарное волокно является под микроскопом с одного конца (основания) оборванным — результат отделения от семени, другой же бывает крайне различного очертания (остроконическим, лопатовидным, округлым, колбообразным и т. д.). Вообще по внешнему виду хлопок представляет очень большое разнообразие (фиг. 1, увелич. 340).

Фиг. 1.

Низкосортное волокно имеет вид широкой (ширина превышает толщину в 3-5 раз), мелкозернистой, к концам суживающейся ленты, нередко винтообразно скрученной (b — места перегиба), с каналом а, ширина которого достигает 3/5, даже 2/3 общей ширины волокна. У тонких высоких сортов волокна мало сплющены, слабо скручены и имеют очень узкий канал, просвечивающий между блестящими несколько загнутыми краями; иногда волокна бывают почти цилиндрическими, подходя, таким образом, по форме к льняным. Внутренняя полость, помимо воздуха, содержит еще в виде тонкой кожицы высохшие белковые вещества, заполнявшие всю эту полость до созревания растения. Внешнюю часть хлопчатобумажного волокна составляет кутикула, гладкая или шероховатая (матовые сорта), тонкая или толстая в зависимости от рода хлопка, остающаяся, как u названная кожица, нерастворимой при обработке волокна реактивом Швейцера или разбавленной серной кислотой, под действием которых легко распадается клетчатка, образующая стенки волокна (подр. в ст. Волокна растений). При микроскопическом И. сорта хлопка различают друг от друга главным образом по характерным для каждого сорта складкам или штрихам, а также по тому, какая часть волоска покрыта бороздками или скручена, а равно и по степени скрученности в его средине. Что касается длины и тонкости, то в этом отношении не только волоски одного какого-нибудь сорта, вообще говоря, не схожи между собою, но даже на одном и том же, несколько яйцеобразном, семечке волоски, сидящие на широком конце его, отчасти короче покрывающих другой конец. Так называемые мертвые хлопчатобумажные волоконца — плоски, без внутреннего канала, неизвиты и прозрачны, как стекло. Длина волосков хлопка меняется в пределах 8-53 мм, ширина 12-42 ммм (здесь разумеется размер, соответствующий наиболее широкой части — средине), толщина (собственно ширина краев у желобчатых волосков) 4,5-8,2 ммм извитость хлопчатобумажного волокна и его желобчатая форма (вследствие утолщения и загиба краев) обусловливают легкость изготовления пряжи из хлопка.

Элементарное лубяное волокно льна (фиг. 2, увелич. 200 и 400), состоящее из чистой клетчатки, в нижней и средней своей части приближается по форме к цилиндру, вверху же — остроконечно (с медленно суживающимся конусообразным концом), или совершенно гладко на всем протяжении, или покрыто продольными полосками, поперечно-направленными трещинами и коленными уступами b, благодаря чему оно кажется как бы сочлененным; внутренний канал а, по большей части почти совершенно заполненный протоплазмой, является под микроскопом в виде узкой желтой линии.

Фиг. 2.

И. поперечных сечений, представляющих косоугольные многоугольники, показывает, что держатся или малочисленными группами, неплотно прилегая друг к другу, или совсем раздельно, при чем полость а кажется желтой точкой. Наибольший диаметр льняного волоконца колеблется между 12-26 ммм (особенно часто 15-17 ммм), длина же меняется от 4 до 66 мм (чаще от 25 до 30 мм), превосходя диаметр приблизительно в 1200 раз.

Волоконца (отдельные, слегка одеревеневшие лубяные клеточки) пеньки (фиг. 3, увелич. 325) менее равномерны в отношении диаметра, чем таковые же льняные.

Фиг. 3.

Широкая сравнительно полость а принимает вид линии с приближением к верхнему концу волокна; в виде линии — нередко с разветвлениями — представляется она и в поперечном сечении. Так же часто, как у льна, встречаются поперечные трещины, коленные уступы b, продольные бороздки. Концы — тупы, с очень толстыми стенками, иногда имеют отростки с. Поперечные сечения всегда образуют плотные группы, при чем каждое сечение характеризуется округленным контуром и образованными из многих слоев стенками. Длина элементарного волокна 5-55 мм (особ. часто 15-25 мм), диаметр 16-50 ммм (особ. часто 22 ммм), так что отношение длины к диаметру равно приблизительно 1000. Главные отличия пенькового волокна от очень сходного с ним, как видели, льняного, сводятся к следующему: 1) льняные волокна не образуют таких плотных пучков; 2) контуры поперечных сечений пеньковых волокон, при обработке их йодом и серной кислотой, окрашиваются в желтый цвет, чего не бывает у льна; 3) внутренний канал у льняного волокна почти всегда содержит протоплазму, у пенькового же — крайне редко; 4) у каждого волокна — своя форма концов.

Джутовое волокно (фиг. 4, увелич. 325), обыкновенно сильно одеревеневшее, совершенно гладко, т. е. без всяких колен и борозд; полость а, кроме некоторых пунктов b, где суживается почти до исчезновения, на всей остальной длине до конца включительно так же широка, как и стенки, или еще шире. Поперечные сечения — многоугольны и располагаются обыкновенно группами, при чем узкие пластинки d, разделяющие эти сечения и образующие узловидные утолщения е, в случае обработки йодом и серной кислотой, окрашиваются темнее прочих частей; полость же а представляется кругом или овалом. Длина волокна 1,5-5 мм (особенно часто 2 мм), ширина 20-25 ммм (особенно часто 22,5 ммм); отношение длины к ширине не превышает 90.

Фиг. 4. Фиг. 5.

Волокно рами (фиг. 5, увелич. в 340 раз), или китайской крапивы (рами есть ее малайское название), состоит, подобно льняному, из чистой клетчатки. Не один раз на своем протяжении меняется оно в отношении ширины, становясь в наиболее широких местах лентообразным, и кроме того очень часты колена b, продольные и поперечные трещины с, продольные борозды; внутренний канал выдается своей шириной по всему волокну, только у верхнего и тупого конца его принимает вид нити. Поперечные сечения держатся раздельно, продолговаты, с постоянно открытой полостью а и с резким очертанием образующих стенки наслоений (d — внутренний слой стенки). Длина волокна — 60-250 мм (особенно часто 120 мм), ширина — до 80 ммм (особенно часто 50 ммм); отношение длины к ширине достигает 2400. При обработке йодом и серной кислотой, хлопок, лен, пенька, рами получают синеватую, фиолетовую, или зеленоватую окраску, джут же — желтоватую. Волосы большинства животных состоят обыкновенно из 3 слоев: наружного с разновидными роговыми чешуйками; — клеточками эпидермы, среднего или коркового слоя с длинными веретенообразными клеточками (плотно между собой соединенными) и сердцевидного с крайне разнообразными рыхлыми клеточками. В поперечном разрезе эти слои ясно отличаются один от другого, а обрабатывая их серной кислотой и щелочами, легко разъединить и отдельные клеточки. Так как из всех видов волос и шерсти действительно важное значение в прядильно-ткацкой промышленности имеет только овечья шерсть, мы коснемся микроскопической характеристики только этой последней, тем более что многочисленные сорта ее представляют крайнее разнообразие по своим особенностям. Отдельные шерстинки бывают 2-50 см длиною [Ввиду свойственной волоскам шерсти извитости, следует заметить, что здесь разумеется длина вытянутого волоска, превосходящая длину невытянутого в 1,25-2,25 раза], 50-100 ммм толщиною [В этом отношении замечаются значительные колебания даже у одной и той же овцы (12-85 ммм)], то совершенно прямые, то равномерно или неравномерно, крупно или мелко извитые, то матовые, то блестящие, с сердцевинным слоем и без него. Чешуйки, образующие наружный слой, встречаются и совсем плоские, и несколько вогнутые, и равносторонние, и продолговатые, часто полуцилиндрические или цилиндрические; при этом либо размещаются одна возле другой совершенно плоско, либо перекрывают друг друга в виде черепицы. Форма и расположение чешуек влияет, между прочим, на степень блеска шерсти: плотно прилегающие чешуйки, сильно отражая свет, дают шелковистый блеск; крутые, напротив, рассеивают свет неправильно, и потому шерстинки кажутся мало блестящими. Иногда корковый слой — совсем тонок, иногда же расширяется почти во весь волосок; бывает как без полосок, так и с узкими или широкими, правильно или неправильно расположенными полосками. Сердцевина, если только она имеется, может быть и очень узкая, и достигающая 4/5 ширины волоска; состоит из 1-4 рядов круглых или продолговатых клеточек, заполненных мелкозернистой массой и воздухом, и под микроскопом представляется более темной, сравнительно с остальными частями. Естественные верхние концы волосков, находимые только в ягнячьей шерсти, не имеют сердцевинного слоя; их лубяные клеточки испещрены резкими полосками, а полуцилиндрические или цилиндрические чешуйки эпидермы располагаются черепицеобразно. В поперечном разрезе шерстянка имеет по большей части овальную форму, нередко также бывает с одной или нескольких сторон приплюснута, и только у тонкорунных овец приближается к правильной округлой форме. Цвет (белый, редко серый, бурый, черный); прозрачность и блеск шерстинок зависят от зернышек пигмента, образующих кое-где скопления в сердцевинном слое и распределяющихся продольными рядами в корковом. Поперечные уступы, образующиеся на волосках вследствие черепицеобразного расположения чешуек, обусловливают цепкость этих волосков, которая, в связи с их извитостью и эластичностью, определяет пригодность шерсти к изготовлению войлочных тканей. Фиг. 6-я (увелич. 340) дает под микроскопом несколько изображений волосков (на некоторой длине).

Фиг. 6.

1) тончайшей благородной мериносовой шерсти (А), 17 ммм толщины, без сердцевины (постоянный признак этой шерсти), с почти цилиндрическими чешуйками и с продольными полосками на корковом слое в нижней части волоска; 2) шерсти матки из породы Рамбулье (В), сходной вообще по микроскопическим признакам с предыдущей, но с более резкими полосами; 3) длинной и грубой шерсти (так назыв. ости), с несколько вогнутыми плоско лежащими одна возле другой чешуйками а (С), с сердцевинным слоем с или с отдельными группами сердцевинных клеточек b.

Закончим микроскопическое исследование прядильных волокон характеристикой самого ценного из них — шелка (фиг. 7-я, увелич. 340), или блестящей паутинообразной нити, выделяемой червяком тутового шелкопряда (Bombyx mori).

Фиг. 7.

Такая — более или менее сплюснутая — нить (длина доходит до 3700 м, наибольшая ширина 20-25 ммм) заключает собственно две округлые нити а, состоящие из особого шелкового вещества "фиброина", которые облекает слой (b) так называемого шелкового клея (серисина). Фиброиновые ниточки крепки и эластичны, покрывающая же их оболочка в сухом состоянии хрупка; поэтому от сгибания или растягивания двойной шелковинки в клеевом ее слое легко образуются поперечные трещины, а иногда отпадает и целая часть; при укорачивании элементарных ниточек, вследствие затвердения шелка, получаются на том же слое поперечные складки; наконец, по причине сильной липкости серисина во влажном состоянии, на поверхности шелковинок встречаются приставшие местами пылинки и т. п. (с). При обработке шелковинок хромовой кислотой, на них обнаруживаются весьма тонкие продольные черточки d. Клеевая оболочка бывает и совершенно равномерно и правильно распределена, при чем остается гладкой и чистой на всем протяжении, но бывает также, помимо названных трещин и складок, снабжена целыми придатками того же состава. Цвета обыкновенного шелка — белый, светло-желтый, ярко-желтый, порой красноватый; пигмент заключается отчасти в клеевом слое, отчасти в элементарных ниточках (желтый весь содержится в клеевом слое, почему при удалении последнего шелк становится белым). Посредством варки шелка в мыльной воде растворяют наружный клеевой слой, выделяя тем самым элементарные шелковинки а — мягкие, блестящие, с ярким белым цветом. Под микроскопом шелковинки представляются в разном виде, смотря по тому, из каких слоев кокона они взяты. На фиг. 7-ой слева изображены в продольном виде и поперечном сечении: 1) двойная сырцовая нить высшего качества, взятая из средних лучших слоев, и 2) выделенная из нее посредством варки элементарная ниточка а; справа изображена двойная сырцовая нить плохого качества, так называемого хлопчатого шелка, добываемого из внешних и внутренних слоев кокона, и сопоставлены поперечные сечения нити в наружных (верхнее), средних (среднее) и внутренних (нижнее) слоях. Для отличия обыкновенного или настоящего шелка от других сортов, доставляемых другими гусеницами той же породы шелкопрядов (Bombyx), применяется с успехом поляризационный аппарат.

Литература. W. v. Nathusius-Königsborn, "Das Wollhaar des Schafes in histologischer und technischer Beziehung" (Б. 1866); J. Wiesner, "Einleitung in die technische Mikroskopie" (1867); Wiesner und Prasch, "Ueber die Seiden in Mikroskop. Untersuchungen" (1872); J. Wiesner, "Rohstoffe des Pflanzenreiches" (B. 1873); M. V étillard, "Etudes sur les fibres végé tales textiles" (П. 1876); Fr. v. H öhnel, "Ueber pflanzliche Faserstoffe" (B. 1884); Fr. v. Höhnel, "Die Mikroskopie der technisch werwendeten Faserstoffe" (B., 1887).

П. Копосов. Δ .