Suntuubi-palvelussa käytetään evästeitä. Palvelua käyttämällä hyväksyt evästeiden käytön. Lue lisää. OK

Tekstiilimateriaalin hylkivyysviimeistelyt

 

Tekstiilimateriaali voidaan viimeistellä nesteitä tai kiinteitä hiukkasia hylkiväksi. Tavallisimmin materiaali viimeistellään vettä ja öljyä hylkiväksi. Könteistä hiukkasista taas kysymykseen tulevat esimerkiksi savi, silikaatit, noki, hiili tai metallioksidit.

 

Vettähylkivyysviimeistys

 

Tekstiilimateriaalin käyttötarkoituksesta riippuen se voidaan viimeistellä joko vettä läpäisemättömäksi tai vettä hylkiväksi. Jälkimmäisessä tapauksessa pyritään vesipisaroiden läpipääsemättömyyteen mutta ilman ja vesihöyryn läpäisyyn. Periaatteessa kaikki menetelmät, joilla aikaansaadaan vettä hylkivyyttä tai läpäisemättömyyttä, perustuvat johonkin liukenemattomaan, vettä hylkivään aineeseen, jolla kuidut päällystetään. Menetelmät, joilla saadaan aikaan täysin läpäisemättömiä efektejä, perustuvat erilaisiin sivelytekniikkoihin, eikä niitä tulla tässä artikkelissa käsittelemään.

Kun nestepisara (esim. vesi) asetetaan kiinteän aineen pinnalle (esim. kuitu), se joko leviää täysin pinnalla tai sitten se jää pisarana pinnalle. Tällöin sillä on selkeä, mitattavissa oleva kontaktikulma kiinteään pintaan nähden.

 

Ns. Youngin yhtälö kuvaa niitä pintavoimia, joilla on merkitystä rajapinnalla kuitu/neste Ww10= w;o (1 +cos )

 

Yhtälöstä näemme, että kontaktikulma on nolla, kun vetovoimat nesteen ja kiinteän aineen välillä ovat yhtä suuret tai suuremmat kuin vetovoimat neste/ - neste. Rajaton kulma muodostuu, kun neste kiinnittyy kiinteään aineeseen/pienemmällä voimalla kuin mitä sen oma koheesiovoima on. Käytännössä tämä merkitsee, että pinta kostuu täydellisesti kontaktikulman ollessa nolla. Kostutuskykyä voidaan taas pitää huonona, kun kontaktikulma on rajaton. Täydellistä kostumattomuutta on käytännössä mahdotonta saavuttaa, koska aina esiintyy jonkin verran vuorovaikutusta kiinteän aineen ja nesteen välillä. Usein kulmakerroin 90° yhdistetään kostuttamiseen ja kulmakerroin 90° hylkivyyteen.

Toinen tärkeä tekijä, joka liittyy nesteiden hylkivyyteen kuitupinnoilla, on kuitupinnan nk. kriittinen pintajännitys. Pinnan kriittinen pintajännitys ilmaisee, mikä arvo nesteen pintajännityksellä on oltava, jotta se pystyy kostuttamaan kiinteän pinnan. Jos nesteen pintajännitys on pienempi kuin pinnan kriittinen pintajännitys, tapahtuu kostuttamista. Koska hylkivyyskäsite on suhteellinen eikä mikään pinta hyli täydellisesti nestettä, voidaan nestettä hylkivä pinta määritellä seuraavasti: se on pinta, jonka pintajännitys on nesteen pintajännitystä pienempi. Se on ts. pinta, joka ei spontaanisti kostu.

Veden pintajännitys on 73 . 10-3 N/m. Jotta kuitupinta olisi vettä hylkivä, sen kriittisen pintajännityksen on oltava pienempi vettähylkivyyden aikaansaamiseksi.

Muut tekijät, jotka lisäksi vaikuttavat vettäläpäisevyyteen kankailla, ovat kangasrakenne ja langan laatu. Kangasrakenteen kapillaarisysteemistä riippuen kankailla on täysin erilainen imukyky kuidun pituus-ja poikittaissuunnassa. Kuitujen pituussuunnassa kuituun imeytyy kaikki nesteet, joiden kontaktikulma on pienempi kuin 90°. Poikittaissuunnassa taas jokaista rajallista kontaktikulma-arvoa vastaan tarvitaan erotuspaine, jotta imeytymistä kuituun tapahtuisi. Toisin sanoen kuidun on oltava kostunut, ennen kuin neste imeytyy siihen. Tähän ilmiöön perustuu impregnoimattoman puuvillakankaan käyttö sadetakkina. Tällaista sadekangasta nimitetään "venttiili-popliiniksi", koska se on vettä hylkivää. mutta kuitenkin hengittävää.

Normaalisti vettähylkivyys saadaan kuitenkin aikaan päällystämällä kuitupinta korkeamolekyylisillä hiilivedyillä, fluorihiilivedyillä tai silikoneilla. Jotta pinta olisi pesunkestävä, on molekyyleillä oltava polaarisia ryhmiä, jotka kykenevät muodostamaan kovalenttisia sidoksia pinnan kanssa. Tämä on mahdollista saavuttaa kun tekstiilille tai paidalle tehään silkkipaino.

Vettä hylkivä pinta voidaan myös saada aikaan paraffiiniemulsiolla, jossa on metallisuoloja. Tällaisia suoloja ovat alumiini-tai zirkoniumyhdisteet. Nämä ovat kuitenkin pesunkestoiltaan huomattavasti heikompia kuin esim. silikonit.

Silikoni on tärkein kankaiden impregnointiin käytettävä vettähylkivyyskemikali. Dimetyylipolysiloksaanit ja metyylivetypolysiloksaanit ovat tavallisimmin käytetyt silikonit. Näitä käytetään joko yksin tai yhdessä. Metyylipolysiloksaani yksin käytettynä antaa kankaalle suhteellisen kovan tunnun; yhdiste on kuitenkin melko reaktiokykyinen jopa huoneen lämpötilassa. Dimetyylipolysiloksaani on paljon stabiilimpi; sillä ei tapahdu verkkoutumista eikä se reagoi yhtä helposti kuidun kanssa. Sen antama tuntu sen sijaan on suhteellisen pehmeä.

Näistä seikoista johtuen kaupalliset tuotteet ovat usein näiden aineiden sekoituksia pehmeän tunnun, kestävyyden ja mekaanisen rasituksen keston saavuttamiseksi.

Vettä hylkivän ominaisuuden aikaansaamiseksi ei vielä riitä, että silikoni levitetään tekstiilimateriaalille. Silikoniketjun on myös orientoiduttava kuitupinnalle siten, että vettähylkivät metyyliryhmät ovat kääntyneet kuidusta pois päin, kun taas Si-ja 0-ryhmät ovat kääntyneet kuituun päin. Tämä orientoituminen saadaan aikaan katalysaattoreilla. Nämä ovat metallisuoloja kuten Tina-11-kloridi, Zirkonioksikloridi, Zn-tai Zr-suolojen rasvahappoja tai kondensaatiohartseja kuten epoksiamineja tai apoksiamideja. Tässä tapauksessa katalysaattoreilla on monitahoinen merkitys. Ne edistävät verkkoutumista, säätelevät orientoitumista ja lisäksi niillä voi olla vettähylkivä vaikutus. (esim. sinkkisteraatti).

Silikonit ovat pesunkestäviä ja niitä on helppo aplikoida vesiemulsiosta. Yhtenä haittana silikoniviimeistellyillä kankailla pidetään kuitenkin sitä, että kankaan pinta "kirjoittaa", ts. raapimisesta aiheutuva jälki näkyy kankaan pinnalla.

Vettä hylkivän viimeistyksen vaikutusta testataan käytännössä ns. spray-testillä. Jos halutaan testata rankempaa sadetta vastaavia olosuhteita, käytetään ns. Bundesmanlaitetta.

 

Muita hylkivyysviimeistyksiä

 

Hiukkasten tarttuminen kiinteään pintaan on sen sijaan vaikeammin estettävissä. Tämä johtuu lähinnä siitä, että yksiselitteistä teoriaa kiinteiden hiukkasten tarttumisesta kuitupintaan ei ole. Tosin tiedetään, että elektrostaattisen latauksen ja likaantumisen välillä esiintyy yhteyttä. On kuitenkin harhaanjohtavaa luulla, että antistaattikäsittely aina myös vähentäisi likaantumista. Joissakin tapauksissa öljy-ja rasvapitoiset antistaattiaineet jopa lisäävät likaantumista. Joissakin tapauksissa taas antistaattiaine voi vaikeuttaa lian liukenemista vesipesussa. Pigmenttihiukkasten hylkivyysviimeistys perustuu näin ollen käytännössä hankittuihin kokemuksiin antistaattiaineiden tehosta kussakin yksittäistapauksessa.

Tekstiilejä on usein viimeisteltävä myös erilaisia homeita, sieniä tai bakteereja vastaan. Tähän tarkoitukseen käytettäviä aineita kutsutaan yleisesti antimikrobiologisiksi viimeistysaineiksi. Toinen ryhmä on koinestoaineet. Nämä eivät kuitenkaan ole varsinaisesti hylkivyysviimeistysaineita, vaan ennemminkin vaurioitumisen estoaineita. Tähän ryhmään voitaneen lukea myös palonsuoja-aineet.

©2018 varpunen - suntuubi.com