Chemická vlákna
A dnes opět trochu textilní teorie. Než se dostaneme k jednotlivým zástupcům chcemických vláken, povíme si o tom, jak vlákna vznikají.
Vznik chemických vláken
V průběhu staletí lidská populace narůstala. Přírodní vlákna už nemohla pokrýt spotřebu, a tak se na počátku 20. století lidé začali zamýšlet nad novým zdrojem pro výrobu textilních vláken. První vlákna vznikaly z celulózy (přírodní polymer), která je obsažena ve vláknech přírodních nebo dřevě. Později světlo světa spatřila vlákna syntetická, jejichž výchozí surovinou je uhlí nebo ropa.
Chemická vlákna se vyrábějí v nekonečné délce (monofilové hedvábí – jedno nekonečné vlákno, polyfilové hedvábí – tvořené více vlákny). Aby se chemická vlákna mohla směsovat s vlákny přírodními, zkracuje se jejich délka, a vzniká tzv. stříž.
Výroba chemických vláken
Proces výroby dělíme na přípravu vláknotvorné látky (vznik polymerů), zvlákňování (vznik vlákna jako takového), dloužení a úpravu vláken (prodloužení a zjemnění vlákna, změna délky, tvarování, apod.).
Příprava vláknotvorné látky
Celulózová vlákna vznikají z celulózy (biopolymer; ze dřeva, krátkých bavlněných vláken tzv. linters, bavlněného odpadu). Z uhlí a ropy pak chemickou cestou vznikají monomery (nízkomolekulární sloučenina), z nichž se polyreakcemi (polymerace, polykondenzace, polyadice) tvoří vláknotvorné polymery, hlavní složka vláken syntetických.
Polymerace
Je spojování monomerů jedné látky ve vysokomolekulární útvar bez vzniku vedlejších produktů. Vzniká tedy makromolekula, která se svými vlastnostmi nikterak neliší od výchozí látky. Lze také polymerovat dva různé monomery (tzv. kopolymerace), ze který vznikne kopolymer.
Jak si to přeložit do srozumitelného jazyka. Uvedu příklad na jablkách. Máme tři úplně totožná jablka (monomery), která zatím nejsou nikterak propojena. Jsou to jednotlivé molekuly. Při polymeraci se pak vzájemně propojí do jednoho řetězce (představme si to třeba tak, že bychom jablka navlékli na šňůru), a tím vznikne makromolekula (polymer). Tři jablka teď fungují jako jeden celek a spolu dohromady mají úplně stejné vlastnosti jako na začátku, když byla ještě oddělena. A při procesu jejich spojování nevznikne žádný vedlejší produkt.
Polykondenzace
Spojuje dvě různé nízkomolekulární sloučeniny v makromolekulu, při čemž se odštěpují vedlejší látky jako voda, amoniak, atd. Výsledná látka se nazývá polykondenzát a svým složením se liší od výchozích látek.
Hovorově (milovníkům domácích mazlíčků se předem omlouvám za to, že jejich kamarády přirovnávám k chemickým sloučeninám): máme kokršpaněla a jezevčíka. Ti už vznikli nějakou kombinací psích plemen, a tedy je berme jako nízkomolekulární sloučeniny. Naopak při polymeraci bychom použili monomer (jednoduchou molekulu) – vlka obecného, ze kterého psi vzešli. Doufám, že teď jasný rozdíl mezi monomerem a nízkomolekulární sloučeninou. No a po spojení nízkomolekulárních sloučenin by vznikl polykondenzát, tedy něco mezi kokršpanělem a jezevčíkem. Neměl by 100% vlastností ani kokršpaněla ani jezevčíka, byl by jejich kombinací. A tedy by se svými vlastnostmi lišil od výchozích látek. A při procesu by vznikly vedlejší produkty (to si můžeme představit, jako že by třeba byl vypuštěn nízký vzrůst jezevčíka nebo kadeřavá srst kokršpaněla, apod.). O ty by byl výsledný psík ochuzen. A zároveň by se právě tím lišil od výchozích plemen.
Polyadice
Spojuje molekuly různých látek, aniž by se odštěpily vedlejší produkty. Vznikne polyadukt, který se svým složením neliší od výchozích látek.
Laicky: mám hrušku, jablko a banán. Když je navléknu na šňůru (polyaduji), nevzniknou žádné vedlejší produkty, a výsledek se nikterak nebude lišit od výchozích látek, jen budou vzájemně propojeny.
Zvlákňování polymerů
Polymer ve formě taveniny nebo zvlákňovacího roztoku se protlačí otvory zvlákňovacích trysek. Způsob, jakým se polymer zvlákňuje, je určen druhem polymeru. Máme tři druhy zvlákňování: z taveniny, za mokra, za sucha. Zvlákňování za mokra a za sucha se používá u všech polymerů, které by tavení zničilo, nebo se nedají tavit.
Zvlákňování z taveniny: roztavený polymer se protlačí tryskou do chladící šachty, kde vlákno ztuhne (výroba většiny syntetických vláken).
Zvlákňování za mokra: tryska, kterou protéká roztok polymeru, leží ve zvlákňovací lázni. Ta obsahuje srážedlo (chemická látka), do které se roztok polymeru vypouští tryskou. Roztok pak ztuhne do hustoty gelu. A z lázně se pak vytáhne ve formě vlákna (výroba vláken z přírodních polymerů).
Zvlákňování za sucha: tryska s roztokem polymeru se vede do horkovzdušné šachty, ve které se odpaří rozpouštědlo, a vlákna tak ztuhnou (výroba acetátových vláken, PVC, PAN).
Dalšími způsoby zvlákňování je Dry Jet (aramidová vlákna), gelové zvlákňování (polyethylenová vlákna), elektrostatické zvlákňování (nanovlákna).
Dloužení a úprava vláken
Dloužení následuje ihned po zvlákňování. Jednotlivé makromolekuly se ve vlákně uspořádají, vlákno se prodlouží, zjemní, stabilizuje a zlepší se jeho vlastnosti jako pevnost, odolnost proti oděru, změní se navlhavost a schopnost vlákna přijmout barvy (barvitelnost).
Úprava vláken pak závisí na jejich konečném využití – změna délky (stříž, kabel, hedvábí), změna struktury (hladké hedvábí: dloužení, skaní, tepelná stabilizace, navíjení na cívky; tvarované hedvábí: dloužení, tvarování, navíjení na cívky). Tvarováním vlákna získají vlastnosti podobné vláknům přírodním a zvýší se jejich objem.
Modifikace vláken
Umožňuje měnit chemickou nebo fyzikální cestou nevýhodné vlastnosti vláken (průsvitnost – vlákna se matují bílým pigmentem = matovaná vlákna), nebo vyrábět nové typy vláken. Vlákna se také dají barvit už ve zvlákňovacím roztoku. Takto barvená vlákna se vyznačují vysokou stálobarevností. Modifikací lze také ovlivnit žmolkovitost, sklon k tvorbě elektrostatického náboje nebo srážlivost.
Do kategorie modifikovaných vláken řadíme také vlákna profilovaná: při zvlákňování se používají trysky s otvory různých profilů (trojúhelníkový, hvězdicovitý, laločnatý, ledvinovitý) a dutá: dutina ve vlákně má vliv na tuhost a tepelně-izolační schopnost. Profil vlákna ovlivňuje omak i vzhled textilií a jejich vlastnosti.
Dvousložková vlákna tvoří dva polymery s rozdílnými chemickými nebo fyzikálními vlastnostmi. Polymery ve vlákně leží vedle sebe, nebo systémem jádro-plášť (první polymer je obalen druhým), nebo jsou v jednom polymeru nepravidelně uspořádané fibrily (velmi jemná vlákénka, patrná pouze pod mikroskopem) polymeru druhého.
Tak to je pro dnešek vše. Příště už se seznámíme s vlákny z regenerované celulózy (viskóza) a z derivátů celulózy (acetátová).
