Сорбционные свойства одёжных материалов

Сорбционные свойства (абсорбция, адсорбция, хемосорбция, капиллярная конденсация) являются физико-химическими процессами, при которых происходит поглощение материалом газов, паров или веществ из окружающей среды. Они влияют на сохраняемость, прочность, изменение веса, объема, удлинения, жесткости, теплопроводности, пластичности, влажности материала.

Сорбционные свойства имеют большое значение для торговых и производственных предприятий, поскольку необходимо знать потери влаги при усушке в определенных условиях до момента наступления "постоянной массы" (абсолютно сухого материала), т.е. массы, которая при последующей сушке и взвешивании образца не изменится. Особенно важно это для изделий из кожи, текстильных материалов, древесины.

Адсорбция - это поглощение газов, паров и растворенных веществ на поверхности твердых тел. Твердое тело, способное поглощать газы, пары или растворенное вещество, называется адсорбентом, адсорбированное вещество называют адсорбатом. Явление, обратное адсорбции, связанное с уменьшением количества поглощенного вещества адсорбентом, называется десорбцией.

Абсорбция - это поглощение вещества за счет его диффузии в массу тела и внедрения между атомами и молекулами сорбента.

Капиллярная конденсация возникает в результате слияния жидких слоев, образовавшихся на стенках капилляров (пор), вследствие адсорбции пара.

Хемосорбция - поглощение в результате химического взаимодействия газа или пара с твердым телом, происходящее либо на поверхности твердой фазы, либо распространяющееся на всю массу твердого объекта. При изучении свойств твердых материалов и производственных процессов их обработки наибольший практический интерес представляет адсорбция газов, паров или частиц растворенных веществ. Гигроскопические свойства материалов, отдельные процессы окрашивания, очистки масел и другие процессы полностью или частично объясняются адсорбционными явлениями.

Механизм адсорбции на поверхности твердых тел весьма сложен, и до сих пор о нем нет достаточно ясного представления. Это объясняется, с одной стороны, неоднородной активностью отдельных участков поверхности твердого тела, а с другой - тем, что адсорбция может сопровождаться хемосорбцией и другими явлениями сорбции. Важным свойством является сорбционная способность веществ, количество адсорбируемых веществ (газа, пара, растворенных веществ) в различных условиях внешней среды и влияние адсорбированных веществ на свойства адсорбента. Основные факторы, влияющие на величину адсорбции, - природа компонентов (адсорбента и адсорбируемого вещества), концентрация адсорбируемого вещества и температура. Адсорбция тем выше, чем больше удельная поверхность адсорбента. При адсорбции из растворов ее величина зависит не только от природы адсорбента, но и от природы растворителя и адсорбируемого вещества.

Влага, содержащаяся в материалах, может находиться в различном состоянии: в виде адсорбированной влаги, конденсированной влаги в капиллярах (малых порах) вещества и в химически связанном виде (кристаллизационная, конституционная вода). Кроме того, в материалах может содержаться капельножидкая свободная вода, механически заполняющая поры материала.

Способностью адсорбировать влагу обладают многие материалы.

Как уже говорилось, влажность (за счет адсорбционной, конденсированной, химически связанной влаги) древесины, кож, текстильных волокон, пластических масс сопровождается изменением объема, массы, прочности, удлинения, мягкости, теплопроводности и других свойств, но, кроме того, она влияет на биологическую стойкость и противогнилостные свойства материалов.

Количество адсорбционной влаги, содержащейся в материале, зависит в основном от вида материала (свойств адсорбента), относительной влажности и температуры воздуха. При увеличении относительной влажности воздуха (при постоянной температуре) количество адсорбированной влаги возрастает, адсорбционное равновесие наступает при более высоких значениях влажности материала.

Максимальную гигроскопичность материала характеризует влажность материала, выдержанного до адсорбционного равновесия в условиях влажности воздуха 100% при температуре 20 °С.

Свойство материалов впитывать и удерживать капельножидкую влагу называется водопоглощением. Водопоглощение материала зависит от гидрофильности, пористости материала, вида и размера его пор, адсорбционной способности и др. О водопоглощении судят обычно по привесу материала после его полного насыщения; при этом следует иметь в виду, что некоторая часть воды может быть поглощена в виде химически связанной или адсорбированной, часть воды будет заполнять сквозные или полузамкнутые поры, часть воды будет лишь смачивать поверхность материала и внутреннюю поверхность крупных пор.

С помощью этого показателя учитывают как адсорбированную (конденсированную, химически связанную), так и капельножидкую влагу.

Вычитая из величины показателя полного водопоглощения величину максимальной гигроскопичности, мы получим водопоглощение капельножидкой воды материалом с максимальным адсорбционным увлажнением.

В товароведной практике за "сухой" материал принимают образец с нормальной адсорбционной влажностью, называемый иногда "воздушносухим", и к весу этого образца относят привес образца после его насыщения водой.
Объемное водопоглощение можно представить как Gоб=Gвес·γ. Однако объемное водопоглощение может быть меньше, поскольку часть пор полностью не заполняется водой.

Водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах; так, весовое водопоглощение плотных каменных материалов 0,2-0,7%, обыкновенного кирпича 8-20, дерева 20-200, ткани 60-150% и более.