Vlastnosti textilních vláken jako odraz jejích vnitřní struktury OPAKOVÁNÍ

Přednáška č.7Larysa Ocheretna

Vlastnosti textilních vláken jako odraz jejích vnitřní strukturyOPAKOVÁNÍ

Geometrické vlastnosti vláken

Mechanické vlastnosti vláken

Sorpční vlastnosti vláken

Termické vlastnosti vláken

Optické vlastnosti vláken

Obsah

Geometrické charakteristiky vláken - délka

Geometrie - velikost, tvar

Délka (L, mm) – vzdálenost mezi konci narovnaného vlákna

Stapl průměrná délka všech vláken z jednoho vzorku textilních surovin (do 70. let XX století –vyčesávání vláken, pokládání jednotlivých vláken od nejdelšího po nejkratší vedle sebe)

CO: Délka Jemnost Zašpinění Obsah nepsů

Fibr

igra

ph

Geometrické charakteristiky vláken - délkaSt

aplo

vý d

iagr

am

CO

WO

střiž

variabilní

Geometrické charakteristiky vláken - délka

Průtahové pole

Fibrogram charakterizuje

sevřenou délku vláken

Přást Příze

Geometrické charakteristiky vláken – jemnost

Jemnost = délková hmotnost

Tt = m/L = (s*L*ρ) / L = ( [π*d*d / 4] ρ /L), kg/m

S

L

ρ = m/ Vcelulóza

vlna

polyamid

polyester

CO [micronaire], mg/inchWO [μm], [‘s]

SI [Td], 1 Td = 90 dtex (9 tex)

Potížné určeni tloušťky vlákenTt (titr tex) = 1 kg/m,

dtex = 0,1 g/km

T (tex) = g/km = 10 g/m3

Hustota = objemová hustota = měrná hmotnost

!

Geometrické charakteristiky vláken – jemnost

Micronaire – jednotka pro vyjadření jemnosti a zralosti bavlny. Určuje se na HVI přístrojích (High Volume Intrument) na základě měření propustnosti vzduchu konstantní hmotnosti a objemu bavlněných vláken.

Tops (např. 80‘s) – jemnost vlněných vláken v anglosaských jednotkách (Bradfordské stupnice jemnosti), značí, že z 1 angl. libry (0,4536 kg) lze vypříst 80 předen po 560 yardech (yd=0,9144m).

Titr denier (Td, nebo Denier, d) – jednotka vyjadřující jemnost přirodního hedvábí, v USA – jednotka jemnosti chemických nekonečných vláken – je to hmotnost 9000m vlákna. Td=m/9*l (den).

Geometrické charakteristiky vláken – obloučkovitost

Lo

Lz Lo - Lz

Z = (Lo-Lz)/Lo * 100

Z = Lo/Lz

Podélný tvar vlákna

Obloučkovitost = zkadeření

Mechanické vlastnosti vláken

Vnitřní struktura

Stupeň orientace

MM/krystalitů

Krystalinita (podíl

krystalických oblastí

vzhledem k amorfním)

PS

Vazby mezi MM,

chemické složeni

Tahová křivka

Mechanické vlastnosti vláken

1. Počáteční modul: (tečná) – napětí je přímo úměrné prodlouženi. Sklon – Youngův modul (E, modul pružnosti – Hookův zákon: ε = σ / E)

σ = [N/tex] = [g/den]

2. Mez kluzu (B): změna vnitřní struktury vlákna. Prokluz MM, velké prodloužení. Mez kluzu ~ mez pevnosti (bezpečnostní pasy), BC – sila mezimolekulárních vazeb

Stupeň orientace MM v důsledku namáhání

3. Bod zpevnění (C-D): zvýšení kompaktnosti MM

4. Bod přetržení (D): houževnatost (soudržnost)

Mechanické vlastnosti vláken

Tahová křivka

Charakteristika krystalinity Orientace krystalitů Sila mezimolekulárního působení

Mechanické vlastnosti vláken

Vysoká krystalinita a orientace MM – strmá přímka

Neuspořádaná struktura, velký podíl amorfní oblasti

Dochází k dodatečné orientaci amorfních oblasti

Mechanické vlastnosti vláken

Pevnost – důsledek vnitřní orientace

Pokovená vlákna

Mechanické vlastnosti vláken – opakované zatěžování

• 0-1 – zatěžování• 1-2 – pokles pevnosti (strukturální

změny amorfních oblastí)

• 2-3 – odlehčování• 4.. – druhý zatěžovací cyklus

PL – plastická deformace charakteristika zotavení amorfní struktury

EZ – elastická deformace zotavená (relaxace) EO – okamžitá deformace celková deformace

Opakované namáhání

Mechanické zkoušky

Namáhání v ohybu Namáhání v příčném směru

Namáhání ve smyku Namáhání v kroucení

Sorpční vlastnosti vláken

Sorpce - zachycování kapalné či plynné složky na povrchu tuhé fáze (sorbentu) vlivem buď chemických vazebných sil (chemisorpce), nebo sil nevazebné interakce (adsorpce)

Geometrické změny

bobtnání

Sorpční vlastnosti vláken

Absorpce – pohlcení, či vstřebávání jedné látky druhou. Absorbentem je pak látka, která umí vstřebat nebo pohltit kapalnou/plynnou fází.

Adsorpce – přivedení adsorbované látky, např. vodní páry na povrch pevné látky tzv. adsorbentu.

Desorpce – uvolnění adsorbovaných molekul z povrchu látky (adsorbentu) nebo absorbovaných molekul z objemu látky (absorbentu), opačný pochod k sorpci.

Sorpční vlastnosti vláken

Hydrofobní úprava!!!

Sorpční vlastnosti vlákenRe

lativ

ní v

lhko

st v

lákn

a

Relativní vlhkost ovzdušíT=konst=20°C

0-1 – sorpce (sorpční isoterma)

a – navazování vlhkostí na povrch vlákna (adsorpce)b, c – průnik vlhkostí do hmoty vlákna (absorpce)

1-0 – desorpce (desorpční isoterma)

uvolňování molekul vody 0

1

Hysterezní smyčka

Vlhkostní přirážka (prodej): φ = 60% +-2 % (65 %)

Čím je plocha sorpční hystereze > tím je > amorfní podíl ve struktuře vlákna (např. vlna a kovová vlákna)

Sorpční vlastnosti vláken

vlákno r při φ = 65%

r při φ = 90%

Vlhkostní přirážka

Bavlna 7 24 – 27 8,5

Len 12 10 – 15 12

Vlna 13 – 15 22 15 – 18,5

Hedvábí 9 20 11

Viskóza 12 – 13 13

Polyamid 6,5 14 3,2 – 3,5

Polyester 4 – 4,5 8 - 8,5 1,5 – 3,04

Polyakryl 1 2

Sklo 0 0 0

Sorpční vlastnosti vláken

hydr

ofob

níhy

drofi

lní

Sorpční vlastnosti vláken

Uvolňování tepla při:1. Navazování kapaliny

na hydrofilní skupiny (přestavba sekundárních vazeb)

2. Rozvazování fyzikálních vazeb vlákno-voda (sušení)

dW0

dWs

d d

Termické vlastnosti vláken

TII

TM

TT

T• Termoplasty (syntetika, kromě PC)• Termosety (celulózy, bílkoviny)

Pro krystalické látky

TII – teplota zvratu II. řadu – změna fyzikálních vlastností vláken (pod – Hookův zákon: deformace je přímo úměrná napětí)TM – teplota měknutí (fixace)TT – teplota tání

Křivka ohřevu

Termické vlastnosti vláken

T

TM

TT

Rozdíl mezi TM a TT ukazuje

na stupeň krystalinity

(množství krystalitů ve

struktuře)

TM TT

Termické vlastnosti vláken – termofixace

Tepelný šok

-Q

Ustálení tvaru termoplastického materiálu změnou vnitřní struktury

Uvolnění sekundárních vazeb, tvorba vazeb v energeticky výhodnějších polohách

Napínání, uvolnění sekund. vazeb

Přetrh, vytváření nových vazeb

Optické vlastnosti vláken

Matovací pasta

Optické vlastnosti vláken – dvojlom

Polarizační prostředí – 2 polohy polarizační roviny

Dvojlom je optický jev, kdy při průchodu světla látkou dochází k rozštěpení paprsku na dva (anizotropie – šíření světla v různých směrech různou rychlosti )

Index lomu (n)konstanta

c – rychlost světla ve vakuuv – rychlost šíření světla v dané látce

Optické vlastnosti vláken – dvojlom

D=0 – neorientované nízkomolekulární útvary

D>0 – obvykla hodnota dvojlomu

D<0 – velký počet bočních řetězců

D = nrovn-nkolm

Optická hustota