The Sorption Behaviour of Cellulose Fibres

Cellulose fibres are the most important materials in textile finishing. Reactivity and adsorption properties of the fibres are critical for the success of the treatment. Of major interest are the properties of fibres swollen in polar liquids. Under this circumstances the less ordered regions determine the fibre properties and therefore the void size and accessible amorphous regions are supposed to be responsible for the reactivity. This work correlates the fine structure, surface properties with the adsorption behaviour of the new lyocell fibres [[1]]. The fine structure was investigated by conventional methods [[2],[3]] and compared with those of viscose, modal and differently pre-treated cotton. The adsorption properties of all kinds of fibres were investigated by water adsorption (vapour adsorption, water retention, swelling of fibres). Due to the fact that the interaction properties are strongly influenced by the electric charges on the surface, the streaming potential was measured and from this values the zetapotential was calculated as a function of the pH. Our results, obtained by different independent methods, demonstrate clearly, that the adsorption properties of fibre forming polymers are determined by the amorphous regions, the size and organisation of voids and the interaction properties of the surface. The influence of the crystalline regions, their size and orientation on the adsorption character is less important. _______________________________________ Deutsche Zusammenfassung Cellulosefasern sind jene textilen Fasern die am häufigsten hochveredelt werden. Die Reaktivität und das Adsorptionsverhalten der Fasern ist für diese Bearbeitung von größte Bedeutung. Von besonderem Interesse ist das Verhalten der gequollenen Fasern in polaren Medien, wo in erste Linie die Eigenschaften der ungeordneten Bereiche eine wichtige Rolle spielen. Es wird angenommen, dass in diesem Zustand die Reaktivität der Faser überwiegend auf ihre Porengröße und die zugänglichen amorphen Bereiche zurückzuführen ist . In der vorliegenden Arbeit wird eine Korrelation zwischen der Feinstruktur, den Oberflächeneigenschaften und dem Adsorptionsvermögen der neuen Lyocellfasern hergestellt [[1]]. Die Feinstruktur der Lyocellfaser wurde mit klassischen Methoden untersucht [[2],[3]] und mit jener von Viskose, Modal und unterschiedlich vorbehandelter Baumwollfasern verglichen. Das Adsorptionsverhalten wurden mittels Wasserdampfadsorption, Wasserrückhaltevermögen und Quellung in wässrigen Medium bestimmt. Da die Wechselwirkungen zwischen den Fasern und den Prozesschemikalien auch wesentlich von den Ladungseigenschaften der Oberfläche (elektrokinetische Eigenschaften, Oberflächenpotential) der Fasern abhängt, wurden diese mittels Strömungspotentialmessung bestimmt und daraus das Zetapotential als Funktion des pH – Wertes berechnet. Unsere Resultate, die mit unabhängigen Methoden gewonnen wurden, zeigen, dass das Adsorptionsverhalten faserformiger Polymerer in erster Linie von den amorphen Bereichen, der Zusammensetzung und Organisation der Hohlräume und den Wechselwirkungs-eigenschaften der Faseroberfläche bestimmt wird. Der Einfluss der kristallinen Bereiche, deren Größe und Orientierungsgrad auf das Adsorptionsverhalten ist geringer.