"Об'ємні" властивості волокон

Мета: вивчити „об‘ємні” властивості волокон, основні терміни.

План:

1. „Об‘ємні” властивості волокон.

Ці властивості відігра­ють важливу роль при фіксації барвників у процесі фар­бування і друкування; вони визначаються тонкою надмолекулярною структурою волокон. Нині у сфері вивчення надмолекулярної структури полімерів і волокон досягнуті значні успіхи. Пропонуються різні моделі надмолекулярної структури волокон (наприклад, бахромчасті міцели, фібрили й ін.). Як і будь-які моделі, вони характеризують тільки окремі риси складної надмолекулярної структури волокон у застиглому, статичному її стані. У той же час надмолеку­лярна структура волокон може зворотно чи частково незворотно змінюватись у процесі переробки волокон, особливо в опоряджувальному виробництві, де з метою інтенсифікації процесів застосовуються досить жорсткі умови обробки.

Ступінь упорядкованості структури волокон змінюється в дуже широких межах. На протилежних полюсах цих змін знаходяться кристалічні й аморфні ділянки, середнє положення між якими займають структурні елементи з пе­рехідним ступенем упорядкованості (мезоморфні чи передкристалічні). Інакше кажучи, волокна за своєю фізичною структурою є двофазними гетерогенними, співвідношення між фазами визначається біологічною (природні волокна) чи технологічною (хімічні волокна) історією їхнього форму­вання і може змінюватися в процесі переробки волокон і їхньої експлуатації.

Текстильні волокна є мікропористими сорбентами, зага­льна пористість і розподіл пор за розмірами яких відігра­ють надзвичайно важливу роль у зв'язуванні барвників.

Гідрофільні целюлозні і білкові волокна мають досить пухку пористу структуру (за рахунок аморфних зон), у той час як гідрофобні синтетичні волокна не відзначаються ви­сокою пористістю.

Гідрофільні волокна у воді набухають, при цьому збіль­шується розмір пор, а гідрофобні волокна у воді практично не набухають.

Ці відмінності є однією з причин більш складної техно­логії фарбування і друкування текстильних матеріалів із синтетичних волокон.

Середній діаметр пор набряклих гідрофільних волокон (целюлозні, білкові) коливається в межах 3-4 нм, однак у них є пори, пустоти і тріщини, що досягають розмірів від 20 до 200 нм.

Гідрофобні синтетичні термопластичні волокна при пере­вищенні температури їх склування переходять у високо еластичний стан, що характеризується вільним об'ємом, порів­няним з пористістю гідрофільних волокон.

Барвники й інші реагенти нездатні дифундувати і сорбуватись в областях високої молекулярної упорядкованості (кристаліти) волокон, їхня дифузія і сорбція обмежуються областями нижчої молекулярної упорядкованості (аморф­ні). Сорбція торкається і перехідних передкристалічних областей, у цьому випадку вона може відбуватися на поверх­ні кристалітів. Крім того, дифузія і сорбція можуть здійс­нюватися в тріщинах і інших порушеннях структури воло­кон. Особливо важлива роль системи субмікроскопічних пор у гідрофільних волокнах, що більш істотно впливає на дифузію і сорбцію, ніж співвідношення між кристалічними й аморфними областями. Так, бавовняні волокна, маючи до­сить розвинуту систему мікропор і велику внутрішню пове­рхню, дуже добре забарвлюються, незважаючи на високий ступінь кристалічності (порівнянна з поліефірним волок­ном). Мерсеризація бавовняного волокна сприяє збільшен­ню пористості, внутрішньої поверхні волокна, забезпечує по­кращення забарвлення волокна.