kemijska vlakna

ilustracija
KEMIJSKA VLAKNA, ispredanje iz taline - 1. polimer, 2. grijač, 3. talina, 4. zupčaste pumpe, 5. grijaći plašt, 6. mlaznice, 7. vlakna, 8. komora za hlađenje, 9. navlaživanje, 10. preparacija, 11. namotak

kemijska vlakna, vlakna koja se proizvode tehnološkim postupkom; nazivaju se i umjetnim vlaknima, za razliku od prirodnih, koja postoje u nekim biljkama i životinjama pa ih je dovoljno samo izdvojiti i preraditi za tekstilnu primjenu. Kemijska vlakna mogu biti filamentna, tj. velike (neograničene) duljine, i vlasasta, tj. male duljine kakvu ima većina prirodnih vlakana.

Proizvodnja kemijskih vlakana

Kemijska vlakna proizvode se od prirodnih i sintetskih organskih polimernih tvari te od anorganskih tvari. Oblikovanje i proizvodnja kemijskih vlakana (osim onih od anorganskih tvari) odvija se načelno po istoj shemi. Čvrsti polimerni materijal, građen od velikih linearnih makromolekula, prevodi se taljenjem ili otapanjem u tekuću fazu i protiskuje kroz uske otvore, mlaznice, u medij za skrućivanje, pri čemu se stvaraju tanke niti – vlakna. Skrutnute niti iz jedne ili više mlaznica sjedinjuju se u filamentnu pređu (s unaprijed određenim brojem niti) ili u kabel (s neodređenim brojem od više tisuća niti), iz kojih se rezanjem dobivaju vlasasta vlakna željene duljine.

Postupak preoblikovanja rastaljenog ili otopljenog polimera u vlaknatu tvorevinu naziva se kemijsko ispredanje (iz taline i iz otopine). Nakon ispredanja nastavlja se naknadna obradba – istezanje, termofiksiranje, kovrčanje, nanošenje preparacijskih sredstava, kojima se u vlaknima postižu prikladna struktura i neophodna preradbena i uporabna svojstva. Neka se kemijska vlakna ne mogu ispredati tim uobičajenim postupcima pa je razvijeno ispredanje iz suspenzije (npr. anorganskih tvari u otopini polimera). Za novija, visokokvalitetna vlakna razrađeni su proizvodni postupci koji ne uključuju ispredanje kroz mlaznicu.

Vlakna od prirodnih polimera

Prirodne polimerne tvari od kojih se izrađuju kemijska vlakna jesu celuloza, alginat i poliizopren. Za tekstilnu primjenu najvažnija su celulozna vlakna, od celuloze izolirane iz drva, koja se proizvode ispredanjem iz otopine. Za otapanje celuloze prikladnima su se pokazala otapala na bazi kompleksnih bakrenih spojeva, pa se vlakna koja se proizvode s pomoću tih otapala nazivaju bakrena vlakna. U novije se doba rabe i otapala na bazi morfolin-oksida, a dobivena se vlakna nazivaju liocelna vlakna. U ostalim tehnološkim postupcima celuloza se prevodi kemijskom reakcijom u lakše topljive derivate – celulozni ksantogenat ili celulozni acetat. Iz njihove se otopine ispredaju acetatna i triacetatna vlakna ili se tijekom koagulacije ti derivati ponovno prevode u celulozu (regenerirana celulozna vlakna, gl. predstavnici: viskozna vlakna i modalna vlakna). Celulozna vlakna bila su prva kemijska vlakna koja su se početkom XX. st. počela proizvoditi komercijalno (tzv. I. generacija kem. vlakana), a bila su poznata pod danas napuštenim nazivima kao rejon, umjetna svila, acetatna svila, celulozna svila, cel-vlakno. Ističu se dobrom apsorpcijom vlage, što daje potrebnu termofiziološku udobnost odjeće, dok su gl. nedostatci sklonost gužvanju i smanjenje čvrstoće u mokrom stanju. Acetatna i triacetatna vlakna osjetljiva su na glačanje, odjeća se manje gužva, ali je i manje udobna zbog slabijeg upijanja vlage. Od kemijskih vlakana I. generacije rabila su se i vlakna od bjelančevina biljnog i životinjskog podrijetla (npr. zein iz kukuruznih klica, kazein iz mlijeka). Međutim, zbog vrijednosti i važnosti tih sirovina za prehranu, ali i nedostatnih svojstava, ta su vlakna izgubila važnost i gotovo se više ne proizvode.

Vlakna od sintetskih polimera

Drugu skupinu, ujedno i II. generaciju kem. vlakana, čine vlakna od sintetskih polimernih materijala (sintetska vlakna), koja su se u većoj mjeri počela proizvoditi od sred. XX. st. Najvažnija su među njima poliesterska vlakna, poliamidna vlakna, poliakrilonitrilna vlakna i polipropilenska vlakna. Poliesterska vlakna po proizvedenim su se količinama približila pamučnima. Vrlo su čvrsta i trajna, tekstilni proizvodi lako se peru i ne gužvaju se, no lako se deformiraju tijekom pranja i glačanja na višoj temperaturi i slabo upijaju vlagu. Osim spomenutih gl. vrsta, rabe se i druga sintetska vlakna, koja pridonose specifičnim karakteristikama proizvoda, kao što su npr. termootpornost i antibalistička zaštita kod aramidnih vlakana, imitacija ljudske kose i životinjskih dlaka kod modakrilnih vlakana, teška gorivost i nezapaljivost kod klornih vlakana i fluornih vlakana, velika rastegljivost kod elastanskih i elastodienskih vlakana (→ elastomerna vlakna) ili pak je niska cijena odlučujuća za njihovu tehničku primjenu (npr. polietilenska i vinilalna vlakna).

U novije doba ekološki su sve važnija biorazgradljiva vlakna od kolagena i škroba te vlakna od inherentno vodljivih polimera, kao što su polianilin i polipirol za primjenu u elektronici. Takva se vlakna svrstavaju u III. generaciju kemijskih vlakana, u kojima su modifikacijom uklonjeni nedostatci standardnih tipova sintetskih vlakana, a postignuta su sasvim nova svojstva (tzv. vlakna ciljanih svojstava). Tako se npr. proizvode vlakna posebnih optičkih svojstava (vrlo sjajna ili zagasita sjaja), povećane apsorptivnosti, smanjene sklonosti nabijanju statičkim elektricitetom, teško goriva i teško zapaljiva, velike čvrstoće i visokog modula elastičnosti, vlakna slična svili, pamuku ili vuni (za mješavine s prirodnim vlaknima), vlakna izuzetne finoće (mikrovlakna), otporna na prljanje i dr. Najnoviji je razvoj usmjeren na dobivanje tzv. pametnih vlakana sposobnih da svoje karakteristike prilagode promjenama u okolini. Takva su npr. tzv. kameleonska vlakna kojima se boja mijenja ovisno o uvjetima u okolini (za vojne svrhe), dezodorirajuća, bioaktivna (programirano otpuštanje ljekovitih tvari) i dr.

Anorganska vlakna

Treću veliku skupinu kemijskih vlakana čine anorganska, kojima se značenje i uporaba danomice povećavaju zahvaljujući iznimnim svojstvima. U toj su skupini: ugljična vlakna, staklena vlakna, kremena vlakna, keramička vlakna, borna vlakna i različita metalna vlakna, metalizirana, metalokarbidna i metalonitridna vlakna. Proizvode se većinom posebnim tehnološkim postupcima od anorganskih tvari, uz iznimku ugljičnih, koja se dobivaju karbonizacijom organskih, ugl. viskoznih i akrilnih vlakana. Odlike su im negorivost (osim ugljičnih vlakana) i velika termomehanička otpornost (moguća trajna uporaba na visokim temperaturama), velika vlačna čvrstoća te većinom veliki modul elastičnosti, relativno velika kemijska otpornost i nekorozivnost. Neka anorganska vlakna apsorbiraju ultraljubičasto zračenje i štetna svemirska zračenja, vrlo su otporna na trošenje trenjem, a bitno su laganija od drugih materijala visokih svojstava. Zbog toga, osim u tekstilstvu, dolaze i u drugim industrijskim granama (zrakoplovstvo, raketna tehnika, automobilska industrija, konstrukcijski materijali u strojogradnji, ojačavajuće komponente i izolacijski građevni materijali), služe za izradbu zaštitnih odijela, predmeta za šport i rekreaciju, a ugljična vlakna također su i važan materijal za implantate (umjetni zglobovi i ligamenti) jer pokazuju izvrsnu kompatibilnost s ljudskim tkivom. Zahvaljujući upravo toj skupini kemijskih vlakana, tekstilna su vlakna postala jedan od najzanimljivijih suvremenih tehničkih materijala.

kemijska vlakna. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 23.7.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=31162>.