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