Разработка урока по материаловедению в 7 классе "Классификация текстильных волокон. Химические волокна. Ткани из химических волокон."
Цели и задачи:
Сообщить познавательные сведения о химических волокнах. Ознакомить со свойствами химических волокон. Научить в ходе ЛПР распознавать ткани из химических волокон и отличать их от натуральных Развивать творческое и логическое мышление.
Наглядные пособия:
Схема классификации текстильных волокон, коллекции "Искусственные ткани", "Синтетические ткани".
Оборудование и материалы:
Раздаточный материал - лоскут в пакете, толстая игла (на каждую бригаду).Технологические карты. Компьютер, проекционный экран.
Тип урока:
урок освоения новых знаний.
Технология:
Объяснительно-иллюстративная с использованием ЭОР, технология сотрудничества на основе активизации деятельности.
Ход урока:
1. Организационный момент.
2. Сообщение познавательных сведений.
- Свойства тканей из химических волокон. Режим ВТО.
- Штапельные волокна. Смешанные ткани.
3.ЛПР "Определение вида ткани".
4. Подведение итогов.
Прежде чем приступить к изучению нового материала, давайте вспомним:
1. Из чего состоит ткань вашего платья? (Ткань состоит из отдельных нитей, плотно переплетенных между собой).
2. Из чего состоит нить?(Нить, в свою очередь, сделана из отдельных волокон, у которых длина примерно в тысячу раз больше толщины).
3. Какие виды волокон вы знаете? (Натуральные волокна растительного и животного происхождения).
Шелк, шерсть и все упомянутые текстильные материалы - "дары живой земли". Но в Южной Австралии с давних пор выделывают ткани из выброшенных на берег водорослей, у которых волокна и длиннее и легче, чем лубяные из льна - долгунца. Об этом подводном растении так и говорят "морской лен". На Дальнем Востоке, как прикинули ученые, можно ежегодно получать не менее 15 000 тонн сырья с подводных лугов.
А чем не ниточка - тончайшая проволочка? Золотая или серебряная канитель, что с давних пор вплеталась в ткань узором блестящим и создающим неповторимую нарядность? Пробуют, например, в США делать костюмы из алюминиевой ткани - для поклонников экстравагантной моды. Пробуют применять в тканях одежды стекловолокно. Реальны попытки получения текстильных волокон из вулканических пород, базальта. И все же эти материалы не могут претендовать на конкуренцию с "дарами живой земли".
А как замечательно было бы получать из простых исходных материалов тот же шелк. Но каким образом? По своему подходили к этой задаче в средние века алхимики. Они мечтали с помощью магических заклинаний, чудесно найденных сочетаний веществ, заурядное сырье превратить в золото, алмазы, жемчуг и шелк. Да, шелк, минуя утомительную возню с червями, получать в изобилии шелковые ткани...
Дороже золота великая тайна простого получения шелка: секрет изготовления блестящих прочных шелковых нитей из подручного сырья. Прошло время - дерзкая мечта удивительным образом пережила века и своеобразно воплотилась в сегодняшнем мире костюма.
Впервые блестящее, словно шелковые нити были показаны на Всемирной выставке в Париже в 1889 году. Любопытным тут же раскрывался секрет их производства. Хлопковое волокно опускалось в азотную кислоту, и вскоре эта смесь превращалась в густую вязкую массу. Эта масса продавливалась сквозь пластины со множеством круглых отверстий, своего рода дуршлаг. Выходили нити, которые буквально застывали на глазах и после обработки вполне могли идти на выработку тканей. Такая ткань по виду напоминала шелковую и потому, с намеком на участие в процессе азотной кислоты, именовалась нитрошелком. Надо сказать, что и сегодня, более века спустя, все химические волокна вырабатываются в принципе таким же способом. Вязкая масса продавливается через фильеры - тонкие отверстия разного диаметра. В зависимости от этого нити выходят потолще или потоньше, круглые или любой другой формы. Из этих то нитей в значительной степени, из рукотворных волокон состоит одежда наших современников.
Нитрошелк, поначалу восторженно принятый, на поверку никуда не годился. Платья из него были весьма непрочны и к тому же легко воспламенялись от малейшей искры. Ведь из подобной "нитроклетчатки" небезызвестный Нобель в те же годы наладил производство динамита. И все же, первый самый трудный шаг был сделан!
Второй шаг состоял в том, что азотную кислоту заменили. В 1892 году англичане предложили в качестве сырья целлюлозу в какой-либо из имеющихся в растительном мире форм. Действовали на нее сперва щелочью. При этом набухшая масса приобретала текучесть, вязкость. По латыни "вязкий" - вискоза, от сюда происходит название такого искусственного шелка. Из той же вискозной массы на фабриках искусственного шелка вырабатывается обыкновенный целлофан. Изделия из вискозы в чистом виде грешат определенными недостатками. Не особенно прочны в мокром состоянии, "садятся" после стирки, плохо сохраняют заданную форму.
Но XX век настойчиво требовал поисков новых материалов. Одним из первых оценил значение вискозного шелка . Но как все передовое, организация производства отечественной вискозы натолкнулось на противодействие косных царских чиновников. До Октябрьской революции лишь в Мытищах под Москвой действовала принадлежащая бельгийской фирме фабричонка "Вискоза". За год она давала продукции меньше, чем сегодня Киевский комбинат химических волокон за день.
Итак, сырье, основа искусственного шелка - целлюлоза. И хлопковое волокно, и льняное, и джутовое, и ствол дуба, и лепесток розы - все это - целлюлоза. Да и сейчас вы держите ее в руках - книга в основном состоит из той же целлюлозы.
Вискозный шелк не единственный вариант искусственного. Еще в начале века для получения прядильного раствора начали применять ацетилирование, воздействие на размолотую целлюлозу уксусной кислоты. Таким образом получают ацетатное волокно, ацетатный шелк. В чем-то он уступает вискозе, зато обладает одним уникальным свойством: пропускает ультрафиолетовые лучи. Поэтому хороши, например, купальные костюмы из ацетатного шелка, хотя это не единственная возможность его применения в одежде.
Химики освоили метод прививок, в чем-то напоминающий испытанные приемы садоводов. Когда садовод хочет получить хорошие яблоки, груши, он прививает ветку культурного растения к одичавшему. Химики также прививают определенные молекулы к целлюлозной цепочке. Допустим, привиты молекулы акрилонитрила. В итоге полученное волокно значительно превосходит даже вискозное по износостойкости и к тому же лучше окрашивается.
Ацетатные волокна упруги, имеют красивый внешний вид, но они не устойчивы к щелочам, истиранию, теряют прочность в мокром состоянии до 35 %, неустойчивы к повышенным температурам.
Ацетатные ткани утюжат, слегка увлажнив с изнаночной стороны, чтобы избежать лас (блестящих мест).
Все вышеперечисленные волокна, полученные из природных полимеров, называются искусственными.
Но есть и синтетические волокна, изготовляемые совершенно заново. Их получают при объединении (синтезировании) продуктов переработки нефти, угля, газов, древесины и других веществ органического происхождения. В результате синтеза получают смолы - полимеры, состоящие из множества одинаковых звеньев ("поли" - много, "мерос" - часть, много частей). Смолы - полимеры растворяют или плавят, превращая в жидкое состояние прядильную массу. Ее также, как искусственные волокна, продавливают через фильеры.
Итак, для создания нового текстильного материала прежде всего
следует подобрать полимер. Химики обратились к классу полиамидов и открыли найлон. По правде говоря, полученный найлон поначалу пошел вовсе не для элементов костюма, а на нужды авиации. Лишь потом, чуть ли не спасаясь от затоваривания, кто-то предложил попробовать изготовить из крепких нитей женские чулки. Названия полимера разные: в Германии - дедерон, в Польше - стилон, в Японии - амилан и т. д.
В 50-х гг. XX века в моду вошли рубашки из этого материала. Соблазняли их блестящая нарядность и невиданная легкость стирки и сушки. Однако настала пора разочарований: зимой такие рубашки совершенно не сохраняли тепло тела, а летом, в жару, в них можно было запариться.
Но создание рук человеческих куда лучше подвергаются модификации и модернизации, чем творение живой природы. Можно получать высокообъемные, текстурированные нити. Их отличает повышенная воздухопроницаемость, гигроскопичность, приближение к соответствующим свойствам натуральных нитей. Число новых полимерных соединений, синтезированных в наш век, исчисляется, пожалуй, десятками тысяч. Названия некоторых из них общеизвестны. Например, лавсан. Слово это образовано из начальных букв: лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук.
К упомянутым полимерам можно добавить поливинилхлорид (обладает лечебными свойствами - образованием электричества при трении белья о тело), винол (хирургические нитки) и т. д.
Синтетические волокна, кроме лавсана, не боятся кислот, щелочей, обладают большой механической прочностью, высокой упругостью, устойчивы к свету, их не портят сырость, микроорганизмы и моль, но имеют недостаточную гигиеничность и гигроскопичность.
Но, говоря о химических и природных волокнах, следует рассматривать их не как конкурентов, а, напротив, отметить разностороннее содружество, если можно так выразиться.
Недлинные волокна вискозы, называемые штапельными, образуют с хлопковым волокном смешанную, точнее объединенную нить. Для чего? Для того, чтобы сочетались отличные свойства хлопка и также отличные, но уже в другом плане - вискозы. Так получается легкая, прочная, необычайно износостойкая и вдобавок "скользкая" подкладочная ткань. Ацетатное волокно имеет замечательную способность - делаться эластичным. И без такого волокна не было бы незаменимого теперь эластана.
Известно, что льняная ткань легко мнется, образуя множество произвольных складок. А приобретая одежду из материала "лен с лавсаном", можно быть уверенным, складка станет держаться там, где она намечена модельером. И не потребуется каждодневная утюжка и разглаживание.
И чистощерстяные ткани все-таки со временем изнашиваются, деформируются. Специалисты разработали оптимальный состав материала ткани: 40% натуральной шерсти, 30% лавсана, 30% вискозы.
Несомненно, продолжается поиск химических волокон для одежды, еще лучших, чем нынешние, но основой для них будут знакомые волокна нашего необъятного волокнистого мира. Но и сейчас производство искусственных волокон (и любых химических) менее трудоемко и поэтому значительно дешевле натуральных.
Чтобы сделать 1000 костюмов, надо остричь 50 овец тонкорунной породы, но обработать 2-3 м3 древесины. Для получения определенного количества хлопка и льна надо затратить в 10 раз больше труда, чем для получения того же количества вискозного шелка. Поэтому химические волокна, применение их, представляет определенную экономическую выгоду.
В процессе объяснения нового материала учитель акцентирует внимание учащихся на терминологии, новых определениях.
4. Для закрепления изученного материала по определению вида ткани из химических волокон проводится лабораторно-практическая работа.
ЛПР проводится фронтально. Учащимся раздаются образцы тканей в пакете, толстая игла, форма отчета. Ход выполнения работы излагается в технологических картах, которые также раздаются ученикам и демонстрируются на экране, учитель последовательно объясняет приемы выполнения каждого пункта.
Затем учащиеся должны определить виды тканей образцов. Для этого используются таблицы "Признаки определения ткани из химических волокон".
5. Подведение итогов урока.
Выставление оценок.
