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