В какой ткани содержаться эластичные волокна

Соединительная ткань встречается в организме повсеместно. У этой ткани больше всего разновидностей. Это и жир и кости с хрящами и сухожилия. Кровь тоже является соединительной тканью нашего тела. Главной особенностью любой соединительной ткани является наличие межклеточного вещества вырабатываемого самими клетками. Это вещество состоит из 2 компонентов: аморфного и волокнистого.

Что касается аморфного компонента, то он представлен гликозаминогликанами (представляют собой полисахариды) и протеогликанами (состоят из гликозаминогликанов с добавлением белка 5-10%). От количества аморфного компонента зависит консистенция ткани. Например, в плазме крови его почти нет, т.к. кровь жидкая. В составе хрящевой ткани аморфный компонент присутствует в больших количествах, чем обеспечивает ей необходимые свойства.

Волокнистый компонент межклеточного вещества представлен волокнами 2 типов: колагеновыми и эластичными. Коллагеновые  волокна состоят из белка коллагена, имеют диаметр 10 мкм, длинные и извитые. Придают ткани прочность. Коллагеновые волокна имеют тенденцию к набуханию. Эластичные волокна состоят из белка эластина, менее извитые и имеют диаметр 1 мкм. Основная функция эластичных волокон – придание эластичности (могут удлиняться в 2-3 раза) ткани и возвращение её в исходное положение после растяжения. Ретикулярные волокна представляют собой незрелые коллагеновые. Поскольку их можно окрасить солями серебра, их еще называют аргирофильными.

Локализация и функции соединительной ткани

По локализации в организме соединительная ткань часто занимает промежуточное положение между другими тканями, связывая различные виды тканей в единое целое. Например, слой соединительный ткани под названием дерма питает поверхностный слой кожи эпидермис, через базальную мембрану. Исходя из вышесказанного, перечислим основные функции соединительной ткани в организме:

• механическая, опорная и формообразующая функции. Эта ткань составляет опорную систему организма: кости, хрящи, фасции, сухожилия, связки. Входит в состав капсулы и стромы большинства органов, связывает различные виды тканей между собой;
• защитная и иммунная функции. Фасции защищают мышечную ткань, кости скелета защищают от повреждения многие жизненно важные органы, включая сердце и мозг. Многие подвиды соединительной ткани способны к фагоцитозу и выработки иммунных тел;
• трофическая функция и депонирующая функция. Играя роль посредника между различными тканями, соединительная ткань может осуществлять их питание. Пример с дермой и эпидермисом был рассмотрен выше. Что касается депонирующей функции, хорошим примером послужит жировая ткань являющаяся главным депо жира в организме;
• обменная функция. Соединительная ткань способствует обмену веществ и поддержанию постоянства внутренней среды организма;
• пластическая функция. Соединительная ткань участвует в компенсаторно-приспособительных реакциях, регенерации тканей при их повреждении. Компенсаторно-приспособительными реакциями называют процессы сохранения организмом постоянства внутренней среды, при изменении внешней среды окружающей организм или при наличии внутреннего патологического процесса в самом организме.

Классификация соединительной ткани

Будем придерживаться следующей классификации. Соединительная ткань подразделяется на собственно соединительную и скелетную. Скелетная представлена костной и хрящевой тканью. Собственно соединительная подразделяется на волокнистую и ткани со специальными свойствами. Теперь рассмотрим эти ткани подробнее.

Волокнистая соединительная ткань

Выделяют рыхлую, плотную оформленную и плотную неоформленную волокнистую ткань.

Рыхлая соединительная ткань присутствует в стенках всех кровеносных и лимфатических сосудов, образует строму многих внутренних органов. Аморфный компонент межклеточного вещества (коллоид) рыхлой ткани способен задерживать жидкость, тем самым формируя отек. Количество коллагеновых и эластичных волокон в рыхлой соединительной ткани очень мало, а те, что есть направлены в разные стороны. Рассмотрим виды клеток типичных для этого подвида ткани и их функции:

• фибробласты – наиболее многочисленная группа клеток, основная функция которых синтез всех компонентов межклеточного вещества. Под влиянием сложных химических процессов в них образуется белки коллаген и эластин – главный материал для строительства соответствующих волокон. Второе название – «клетки-ткачи». Зрелые фибробласты, закончившие цикл развитие называют фиброцитами;
• макрофаги (гистиоциты) – клетки способные к фагоцитозу, т.е. к захвату и переварению инородных частиц, бактерий, внеклеточных структур. Секретируют во внеклеточное вещество лизоцим (против бактерий), пирогенны (повышение температуры тела), интерферон (против вирусов);
• тканевые базофилы (тучные клетки — лаброциты) – клетки, задача которых секреция гистамина и гепарина. Гепарин препятствует свертываемости крови, а гистамин выделяется в процессе воспаления. В частности гистамин способствует проявлению аллергических реакций;
• малодифференцированные клетки – своего рода «скамейка запасных». Могут превращаться в другие виды клеток при необходимости. Сюда можно отнести лимфоциты, перициты (клетки Ш. Руже);
• плазмоциты (плазматические клетки) отвечают за гуморальный (неклеточный) иммунитет. Синтезируют гамма-глобулины при обнаружении в организме антигена.

Оба подвида плотной соединительной ткани имеют большое количество тесно расположенных волокон. Клеточных элементов и аморфного компонента в них мало. Плотная неоформленная волокнистая ткань образует соединительнотканную основу кожи (сетчатый слой). Ее коллагеновые и эластичные волокна переплетаются, но идут в разных направлениях. Плотная оформленная волокнистая ткань имеет строго упорядоченные по направлению волокна в зависимости от особенностей органа. Этот подвид ткани формирует сухожилия мышц, связки, перепонки, фасции.

Соединительная ткань со специальными свойствами

Эти ткани представляют собой скопление однородных клеток, выполняющих некую конкретную функцию. Рассмотрим 4 подвида этих тканей:

• жировая ткань – представлена клетками липоцитами и является депо жира. Подразделяется на белую и бурую. Бурая жировая ткань характерна только для новорожденных детей. Жировая ткань локализуется в подкожно-жировом слое, около почек, в брызжейке, в сальнике. Прослойки рыхлой соединительной ткани делят жировую на дольки. Жир участвует в процессах терморегуляции, является запасом связанной воды;

• ретикулярная ткань состоит из клеток соединенных друг с другом длинными ретикулярными отростками (так называемая ретикулярная сеть). В межклеточном веществе много ретикулярных волокон, занимающих по растяжимости среднее положение между эластичными и коллагеновыми. Составляет основу костного мозга, лимфоузлов, входит в состав селезенки, почек, слизистой оболочки кишечника. Основная функция ретикулярной ткани – формирование новых клеток крови;

• слизистая или студенистая соединительная ткань встречается только на стадии зародыша в пупочном канатике. Желеобразная структура позволяет защищать пупочные сосуды от сдавливания и механических травм. Эту ткань еще называют Вартоновым студнем;
• пигментная соединительная ткань состоит из клеток меланоцитов содержащих пигмент меланин. Скопления этой ткани находятся в области мошонки, вокруг сосков, анального кольца, радужке глаза, а также в родимых пятнах.

Хрящевая соединительная ткань

Хрящевая ткань является разновидностью скелетной ткани и имеет свои морфологические особенности. Аморфное вещество здесь очень плотное из-за концентрации вышеупомянутых гликоминагликанов и протеогликанов. Сверху хрящ по всей поверхности покрыт слоем под названием надхрящница, за счет которой осуществляется рост хряща. Аморфный и волокнистый компоненты синтезируются в молодых клетках – хондробластах, расположенных во внутреннем слое надхрящницы. Сам хрящ кровеносных сосудов не имеет, его питание происходит из капилляров надхрящницы. Хондробласты с возрастом покрываются специальной капсулой и переходят в состав хряща. Теперь они стали хондроцитами. Межклеточное вещество хрящевой ткани настолько плотное, что когда хондроциты делятся, дочерние не могут отойти от материнской. Поэтому хондроциты располагаются группами в небольшой полости. Существует три разновидности хряща:

• гиалиновый хрящ образует хрящи ребер, эпифизарные хрящи, суставные хрящи, характерен для стенок воздухоносных путей. По внешнему виду является прозрачным, голубовато-белого цвета. Этот хрящ еще называют стекловидным. В старости часто обызвествливается. Межклеточное вещество представлено аморфным компонентом, с небольшой примесью коллагеновых волокон;

• эластичный хрящ формирует ушные раковины, часть слуховой трубы и наружного слухового прохода, надгортанник, хрящи гортани, т.е. анатомические образования, где хрящевая основа подвержена изгибам. Межклеточное вещество богато эластичными волокнами, впрочем, коллагеновые волокна тоже присутствуют. Эластичный хрящ имеет желтоватую окраску, менее прозрачен чем гиалиновый и в отличие от него, почти никогда не обызвествливается в старости;

• волокнистый хрящ образует межпозвоночные диски, входит в состав внутрисуставных дисков и менисков, а также височно-нижнечелюстного и грудино-ключичного суставов. Межклеточное вещество богато коллагеновыми волокнами. У пожилых людей обызвествливается.

Костная ткань и ее виды

Основными клетками любой кости являются остеоциты находящееся в обызвествленном межклеточном веществе, которое практически не содержит аморфного компонента. Между остеоцитами находятся осеиновые (коллагеновые) волокна и неорганические соли. Эта ткань формирует наш скелет и одновременно является депо минеральных веществ, например кальция и фосфора. Существует 3 типа клеток костной ткани:

• остеобласты – молодые клетки синтезирующие межклеточное вещество. Расположены в богатом сосудами поверхностном слое кости – надкостнице. В процессе развития остеобласты превращаются в остеоциты;
• остеоциты представляют собой основное вещество кости;
• остеокласты – клетки разрушители. Костное вещество постоянно обновляется, поэтому стареющая кость разрушается остеокластами, а освободившееся место занимают молодые остеоциты. Также остеокласты играют важную роль при формировании костей в эмбриональном периоде, разрушая хрящи которые заменяются костной тканью.

Существует несколько разновидностей костной ткани. Грубоволокнистая костная ткань отличается беспорядочным и разнонаправленным расположением оссеиновых волокон. Встречается у зародышей и молодых организмов. У взрослых людей ее можно встретить только в швах черепа и местах где сухожилия крепятся к костям. В остальных частях тела, по мере развития организма грубоволокнистая ткань замещается пластинчатой.

Пластинчатая костная ткань представляет собой множество костных пластинок, внутри и между которыми находятся параллельные пучки оссеиновых волокон. Эта ткань бывает 2 видов:

• компактная костная ткань образует среднюю часть трубчатых костей, так называемый диафиз. Состоит из строго упорядоченных костных пластинок и имеет большую твердость;
• губчатой костной ткани, костные пластинки образует перекладины (трабекулы). Данная ткань формирует концы длинных трубчатых костей, которые называются эпифизы, а также образует короткие кости. Что касается плоских костей человеческого организма, то в них может присутствовать как компактная, так и губчатая ткань.

При производстве швейных изделий используют самые разнообразные материалы. К ним относятся: ткани, трикотаж, нетканые материалы, натуральная и искусственная кожа, пленочные и комплексные материалы, натуральный и искусственный меха, а также швейные нитки, клеевые материалы, фурнитура. Знание строения этих материалов, умение определять их свойства, разбираться в ассортименте и оценивать качество являются необходимыми условиями для разработки и производства высококачественной одежды, для правильного выбора методов обработки и установления режимов обработки материалов в процессе производства швейных изделий.

Наибольший объем в швейном производстве составляют изделия, выполненные из текстильных материалов. Текстильные материалы, или текстиль, материалы и изделия, выработанные из волокон и нитей. К ним относятся ткани, трикотаж, нетканые полотна, швейные нитки и др. 

Текстильное волокно представляет собой протяженное тело, гибкое и прочное, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных материалов.

Текстильная нить имеет ту же характеристику, что и текстильное волокно, но отличается от него значительно большей длиной. Нить может быть получена путем прядения волокон, и тогда она называется пряжей. Шелковую нить получают, разматывая кокон тутового шелкопряда. Химические нити формуют из полимера.

Классификация волокон текстиля

В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на:

• натуральные;
• химические.

Данная классификация представлена (рисунок 1).

К натуральным относятся волокна, создаваемые самой природой, без участия человека.

Они могут быть растительного, животного или минерального происхождения. Натуральные волокна растительного происхождения получают с поверхности семян (хлопок), из стеблей (лен, пенька и др.), из листьев (сизаль и др.), из оболочек плодов (койр). Натуральные волокна животного происхождения представлены волокнами шерсти различных животных и коконным шелком тутового и дубового шелкопряда.

Химические волокна подразделяют на:

• искусственные;
• синтетические.

Искусственные волокна получают путем химической переработки природных полимеров растительного и животного происхождения, из отходов целлюлозного производства и пищевой промышленности. Сырьем для них служат древесина, семена, молоко и т.п.

Наибольшее применение в швейной промышленности имеют текстильные материалы на основе искусственных целлюлозных волокон, таких как вискозное, триацетатное, ацетатное.

Рисунок 1 – Классификация текстильных волокон

Синтетические волокна получают путем химического синтеза полимеров, то есть создания имеющих сложную молекулярную структуру веществ, из более простых, чаще всего из продуктов переработки нефти и каменного угля. К ним относят: полиамидные, полиэфирные, полиуретановые волокна, а также полиакрилонитрильные (ПАН), поливинилхлоридные (ПВХ), поливинилспиртовые.Натуральные волокна растительного происхожденияК волокнам растительного происхождения относят семенные и лубяные (рисунок 2).

Рисунок 2 – Классификация натуральных волокон растительного происхождения

К семенным волокнам относят хлопок. Хлопком называют волокна, покрывающие семена однолетнего растения хлопчатника. Хлопчатник – растение теплолюбивое, потребляющее большое количество влаги. Произрастает в жарких районах. В зависимости от длины волокна он бывает: 

• Коротковолокнистый длина волокна до 27 мм.
• Средневолокнистый хлопчатник созревает через 130-140 дней с момента посева, дает волокно длиной 25-35 мм.
• Длинноволокнистый хлопчатник имеет более длинный период созревания, меньшую урожайность, но дает более длинное (35-45 мм), тонкое в прочное волокно, которое применяется для выработки высококачественной пряжи.

В зависимости от зрелости волокна хлопка также делятся на эталоны зрелости (рисунок 3).

Рисунок 3 – Эталоны зрелости волокон хлопка

1. презрелое волокно
2. зрелое волокно
3. незрелые тонкостенные волокна

Перезрелые волокна имеют толстые стенки, повышенную прочность, но при этом значительно увеличивается их жесткость. Эти волокна также не пригодны для текстильной переработки (рисунок 3-а).

Зрелое волокно хлопка содержит более 95 % целлюлозы, остальное представляет собой сопутствующие вещества (рисунок 3-б).

Незрелые тонкостенные волокна обладают малой прочностью, низкой эластичностью и плохо окрашиваются. Они не пригодны для текстильного производства (рисунок 3-в).

Степень зрелости волокон хлопка влияет на их прочность и удлинение. Доля пластической деформации в полном удлинении зрелого волокна хлопка составляет 50 %, поэтому хлопчатобумажные ткани сильно сминаются. К лубяным волокнам относят: 

• Лен

Волокна льна относятся к так называемым лубяным волокнам, т. е. волокнам, получаемым из стеблей растений. Волокна льна являются наиболее ценными из всех лубяных благодаря высокой прочности, гибкости и хорошим сорбционным свойствам.

• Натуральные волокна животного происхождения

Основным веществом, составляющим натуральные волокна животного происхождения (шерсти и шелка), являются синтезируемые в природе животные белки – кератин и фиброин. Шерстью принято называть волокна волосяного покрова различных животных: овец, коз, верблюдов и др. Шерсть, снятая с овцы, называется руном. Овечья натуральная шерсть составляет более 95 % общего количества шерсти. Остальное приходится на долю верблюжьей и козьей шерсти, козьего пуха и др.

Рисунок 4 – Характеристика натуральных волокон животного происхождения

Химические волокна

Химические волокна получают путем химической переработки природных или синтетических высокомолекулярных соединений. Химические волокна получаются в результате прядения (рисунок 5). При мокром способе прядения фильеру помещают в коагуляционную (осадительную) ванну.

Струйки прядильного раствора из фильеры попадают непосредственно в осадительную ванну. Поверхностные слои полимера коагулируют быстрее, образуя твердую оболочку. Внутренние слои коагулируют постепенно: по мере диффузии коагулянта через оболочку затвердевших слоев. Из ванны образующиеся нити подают на приемные вытяжные механизмы еще в пластическом состоянии.

Рисунок 5 – Формование нитей из раствора

а – сухим способом:

1. фильтр
2. фильера
3. нити
4. обдувочная шахта
5. замасливающий ролик
6. приемная бобина

б – мокрым способом:

1. приемная бобина;
2. коагуляционная ванна;
3. нити;
4. фильера;
5. фильтр

Сухой способ прядения отличается от мокрого тем, что прядильный раствор из фильеры попадает в термокамеру; нити затвердевают при высокой температуре на воздухе вследствие испарения растворителя.

Искусственные волокна

К искусственным относят волокна из целлюлозы и ее производных. Это вискозное, триацетатное, ацетатное волокна и их модификации (рисунок 6).

Рисунок 6 – Характеристика искусственных волокон

Вискозное волокно вырабатывается из целлюлозы, полученной из древесины ели, пихты, сосны. Различают обычное вискозное волокно и его модификации. Обычные вискозные волокна обладают рядом положительных свойств:

• мягкостью,
• растяжимостью,
• устойчивостью к истиранию,
• хорошей гигроскопичностью,
• светостойкостью.

Среди модификаций следует отметить следующие: высокопрочное вискозное волокно, вискозное высокомолекулярное волокно и полинозное волокно. Высокопрочное вискозное волокно обладает наиболее равномерной структурой, что обеспечивает его прочность, устойчивость к истиранию и многократным изгибам.

Высокопрочное волокно сиблон придает тканям шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их усадку, сминаемость. Вискозное высокомолекулярное волокно является полноценным заменителем средневолокнистого хлопка. Это волокно более прочное, упругое и износостойкое, чем обычное вискозное волокно.

Полинозное волокно – модифицированное вискозное волокно, являющееся полноценным заменителем тонковолокнистого хлопка при производстве сорочечных, бельевых, плащевых тканей, тонких трикотажных полотен и швейных ниток.

При стирке необходимо учитывать, что в мокром состоянии вискозные волокна теряют около 50 – 60 % прочности.

Вискозные ткани могут напоминать шелк, шерсть в зависимости от обработки волокон. Для вискозных тканей также характерен единый процесс производства, состоящий из нескольких стадий (рисунок 7).

Рисунок 7 – Технология производства вискозных тканей

Триацетатные и ацетатные волокна

Данные волокна называются ацетилцеллюлозными. Они вырабатываются из хлопковой целлюлозы. Под микроскопом поперечный срез ацетилцеллюлозных волокон менее изрезанный, чем вискозных, поэтому в продольном направлении они имеют меньше штрихов.

Ацетилцеллюлозные волокна обычно тоньше, мягче, легче вискозных и имеют больший блеск. По гигроскопичности, прочности, износостойкости ацетилцеллюлозные волокна уступают вискозным. В мокром состоянии волокна дают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них при стирке не рекомендуется кипятить и выкручивать.

Метод производства ацетатного волокна основан на использовании уксуснокислых эфиров целлюлозы – ацетилцеллюлоз, растворимых в ряде органических растворителей. При горении ацетатного волокна на его конце образуется оплавленный бурый шарик и ощущается характерный запах уксуса. Гигроскопичность триацетатных волокон в 2,5 раза ниже, чем ацетатных. Ацетатные волокна имеют малые сминаемость и усадку, способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе после мокрых обработок.

Общие недостатки:

• высокая электризуемость,
• низкая устойчивость к истиранию,
• склонность к образованию заломов в мокром состоянии.

Синтетические волокна

Преимущество синтетических тканей – дешевый способ производства, прочность, малая сминаемость. Отрицательными свойствами являются малая гигроскопичность, воздухопроницаемость и элекризуемость. Синтетически волокна подразделяются на несколько видов (рисунок 8).

Рисунок 8 – Характеристика синтетических волокон

Полиамидные волокна

Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти. Легкость, упругость, исключительно высокие прочность и износостойкость полиамидных волокон способствуют их широкому применению. Полиамидные волокна не разрушаются микроорганизмами и плесенью, не растворяются органическими растворителями, стойки к действию щелочей любой концентрации.

• Шелон – структурно-модифицированное полиамидное легкое волокно, используемое при выработке шелковых блузочных и платьевых тканей.
• Мегалон – модифицированное полиамидное волокно, близкое по гигроскопичности к хлопку, но превосходящее его по прочности и износостойкости в три раза.
• Трилобал – профилированные полиамидные нити, имитирующие натуральный шелк.

Полиэфирные волокна

В общемировом производстве синтетических волокон полиэфирные волокна занимают первое место. Среди полиэфирных волокон хорошо известен лавсан. Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти. Характерными свойствами лавсана являются легкость, упругость, прочность, морозостойкость, стойкость к гниению и плесени, устойчивость к действию моли.

Лавсан устойчив к стирке и химической чистке. Гигроскопичность лавсана в 10 раз ниже, чем капрона, поэтому в текстильном производстве штапельный лавсан применяют для смешивания с вискозными и натуральными волокнами. В чистом виде лавсан используется для изготовления швейных ниток, кружев.

Полиуретановые волокна

Полиуретан используют для формования нитей спандекс (ликры). Волокна спандекс относятся к эластомерам, так как обладают исключительно высокой эластичностью. Применяются нити спандекс для изготовления эластичных лент, тканей и трикотажных спортивных, корсетных и медицинских изделий. Нити спандекса обладают легкостью, мягкостью, хемостойкостью, устойчивостью к действию нота и плесени, хорошо окрашиваются, придают изделиям упругость, эластичность, формоустойчивость и несминаемость.

К их недостаткам относятся:

• низкая гигроскопичность
• небольшая теплостойкость,
• невысокая прочность
• маленькая светостойкость.

Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна

Исходным сырьем для изготовления нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Нитрон – наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. По теплозащитным свойствам превосходит шерсть, но по стойкости к истиранию уступает даже хлопку. Прочность нитрона вдвое ниже прочности капрона, гигроскопичность очень низкая.

Поливинилхлоридные (ПВХ) волокна

Исходным сырьем для получения ПВХ волокон служат этилен и ацетилен. Выпускаются суровые и окрашенные в ?