Determinación característica de poro con Porosimetría de Mercurio

en Hilos de Poliéster

OPERACIONES UNITARIAS II

F. JAVIER CARMELO LUNA11 DE ABRIL DEL 2013

Pore Characteristic Determination with Mercury

Porosimetry in Polyester Staple Yarns

V. Nagy

Laszlo M. Vas

Department of Polymer Engeneering, Budapest University of

Technology and Economics. Budapest, Hungary.

Fibers & Textiles in Eastern Europe, July / September 2005,

Vol 13, No. 3 (51), pp 21-26.

6 páginas

Índice

Abstract

Introducción

Experimentación

• Materiales

• Método

Enfoque Teórico

Resultados

Conclusiones

Abstract

Existen varios métodos de pruebas para determinar laporosidad y otros métodos más para conocer el tamañode poro, su distribución, su diámetro, etc. En esteartículo se estudio la porosidad de los hilos de poliéstercon diferentes formas de sección transversal mediante elmétodo de porosimetría de mercurio, técnica que es muyutilizada en la industria del papel y ahora se ha ampliadoa la tecnología del textil.

Introducción

La porosidad es una de las magnitudes geométricas másimportantes para la descripción de materiales textiles ya queinfluye en algunas propiedades físicas y mecánicas importantes.Por ejemplo, la distribución de tamaño de poro en un materialfibroso, principalmente el de los poros intra-hilo, afecta a laabsorción de la humedad, aislamiento térmico, propiedades defiltrado, humectabilidad, suavidad, tacto y otras propiedades.

Introducción

Por lo tanto, si la porosidad es conocida o estimada, algunas de lascaracterísticas de los hilos mencionados anteriormente se puedepredecir. Este documento se centra únicamente en los poros dentrode los hilos.

El objetivo principal de este trabajo es mostrar la aplicabilidad deporosimetría de mercurio para los hilados y mostrar cómo interpretarlos resultados obtenidos a partir de este tipo de medición.

Experimentación

Materiales

Todas las muestras analizadasfueron hilos de poliésterproporcionados por el Instituto deInvestigación de DuPont Dacron.

Presentan diferentes formas de seccióntransversal:

RedondoCruciformeDos tipos de óvalo en arcosHueco

Experimentación

Método

La teoría de la porosimetría demercurio se basa en el principiofísico de que un líquido no reactivo yno humectante, no va a penetrar enlos poros hasta que la presión que seaplica sea suficiente para forzar suentrada.

Tamaño de poro y volumen decuantificación se llevan a cabo porinmersión de la muestra en unacantidad limitada de mercurio yluego aumentar la presión delmercurio hidráulicamente.

Una muestra de pesoconocido se coloca en elpenetrómetro como elprimer paso.

Evacuar el aire

Se llena de mercurio

Se mueve el pistón

La altura del menisco enel capilar y la presión seleen

La relación entre la presión aplicada y eltamaño de los poros en la que el mercurio seentrometerán está dada por la ecuación deWashburn.

Ecuación de Washburn:

P= Presión aplicadaγ= Tensión superficial del mercurio (480 dinas/cm)Θ= Ángulo de contacto (130°-140°)r= Radio del poro

A medida que aumenta la presión, el instrumento detecta el volumen de intrusión de mercurio.

Los resultados se obtienen como una integral de distribución de poros, posteriormente se transforma a distribución de poros diferencial.

Indica que el radio de los poros dominante dentro del hilo es deaproximadamente 7 micras (denotado como microporos), mientras queentre los hilos se encuentra que es aproximadamente 45 micras(macroporos).

Las siguientes modificaciones se han hecho para todas las muestras y la Figura 3revela hilo N º 1 como ejemplo.

Enfoque teórico

La medición de porosimetría de mercurio se ha detallado desde elpunto de vista experimental, pero también es necesario hacer algunasgeneralizaciones para explicar los fenómenos y estimar laspropiedades sin mediciones.

Por lo tanto, nuestro objetivo principal era aproximar la función dedistribución que se muestra en la Figura 2 con la ayuda de enfoquesteóricos

Características básicas:

Se pueden distinguir tres tipos de poros en la distribución medida sin tener en cuenta la superposición entre los intervalos:

(1) poros entre las muestras de hilo (r> 15 micras);(2) los poros entre las fibras dentro del hilo (1 <r <15 micras),(3) dentro de los poros del material de fibra (r <1 micras).

Con el fin de encontrar un ajuste para la distribución teórica adecuada, los siguientes datos deben ser determinados para cada componente.

•La suma de losvolúmenes de poros(V ∞);

•El radio de porodominante (ri)

•La densidad depuntos (Ki)

•El tercer momento ();

•El factor de ovalidadde poro (POF): η =0,462;

•Factor deponderación (αi), lasuma de lo quedebería ser 1.

Resultados

El cuadro muestra que no hay diferencia significativa entre los hilos. La sumadel volumen de poros en la estructura varió entre 3,364 y 4,297 cm3 / g.

Resultados

La Figura 5 resume los valores de ri (i = 1, 2, 3) y Los valores de α1, α2 y α3 se representan en la Figura 6.

Usando los datos anteriores, la función teórica estimada se compone de lostres componentes calculados como se muestra en la ecuación (23) y secomparó con el medido como se muestra en la Figura 7 para el caso de hilo N º2

Conclusiones

Las cinco muestras de hilos de diferentes secciones transversales se podríacomparar con la ayuda de este medio, por lo tanto, porosimetría de mercurio seaplicó con éxito en este caso para la caracterización de los poros.

Las funciones de distribución se puede aplicar e interpretar las curvas demedición.

Resultó que el hilo compuesto de fibras cruciformes tenía la mayoría de los porosmás grande y, mientras que la cantidad más pequeña poros predominó en el hiloque contiene fibras huecas. Estos resultados pueden explicarse por la estructura delos hilos y la forma de las fibras de "secciones transversales

El radio promedio del hilo fue casi tres veces el radio del macroporo en cadacaso. La razón es la alta presión aplicada en la medición, que comprime los hacesde hilo en gran medida. Esto puede ser considerado como una ventaja, ya que loshilos se construye generalmente en estructuras y esta presión puede modelar laposición de los hilos.

Aunque porosimetría de mercurio no es considerado como una forma típica deinvestigar la distribución de tamaño de poro en hilos, Se demostro que estemétodo es también aplicable para la caracterización de hilo de poros yproporciona resultados razonables a pesar de la compresión.

Conclusiones

Gracias por su atencion