林洪芹，王 雨，王春霞，郭嶺嶺

（鹽城工學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

紡織材料學(xué)是紡織科學(xué)與工程類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，為了加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，也必定開設(shè)纖維的認(rèn)識(shí)與鑒別有關(guān)實(shí)驗(yàn)，這里邊就含有紡織材料切片制作實(shí)驗(yàn)，其中哈氏切片法是最基本的一種切片方法。此實(shí)驗(yàn)步驟很多文獻(xiàn)[1-2]有所介紹。此實(shí)驗(yàn)應(yīng)用較廣，但仍存在著一些缺點(diǎn)，因而不少作者[2-5]對(duì)哈氏切片制作的包埋介質(zhì)進(jìn)行比較研究或切片器加以改進(jìn)，并提出用其他切片方法，如樹脂包埋手搖切片機(jī)法[6]、速干膠包埋纖維輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)法[7]、自動(dòng)快速切片儀法[8]等等。本校結(jié)合多年從事紡織材料切片制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)體會(huì)，對(duì)哈氏切片法使用的實(shí)驗(yàn)材料、工具和步驟等加以改進(jìn)和完善，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。如下總結(jié)所采用的主要措施，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例闡述哈氏切片法制作切片的過程，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)的教學(xué)和科研工作提供指導(dǎo)。

1 哈氏切片法及其優(yōu)缺點(diǎn)

哈氏切片法是利用Y172型纖維切片器，將纖維或紗線切成薄片的方法。Y172型纖維切片器示意圖如圖1所示。由于哈氏切片法不能獲得很薄的切片，且由于纖維與纖維之間受到較大擠壓，纖維或紗線容易變形，從而對(duì)紡織材料檢測(cè)的結(jié)果受到一定影響，因此，此法對(duì)切片要求較高的檢測(cè)工作不太適用，而要選擇其他切片方法[6-8]。但因哈氏切片法可切成厚度為10～30μm切片，能適應(yīng)一般的纖維或紗線檢測(cè)工作的需要，也是紡織類學(xué)生學(xué)習(xí)紡織材料學(xué)應(yīng)掌握的一項(xiàng)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，且這種方法使用的Y172型纖維切片器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小巧，操作簡(jiǎn)單快速，成本低等，從而得到廣泛使用。

圖1 Y172型纖維切片器示意圖

2 改進(jìn)和完善哈氏切片法的主要措施

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

由于學(xué)生是初次學(xué)習(xí)切片器的使用方法，故在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)材料可選擇為染色后的纖維或紗線，以羊毛作為介質(zhì)。如果選用有色紗線做切片，可選擇放置2～3根紗線外圍包羊毛纖維。這樣更有利于切片實(shí)驗(yàn)的成功，實(shí)驗(yàn)效果也會(huì)更明顯。

2.2 刀片的選用

原來的實(shí)驗(yàn)工具為單面或雙面刀片，都有刀刃的刀片，刀片很薄。單面刀片與雙面刀片相比厚硬，因有一長(zhǎng)端另加了一塊包邊，也叫單面保安刀片。實(shí)驗(yàn)時(shí)選用單面刀片，并注意及時(shí)更新單面刀片，實(shí)驗(yàn)時(shí)握持刀片角度15°左右，用力均勻，并且保持角度不變，切割金屬板正反兩面的纖維。如此選擇和使用刀片，實(shí)驗(yàn)會(huì)相對(duì)安全一些，且能更快更好地獲得理想的切片。

2.3 注意精密螺絲的下端推桿初始位置

實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作者對(duì)精密螺絲的下端推桿初始位置往往不注意，目前也沒有看到文獻(xiàn)提及。假如推桿初始位置凸出螺座底面，安裝上螺座時(shí)，精密螺絲的下端推桿有可能將金屬板里的纖維或紗線頂出一部分，如纖維或紗線太松甚至?xí)粝聛?；反之，推桿初始位置凹入螺座底面，就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)時(shí)切片的第一片厚度無法控制。不少文獻(xiàn)[1，4]中提及第一片厚度，因無法控制，一般舍去不用。因此每次開始實(shí)驗(yàn)前，對(duì)切片器進(jìn)行檢查，確保位置與螺座底面在同一個(gè)平面上，獲得的第一片切片就有可能合格，可以采用。

2.4 適時(shí)恰當(dāng)使用家用電吹風(fēng)

由于天氣原因，當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)遇到濕度或霧氣很大的時(shí)，火棉膠難以干燥，且每切一片后，頂出纖維或紗線后都要涂上火棉膠，這樣每次切片實(shí)驗(yàn)等待火棉膠自然蒸發(fā)干燥累加起來需不少時(shí)間，所以，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)切片實(shí)驗(yàn)或?qū)?shí)驗(yàn)條件要求不高時(shí)，可適時(shí)恰當(dāng)使用家用電吹風(fēng)（多個(gè)學(xué)生可共用），打開熱風(fēng)左右晃動(dòng)，離遠(yuǎn)點(diǎn)對(duì)已切纖維或紗線涂上火棉膠的切片器進(jìn)行吹干，雖然吹風(fēng)機(jī)只能使表層的火棉膠快速固化，因切片很薄，影響不大，但這樣可以大大提高切片制作效率。

2.5 旋轉(zhuǎn)精密螺絲格數(shù)

旋轉(zhuǎn)精密螺絲可控制推出的纖維長(zhǎng)度，但因精密螺絲沒有長(zhǎng)度值表達(dá)，主要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，這樣造成推出纖維長(zhǎng)度不易控制[3，5]。另外不同文獻(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)精密螺絲多少說法不一，如：旋轉(zhuǎn)精密刻度螺絲0.8～1.2個(gè)格[2]，旋轉(zhuǎn)螺絲半格或一格[6]或旋轉(zhuǎn)精密螺絲1/6圈左右[9]等。推出纖維長(zhǎng)度雖不能準(zhǔn)確控制，如果多加練習(xí)，切片厚度能控制在一定范圍內(nèi)。且經(jīng)過多次嘗試驗(yàn)證，其中旋轉(zhuǎn)精密螺絲1/6圈左右，表達(dá)得比較清楚且更易獲得較好質(zhì)量的切片。

2.6 正確放置切下的切片

在平時(shí)制作切片的過程中，操作者可能隨意將切片放在滴有甘油的載玻片上。實(shí)際上正確放置切下的切片在切片實(shí)驗(yàn)中起關(guān)鍵作用。將纖維或紗線表面涂有火棉膠的一面緊貼滴有甘油的載玻片上，切面朝上，這樣切片在顯微鏡下看得更清楚，也更好地避免小氣泡。同一切片不同朝向的染色紗線橫截面圖像如圖2。

圖2 同一切片不同朝向的染色紗線橫截面圖像

2.7 利用手機(jī)對(duì)顯微鏡中的切片圖像拍照

以前實(shí)驗(yàn)報(bào)告上的切片圖像是學(xué)生對(duì)照顯微鏡里的圖像繪圖得來的，而學(xué)生所繪圖與原圖像往往出現(xiàn)存在很大的偏差。如今學(xué)生人人有手機(jī)，學(xué)生拿手機(jī)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡切片圖像，注明調(diào)整前后左右以及遠(yuǎn)近位置使圖像清楚后拍照，利用手機(jī)拍攝的染色紗線橫截面照片如圖3，實(shí)驗(yàn)課后將其打印貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，學(xué)生并根據(jù)照片描述纖維或紗線的橫截面形狀等，能夠進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)其形狀的直觀印象。充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和參與性，學(xué)習(xí)和討論的氛圍也十分熱烈。當(dāng)學(xué)生切片實(shí)驗(yàn)成功了，本人也很有成就感。這樣的實(shí)驗(yàn)改革，明顯提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

圖3 利用手機(jī)拍攝的染色紗線橫截面照片

2.8 實(shí)驗(yàn)結(jié)束清理儀器并復(fù)位

實(shí)驗(yàn)教學(xué)注意培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生要清理儀器并復(fù)位，整理實(shí)驗(yàn)工具，搞好衛(wèi)生。針對(duì)此實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：一是可以利用廢舊的單面刀片，清理里面剩余的纖維或紗線；二是調(diào)整精密螺絲的下端推桿位置與螺座底面在同一個(gè)平面上。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

試樣為多塊不同活性染料工藝染成的同一種純棉織物（綠色）、羊毛纖維。

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及用品

Y172型纖維切片器，BM1000型生物顯微鏡和HD002C型纖維細(xì)度分析儀，并需準(zhǔn)備單面刀片、載玻片、蓋玻片、火棉膠、甘油、擦鏡頭紙等。

3.3 實(shí)驗(yàn)過程

染色不僅要求織物外觀顏色均勻，還要求染料能滲透到纖維內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)透染。此切片實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢们衅^察活性染料滲透到紗線內(nèi)部情況，研究不同工藝影響染料的滲透性（這里不討論）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢查精密螺絲的下端推桿初始位置，確保下端的推桿位置與螺座底面在同一個(gè)平面上。取一塊織物試樣拆下2～3根紗線，紗線外圍包一層整理好的羊毛纖維，放到金屬板的凹槽中，將有凸舌的金屬板插入壓緊纖維，注意纖維數(shù)量，以輕輕地拉動(dòng)纖維稍有移動(dòng)為宜。用鋒利刀片切去露在金屬板正反兩面外邊的纖維，將螺座裝回工作位置，用銷子定位，旋緊精密螺絲。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)精密螺絲1/6圈左右，使纖維微微頂出金屬板表面，在露出的纖維上用玻璃棒或挑針涂一層薄薄的火棉膠。待火棉膠干燥后（根據(jù)切片要求和天氣情況，決定是否使用家用電吹風(fēng)），用鋒利刀片沿金屬板表面迅速切下第一片試樣 （刀片和金屬板間夾角約15°，并保持角度不變）。將切下的試樣切面朝上，涂有薄層火棉膠的試樣一面貼緊滴有甘油的載玻片上，把蓋玻片從一側(cè)慢慢放下，直至取得薄而均勻的切片。規(guī)范地利用BM1000型生物顯微鏡觀察每次得到的切片。將獲得符合要求的切片，換用HD002C型纖維細(xì)度分析儀繼續(xù)觀察，取得活性染料染色的棉紗線橫截面圖像，以利于后面的分析研究。列舉6種活性染料染色的紗線橫截面圖像，見圖4。

圖4 6種活性染料染色的紗線橫截面圖像

4 結(jié)語

4.1 改進(jìn)和完善哈氏切片法的主要措施實(shí)施后，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，纖維或紗線切片制作效率得到改善，切片成功率也有所提高，也更易獲得薄片。但纖維或紗線仍不可避免受到擠壓變形，纖維邊界不清晰。

4.2 指導(dǎo)教師現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每位學(xué)生打分，切片的成功，學(xué)生也很有成就感，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果明顯提高。

4.3 紡織材料切片制作實(shí)驗(yàn)每一個(gè)細(xì)節(jié)都可能會(huì)影響到切片的質(zhì)量和成功與否，因此要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)細(xì)節(jié)，把握好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)。哈氏切片法與使用者的熟練程度有關(guān)，因此，除了注意實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，還需操作者不斷探索和反復(fù)練習(xí)。

4.4 要不斷改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，強(qiáng)化學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，并注意培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和安全意識(shí)，更有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。