Гигроскопичность

Гигроскопичность – способность материалов к поглощению атмосферной влаги.

***

Гигроскопичность

Гигроскопичность волокон — это их способность поглощать из окружающей среды и отдавать в нее водяные пары и воду. Обычно гигроскопичность волокна характеризуется его влажностью при нормальных условиях. Количество гигроскопической влаги в волокне зависит от химической структуры волокна, относительной влажности и температуры воздуха. Имеющиеся в волокнах полярные группы ОН, NH2, СООН и CONH обусловливают большую гигроскопичность и лучшую окрашиваемость волокон. Отсутствие таких групп в строении большинства синтетических волокон является причиной их малой гигроскопичности, трудности окрашивания и значительной химической стойкости. Чем больше относительная влажность воздуха, тем больше влажность волокон. Чем выше температура воздуха, тем ниже влажность волокон.

Впитываемая волокном влага проникает между макромолекулами и ослабляет связи между ними, вследствие чего уменьшается прочность волокон и увеличиваются их мягкость, гибкость и удлинение. Исключением являются волокна льна и хлопка, у которых при увеличении влажности прочность возрастает примерно на 10—15% вследствие более равномерного распределения напряжений в волокне.

Влажность волокон (W) определяют высушиванием в сушильно-кондиционном аппарате от начального веса (q) до получения сухого веса (дс) и рассчитывают по формуле

Влажность различных волокон в нормальных условиях (при температуре 20°С и 65%-ной относительной влажности воздуха), а также при 95%-ной относительной влажности воздуха, когда волокна на ощупь остаются сухими.

Гигроскопичность волокон обеспечивает в одежде поглощение пота, выделяемого кожей человека, и отдачу его во внешнюю среду. Испаряющиеся потовые выделения понижают температуру человеческого организма. Волокна при поглощении влаги выделяют тепло. Это приводит к увеличению давления водяных паров в волокне, что в свою очередь вызывает удаление части влаги из волокна и поглощение тепла волокном. Эффект охлаждения тела человека уменьшается. Таким образом, как при поглощении влаги волокном, так и при испарении влаги волокна благодаря своей гигроскопичности защищают тело от резкого влияния температуры окружающего воздуха. Чем выше поглощение влаги волокном, тем сильнее его защитное действие от резких изменений температуры, тем выше его гигиеничность.

При погружении волокон в воду они впитывают ее. Различные волокна впитывают воду с разной скоростью и в неодинаковом количестве. Целлюлозные волокна быстро впитывают влагу и в большом количестве, волокна шерсти впитывают влагу медленно и еще в большем количестве, синтетические волокна очень мало впитывают влагу. При впитывании влаги волокна набухают и изменяют свои размеры.

Различная способность волокон набухать объясняется их химическим составом и молекулярной структурой. Так, например, при погружении в воду целлюлозных волокон молекулы воды проникают между молекулярными цепями целлюлозы, раздвигают их и вызывают набухание волокна. В волокнах хлопка молекулы целлюлозы уложены более плотно, чем в волокнах искусственного шелка, и связи между ними более прочны, поэтому их набухаемость меньше набухаемости вискозных волокон.

При набухании волокон несколько увеличивается их длина: У хлопка, шерсти, капрона на 1,2%, у шелка на 1,7%, У вискозного волокна на 3—5%.

Иногда волокна (чаще вискозное) после набухания сокращаются по длине. Это объясняется тем, что до увлажнения они находились в растянутом зафиксированном состоянии. Вследствие набухания молекулы принимают равновесное изогнутое положение, что приводит к уменьшению волокна по длине.

Молекулы воды легко проникают в аморфные участки волокна и очень мало — в кристаллические. Вследствие того что кристаллические участки расположены главным образом по длине волокон набухание последних по длине очень ограниченное. Несмотря на то что у шерсти и нитрона аморфная фаза примерно одинаковая, аморфная фаза шерсти набухает значительно больше благодаря большому содержанию полярных групп. Чем больше набухаемость волокон, тем больше они теряют прочность при намокании (исключая хлопок и лен) и больше усадочность тканей из них. При набухании волокна могут удерживать такое количество влаги, которое в 2 раза превышает их вес, а после отжима на центрифуге — 70—90% от веса волокна.

Однако после высыхания волокна прирост его поперечного сечения уменьшается и составляет (в %).

Поглощенная волокном влага удерживается в виде свободной воды, заполняющей поры, межклеточные пространства, связанной или сорбированной воды, заполняющей межфибриллярные пространства или пропитывающая клеточные оболочки, и гидратационной или химически связанной воды.

Содержание сорбированной и гидратационной воды имеет большое значение, так как в процессах влажно-тепловой обработки тканей она является пластификатором вещества волокна, обеспечивая переход волокон в высокоэластическое состояние и способствуя формуемости изделий.

Свободная вода не является пластификатором волокна, но при влажно-тепловой обработке ускоряет нагревание волокон и формование изделий.

Свободная и сорбированная вода удаляется при сушке волокон сравнительно легко, гидратационная вода удаляется лишь в токе сухого нейтрального газа при 120—125°С.

Если поместить волокна в атмосферу с влажностью около 0%, из них начинает удаляться влага, причем синтетические волокна быстро теряют влагу, хлопок, натуральный шелк и вискозное волокно высыхают медленнее, а шерсть теряет влагу наиболее медленно.

Теплостойкость волокон характеризуется обратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур. Этот показатель измеряют при повышенной температуре.

Теплостойкость волокон определяет предельные температуры, которые в течение длительного времени не оказывают вредного влияния на свойства волокон, а также режимы тепловых обработок тканей в текстильном производстве.

Термоустойчивость волокон характеризуется необратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур и определяется после охлаждения волокна до нормальной температуры.

Термоустойчивость определяет возможную потерю волокном прочности и удлинения в зависимости от величины температуры и продолжительности воздействия ее, а также возможность использования тканей для изготовления изделий различного назначения.

Эти свойства очень важны, так как они определяют режимы влажно-тепловой обработки тканей в швейном производстве.

..

Некоторые тексты близкой тематики