Тема 9. «Физические свойства текстильных полотен». Физические свойства текстильных материалов

Физическими называются такие свойства, которые опреде­ляют их способность поглощать в себя - различные жидкости, твердые частицы, звук; пропускать через себя - воздух, пары воды, воду, твердые частицы, тепло и др., и отражать от своей поверхно­сти свет.

11. 1. Гигроскопические свойства

Гигроскопические свойства текстильных материалов, харак­теризуют их способность поглощать водяные пары и воду и отда­вать их в окружающую среду. В зависимости от окружающих усло­вий материалы могут удерживать поглощенные вещества или отда­вать их. Поглощение часто сопровождается изменением массы, размеров, механических и физических свойств текстильных мате­риалов. Поглощение паров осуществляется путем адсорбции, аб­сорбции и капиллярной конденсации, зависящих, главным образом, от волокнистого состава изделий.

Сорбция - сложный физико-химический процесс поглоще­ния волокнами паров влаги. Сорбция включает в себя адсорбцию, притягивание поверхностью волокон паров воды, которые обра­зуют на ней плотную полимолекулярную пленку. Это происходит в очень короткий промежуток времени (несколько секунд) при попа­дании материала в среду с большей относительной влажностью воздуха. Притягивание молекул воды происходит за счет сил мак­ромолекул расположенных на поверхности волокна, не полностью уравновешенных межмолекулярными связями с соседними макро­молекулами. Чем больше поверхность сорбента, выше давление и относительная влажность среды и ниже температура, тем выше ад­сорбция влаги. Затем идет медленный процесс (несколько часов) проникания (диффузии) молекул вглубь волокон, называемый аб­сорбцией. В результате этого процессе водяные пары поглощаются всем объемом волокон. Капиллярная конденсация заключается в сжижении паров воды в стенках капилляров волокон. Процесс сорбции водяных паров является обратимым, при изменении усло­вий (уменьшение влажности и давления и увеличения температуры) внешней среды происходит отдача водяных паров, десорбция.

При сорбции в первый период происходит интенсивное поглощение вла­ги, затем процесс замедляется и наступает сорбционное равновесие, при котором поглощение влаги прекращается. Влажность материа­ла, соответствующая сорбционному равновесию, называется равно­весной влажностью. При изменении температуры и влажности ок­ружающей среды меняется и величина равновесной влажности.

Влажность показывает процентное содержание массы воды, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала.

Влажность W_ф, %, показывает, какую часть массы материала составляет масса влаги, содержащейся в нем при фактической влажности воздуха:

W_ф = 100(m_ф - т_с)/т_с,

где т_ф — масса образца при фактической влажности воздуха, г;

т_с — масса абсолютно сухого образца, г.

Кондиционная влажность W_K, %, материала (при атмосферных условиях, близких к нормальным, W_B = 65 % и t = 20 °С) определяется кондиционной влажностью составляющих его волокон и может быть рассчитана по формуле

W_к = (р₁ W₁ + р₂ W₂ )/100

где W₁, W₂ — кондиционная влажность составляющих волокон, %;

Р₁, P₂ — содержание волокон в материале, %.

Гигроскопичность определяется отношением массы воды, содержащейся в пробе после длительного выдерживания ее при относительной влажности воздуха 100 % к массе высушенной про­бы.

Гигроскопичность W_г, %, — влажность материала при 98%-ной относительной влажности воздуха и температуре (20 ± 2) °С:

W_г = 100(m_вэ - т_с)/т_с,

где т_вэ — масса пробы материала, выдержанной в эксикаторе при 98%-ной относительной влажности воздуха, г.

Для измерения гигроскопичности материалов вырезают пробы - полоски размером 50 х 200 мм и помещают их в эксикатор, в кото­ром предварительно устанавливается влажность 100%. После дли­тельного (в течении 4 ч) выдерживания проб во влажном воздухе определяют их массу m_B. Затем пробы высушивают до постоянной массы m_с.

Влагоотдача В_о, %, характеризует десорбционную способность материала; она определяется количеством влаги, отданной в среду с относительной влажностью воздуха 0±1% материалом с гигроскопичной влагой:

В_о = 100(m_в._э - т_с._э)

(т_в._э - т_с)

где т_вэ — масса пробы материала после выдерживания в эксикаторе при 98%-ной относительной влажности воздуха, г;

т_сэ — масса пробы после высушивания в эксикаторе с концентрированной серной кислотой, г;

т_с- масса абсолютно сухой пробы, г.

Для измерения влагоотдачи пробы ткани увлажняют при от­носительной влажности воздуха 100% так же, как и при определе­нии гигроскопичности. Затем их помещают в эксикатор с серной кислотой, относительная влажность воздуха в котором около 2%. После 4 - часового выдерживания в этих условиях пробы взвешива­ют, а потом высушивают в сушильном шкафу до постоянной мас­сы.

Водопоглощение и водоемкость характеризуют способность текстильных полотен поглощать воду при полном погружении в нее.

Водопоглощаемость П_в, %, характеризуется количеством влаги, поглощенной материалом при его полном погружении в воду:

П_в = 100(т_в – m_o)/ m_o,

где т_в — масса пробы после замачивания в воде, г;

т₀ — первоначальная масса пробы, г.

другой вариант формулы

Для определения водопоглощения и водоемкости вырезают пробы размером 50x50 мм и определяют их массу m₀. Потом пробы на определенное время (от 1 до 10 мин) погружают в воду. После выдерживания в воде пробу вынимают, с помощью фильтроваль­ной бумаги снимают удерживаемую поверхностью пробы влагу и определяют массу m_B. Водопоглощение В_п вычисляют по формуле, %:

Водоемкость (намокаемость) характеризуется количеством поглощенной воды в пересчете на 1м² ткани, г/м².

Намокаемость Н, г/м², — количество воды, поглощенной материалом за 10 мин его дождевания:

H=(m_Д – m_к)/S,

где m_Д — масса квадратной пробы после дождевания, г;

т_к — масса квадратной пробы после сушки и выдержки в нормальных атмосферных условиях, г;

S — площадь пробы, м².

другой вариант формулы

где F - площадь замоченной в воде пробы, мм.

Привес влаги П_в, % - характеризует количество влаги, по­глощенной материалом в результате сорбции, капиллярной конденсации и водопоглощения

Гигроскопические свойства зависят в основном от природы волокнистого состава материала.

Капиллярность текстильных материалов характеризу­ет поглощение влаги продольными капиллярами материала и оце­нивается высотой h подъема жидкости в пробе, погруженной од­ним концом в жидкость на один час. Капиллярность в значи­тельной степени зависит так же от отделки изделий.