Textilní vlákna. Úvod. Jiří Militký. Technická Univerzita v Liberci

Transkript

1 Textilní vlákna Úvod Jiří Militký Technická Univerzita v Liberci

2 Textil a člověk Textilie provázejí člověka od narození do smrti Oděvní počet lidí (5-10 kg za rok) Technické úroveň poznání Prijem Odevni Technicke 10 Spotreba kg/ rok

3 *)již neplatná norma **)návrh normy ISO typ vlákna DIN**) ČSN*) název anglicky vlněné WO vl wool přírodní hedvábí SE ph silk natural bavlněné CO ba cotton lněné LI ln linen/flax konopné HA ko hemp jutové JU ju jute ramiové RA ra ramie alginátové ALG al alginate viskózové CV VS viscose akrylové PAN PAN acrylic teflonové PTFE fluorofibre polyamidové PA PAD polyamide (nylon) aramidové AR aramid polyesterové PES PES polyester polypropylenové PP POP polypropylene polyetylénové PE POE polyethylen polyuretanové EL PUR elastane skleněné GL glass fibre kovové MTF ko metal fibre

4 Produkce vláken Spotřeba vyráběných vláken byla v roce 1998 celkem 29.9 milionů tun a vzrostla o 8% oproti r Největší růst zaznamenala vlákna syntetická, zejména polyesterová, naopak vlákna celulózová zaznamenala pokles.

5 Historie BC BC BC BC BC BC Kůže zvířat pro oděvy Ruční zakrucování příze Objev tkanin Lněné textilie pro ovíjení mumií Hedvábí pěstování bourců Knoflík Střední východ Egypt Čina India

6 2 000 BC Historie První nalezená bavlněná tkanina Peru 700 První známá pletenina Arabia BC 1000 Objev kolovrátku Indie a Čína 1500 tričko 1503 Kapesník Europa 1567 První džíny Keprové kalhoty (námořnící z Janova)

7 LEONARDO DA VINCI Stroj pro protahování, kroucení a navíjení příze současně. Základní myšlenka pro kontinuální výrobu příze 1452 až 1519

8 Historie 1589 Pletací stroj Anglie, William 1733 Tkalcovský člunek Lee Anglie, John Kay 1764 Self faktor (Spinning Jenny) Anglie, James Hargreaves 1769 Dopřádací stroj Anglie, Richard Arkwright 1793 Odzrňovač bavlny ( 1 člověk nahradil 50 lidí) 1801 Děrná páska,vzorování U.S., Eli Whitney Francie, Joseph- Marie Jacquard 1819 Nepromokavá textilie Skotsko, Macintosh

9 Textilní stroje R. Atkwirth 1764 Dopřádací stroj (voda jako energie) Cartwright 1785 Tkalcovský stav

10 Historie 1830 Časopis o módě Godey s Lady s Amerika 1844 Mercerizace Anglie 1848 Dámské plavky 1850 Moderní džíny (modrá stanovka) California, Levi Strauss 1856 Syntetické barvivo mauveine Anglie, William Henry Perkin 1857 Toaletní papír U.S., Joseph Gayetty 1858 První domácí bubnová pračka F Pennsylvania, Hamilton Smith

11 Historie 1891 Nitrátové hedvábí France, Hilaire de Chardonnet 1892 Viskózové hedvábí Anglie, Cross 1894 Acetátové hedvábí Bevan Německo, Schützenberger 1935 Nylon PAD 6,6 U.S., Wallace H. Carothers DuPont 1938 Perlon PAD 6 Německo, Paul 1942 Polyester PET Schlack Anglie, Whinfield a Dickson

12 Spandex nyní Lycra Joseph C. Shivers Historie 1956 Polypropylen POP Natta, Italie 1946 Plavky - Bikini France, Louis 1948 Suchý zip - Velcro TM Reard Švýcarsko, 1959 Elastomer Lycra George de Mestral 1960s Mini-sukně Anglie, Mary 1965 Aramidy- Kevlar Quant U.S., Stephanie Kwolek DuPont

13 Historie 1970: Pennings - speciální struktury (ražniči) orientovaná krystalizace indukovaná tahem a tlakem 1972: Smith, Lemstra - Spřádání vysokomolekulárních polymerů ze zředěného roztoku do srážecí lázně -gelovéspřádání PE, PAN, : patent na přípravu vysoce koncentrovaných roztoků celulózy v NMMO 1986: jedno z nejpevnějších vláken PE - Dyneema (pevnost v tahu = 4 N/tex tj. 4 GPa) 2000: vysoce pevné vlákno v tahu (pevnost v tahu = 4.6 GPa, tažnost 1.4 %,modul = 330 GPa) i tlaku M5 (pevnost v tlaku = 1.6 GPa, deformace v tlaku 0.5 % ). Hustota 1700 kg/m 3 LOI 50. Vhodné speciálně pro kompozitní struktury.

14 Produkce vláken 1910 Rayon 1941 Saran 1924 Acetate 1946 Metallic 1959 Spandex 1930 Rubber 1949 Modacylic 1961 Aramid 1936 Glass 1949 Olefin 1983 PBI 1939 Nylon 1950 Acrylic 1992 Lyocell 1939 Vinyon 1953 Polyester

15 Vývoj projektování struktur Elektronika Umělá inteligence Mechanika čas

16 Textilie dle účelu použití oděvní technické speciální Potřeba souvisí Potřeba souvisí náhrada lidské kůže s počtem lidí s vyspělostí společnosti čidla, indikace (agro, geo., kosmos atd.) oděvní elektronika

17 Oděvní textilie Styl Komfort Ochrana Informace Sport

18 Technické textilie Medicinské Geotextilie Agrotextilie Kompozita Ochranné textilie Textilní elektronika Soft počítače Atd.

19 Textilní vlákna Přírodní Chemická Syntetická

20 Textilní vlákna vývoj spotřeby

21 Textilní vlákna Ekologie Ekonomie Nanotechnologie Nové materiály

22 Vlákenná struktura je typická jak pro přírodní, tak i syntetická vlákna. Textilní vlákna Vlákenná struktura která vzniká vlivem nevratné orientace makromolekul podél osy vláken a částečnou krystalizací, (tj. třírozměrným uspořádáním). Na jednotlivých úrovních jsou vždy strukturní elementy protáhlého vřetenovitého tvaru.

23 Nadmolekulární struktura Záleží na orientaci řetězců Deformační zpevnění

24 Anizotropie Fyzikální a mechanická. Ve směru osy vláken jde o orientovaný systém E KP 150 GPa. Ve směru kolmém na osu vlákna působí méně vazeb E KK = 4 GPa. V amorfních oblastech, je Ea =0.6 GPa.

25 Viskoelasticita Kooperativní charakter viskoelastické deformace souvisí s tím, že segmenty polymerních řetězců jsou propojeny sekundárními vazbami. Z mechanického hlediska představuje většina vláken Nelineární viskoelastické těleso sigma Vlákna mají schopnost relaxace napětí vedoucí ke stabilizaci požadovaného tvaru. Na druhé straně mají schopnost tečení (creepu) při dlouhodobém zatěžování. Nezanedbatelná je také jejich tvarová paměť a schopnost zapomínání na napěťové resp. deformační působení. e3 e2 epsilon e1

26 Ostatní vlastnosti S ohledem na zpracovatelnost v textilní výrobě se vlákna charakterizují řadu zpracovatelských vlastností (pevnost, délka, povrchová drsnost, obloučkovitost). S ohledem na použití vláken se hodnotí tzv. užitné vlastnosti (sorpce, tepelné charakteristiky, chemická odolnost atp.). Vlákna jsou velmi specifickou skupinou materiálů, jejichž chování je závislé jak na čase tak i na teplotě.