Thinsulate Přírodní a chemická textilní vlákna Ing. Věra Pakostová Co je textilní vlákno? •Vlákno je protáhlý útvar, pružný a pevný, s malým rozměrem v příčném směru, určité omezené délky, který je vhodný ke zhotovení příze a textilních výrobků. Rozdělení textilních vláken I •Přírodní •Chemická •Rostlinná •Anorganická •Živočišná •Semenná •Sekrety hmyzu •Ze srsti obratlovců •Lýková •Listová •Textilní vlákna •Hutnická Anorganická vlákna - Azbest chryzotil • • • • N •Azbest je zařazen mezi karcinogenní látky - hodnocení karcinogenity podle WHO - IARC stupněm 1 - prokazatelně karcinogenní pro člověka •Získává se rozvlákněním serpentinu nebo některých amfibolů. [Silikátové minerály se schopností vytvářet dlouhá tenká vlákna [Vlákna odolná vůči vysokým teplotám, jsou chemicky rezistentní a elektricky nevodivá, proto byla používána často v různých odvětvích průmyslu i jako stavební materiály v budovách. [ [Azbestová vlákna jsou ve vzduchu polétavá a snadno vdechnutelná. •Vlákna •rostlinného původu [Vlákna získávaná z různých částí rostlin [Jejich základní složkou je celulóza Bavlna • • Z historie: •4000 - 3000 let před n. l. – Čína, Východní Indie •Kolem počátku našeho letopočtu – Egypt, Středomoří •17. století – území Floridy, Karoliny, Georgie, Virginie •18. století – pronikání bavlny do Evropy •Vlákna získávaná z tobolek bavlníku – součást semene Staplový diagram •Staplový diagram Vlákno režné bavlny - stavba [Vlákno tvořeno jedinou buňkou [Ledvinovitý průřez s vnitřní dutinkou – tzv. lumen [Vlákno se stáčí do tvaru stužky, počet zákrutů 4 - 6 na 1 mm [Délka vláken 25 - 50 mm, příčný rozměr 12-17 μm Ø bavz3_2 Chemické složení bavlny •Průměrné složení: •Celulóza 94 % •Protein 1,3 % •Pektiny 1,2 % •Popel 1,2 % •Vosky 0,6 % •Cukry 0,3 % •Pigmenty stopy •Ostatní 1,4 % •Vzorec celulózy Vlastnosti bavlny [Barva vláken bývá bílá, mohou mít nažloutlý, narůžovělý, hnědavý i jiný nádech [Nízká tažnost a pružnost [Vyšší pevnost za mokra než za sucha [Velmi dobrá navlhavost a savost [ dobře se barví [Malý sklon ke vzniku elektrostatického náboje [Dobrá tvárnost, získaný tvar však neudrží [Vysoká mačkavost, sráživost [Vlivem slunečního záření hnědne, křehne, snižuje se pevnost [ • crcTopLeft Chování bavlny v NaOH Koncentrace NaOH v % Změna na vlákně 0 – 6,5 6,5 – 8 cca 8,7 – 9 cca 11,5 15,5 17,5 26 – 35 Změna nenastává Neúplné rozvinutí zákrutů Rychlé rozvinutí zákrutů Velmi rychlé rozvinutí zákrutů (asi 5s) Rychlé rozvinutí zákrutů následované bobtnáním Rozvinutí zákrutů a bobtnání současně Bobtnání předchází rozvinutí zákrutů Proces mercerace [Způsob úpravy bavlněných textilií vyvinutý anglickým soukeníkem Johnem Mercerem v polovině 19. století. [Působení studeným NaOH (15-25% roztok) na přízi nebo tkaninu za současného napínání [Následkem mercerace získává bavlna vyšší pevnost a afinitu k barvivům, lesk podobný hedvábí a příjemnější omak. Vliv mercerace na bavlnu •Povrch před mercerací •Změna průřezu bavlněného vlákna Lýková vlákna •Vlákna získávaná ze stonků rostlin •Len, konopí, juta, ramie, kopřiva [Technická vlákna o různé délce (len: 20 – 130 cm, konopí: 60 – 350 cm) složená z jednobuněčných elementárních vláken [Polygonální průřez [Na vlákně znatelná kolínka Vlastnosti lýkových vláken [ [Jsou si vzhledově i pod mikroskopem velmi podobná a obtížně identifikovatelná [Mají velmi dobré pevnosti, za mokra se pevnost ještě zvyšuje [Vlákna jsou hořlavá [Obtížně se bělí [Barví se obdobně jako bavlna Len •Len je považován za jednu z nejstarších pěstovaných vláknitých rostlin, jeho zpracování je doloženo asi ze 7. tisíciletí př.n.l. ze syrského Ramadu. • [Technická vlákna o délce 20 – 130 cm [Polygonální, nejčastěji pětiúhelníkový, průřez [Vlákno je hladké a lesklé [Velmi dobře přijímá vlhkost [Vysoká mačkavost [Chladivý omak [ •Vlastnosti lněných vláken Vlákna listová Sisal agave02a •Vlákno z listů agáve – používáno již Aztéky [Technická vlákna 50 – 130 cm, tloušťka 18 – 24 μm [Pórovitá struktura [Polygonální průřez [Vysoký lesk, pevnost •Další listová vlákna: Æbanánová Æananasová, Æmanilské konopí (abaca) – až 4,5 m •Vlákna živočišná [Vlákna ze srsti obratlovců [Vlákna ze sekretů hmyzu [ • •Základní složkou proteiny živočišného původu Vlna - vlákno ze srsti obratlovců • • •Nejčastěji jde o vlákna získávaná ze srsti ovcí, koz, velbloudů a lam. • • • • Základní vlastnosti •na druhu zvířete, jeho pohlaví a stáří •ze které části těla pochází •na klimatických podmínkách • ØDélka vláken: 40 – 400 mm • ØTloušťka vláken: 10 – 70 μm • ØŠupinkovitý povrch •Vlastnosti vláken (jemnost, barva a stejnoměrnost vláken, barvitelnost, sklon k plstění) jsou velmi variabilní, závisí na vl_vz1_6 Stavba vlněného vlákna •Vlákna mají složitou buněčnou strukturu a skládá se ze 3 základních složek: •kutikuly, která tvoří šupinatý povrch vlákna, •kortexu, tj. jádra vlákna a •dřeně, uložené v centrální dutině. •Každou z těchto složek tvoří jiný druh buněk. •kortex •kutikula •dřeň Chemické složení vlny Vlastnosti vlny [Dobrá pevnost a tažnost (tažnost se za mokra zvyšuje až o 50 %) [Vlákna dobře přijímají vlhkost (ve vodě nabobtnávají) [Vysoká odolnost vůči kyselinám [Při 100o C vlákna křehnou [Bod vzplanutí nad 200o C [ vlákno se sníženou hořlavostí [Výborné tepelně izolační vlastnosti Pravé hedvábí silkw_cocoons2 sillkworm male •Vlákno z kokonu •housenek bource morušového sericulture2 ØPůvodem z Číny – doloženo 4000 let před n. l. ØV Čechách chov bource morušového od r. 1627 (Albrecht z Valdštejna) Ø„Nekonečné“ dvojvlákno ØDélka: 600 – 1200 m ØTloušťka: 18 – 24 μm • •Získává se odvíjením z kokonů v horké vodě (950 C) •Plané hedvábí – tussah: kokony bource dubového Strojní odvíjení hedvábí P1140633.JPG P1140632.JPG Pravé hedvábí - stavba PHvzhl ØHlavní složkou je protein fibroin ØDvojvlákno spojené sericinem – odstraňuje se mýdlovým roztokem è odklížení ØTrojúhelníkový nebo oválný průřez Vlastnosti pravého hedvábí [Vysoká pevnost (za mokra klesá asi o 20%) [Odolnost vůči vysokým teplotám – při 140oC žloutne, při 175oC rozklad [Vysoký lesk [Dobrá barvitelnost [Splývavost • •Použití: •Šatovky, kravaty, prádlo, •punčochy – nahrazeno •polyamidovými a polyesterovými •vlákny • •Svazek hedvábí s nákusem od molů Rozdělení textilních vláken II •Chemická •Přírodní regenerované polymery •Hutnická •Syntetické polymery •rostlinného původu •živočišného původu •Textilní vlákna •Kovová •Minerální •(nekovová) Vlákna hutnická •Vlákna nepolymerní, získávaná hutnickým způsobem, nejčastěji z taveniny nebo řezáním pásků z fólií. • 1.Vlákna kovová •Vlákna z drahých kovů, ocelová a vlákna z dalších kovů • 2.Vlákna minerální (nekovová) •Vlákna skleněná, čedičová, strusková, keramická čedič Vlákna z drahých kovů •Z historie: •Vlákna vyráběna již ve starověku (Babylónie, Egypt, Čína) •Evropa: •15. století – Itálie – nejjemnější vlákna vyráběna v Miláně (Au) a Janově (Ag) • – Španělsko (León) – speciální vlákna do prýmků •16. století - výroba soustředěna ve Francii v Lyonu •Použití: krajky, výšivky, prýmky, brokátové tkaniny • Nejpoužívanější materiály – zlato, stříbro, měď. Často nebyly používány čisté kovy, levnější vlákna se získávala pozlacováním stříbrných nebo měděných drátků. •Způsob výroby [Řezání jemných proužků z tence vytepaných plechů a spřádáním s lněnou nebo bavlněnou nití [Tažení za tepla z tyčí diamantovými průvleky [Zvlákňováním taveniny přes trysky • Vlivem oxidace dochází ke ztrátě lesku, postupně až ztmavnutí. Proces byl nevratný, nyní je obnovení lesku možné díky novým technologiím. • V současné době se vlákna před tmavnutím chrání polymerním filmem nebo se nahrazují metaloplastickými vlákny, řezanými z eloxovaných hliníkových fólií – např. zn. LUREX. •Vlákna z drahých kovů II Vlákna skleněná čedič •Z historie: •Kolem roku 1880 před n. l. – nálezy z Egypta – vázy zdobené skleněnými vlákny •16. a 17. stol. n. l. – benátští skláři začali zdobit ve větší míře své výrobky skleněnými vlákny. •1934 - průmyslově vyráběna tepelně-izolační skleněná vlákna v Newarku (Ohio, USA) •Vyrábí se tažením z tyčí jako střiž nebo hedvábí, pro textilní účely musí být jemnost 2 – 13 μm •Vlastnosti: vysoká pevnost, nehořlavost, vynikající tepelně izolační vlastnosti, malá tažnost, špatná barvitelnost. • Vlákna Vynález (patent) Výroba Nitrátové hedvábí 1885 Chardonnet 1891 Měďnaté hedvábí 1890 Despeissis 1897 (ve větším měřítku 1919) Viskózová 1892 Cross, Bevan,Beadly 1. polovina 20. století Acetátová 1869 Schützenberger 1921 Triacetátová 1901 Eichengrün, Becker 1950 Polyvinylchloridová 1913 Klatt 1931 Polyamid 6.6 1937 fa Du Pont 1937 Polyamid 6 1938 Schlack 1942 Polyakrylonitrilová 1942 Rein 1948 Polyuretanová 1937 Uplatnění v 60letech - Spandex Polyesterová Vývoj od r. 1930 1948 Polypropylenová 1956 1959 Itálie (zkušební výroba) Zdroj: B. Piller, O. Levinský: Malá encyklopedie textilních materiálů •Historie chemických vláken •Přednosti chemických vláken [Možnost využití různých surovinových zdrojů [Možnost výroby velkého množství [Možnost získání vláken s různým průřezem a definované délky [Možnost „naprogramování“ požadovaných vlastností pomocí různých aditiv, příp. roubování [Možnost barvení ve hmotě [Často nižší cena Typy polymerů Zvlákňování z taveniny • Zvlákňování z taveniny lze použít u polymerů, které měknou a taví se při teplotách nižších, než je teplota jejich termického rozkladu. • • Pramínky polymeru se vedou přímo do atmosféry, kde tuhnou a odvíjí se na cívky. • •Proces zvlákňování polyamidu přes trysku z taveniny obr1b [suchým způsobem roztok v těkavém rozpouštědle, které se rychle odpaří v chladicí šachtě. [mokrým způsobem z vodného roztoku do koagulační lázně. Zvlákňování z roztoku Proces dloužení vláken Vlákna z regenerované celulózy a jejích derivátů [Viskóza [Měďnaté hedvábí [Acetátová a triacetátová vlákna [Alginátová vlákna •(získávaná z chaluh, nehořlavá, •rozpustná, hemostatický účinek, •vysoce savá) • Postup výroby regenerované celulózy • •Máčení celulózy v NaOH •¼ •Odlisování NaOH •¼ •Rozvláknění celulózy •¼ •Stárnutí (předzrávání) alkalicelulózy •¼ •Sulfitace a xantogenace působením CS2 •¼ •Zrání •¼ •Zvlákňování xantogenátu • Viskóza obr2 obr3 •Viskózové hedvábí •Viskózová stříž PHvzhl •pravé hedvábí •mercerovaná bavlna Vlastnosti viskózy [Vysoce hydrofilní, ve vodě bobtnají až na dvojnásobek průřezu a zvětšují svou délku o 3 – 5 %. [Relativně nízká pevnost (za mokra se snižuje až na polovinu – nelze tedy vyvařovat nebo ždímat kroucením) [Vysoká mačkavost, [vysoká hořlavost [malá odolnost proti mikroorganizmům. • •Některé tyto vlastnosti se dají zlepšit přidáním vhodných •aditiv do zvlákňovacího roztoku. •Touto cestou byly připraveny různé modifikace viskózy –viskóza se sníženou hořlavostí nebo se zlepšenou pevností za mokra. Měďnaté hedvábí •Vyrábí se z čisté celulózy, jako rozpouštědlo se používá •hydroxid tetraaminoměďnatý. • •Vlastnosti: • [Povrch vláken velmi hladký a lesklý, oválný průřez [Jemností a omakem připomíná hedvábí [Velmi dobře se barví [Vyšší pevnost než mají jiná celulózová vlákna (pevnost v tahu je o 10 až 30 % vyšší, než u hedvábí viskózového a vlivem vlhkosti se tak výrazně nesnižuje) • •Před objevem polyamidu se používalo k výrobě punčoch. Acetátové hedvábí •Výroba •Výchozí surovinou je celulóza, získaná ze dřevní hmoty nebo bavlněného •linters. Po acetylaci se zvlákňuje z roztoku acetonu nebo metylénchloridu • •Monomer = deriváty celulózy – acetylcelulóza nebo triacetylcelulóza. • •Vlastnosti [Vysoká pevnost a pružnost [Nízká navlhavost (pevnost se sníží zavlhka až o 20 %) [Při spalovací zkoušce nehoří, ale taví se [Vysoce lesklá, s příjemným měkkým omakem [Triacetátová vlákna jsou termoplastická, lze je dobře tepelně fixovat a dosáhnout např. trvalého plisé. • •Používají se většinou čistá na výrobu brokátových šatovek, pleteného •prádla a dekoračních tkanin. Ve směsi s jinými vlákny se vyskytují velmi •zřídka. Polyvinylchloridová vlákna •První průmyslově vyráběné, skutečně syntetické vlákno. • •Vlastnosti: • [Nehořlavost – rozkládají se jen v přímém plameni [Nízká navlhavost [Odolnost vůči kyselinám i zásadám [Bobtnavost (rozpustnost) v organických rozpouštědlech Æ nesmějí se chemicky čistit [Velmi dobré izolační vlastnosti Polyamidová vlákna •Nejstarším polyamidem, používaným k oděvním účelům, je vlákno s obchodním označením NYLON (polyamid 6.6). • •Vlastnosti • [Různé chemické složení, záleží na typu základního amidu [Vynikající odolnost v oděru [Vysoká pevnost a tažnost [Odolnost vůči při nízkým teplotám, dokonce se jejich pevnost ještě zvyšuje [Těžko se zapalují, ale taví se [Dlouhodobým působením slunečního světla pevnost ztrácejí a žloutnou. Dnes se tento problém vyřešil přidáváním stabilizátorů. •Chemické složení a struktura Polyesterová vlákna •Estery zejména aromatických dikarbonových •kyselin (např. kyseliny tereftalové) s glykoly • •Vlastnosti [Vysoká odolnost vůči oděru (vyšší mají jen vlákna polyamidová) [Nepatrná navlhavost [Vysoká odolnost proti chemikáliím [Odolnost vůči slunečnímu záření [Odolnost vůči povětrnostním vlivům Chemické složení a struktura •Vlastnosti polyesterových vláken lze výrazně ovlivnit •chemickými nebo mechanickými úpravami. •Lze získat řadu modifikací s různými specifickými vlastnostmi: [se sníženou žmolkovitostí [se sníženou hořlavostí [se zvýšenou pevností [dutá vlákna s výbornými tepelně izolačními vlastnostmi [mikrovlákna nebo nanovlákna se zcela naprogramovanými vlastnostmi •Polyesterová vlákna se vyrábí jako hedvábí i jako střiž. •Hedvábí má [nízkou mačkavost [vysoký lesk [příjemný omak [ •Polyesterová vlákna se dobře kombinují s přírodními vlákny – s bavlnou i vlnou. • •Použití: [oděvní tkaniny a pleteniny [prádlo [bytový textil – potahové tkaniny, záclony [technické účely – filtrační materiály, plachtoviny [ochranné oděvy [koberce [lana a sítě [náplně do lůžkovin [ Polyakrylonitrilová vlákna •Původně 100% polyakrylonitril, dnes široká řada modifikací •s různými vlastnostmi a účelem použití. • •Vlastnosti [Okrouhlý, nepravidelně bramborovitý, ledvinovitý nebo [piškotový průřez [Vysoký lesk, proto se před zvlákňováním přidávají matovací aditiva [Tepelně odolná jsou do 120oC [Vysoká odolnost vůči povětrnostním vlivům Obr uvod_02 [Dobrá barvitelnost – ve hmotě [Příjemný měkký omak [Vysoká hřejivost • •Použití • [Pletací příze pro strojové i ruční pletení [Oděvní a dekorační tkaniny [Filtrační tkaniny [Tepelně izolační materiály [Pokryvy • •Vzhledem k vysoké hřejivosti se směsují s vlnou. knitting Polyolefinová vlákna ÆVlákna polyetylénová – technické účely ÆVlákna polypropylénová • •Vlastnosti polypropylenových vláken • [Kruhový průřez [na omak jemná [vysoce pevná a tažná [nenavlhavá [Lipofilní, tzn. že vážou tuky [Velmi nízký bod tání (120o C), výrobky není možno žehlit [Velmi dobré hygienicko-fyziologické vlastnosti, nezpůsobují alergie [Velmi rychle schne [ •Použití •Zejména na tzv. funkční prádlo (např. KLIMATEX, MOIRA) a ve zdravotnictví (obvazy, pleny).. • •Identifikace textilních vláken [ Orientační (předběžná) identifikace [ Mikroskopická vizuální identifikace [ Mikroskopická rozpouštěcí analýza [ Identifikace pomocí infračervené spektroskopie [ Chemické zkoušky •Orientační (předběžná) identifikace •Zkouška plamenem • v v blízkosti plamene se vlákno kroutí, taví až odkapává – některá syntetická vlákna v v plameni vlákna rychle a jasně hoří a zanechávají lehký popel, páchnou po hořícím papíru – celulózová vlákna (přírodní i regenerovaná) v v plameni se na konci vytváří černá kulička, pak vlákno vzplane s nakyslým octovým zápachem – acetylcelulózová vlákna v v plameni vlákno nesnadně chytá, škvaří se, zápach po spálených chlupech – vlna, přírodní hedvábí v v plameni vlákno nehoří, ale žhne – vlákna minerální, kovová, skelné vlákno se taví •Mikroskopická vizuální identifikace •Identifikace vychází z charakteristické morfologické struktury vláken – podélná, příčný řez vláknem bavz3_2 vl_vz1_6 Obr •Infračervená spektroskopie •Metoda využívá IČ laser, výsledkem je spektrum charakteristické pro jednotlivé organické sloučeniny. Výstupem je grafické znázornění spektra, které porovná s digitální knihovnou spekter. https://eluc.kr-olomoucky.cz/uploads/images/13294/content_irspektrum.jpg http://konzervovani.sci.muni.cz/img/identifikace09.jpg C:\Users\Věra\Documents\VĚRA\znalecké posudky\odborná vyjádření\2016\posouzení kombinézy - Vincenc\001.jpg •Chemické zkoušky •Chemické zkoušky jsou založeny na specifickém chování textilních vláken v rozpouštědlech a chemických činidlech. •Lze je provádět i pod mikroskopem. •Je stanovena řada rozpouštědel, ve kterých se jednotlivá vlákna rozpouštějí, lze tak identifikovat i vlákna ve směsích. Krok č.1 nenarušené akrylové vlákno Krok č. 2 po zakápnutí kyselinou, proniknutí k vláknům Krok č.4 všechna vlákna se rozpustila •http://konzervovani.sci.muni.cz/?page=identifikace-vlaken •Rozpouštění polyesteru v kyselině sírové 96 % Krok Rozpouštěné vlákno Rozpouštědlo Nerozpouští se vlákna 1. polyamid kyselina mravenčí 85 % bavlna, viskóza, polyester, polypropylen 2. viskóza kyselina sírová 60 % bavlna 3. bavlna kyselina sírová 70 % akryl, polyester, polypropylen 4. akryl kyselina dusičná 65 % polyamid, polyester, polypropylen 5. polyester kyselina sírová 96 % polyethylen, polypropylen 6. polyethylen, polypropylen * nerozpouští se ani kyselinou sírovou 96 % •Postup rozpouštění Děkuji za pozornost