Роль капілярної конденсації при адгезії твердих частинок

При експлуатації текстильних матеріалів у вологому повітряному середовищі забруднення полімерних волокон супроводжується капілярної конденсацією води в зазорі між частинками і волокном. При цьому виникає додаткова сила адгезії частинок до волокна, звана капілярної компонентою. Ця додаткова сила залежить від форми контактуючих тіл, величини зазору між ними, рівноважного тиску парів води в навколишній атмосфері, смачиваемости обох твердих поверхонь водою, поверхневого натягу.

З цих рівнянь можемо укласти, що найбільший вплив на адгезію частинок капілярна конденсація надає у разі гідрофільних поверхонь, коли, і мінімальне для гідрофобних, коли. Якщо вода не змочує тверду поверхню або частку (Q> 90o), то cosQ < 1 і виникає додаткова сила, що перешкоджає адгезії частинок до твердої поверхні.

Отже, у вологій атмосфері сильніше будуть забруднюватися гідрофільні полімерні волокна і полярні забруднювачі на них будуть забруднювати їх сильнішими і утримуватися більш міцно. Гідрофобізація поверхні волокон текстильних матеріалів знижує їх забрудненість.

Капілярна компонента сил адгезії починає проявлятися при відносній вологості повітря більше 50 % і при подальшому збільшенні вологості зростає практично лінійно. При вологості 65% і вище капілярна компонента сил адгезії превалює над іншими. Збільшення товщини прошарку рідини понад певної величини здатне привести до зменшення сумарної сили адгезії в результаті розклинювального тиску шару рідини.

Таким чином, з розгляду загальних закономірностей адгезії, наведених у розділах 2.1 і 2.2, і припущення, що взаємодія волокон з твердими частинками проходить по адгезійною механізму, можна укласти, що

1) жодна з відомих у даний час заключних оздоблень не може повністю запобігти забрудненню текстильних матеріалів при їх експлуатації;

2) для зменшення прилипання частинок до поверхні текстильних матеріалів слід знижувати адгезію до поверхні полімерних волокон, для чого необхідно проводити адсорбційне модифікування з екрануванням полярних груп;

3) у вологому середовищі текстильні матеріали будуть забруднюватися сильніше, ніж сухі.

Адгезійні властивості полімерних волокон.
Характеристики поверхневих властивостей основних полімерних волокнообразующих речовин наведено в табл. 1.4. Природно, що текстильні матеріали, особливо з синтетичних волокон, можуть відрізнятися за величиною молекулярної маси полімерів, їх надмолекулярної структурі, але спільність властивостей, зокрема здатність до адгезії, в першу чергу, визначається присутністю одних і тих же функціональних груп. Така властивість, як параметр розчинності, знаходиться для полімерів непрямим шляхом по розчинності у відповідних розчинниках і дані різних дослідників різняться часом на значну величину.

Критичне поверхневий натяг змочування вимірюється зазвичай при вивченні полімерних плівок, для волокон ці значення слід вважати наближеними. Спроби вимірювання критичного поверхневого натягу при використанні волокон або тканин призводять до ще більшої похибки в результаті прояву капілярного ефекту. Гідрофільність волокон досить однозначно визначається за рівноважного поглинанню води з паро -повітряної суміші. Можна відзначити, що всі наведені в табл. 1.4 параметри, пов’язані з міжмолекулярним взаємодією, добре узгоджені між собою.

Постійні міжмолекулярної взаємодії Ван -дер -Ваальса – Гамакера для ряду полімерів розраховані на підставі результатів дослідження деяких властивостей волокон. Діелектрична постійна полімерів e1 розраховується з коефіцієнтів заломлення, визначених для окремих волокон. Енергія іонізації hn визначається за УФ -спектрами поглинання плівок. Електронна поляризованість розраховується за рівнянням Клаузіуса – Моссоті. Дисперсійна складова поверхневого натягу волокна визначається по критичному крайовій кутку змочування (метод Зисман).

Посилання на основну публікацію