WYKŁAD VIII 7 GRUDNIA 2016 mgr inż. Marta Kasprzyk

materiały niekonwencjonalne NOWY SPOSÓB NA MODĘ materiały niekonwencjonalne i syntetyczne

Moda, wizje projektantów, chęć zaszokowania -> tworzenie (niekoniecznie SZYCIE) ubrań z dziwnych materiałów – gazet, plastikowych worków (przypominających te na śmieci), roślin (kwiatów, liści), czekolady…. a nawet mięsa Jednak to nie będzie przedmiotem naszych dzisiejszych rozważań

Materiały syntetyczne i sztuczne Jak już wiecie, włókna dzielimy na naturalne oraz chemiczne. Włókna chemiczne mogą powstać ze składników naturalnych (włókna sztuczne – m.in. wiskoza) i syntetycznych (włókna syntetyczne – m.in. poliester i poliamid). Bazą do produkcji włókien syntetycznych jest ropa naftowa i jej pochodne. W tym samym procesie produkcyjnym wytwarza się również zwykłe, plastikowe butelki. Włókna syntetyczne są często dość mocno demonizowane, uznawane za gorsze niż naturalne. Po lekturze wielu bardziej i mniej naukowych opracowań, powiedziałabym, że włókna syntetyczne są po prostu inne. Przede wszystkim, jest to kategoria włókien bardzo niejednolita. Poliester ma wiele wad, ale jest bardzo wytrzymały. Poliamid ma wiele nowoczesnych wersji, w których pozbyto się większości wad syntetyków (np. nieprzepuszczalność powietrza). To włókno, w udoskonalonej wersji z powodzeniem używane jest do produkcji wysokiej jakości odzieży sportowej czy też bielizny.

Wady i zalety syntetyków Wady syntetyków (ogólnie): elektryzują się  nie są higieniczne  są łatwopalne!  Zalety syntetyków (ogólnie): duża odporność na rozciąganie wysoka sprężystość  szybko schną odporne na działanie promieni słonecznych nie są atakowany przez mole, grzyby czy bakterie nie uczulają Zalety syntetyków (ogólnie): duża odporność na rozciąganie – zarówno na sucho, jak i na mokro, poszczególne włókna syntetyczne różnią się w tej kwestii, ale różnice są nieznaczne wysoka sprężystość – syntetyki się nie gniotą i nie wymagają prasowania szybko schną – z uwagi na to, że nie wchłaniają wody odporne na działanie promieni słonecznych – wyłącznie poliester, który jest doskonały na zasłony, firanki itp. nie są atakowany przez mole, grzyby czy bakterie nie uczulają – właściwie wszystkie włókna syntetyczne nie powodują alergii, chociaż z uwagi na elektyzowanie się (przyciąganie kurzu i brudu) nie są zalecane dla alergików   Wady syntetyków (ogólnie): elektryzują się – podobnie jak akryl, poza ewidentnie nieprzyjemnymi dla ciała doznaniami (np. włosy!), równie szybko przyciągają do siebie cząsteczki kurzu i brudu, wyjątkiem jest elastan i lycra nie są higieniczne – wyjątkowo niska higroskopijność (syntetyki nie wchłaniają wilgoci lub wchłaniają w bardzo niskim stopniu) i niewielka przewiewność, wyjątkiem są wysokiej jakości włókna poliamidowe, z których produkuje się głównie odzież sportową i bieliznę. Dzięki ulepszonej strukturze i wykończeniu te włókna doskonale odprowadzają wilgoć ze skóry. są łatwopalne! – tą cechę podkreślam szczególnie, ponieważ rzadko zwraca się na nią uwagę, chociaż na ubraniach z poliestru czy poliamidu (tak samo jak akrylu) znajdziecie napis „keep away from fire”. Jeśli przypadkowo sięgniemy rękawem nad płomień (np. świeczki, ale też wystarczy iskra z grilla) poliester i poliamid natomiast zapalą się w 2-3 sekundy. W odsunięciu od źródła ognia nie będą się palić (akryl będzie), a jedynie topić, tworząc parzącą, kapiącą na skórę masę

POLIESTER Włókna poliestrowe - jest to grupa włókien syntetycznych wytwarzanych w wyniku polikondensacji kwasów dikarboksylowych z alkoholami polihydroksylowymi, najczęściej kwasu tereftalowego z glikolem etylenowym. Włókna ciągłe mają powierzchnię gładką, cięte poddaje się karbikowaniu. Odznaczają się dużą wytrzymałością na rozerwanie, zginanie i ścieranie, dobrą odpornością na działanie światła, czynników chemicznych (słabe kwasy i zasady), są odporne biologicznie, bardzo słabo chłoną wodę - chyba że poddane obróbce (najczęściej stosowany surowiec przy produkcji ściereczek), łatwo się elektryzują i brudzą, lecz dobrze piorą i szybko wysychają, barwią się trudno, są skłonne do pillingu (zapobiega się temu stosując domieszki innych włókien). Włókna poliestrowe same lub w mieszance z wełną, bawełną lub włóknami wiskozowymi służą do wyrobu tkanin na ubrania wierzchnie, tkanin dekoracyjnych, firanek. Włókna poliestrowe teksturowane służą do wyrobów dziewiarskich. Włókna poliestrowe są także używane do wyrobu przewodów zastępujących odcinki naczyń krwionośnych oraz do produkcji wyrobów technicznych, np. lin, kordów. Poli(tereftalan etylenu), PET (C10H8O4)n – termoplastyczny polimer z grupy poliestrów stosowany na dużą skalę do produkcji włókien syntetycznych i butelek do napojów bezalkoholowych Z włókien wytworzonych z PET produkuje się dzianiny i tkaniny, między innymi polar, dakron i tergal (np. do produkcji płócien żaglowych), liny i tym podobne.

POLIAMID Poliamidy – polimery, zawierające wiązania amidowe −C(O)−NH− w swoich łańcuchach głównych Poliamidy są obecnie najważniejszym tworzywem konstrukcyjnym używanym w wielu branżach, m.in. w motoryzacji, przemyśle lotniczym, elektronicznym i elektrotechnicznym, a także odzieżowym oraz medycynie[7]. Roczne zapotrzebowanie na poliamidy w Europie plasuje się na poziomie miliona ton Na początek zaskoczenie. Poliamidy to substancje chemiczne, które występują również naturalnie. Z czysto chemicznego punktu widzenia do grupy poliamidów należą m.in. wełna czy jedwab. Jednak zazwyczaj, mówiąc o poliamidach, mamy na myśli te otrzymywane w drodze sztucznej syntezy. Charakteryzuje się nieco niższą niż poliester sprężystością (nieco bardziej się gniecie), żółknie na słońcu, ale ma jedną, niezaprzeczalną zaletę, istotną dla producentów ubrań – włókna poliamidowe można łatwo farbować tak, aby uzyskać wysoką jakość czerni i innych mocno nasyconych kolorów (na poliestrze się nie da). Dlatego też poliamid jest często stosowany przez producentów strojów kąpielowych (pomimo, że blaknie i żółknie na słońcu). oliamidy imitujące bawełnę i wełnę mają tendencję do mechacenia. Ma nieco wyższą higroskopijność niż poliester, ale daleko mu do bawełny, lnu czy wełny. Poliamid, zwłaszcza ten wysokiej jakości jest dużo droższy w produkcji niż poliester, dlatego też ubrania z poliamidu będą droższe, czasami dużo droższe niż wełna czy bawełna. Inne nazwy, pod którymi znajdziemy poliamid to: nylon, stilon czy polana. W Polsce dominującym producentem poliamidu 6 jest Grupa Azoty, wytwarzająca obecnie w przybliżeniu 100 tys. ton rocznie, co stanowi ok. 10% europejskiego zapotrzebowania.  Przez długie lata wynalazek Carothersa kojarzył się niemal wyłącznie z pończochami. Do tego stopnia, że te wyroby powszechnie nazywano kiedyś nylonami.  Wracając do tkanin – już w 1939 roku na EXPO w Nowym Jorku zaprezentowano słynne pończochy nylonowe, które rok później weszły do masowej produkcji. Przedtem używano często pończoch bawełnianych i wełnianych, ale najbardziej eleganckie były jedwabne (i pozostają takie do dziś). Te ostatnie cechował wspaniały połysk, niestety stosunkowo szybko się zużywały, tracąc na estetyce. Nie były też zbyt tanie, a ich cena jeszcze wzrosła (i to drastycznie), gdy w wyniku II wojny światowej import jedwabiu z Azji do USA i Europy został poważnie utrudniony. Na scenę triumfalnie wkroczyły więc sztuczne pończochy. Wykonywano je m.in. z włókien na bazie celulozy (jak np. wiskoza), ale to praktyczniejszy nylon stał się odtąd podstawowym materiałem do produkcji tej części garderoby. Nazywano go wtedy sztucznym jedwabiem. Niedrogie i estetyczne (choć nie rzucające się w oczy) pończochy nylonowe przyspieszyły proces upowszechniania się krótkich sukienek i spódnic. Głęboko zakorzeniony był przecież pogląd, że kobieta nie może pokazywać światu gołych nóg. Gdyby dziewczyny nie mogły sobie pozwolić na pończochy, pewnie jeszcze bardziej wzbraniałyby się przed modą na skracanie sukienek i spódnic.

AKRYL Poliakrylonitryl (PAN) – polimer otrzymywany w wyniku polimeryzacji akrylonitrylu. Czysty poliakrylonitryl jest sztywny i kruchy. Chociaż jest termoplastem, to nie przetwarza się go technikami typowymi dla tego typu materiałów, ponieważ temperatura jego topnienia, która wynosi ponad 300 °C, jest wyższa od temperatury jego termicznego rozkładu[1]. Polimer ten i jego kopolimery są stosowane głównie do produkcji włókien sztucznych, o własnościach zbliżonych do jedwabiu i wełny.  Zalety akrylu: nie gniecie się – włókna są bardzo sprężyste łatwy w pielęgnacji – można prać w wodzie, w miarę szybko schnie nie uczula nie jest atakowany przez mole, grzyby czy bakterie odporny na działanie promieni słonecznych   Wady akrylu: wyjątkowo nie odporny na ścieranie – zmechaci się w tempie ekspresowym, wyciągnie i z dużą dozą prawdopodobieństwa sweter z akrylu po kilku praniach będzie wyglądał jak szmatka do podłogi elektryzuje się – poza ewidentnie nieprzyjemnymi dla ciała doznaniami (np. włosy!) równie szybko przyciąga do siebie cząsteczki kurzu i brudu nie jest higieniczny – to włókno nie jest higroskopijne (nie wchłania wilgoci więc zapocisz się w nim, niestety) i nie jest przewiewne jest łatwopalny! – tą cechę podkreślam szczególnie, ponieważ rzadko zwraca się na nią uwagę, chociaż na ubraniach z akrylu znajdziesz napis „keep away from fire”. Dlaczego to ważne? A kiedy najczęściej zapalamy świeczki w domu? Gdy jest zimno i mamy na sobie zapewne sweter. Wełna odizoluje ogień, gdy np. przypadkowo sięgniemy rękawem nad płomień. Akryl natomiast zapali się w 2-3 sekundy, będzie się palił mocno nawet po wyjęciu z ognia, a do tego będzie się topił, kapiąc na skórę

LYCRA = SPANDEX = ELASTAN Spandex (lycra, elastan) – elastyczne włókno syntetyczne (elastomer poliuretanowy), wynalezione w 1958 r. przez Josepha Shiversa w laboratoriach firmy DuPont[1], przez którą jest produkowane i rozprowadzane. Lycra jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy Invista[2] (dawniej część DuPont). Chemicznie jest to kopolimer blokowy, w którym występują na przemian sztywne, krótkie bloki uretanowe, zawierające ugrupowania aromatyczne i giętkie, dość długie bloki oligoglikolowe o stopniu polimeryzacji ok 40. Włókna spandex odznaczają się dużym wydłużeniem przy zerwaniu, wynoszącym 500–1000%, a w porównaniu z nićmi produkowanymi z tradycyjnych kauczuków 2–3 krotnie większą wytrzymałością na zerwanie. Na właściwości produktu bardzo duży wpływ ma sposób wytwarzania włókien z gotowego polimeru, a następnie sposób ich splatania w gotową nić. Ze spandexu produkuje się różnego rodzaju tkaniny i dzianiny, które w różnych częściach świata mają różne nazwy handlowe, które są zastrzegane w porozumieniu z firmą DuPont przez wytwórców tych tkanin. Najczęściej spotykaną w Polsce jest lycra. Inne nazwy to elaspan, dorlastan, linel i wiele innych. Tkaniny zazwyczaj nie produkuje się z samego spandeksu, lecz splata się go z innymi włóknami, np. z nylonemlub wełną.

KEVLAR Kevlar (PPTA, poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) lub poli(p-fenylotereftalanoamid), -[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n- ) − polimer z grupy poliamidów, a dokładniej aramidów, z którego przędzie się włókna sztuczne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Swoją wytrzymałość zawdzięcza głównie sposobowi przędzenia włókien. Włókna te wyciąga się z roztworu kevlaru w kwasie siarkowym, w którym powstaje faza ciekłokrystaliczna. Dzięki temu, wyciągane włókno wykazuje wysoki stopień organizacji cząsteczek, nieosiągalny w przypadku przędzenia włókien ze zwykłego poliamidu. Po usunięciu kwasu siarkowego uporządkowanie ciekłokrystaliczne jest "zamrażane" w stanie stałym dzięki występowaniu licznych wiązań wodorowych, które powstają w trakcie krzepnięcia włókien spontanicznie pomiędzy polarnymi grupami amidowymi (-CO-NH-).

LYOCELL (gr: lyein=rozpuszczać + cell=celuloza) Lyocell jest materiałem produkowanym z celulozy drzewnej. Proces produkcji lyocellu polega na rozpuszczeniu celulozy. Proces ten, choć wydaje się być podobnym do procesu produkcji wiskozy, różni się znacząco, zwłaszcza na poziomie stosowanych substancji. Do produkcji wiskozy jako rozpuszczalnik stosuje się substancje żrące, takie jak dwusiarczek węgla (CS2) i wodorotlenek sodu (NaOH), zaś do produkcji lyocellu używany jest n-tlenek n-metylomorfoliny (NMMO). Homogeniczna struktura (wiskoza ma rdzeń i warstwę wierzchnią), MOCNE STRONY   W porównaniu z procesem wiskozowym metoda NMMO jest znacznie bardziej przyjazna dla środowiska. Stosowany rozpuszczalnik NMMO jest nietoksyczny, bezpieczny i może być ponownie wykorzystywany w procesie technologicznym nawet w 99,5%.(1) Podczas całego procesu produkcji lyocellu stosunkowo małe jest zużycie wody (ok. 260 litrów/kg). Odzież z lyocellu poddana kompostowaniu ulega biodegradacji w przeciągu 6 tygodni.(2) Lyocell łączy zalety bawełny i wiskozy. Znany jest ze znakomitych właściwości oddychających. Włókna w optymalnym stopniu pochłaniają wilgoć oraz regulują temperaturę, dzięki czemu lyocell nadaje się na każdą porę roku, a dodatkowo jest bardzo wytrzymały nawet gdy jest wilgotny. SŁABE STRONY Lyocell jest materiałem, który słabo absorbuje barwniki naturalne. Jego barwienie wymaga więc stosowania często niebezpiecznych, zarówno dla pracowników fabryk jak i konsumentów, barwników chemicznych, które wnikają głęboko w materiał. By wzmocnić włókno i przedłużyć jego życie, producenci poddają lyocell działaniu enzymów z grupy celulaz. Proces ten przyczynia się do zwiększonego zużycia energii oraz wiąże się z większą produkcją odpadów.(3) Lyocell jest prawie dwa razy droższy od zbliżonej właściwościami wiskozy czy bawełny ze względu na wyższy koszt produkcji i jego stosunkowo małą dostępność. (gr: lyein=rozpuszczać + cell=celuloza)

MATERIAŁY SPECJALNE Gore-Tex -> membrany teflonowe Hydrotex -> powlekanie tkaniny nylonowej spienionym poliamidem Materiały dla alergików – z alg morskich i bambusa Gore-Tex – znak towarowy należący do firmy W.L. Gore & Associates. Firma opatruje tym znakiem produkty, w których występują oparte na teflonie włókna, nici i membrany. Obraz mikroskopowy membrany PTFE z mikroskopu SEM. Rozmiar wypustek to około 10 mikronów. Najbardziej znanym rodzajem produktu opatrywanego tym znakiem towarowym jest rodzaj tkaniny wodno- i wiatroodpornej, a jednocześnie "oddychającej", którą stosuje się w odzieży wierzchniej - kurtkach, spodniach, butach itp., przeznaczonych dla osób wykonujących wzmożony wysiłek fizyczny w trudnych warunkach atmosferycznych (wspinaczka, żeglarstwo, kolarstwo górskie, wojsko, straż pożarna, policja itp.). Tkaniny gore-texowe chronią ciało przed deszczem i wiatrem, a jednocześnie umożliwiają wydajne odprowadzanie pary wodnej (potu) w kierunku od ciała na zewnątrz. Działanie Gore-Texu opiera się na wprasowanej w tkaninę półprzepuszczalnej membranie, wykonanej z porowatego teflonu. Mikrootwory te są większe niż pojedyncze molekuły wody z jakich składa się wydzielany w postaci pary wodnej pot, a jednocześnie mniejsze niż wielocząsteczkowe pakiety z jakich składa się woda w stanie ciekłym (np. deszcz). Różnica stężeń pary wodnej po dwu stronach membrany powoduje powstanie ciśnienia osmotycznego, co umożliwia transport pary wodnej z ośrodka o większym stężeniu do ośrodka o mniejszym, a jednocześnie membrana jest nieprzepuszczalna dla wody. Tkaniny Gore-Tex produkuje się poprzez kontrolowane rozciąganie naraz w dwóch kierunkach cienkiej folii teflonowej i natychmiastowe jej wprasowanie w dacron lub nylon o rzadkim przeplocie. Dzięki temu w teflonie tworzą się samorzutnie pory o optymalnych rozmiarach. Bezpieczeństwo tkaniny bambusowej. Jako roślina rzadko atakowana przez szkodniki, bambus nie jest rośliną równie nawozochłonną jak bawełna. Nie wymaga stosowania pestycydów, a w procesie produkcji włókna bambusowego nie stosuje się tylu chemicznych dodatków. Oczywiście, by zyskać absolutną pewność co do jakości wykonanego z bambusa ubrania, należy sięgać po tkaniny uznawane za ekologiczne. Sama roślina (a właściwie jej łodygi) są biodegradowalne, podlegają recyklingowi – to oznacza, że proces obróbki bambusa w celu uzyskiwania włókna nie szkodzi środowisku. Uprawa bambusa wpływa zaś na nie dobroczynnie poprzez filtrowanie znacznie większej ilości wody i tlenu niż drzewa. O wiele łatwiejszy niż w przypadku bawełny i mniej przez to szkodliwy proces barwienia bambusa, również ma znaczenie dla każdego, komu nie jest obojętne zdrowie ziemi. Bambus to roślina ekonomiczna! Do stanu klasyfikującego go do ścięcia wyrasta w ciągu zaledwie roku i ma bardzo bujny system korzeniowy. Sprawia to, że jest niezwykle efektywny w zastosowaniu. Praca przy zbiorze bambusa jest lżejsza niż przy uprawie bawełny, gdyż jego gałęzie i kłącza są dość łatwe do ścinania. Co do tych pierwszych, zbadano nawet, że bambus eliminuje ze swojej powierzchni ok. 70% bakterii! Przy czym właściwości tej bambus nie traci nawet po 50 praniach.

Co wybrać – naturalne i droższe materiały czy tańsze i syntetyczne? Nie ma jednoznacznej odpowiedzi – mają różne unikalne cechy. Wybierajmy świadomie.

Dziękuję za uwagę !