DE2441282C2 - Verfahren zur Herstellung eines Querschnitt-Präparats dünner langgestreckter Formkörper und Querschnitt-Präparat - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Querschnitt-Präparats und ein Querschnitt-Präparat dünner, langgestreckter Formkörper, insbesondere einer Faden- oder Filamentprobe, für mikroskopische Untersuchungen, das als Dünnschnitt senkrecht zur Längsachse des Formkörpers, insbesondere der den Faden bildenden Fasern bzw. das Filament bildenden Kapillaren verläuft, und dazu unverschiebbar in einen Kunststoffmantel unter Erhaltung der Feinstruktur eingebettet worden ist.

Die Herstellung von Querschnitt-Präparaten ist insbesondere fürdie Chemiefaser- und Textilindustrie von erheblicher Bedeutung. Mikroskopische Untersuchungen des Querschnitts von Fasergut ermöglichen beispielsweise Aussagen über mechanische und chemische Beanspruchungen des versponnenen Materials, über die Charakterisierung des Faserguts (z.B. hinsichtlich der Qualität), über die Homogenität des Materials und auch über die Spinndüsenbohrungen selbst (Prüfung von Präzisionsdüsen). Auch zur Messung des Faserdurchmessers, zur Auszählung der ein Filament bildenden Kapillaren oder der im Material vorhandenen Mattierungsanteile werden Querschnitt-Präparate benötigt.

Es sind bereits mehrere Verfahren zur Querschnittherstellung bekannt, z.B. aus »Handbuch für Textilingenieure und Textilpraktiker« (Koch/Wagner, 8. Auflage) Bd. IB, wie etwa das Korkschnittverfahren, das Holundermarkverfahren, das Wachsverfahren oder- wie in »Methoden der Textilmikroskopie« (Loske, 1964) beschrieben - das Gefrierverfahren, das Paraffinverfahren oder das Leguvalverfahren.· Alle diese bekannten, zeitraubenden Verfahren haben außerdem den Nachteil, daß für ihre Anwendung, also fürdie Herstellung der Querschnitte, sowohl die Einbettungsmaterialien für die Probe eines dünnen, langgestreckten Formkörpers als auch das Personal im Hinblick auf die Qualifikation besondere Anforderungen erfüllen müssen.

So sind beispielsweise beim Korkschnittverfahren nur besonders gute Korkqualitäten ohne Einschlüsse verwendbar. Außerdem besteht die Gefahr, daß die zu schneidende Probe während des Schneidevorganges aus dem Kork herausrutscht. Beim Wachsverfahren werden relativ teure Wachse mit je nach Faserart verschiedenen Schmelzpunkten benötigt, wobei zusätzlich nach Betrachtung des Präparats noch eine aufwendige Reinigung des Objektträgers erforderlich ist. Die entscheidenden Nachteile beim Gefrier-, Paraffin- und L^guvalverfahren liegen in der umständlichen und aufwendigen Vorbettung der zu schneidenden Probe, wobei beim Leguvalverfahren noch hinzukommt, daß die Polymerisationszeit von einer Stunde des als Einbettungsmaterial dienenden Gießharzes abgewartet werden muß, bevor das Präparat weiter verwendet werden kann.

Aus »Melliand Textilberichte«, 1952, Bd. 33, Seiten 1044 und 1045 ist ein weiteres Verfahren zur Anfertigung dünnster Schnitte bekannt, wobei die Fadenprobe zunächst in einem Papprähmchen befestigt werden muß. Danach wird das Papprähmchen mit der darin befindlichen Probe in ein Reagenzglas gebracht, das mit einem einen Härter enthaltenden Gießharz gefüllt wird. Der Harzkörper ist nach drei bis vier Stunden ausgehärtet und kann erst nach diesem relativ langen Zeitraum aus dem Reagenzglas entfernt werden, wobei das Reagenzglas meistens zerbrochen werden muß. Erst jetzt kann mit dem Herstellen der eigentlichen Schnitte im Mikrotom begonnen werden. Auch dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil der umständlichen und zeitraubenden Handhabung und erfordert außerdem besondere manuelle Geschicklichkeit und kostspieliges Einbettungsmaterial.

In »Metallurgia«, April 1964, Bd. 69, Seiten 195 und 196 ist die Verwendung von PVC zur Konservierung der Strukturen au! Schliffkanten von Metaliproben beschrieben. Das PVC wird hier mit relativ hohen Temperaturen und un.er Druck auf die Metallproben aufgebracht, die dann noch weiterbehandelt, z.B. geschliffen oder gebeizt, werden können. Schon die An-

vendung dieser aggressiven Behandlungsmethoden, der diese Metallproben ausgesetzt sind, zeigt, daß die dort zu betrachtenden Strukturen sich im Hinblick auf Stabilität und Empfindlichkeit grundlegend von äußerst labilen Feinstruksturen unterscheiden, wie sie bei langgestreckten Formkörpern, z.B. Fasern oder Filamenten, vorhanden sind. Darüber hinaus ist bei der Metallographie unerheblich, in welcher Richtung die Schnittfläche zur Längsachse eines aus dem zu untersuchenden Material hergestellten Werkstückes gelegt wird. Das Versiegeln einer solchen Metalloberfläche zum Zweck einer verbesserten Betrachtung und deren Auswertung findet erst nach dem Schneiden des Probekörpers statt und bildet für diesen Vorgang keine unabdingbare Voraussetzung.

Um nach allen diesen bekannten Verfahren ein brauchbares, quetschungsfreies Querschrtitt-Präparat langgestreckter dünner Formkörper herstellen zu können, muß das Personal speziell ausgebildet sein und einige Erfahrung auf diesem Gebiet besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und die Herstellung von qualitativ hochwertigen Querschnitt-Präparaten auf schnelle und einfache Weise unter Verwendung eines preiswerten, komplikationslos zu handhabenden Einbettungsmaterials - auch durch ungeschultes bzw. angelerntes Personal - zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurcn gelöst, daß man den einzubettenden dünnen, langgestreckten Formkörper mit dem Kunststoffmantel lokker umgibt, diesen sodann unter ständigem Drehen an einer beliebigen Stelle erwärmt und bei Erreichen des Erweichungspunktes zusammendrückt, wobei der Formkörper unverschiebbar eingebettet wird.

Beim Einführen der Probe des dünnen, langgestreckten Formkörpers, z.B. eines synthetischen Fadens, in den Kunststoffmantel, beispielsweise einen thermoplastischen Schlauch, ist darauf zu achten, daß der Faden keine Schlingen oder Schlaufen bildet, da sonst die Qualität der hieraus später hergestellten, fertigen Querschnitt-Präparate beeinträchtigt werden könnte. Der Schlauch mit der darin befindlichen Probe kann bis zum Erreichen des Erweichungspunktes unter ständigem Drehen über einer kleinen Bunsenbrennerflamme erwärmt und dann mit einem geeigneten Werkzeug, z.B. einer Flach- oder Kombizange unter Vermeidung von Lufteinschlüssen zusammengedrückt werden, wodurch die Probe in dem thermoplastischen Schlauch eingeschweißt und damit schonend sowie unverschiebbar eingebettet wird. Diese Behandlung kann an mehreren Stellen eines Schlauches vorgenommen werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der dünne, langgestreckte Formkörper vor dem Umgeben mit dem Kunststoffmantel mit einem schnelltrocknenden Klebemittel bestrichen und damit unter Erhaltung der Feinstruktur versteift und weiterhin, wenn der vom Kunststoffmantel locker umgebene Formkörper vor dem Erweichen des Kunststoffmantels mit einem Gewicht beschwert und sodann das Zusammendrücken in senkrechter Lage durchgeführt wird. Das Einführen des dünnen, langgestreckten Formkörpers, z.B. eines synthetischen Fadens, in den thermoplastischen Schlauch wird erleichtert, indem der Faden vorher mit Hilfe eines Läppchens o.a. mit einem solchen schnelltrocknenden Kleber eingestrichen wird, wobei dieser Kleberden Faden selbstverständlich nicht anlösen darf. Das Einstreichen der Fadenprobe mit dem Kleber bewirkt eine erhebliche Versteifung und gleichzeitig einen zusätzlichen Schutz für die Feinstruktur der Prob,:. Der Schlauch mit der darin befindlichen, nunmehr versteiften Probe wird in eine senkrechte Lage gebracht mit dem Gewicht, z. B. einer Büroklammer o.a., an ihrem unteren Ende. Durch diese Maßnahme werden einerseits möglicherweise in der Probe noch vorhandene Kräuselungen oder Schlaufen beseitigt, andererseits ergibt sich durch die Wirkung des Gewichts und die senkrechte Lage des Schlauches mit der Probe von selbst eine mittige Anordung der Probe innerhalb des Schlauches. Diese mittige Anordnung der Probe im Moment des Zusammendrückens des erwärmten Schlauches ist für die

»5 Qualität und Aussagekraft des fertigen Querschnitt-Präparates von großer Bedeutung, da z.B. bei einem synthetischen Faden das mikroskopische Bild alle Kapillaren auf einmal zeigen soll.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kunststoffmantel aus Polyäthylen, das vor dem Erwärmen milchig-transpareni ist und zusammengedrückt wird, wenn die Erwärmungsstelle rundum klar-transparent ist. Schon aus diesem Grunde ist dieses Material besonders gut ge-

^a5 eignet für die Herstellung eines Querschnitt-Präparats. Polyäthylenschläuche mit Durchmessern zwischen 0,5 mm und 18 mm und Wandstärken zwischen 0,5 mm bis 1 mm sind handelsüblich und werden in Labors vielfach verwendet. Auch für ungeschultes Personal ist leicht ohne zusätzliche Hilfsmittel zu erkennen, wann der Erweichungspunkt des Polyäthylens erreicht ist, da das Polyäthylen in diesem Moment klar-transparent wird.

Erfindungsgemäße Querschnitt-Präparate dünner, langgestreckter Formkörper, insbesondere einer Faden- oder Filamentprohe, für mikroskopische Untersuchungen, welche als Dünnschnitt senkrecht zur Längsachse des Formkörpers, insbesondere der den Faden bildenden Fasern bzw. das Filament bildenden

*o Kapillaren, verlaufen und dazu unverschiebbar in einen Kunststoffmantel unter Erhaltung der Feinstruktur eingebettet worden sind, sind demnach gekennzeichnet durch einen mittels thermoplastischer Verformung eines Kunststoffschlauches gebildeten

♦5 Kunststoffmantel.

Durch die unverschiebbare Einbettung in einen Kunststoffmantel ist die Probe ohne Beschädigung in ihrer Lage fixiert und kann nun geschnitten we.den, ohne daß - wie es z.B. beim Korkschnittverfahren vorkommt - die eingebettete Probe während des Schneidevorganges im Mikrotom schräg angeschnitten oder mitgerissen wird. Bei einer derart eingebetteten Probe können exakte, senkrecht zur Längsachse des dünnen, langgestreckten Formkörpers verlaufende Schnitte gewährleistet werden. Eine aufwendige und zeitraubende Vorbehandlung der Proben, wie z.B. bei den bekannten Verfahren die Einbettung in Paraffin, Glyzerin oder Gießharz, ist nach der Erfindung nicht erforderlich.

Das fertige Querschnitt-Präparat nach der Erfindung kann zwar ohne weitere Behandlung unter dem Mikroskop betrachtet werden. Es ist jedoch empfehlenswert, zwischen Objektträger und Deckgläschen etwas destilliertes Wasser, Glyzerin oder einige Tropfen einer Glykolverbindung zu geben, wodurch sich - besondeis im Hinblick auf mikrophotographische Aufnahmen - die Bildqualität noch mehr steigern läßt. Das mikroskopische Bild eines erfindungsgemäßen

Querschnitt-Präparates besitzt eine hohe Aussagekraft, da die Probe eines dünnen, !anggestreckten Formkörpers, beispielsweise eines synthetischen Fadens, quetschungsfrei eingebettet wurde und alle Kapillaren gleichzeitig zu sehen sind.

Solche Querschnitt-Präparate können auf einfache Weise beispielsweise mit Filzstift beschriftet werden; durch eine Weiterbehandlung, z.B. eine Einbettung in Kanadabalsam oder anderen konservierenden Mitteln, werden die Präparate lagerfähig, was für eine Verwendung als Schaustück, Lehrmittel usw. von Bedeutung ist.

Als Kunststoffmantel für die einzubettenden Proben können handelsübliche thermoplastische Schläuche verwendet werden, die für die verschiedensten Zwecke ohnehin in jedem Labor benötigt werden und deshalb immer vorhanden sind. Abgesehen von den erheblichen Kosten, die für herkömmliche Einbettungsmaterialien (Wachse, Gießharze usw.) aufzuwenden sind und durch Verwendung solcher Schläuche wesentlich verringert werden, ermöglicht ein Schlauch auf einfache Weise eine gleichzeitige und gleichmäßige Umhüllung der Probe. Auf Grund seiner thermoplastischen Eigenschaften wird bei Erwärmung des Schlauches die Probe von allen Seiten ebenso gleichzeitig wie gleichmäßig eingeschmolzen und eingebettet.

Für Proben mit verschiedenen Durchmessern ist es möglich, innerhalb eines durch den Schlauchdurchmesser festgelegten Bereichs die gleiche Schlauchtype zu verwenden, d.h. also für die Herstellung von Querschnitt-Präparaten der verschiedensten Proben von Fonnkörpern wird nur eine relativ geringe Zahl von Schlauchtypen benötigt, was sich wiederum auf die Kosten und die Lagerhaltung günstig auswirkt.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt:

Fig. 1 eine Ansicht eines bereits zusammengedrückten thermoplastischen Kunststoffschlauches mit einer darin eingebetteten Probe eines dünnen, langgestreckten Fonnkörpers, teilweise geschnitten, und

Fig. 2 ein Werkzeug mit der ummantelten Probe im Moment des Zusammendrückens (Draufsicht des Schlauches im Schnitt).

Fig. 1 zeigt eine Probe 1 eines dünnen, langgestreckten Formkörpers, die in einem in der Mitte zusammengedrückten Kunststoffschlauch 2 eingebettet ist. In Fig. 2 ist eine Zange 3 dargestellt, zwischen deren Backen sich der zusammengedrückte Schlauch 2 mit der Probe 1 befindet. In beiden Figuren wird durch einen Schnitt die Lage der Probe 1 im zusammengedrückten Teil des Schlauches 2 verdeutlicht.

Beispiel

Nach der Erfindung, die insbesondere für die Verwendung synthetischer Faden- oder Filamentproben geeignet ist, wird ein konditionierter und dem Normklima angeglichener synthetischer Faden 1 ohne Ablösung der aufgebrachten Präparation mit Hilfe eines Läppchens vorsichtig und vollständig mit einem schnelltrocknenden Klebemittel bestrichen.

Der auf diese Weise vorpräparierte Faden 1 wird nach Trocknung des Klebemittels (nach etwa 1 bis £ Min.) so steif, daß er ohne Schwierigkeiten durch einen auf die gewünschte Länge geschnittenen Polyäthylenschlauch 2 gefädelt werden kann. An einem Ende des Fadens 1 befestigt man z.B. durch Anknoten, mit Hilfe eines Klebebandes o.a., ein Gewicht 4 (Fig. 1), beispielsweise eine Büroklammer.

Der milchig-transparente Polyäthylenschlauch 2 mit dem durchgezogenen versteiften Faden 1 wird nun in waagerechter Lage über eine schwache Bunsenbrennerflamme gehalten. Dabei wird der Polyäthylenschlauch ständig gedreht, bis er an der erwärmten Stelle rundum klar-transparent wird.

Der Schlauch 2 wird jetzt in senkrechte Lage gebracht, wobei sich durch das Gewicht 4 eine mittige Anordnung des Fadens 1 ohne Schlingen o.a. im »° Schlauch 2 von selbst ergibt. Diese Anordnung des Fadens 1 ist wichtig für die Qualität und Aussagekraft der fertigen Querschnitte.

Mit der Kombi- oder Flachzange 3 drückt man die erwärmte, noch klare Stelle des Polyäthylenschlau- »5 ches 2 derart zusammen, daß keine Luft eingeschlossen wird. Der im Schlauch 2 befindliche Faden 1 ist jetzt unverschiebbar eingebettet.

Nach einigen (etwa zwei) Minuten hat sich die erwärmte Stelle des Schlauches abgekühlt. Man kann 3» den Schlauch noch an mehreren anderen Stellen erweichen, zusammendrücken und somit von einer Probe mehrere Schnitte vorsehen.

Die verschweißten Stellen werden herausgetrennt,

diese herausgetrennten Teile in ein Mikrotom eingespannt und Querschnitt-Präparate hergestellt, die auf einen Objektträger gelegt, mit Deckgläschen bedeckt werden und nun zu betrachten sind.

Um die Qualität des mikroskopischen Bildes zu

steigern, ist es empfehlenswert, die Querschnitt-Präparate in Glyzerin, Glykolverbindungen, destilliertes Wasser o.a. einzubetten. Diese Flüssigkeiten gibt man zwischen Objektträger und Deckgläschen.

Werden wasserlösliche Einbettungsmittel zur Konservierungbenutzt, lassen sich die Querschnitt-Präparate auch als Vorführungsobjekte verwenden. Mit z.B. destilliertem Wasser oder einer Glykolverbindung als Einbettungsmittel kann dieses verdunstet oder mit Wasser herausgespült werden. Die Präparate sind in einem solchen Konservierungsmittel als schmale schuppenförmige Gebilde leicht aufzufinden und mit einem spitzen Gegenstand, z.B. einer Nadel. auf einfache Weise zu entnehmen.

Präparate, die über längere Zeit aufbewahrt werden sollen, bettet man z.B. in Kanadabalsam ein, der eine SS hohe Lichtdurchlässigkeit besitzt.

Die hergestellten Querschnitt-Präparate könner

mit einfachen Geräten fotografiert werden, wobei der Anforderungen an die BUdqualität entsprechend her kömmliche bzw. aufwendige Spezialkameras und Mi

So kroskope einzusetzen sind.

Hietzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Querschnitt-Präparats dünner, langgestreckter Formkörper, insbesondere einer Faden- oder Filamentprobe, für mikroskopische Untersuchungen, das als Dünnschnitt senkrecht zur Längsachse des Formkörpers, insbesondere der den Faden bildenden Fasern, bzw. das Filament bildenden Kapilla- "> ren, verläuft und dazu unverschiebbar in einen Kunststoffmantel unter Erhaltung der Feinstruktur eingebettet worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß man den einzubettenden, dünnen, langgestreckten Formkörper mit dem Kunststoff- »5 mantel locker umgibt, diesen sodann unter ständigem Drehen an einer beliebigen Stelle erwärmt und bei Erreichen des Erweichungspunktes zusammendrückt, wobei der dünne, langgestreckte Formkörper unverschiebbar eingebettet wird. »°

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den dünnen, langgestreckten Formkörper vor dem Umgeben mit dem Kunststoffmantel mit einem schnelltrocknenden Klebemittel bestreicht und damit unter Erhaltung »5 der Feinstruktur versteift.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kunststoffmantel locker umgebene dünne, langgestreckte Formkörper vor dem Erweichen des Kunststoffmantels mit einem Gewicht beschwert und das Zusammendrücken in senkrechter Lage durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel aus Polyäthylen besteht, das vor dem Erwärmen milchig-transparent ist und zusammengedrückt wird, wenn die Erwärmungsstelle rundum klar-transparent wird.

5. Querschnitt-Präparat dünner, langgestreckter Formkörper, insbesondere einer Faden- oder Filamentprobe, für mikroskopische Untersuchungen, das als Dünnschnitt senkrecht zur Längsachse des Formkörpers, insbesondere der den Faden bildenden Fasern bzw. das Filament bildenden Kapillaren, verläuft und dazu unverschieblich in einen Kunststoffmantel unter Erhaltung der Feinstruktur eingebettet worden ist, gekennzeichnet durch einen mittels thermoplastischer Verformung eines Kunststoffschlauches gebildeten Kunststoffmantel.