Vlákna z přírodních polymerů



Podobné dokumenty
Celulosa. Polysacharid, jehož řetězec je tvořen z molekul β glukosy (β D- glukopyranosa) spojených 1,4 glykosidickou vazbou.

Výroba chemických vláken I. Příprava ke zvlákňování Zvlákňování Dloužení Fixace Aviváž Tvarování Řezání/ trhání

Netkané textilie. Materiály 2

Finální úpravy textilií III. Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D., Ing. Martina Viková, Ph.D.

5. Nekovy sı ra. 1) Obecná charakteristika nekovů. 2) Síra a její vlastnosti

Netkané textilie. Materiály

SACHARIDY FOTOSYNTÉZA: SAHARIDY JSOU ORGANICKÉ SLOUČENINY SLOŽENÉ Z VÁZANÝCH ATOMŮ UHLÍKU, VODÍKU A KYSLÍKU.

Vlákna a textilie na bázi hyaluronanu

HYDROXYDERIVÁTY. Alkoholy Fenoly Bc. Miroslava Wilczková

VII.6.4 Polykondenzace Lineární polymery. H. Schejbalová & I. Stibor, str I. Prokopová, str D. Lukáš 2013

Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

POROVNÁNÍ ÚČINNOSTI SRÁŽENÍ REAKTIVNÍCH AZOBARVIV POUŽITÍM IONTOVÉ KAPALINY A NÁSLEDNÁ FLOKULACE AZOBARVIV S Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O S ÚPRAVOU ph

Metody gravimetrické

Směsi a čisté látky, metody dělení

KARBOXYLOVÉ KYSELINY

ALKOHOLY, FENOLY A ETHERY. b. Jaké zdroje cukru znáte a jak se nazývají produkty jejich kvašení?

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

Voda polární rozpouštědlo

Úvod do elektrostatického zvlákňování. Eva Košťáková KNT, FT, TUL

VÍTÁM VÁS NA PŘEDNÁŠCE Z PŘEDMĚTU TCT

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Hlavní použití: výroba papíru výroba viskózového hedvábí a celofánu výroba nitrátů celulózy výroba acetátového hedvábí

OBSAH 1 ÚVOD Výrobek a materiál Přehled a klasifikace materiálů pro výrobu ZDROJE DŘEVA... 13

Didaktická pomůcka k rozvoji polytechnického vzdělávání v MŠ vyrobená v rámci projektu

SINTEX, a. s. Zkušební laboratoř textilních materiálů Moravská 1078, Česká Třebová ČSN EN ISO 1973 ZP-LM/3 (ČSN :1986) ČSN EN ISO 5079

13. Celulóza a papír. 2. Chemickomechanické rozvláknění. Základní procesy zpracování dřeva. A. Chemické zpracování dřeva. 1. Mechanické rozvláknění

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:

České technické normy řady 80 (textilní suroviny a výrobky), platné k listopadu 2012

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Finální úpravy textilií V. Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D., Ing. Martina Viková, Ph.D.

Aldehydy, ketony, karboxylové kyseliny

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

3. Soda a potaš Ing. Miroslav Richter, Ph.D., EUR ING

Dusík a fosfor. Dusík

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

PLASTY A SYNTETICKÁ VLÁKNA

Opakování

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Katedra chemie FP TUL ANC-C4. stechiometrie

Lipidy charakteristika, zdroje, výroba a vlastnosti

Stavba dřeva. Chemické složení dřeva. Ústav nauky o dřevě

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. TEORETICKÁ ČÁST OKRESNÍHO KOLA kategorie D. ZADÁNÍ: 70 BODŮ časová náročnost: 90 minut

KARBOXYLOVÉ KYSELINY

Zdroje a příprava vody

CH 3 -CH 3 -> CH 3 -CH 2 -OH -> CH 3 -CHO -> CH 3 -COOH ethan ethanol ethanal kyselina octová

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

Odolnost teplotním šokům při vysokých teplotách

Elastomery, mazy, tmely,...

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Výpočty z chemických vzorců

!STUDENTI DONESOU! PET

Mýdla Ch_047_Deriváty uhlovodíků_mýdla Autor: Ing. Mariana Mrázková

Rozpustnost Rozpustnost neelektrolytů

Ch - Hydroxidy VARIACE

Popis/ Klíčové vlastnosti. Vločkování zneutralizovaných pevných částic. Největší použití. Určeno pro malé provozy

Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

VY_32_INOVACE_A 02 19

AMINOKYSELINY REAKCE

Technologie čokolády a cukrovinek

CHE NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY KVĚTNA Datum konání zkoušky: 1. května Max. možné skóre: 30 Počet řešitelů testu: 242

COBRAPEX TRUBKA S KYSLÍKOVOU BARIÉROU

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Oligobiogenní prvky bývají běžnou součástí organismů, ale v těle jich již podstatně méně (do 1%) než prvků makrobiogenních.

Výukový materiál v rámci projektu OPVK 1.5 Peníze středním školám

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

iglidur H2 Nízká cena iglidur H2 Může být použit pod vodou Cenově výhodné Vysoká chemická odolnost Pro vysoké teploty

Charakteristika. Použití TVÁŘECÍ NÁSTROJE STŘÍHÁNÍ RIGOR

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

DUM č. 2 v sadě. 24. Ch-2 Anorganická chemie

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády. 46. ročník 2009/2010. KRAJSKÉ KOLO kategorie D

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

Opakování učiva organické chemie Smart Board

Analytické experimenty vhodné do školní výuky

PŘÍPRAVKY NA BÁZI LIGNOSULFONÁTŮ

Plasty - druhy a možnosti využití

Korespondenční seminář Chemie, 8.kolo

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

TEXTILNÍ STROJE. Úvod do strojírenství (2009/2010) 10/1 Stanislav Beroun

Nebalené cukrářské výrobky

ORGANICKÁ CHEMIE Laboratorní práce č. 4 Téma: Karbonylové sloučeniny, karboxylové kyseliny

Netkané textilie. Technologická část 1

Manganový zeolit MZ 10

Flashspinnig, Elecrospinnig, Force spinning

Hydroxysloučeniny Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Únor

Odmašťování rozpouštědly znamená obvykle použití chlorovaných uhlovodíků (CHC dnes jen v uzavřených zařízeních), alkoholů, terpenů, ketonů, benzínu,

1. Jeden elementární záporný náboj 1, C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton

(-NH-CO-) Typy polyamidů

Ing. Milan Vodehnal, AITEC s.r.o., Ledeč nad Sázavou

ZÁKLADNÍ MODELY TOKU PORÉZNÍ MEMBRÁNOU

Díly forem. Vložky forem Jádra Vtokové dílce Trysky Vyhazovače (nitridované) tlakové písty, tlakové komory (normálně nitridované) V 0,4

(cv03) Metody výroby mikroskopických preparátů z rostlinných pletiv

Karboxylové kyseliny

Chemie 2018 CAUS strana 1 (celkem 5)

Vybrané funkční vlastnosti bílkovin v potravinách. Aleš Rajchl Ústav konzervace potravin

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Speciální ZŠ a MŠ Adresa. U Červeného kostela 110, TEPLICE Číslo op. programu CZ Název op. programu

Transkript:

Vlákna z přírodních polymerů Vytvořená uměle, ale z přírodních polymerů, resp. modifikací přírodních polymerů (pro snadnější uvedení do roztoku). U těchto vláken se již délka a tvar příčného řezu mohou záměrně měnit ve fázi jejich výroby. Také stejnoměrnost geometrických parametrů je výborná (variační koeficient nepřesáhne obyčejně 5%). Speciální tvary příčných řezů spíše ukazují na použitý postup zvlákňování než na typ vlákna.

Vlákna na bázi celulózy a.regenerovaná celulóza - viskózová vlákna (CV) - měďnato amoniakální vlákna - Lyocelová vlákna (podle typu rozpouštědla - dnes již speciální typy rozpouštědel jako je H 3 PO 4 ) b.deriváty celulózy - acetátová vlákna - přesněji triacetátová a semidiacetátová - nitrátová - často se provádí zmýdelnění na celulózu - FORTISAN

Vlákna na bázi ostatních přírodních polymerů Bílkoviny a. rostlinné bílkoviny - sójová, kukuřičná, podzemnice olejná b. živočišné bílkoviny - kasein, keratin z odpadů vlny, fibroin z odpadů přírodního hedvábí a. alginátová vlákna b. chitinová vlákna Ostatní přírodní polymery HO CH 2 OH O HO O NH-C-CH 3 O NH 2 O CH 2 OH O HO CH 2 OH O NH 2 O x

Měďnaté hedvábí Rozpuštěním celulózy se zabýval v r. 1857 Schweitzer (Schweitzerovo činidlo). Celulózu rozpustil v CUOXAMU = hydroxid tetraamoměďnatý Cu(OH) 2 + 4 NH 4 OH [ Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 + 4 H 2 O V r. 1890 Despeissis (Francie) popsal výrobu vláken s využitím tohoto rozpouštědla. V r.1892 Fremery a Urban použili takto získaná vlákna pro přípravu uhlíkových vláken do žárovek. Pro výrobu je třeba vysoce čisté celulózy - používalo se bavlněné linters. Čistota celulózy: 96% α -celulózy. Při rozpouštění se váže Cu 2+ na skupiny OH (2, 3) vedlejšími vazbami. Vzniká teplo a je nutné zabránit oxidaci. Před zvlákněním roztoku se ředí na 7-9% celulózy, 8% NH 3, 3% Cu. Je možno matovat TiO 2.

Zvlákňování A) Systém Bemberg dvou stupňová koagulace I. poprvé: srážení v proudící vodě, vzniká gel, který se orientuje a protahuje (80x) II. dokončení koagulace: kyselá lázeň H 2 SO 4. Dochází ke srážení celulózy a vznikají jemná, dobře orientovaná, ale málo pevná vlákna. B) Alkalické zvlákňování - koagulace a srážení v lázni NaOH. Vznikají hrubší a pevnější vlákna Dokončovací operace: praní - sušení navíjení

Vlastnosti Hedvábí: jemnost 34-170 dtex Stříž: jemnost 1.1-6.6 dtex Bemberg pevnost za sucha f s 1.7-1.8 cn/dtex alkalické pevnost za sucha f s 18-20 cn/dtex za mokra f m 60-65% f s Tažnost: : za sucha 12-15%,za mokra : 17-33% Obsah vlhkosti: 12.5%, maximální nasáklivost: 100-125% Účinky tepla: 150 o C - ztráta pevnosti 170-205 o C - rozklad Účinky kyselin: podobné jako u bavlny. Účinky zásad: koncentrované roztoky vlákna rozpouštějí.

Viskózová vlákna Výroba Vlastnosti Použití

Historie V r. 1892 objevili Cross, Bevan a Beadle (Anglie) způsob rozpouštění celulózy přes vytvoření přechodného derivátu (xantogenát). Výroba započala v r.1904 ve firmě Courtaulds. Viskózová vlákna tvoří 80% chemických vláken z přírodních polymerů. Jsou laciná, ale jejich základní nevýhodou je ekologický neúnosný způsob výroby.

Typy vláken Standardní PPS 300-450 II. generace PPS 450-600 H 2 S standardní - CV 1 V - vysoce pevná P polynozická - CMD H - HWM (high wet modulus, za mokra) P, H - modálová III. generace: - vlákna s kanálkem (dutá) - VILOFT - vlákna obloučkovaná PRIMA napeti [cn/dtex] 5 4 3 V P S 10 20 30 deformace [%]

* Stupeň od 1(nefibriluje) do 6 (silně fibriluje) **Mechanicky vázaná voda odstraněna odstředěním Porovnání vláken Označení Lyocel Polynosic HWM Viskóza Mědnaté Fibrilace * 4-6 3 1 1 2-3 Pevnost suchá [cn/dtex] Pevnost mokrá [cn/dtex] Retence vody ** [%] 4.2 3.8 3.5 2.2 2.0 3.6 3.0 20 12 10 65 55-70 75 90-100 100-120 PPS 600 500 400 300 500

Výroba vláken I Surovina: dřevo smrkové nebo bukové, stačí 88% -celulózy. Výroba může být buď kontinuální nebo diskontinuální. Převádění dřeva na celulózovou drť -štěpy, mletí ZRÁNÍ cel - OH + NaOH alkalicelulóza cel - ONa + H 2 O vzniká Zráním se zkracuje původně dlouhý řetězec celulózy (z PPS 2000 na 300-600). Působení 17%ní ho roztoku NaOH při 20 o C, 60 min, nebo 2-3h, urychleně při 70 o C Xantogenace -působení sirouhlíku CS 2 (přechodná esterifikace). cel-o-na +CS 2 α xantogenat S = C O - cel S- Na

Výroba vláken II Rozpouštění xantogenátu v NaOH (zředěném) vzniká viskóza. Filtrace, odvzdušňování. Zvlákňování a koagulace: (rozklad esteru zpět na celulózu a CS 2 ) O - cel 2 S = C S- Na +H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2 CS 2 + 2 cel - OH

Výroba vláken -detaily 1) Alkalicelulóza (17% NaOH, 20 o C, 60 min) 2) Předzrávání (částečná degradace pomocí vzdušného O 2 - snížení PPS: 2-3 hod nebo rychle při 70 o C) 3) Xantogenace (chlazení, 25 o C, 1.5 hod), γ - hodnota celulózy (35 ale stačí 16) vzniká žlutooranžová drť tj. xantogenát. 4) Příprava viskózy Rozpouštění v 4% ním NaOH a naředění na 7-8% celulózy. Vzniká medovitý viskózní roztok. 5) Zrání viskózy (roste podíl celulózové složky) 0 - (cel) n S = C částečné odštěpování CS 2, S- Na zrání: 50-60 hod. při 16 20 o C ve vakuu viskozita dny

Zvlákňování (při 40 55 o C, do roztoku s obsahem 12% H 2 SO 4, Na 2 SO 4, ZnSO 4 ). Probíhá a) koagulace xantogenátu b) rozklad na cel - OH a CS 2 Uvnitř vláken se tvoří plyny (CS 2 ), které difundují ven. Vzniká lokální podtlak a přetlak Výsledkem je tvorba laločnatého průřezu Dloužení - současně se zvlákňováním - růst orientace a pevnosti

Nadmolekulární struktura Vzniká při zvlákňování a dloužení. Fibrilární struktura. Ve fibrilách se střídají krystalické K a amorfní A oblasti spojené intrafibrilárními vaznými řetězci Celulóza II jednoklonná, orientace nižší o 15-20% než u bavlny Krystalinita 27-35 % 8 nm 12 nm 4.5 nm Κ Α

Radiální struktura SKIN (kutikula) - silně orientovaná a dobře uspořádaná (vysoká krystalinita) KORA (35% hmoty vlákna) - malé, dobře orientované krystality pórovitá makrostruktura (lépe barvitelná) pevná DŘEŇ (65% hmoty vlákna) - větší méně orientované krystality méně pórovité (hůře barvitelná) méně pevná Důsledek: malá odolnost v ohybu (mačkavost)

Geometrie µ Příčný rozměr: 10-50 m Délka: B-typ: 30-48 mm V-typ: 40-120 mm (L)-typ: 180 mm kobercářský: 60-110 mm hedvábí: 67-660 dtex kordy: 1200-3600 dtex Měrná hmotnost: 1500-1520 kg/m 3 Vysoký koeficient tření (Ţ = 0.38)

Mechanické vlastnosti vlastnost CV CMD pevnost f s 1.9-3.0 3.9-8.0 [cn/tex] f m 4.4-8.8 3.1-5.7 tažnost s 20-30 8-15 viskóza klasická (CV) a polynozická (CMD)

Vlastnosti Drastický pokles mechanické odolnosti ve vodě Pevnost v ohybu: 25-30% fs Navlhavost: 11-13%, silné bobtnání ve vodě Termické vlastnosti: 174 190 o C - počátek destrukce LOI = 0.197 (ba: 0.184) Jinak chování blízké celulózových vláknům d = +100% l = +10%

Chemické vlastnosti Chování viskózových vláken je blízké bavlně. Základní rozdíl: málo odolné vůči alkáliím (i opakovanému praní). Nelze klasicky mercerovat Vliv alkálií Koncentrované roztoky způsobují bobtnání a snižují pevnost Vliv redukčních a oxidačních prostředků Viskózová vlákna jsou napadáno oxidačními činidly, nejsou poškozována chloritanovými nebo peroxidovými bělícími lázněmi

Vlákna II. generace větší krystality a lepší orientace modifikace menší radiální rozdíly zvláknění + dloužení Vysoce pevná vlákna Zvyšováni stupně dlužení průtahem v lázní zpomalující koagulaci (slabě kyselá lázeň za horka). Od r. 1935 se takto vyrábí materiál TENASCO. Pevnost vzroste na 3.5 cn/dtex a tažnost poklesne na 17 %. Ve vodě poklesne pevnost na 2 cn/dtex a tažnost vzroste na 23 %. Vlákna Tenasco - Super (pevnost 4.5 cn/dtex a tažnost 11 % ) již nemají charakteristický ledvinovitý průřez viskózy ale spíše oválný podobný mědnatému hedvábí.

Modálová vlákna Popsána v roce 1942 (TACHIKAWA). Je nutno použít lepší suroviny (vyšší cena o 50%) a modifikovat podmínky přípravy (snížení depolymerizace celulózy na PPS 500) i zvlákňování (zpomalení koagulace). Vlákno Tufcel. zlepšení pevnosti za mokra i za sucha snížení bobtnání (příjmu vody) zlepšení odolnosti proti alkáliím (i v praní) snížení koeficientu tření Přiblížení k bavlně - možno mercerovat

Polynozická vlákna Na konci 50 tých let se v Evropě začala vyrábět vlákna polynozická. Slovo polynozická je z francouzského Polymere celulosique. Postup zlepšení vlastností je blízký patentům Tachikawy. Jako polynosická se obyčejně označují vlákna s vyšším modulem za mokra. Vlákna mají nižší tažnost (8-14%), vyšší modul za mokra (220 cn/tex), a vyšší pevnost, Vlákna jsou však křehčí, lámavější a citlivější na oděr

HWM vlákna HWM je zkratka z High Wet Modulus) označuje širokou skupinu vláken se zlepšenými vlastnostmi. Kromě mechanických vlastností je to také vyšší odolnost vůči bobtnání v alkáliích lze je mercerovat. Vlákna mají celulozové řetězce s vyšším PPS a rovnoměrnější mikrofibrilární strukturu s vyšší krystalinitou. blíží se vlastnostmi bavlně vyšší tažnost (13-16%) střední modul za mokra (90-120 cn/tex)

Lyocelová vlákna V r. 1939 publikoval Graenache možnost rozpouštění až 10% celulózy v terciálních aminooxidech. Po dvaceti letech patentoval Johnson rozpouštědlový systém na bázi N - metylmorfolin - N oxidu (NMMO). V důsledku silného dipólu N O je možné fyzikální rozpouštění ve vodném roztoku. V r. 1990 popsali Mc Corsely a Varga speciální postup přípravy koncentrovaných roztoků (do 23%) celulózy v NMMO.

CH 3 O NCH 3 H 2 O 2 CO 2 O N +H 2 O NMNO N metylmorfolin O NmetylmorfolinNoxid NMMO vzniká peroxidickou oxidací N metylmorfolinu. Bod tání čistého NMMO je 170 o C. Hydratací s jednou molekulou vody vzniká krystalický monohydrát (obsah 13,3 % vody), který má bod tání 75 o C a lépe rozpouští celulózu. Prakticky se začíná mimo tuto oblast z disperze celulózy (slurry) ve směsi voda NMMO (roztok). Voda je pak odstraňována při sníženém tlaku a zvýšené teplotě (100 o C) až se dosáhne oblasti úplného rozpouštění

Postup výroby vlákna a) příprava homogenního koncentrovaného roztoku celulózy ve směsi voda NMMO (8-20% celulózy, 75-80% NMMO a 5-12% vody) b) vytlačování přes vzdušnou mezeru do srážecí lázně (systém dry jet wet) při 90-120 o C c) koagulace a dloužení ve srážecí lázni (obsahuje vodu a polární rozpouštědla jako je etanol resp. bobtnadla jako je NaOH, ZnCl 2, atd. (Pomocí složení srážecí lázně se dá řídit krystalická struktura a radiální homogenita, příp. omezit tendence k fibrilaci d) praní sušení vláken e) rekuperace NMMO ze srážecí a prací lázně. Výroba vláken z regenerované celulózy - Lyocelová.

Porovnání vlastností Lyocelu Parametr Viskoza (běžná) Lyocel (první generace) Příčný řez laločnatý Kruhový -oválný Radiální struktura Rozdíly kora/dřeň homogenní Krystalinita Nízká 27% Vysoká 42% Délka krystalitů Menší 11-25 nm Větší 15-45 nm Šířka krystalitů Větší 5-11 nm Menší 3.5-5.5 nm Orientace krystalitů vysoká vysoká Orientace amorfní fáze nižší vysoká

Radiální struktura Porózita Lyocelových vláken je radiálně homogenní (průměr pórů je 5-10 nm). Pouze na povrchu je malá vrstvička s vysokou hustého materiálu.u vláken viskózových jsou v pokožce (skin) tloušťky 1.5-2.5 µ m jen malé póry velikosti 5 25 nm. V jádře jsou velké póry velikosti 25-150 nm.

Fibrilace Kromě výborných mechanických vlastností a stability mají Lyocelová vlákna tendenci k fibrilaci za mokra (důsledek vysoké krystalinity a vysoké orientace všech fází) K omezení fibrilace se dá použít jak modifikace v průběhu přípravy vláken tak i při zušlechťování. Vněkterých případech se naopak fibrilace zvýrazňuje např. působením enzymů a vyrábí se textilie se speciálním povrchem (peach skin).

Vlastnosti V porovnání s viskózovými vlákny mají Lyocelová vlákna: Výrazně vyšší pevnost za sucha i za mokra Nižší tažnost za sucha i za mokra Vyšší počáteční modul za sucha i za mokra Vyšší pevnost ve smyčce a uzlu za sucha i za mokra Speciální omak Vyšší tendenci k fibrilaci za mokra

Přídavek polymerů Velmi zajímavých výsledků lze docílit dodáním různých alkoholů do srážecí lázně. Je patrné, že u vyšších alkoholů se projevuje skin efekt a vzniká struktura s velikými póry řádově mikrometrů.snižuje se také tendence k fibrilaci.

Modifikovaná viskózová vlákna cel - O - CH 2 - O- cel V rámci přípravy zvlákňovacího roztoku je možné přidat do vláken řadu aditiv. Geometrii vláken je možné ovlivňovat podmínkami koagulace a tvarem trysek.to vše se používá při přípravě modifikovaných vláken. Základní typy modifikací jsou a) barvení ve hmotě přidáváním barevných pigmentů do roztoku viskózy b) snížená hořlavost přidáváním vhodných aditiv c) zesítěná vlákna (formaldehyd HCHO) vzniká metylénový můstek d) roubovaná vlákna - PAN, povrchové efekty e) acetylovaná vlákna (na povrchu) - méně hygroskopická, odolnější v ohybu

Trendy Speciální rozpouštědla - zachování PPS a možnost řízení mikrostruktury (H 3 PO 4 ) Modifikace všech typů - geometrická (dutá, profilovaná vlákna), - chemická (zesítěná, roubovaná vlákna), - fyzikální(obloučkovaná vlákna)

Acetátová vlákna C O CH 2 OCOCH 3 OCOCH 3 H H O C C Vlákna z esterů celulózy. H OCOCH 3 cel - OH + CH 3 COOH cel - O - CO - CH 3 + H 2 O Gama hodnota γ = 300 (triacetát - TAC), resp γ= 250 (semidiacetát - DAC). Semi - diacetát se označuje jako acetát. Úplně zmýdelněné cel - (OH) 3 FORTISAN Úplně esterifikované cel (OCOCH 3 ) 3 TRIACETÁT Částečně esterifikované OH ACETÁT cel - OCOCH 3 OCOCH 3 C H O H C Rozpustnost: Triacetátová vlákna: Acetátová vlákna: roztok CH 2 Cl 2 roztok CH 3 -CO -CH 3

Historie Schutzenberger popsal v r 1865 přípravu triacetátu zahříváním celulózy s anhydridem kyseliny octové při 130-140 o C v uzavřené nádobě. Miles a Bayer v r. 1905 připravili částečným zmýdelněním triacetátu semi - diacetát rozpustný v v acetonu. Bratři Dreyfusové zavedli v Anglii výrobu acetátových vláken. V r. 1921 se začalo vyrábět v Anglii acetátové hedvábí CELANESE. Do II. světové války poklesla tato vlákna na významu. V 50 tých létech se acetátová vlákna používala jako cigaretové filtry (75%). Vlákna triacetátová byla prvním typem vláken termoplastických barvitelných speciální skupinou barviv disperzních.

Výroba acetátu (DAC) 1) Zdroj je vysoce čistá celulóza α -cel 97-99% (bavlněný linters po bělení a vyváření) nebo polynozická vlákna 2) acetylace Bobtnání ve směsi ledové CH 3 COOH (octová) + H 2 SO 4 + anhydrid CH 3 -CO-O-OC-CH 3. Silně exotermní reakce při 20 o C po dobu 7-8 hod. 3) částečné zmýdelnění pomocí zředěné CH 3 COOH: po dobu 20 hod při 40 o C a pak vysrážení do vody 4) spřádací roztok (85% aceton + 15% C 2 H 5 OH), koncentrace 20-35 %

Výroba DAC a TAC 5) zvlákňování: - mokré (do vody) koagulace a srážení. Dnes prakticky nepoužívané, pouze u vláken (ARNEL) - suché - odpařování rozpouštědla a sušení (97% ní regenerace rozpouštědla). Teplota 60 80 o C, rychlost zvlákňování v = 250-600 m/min 6) stabilizace (pára, vzduch) 7) nános preparace Rozdíly při výrobě TAC A) Vynechává se zmýdelnění B) Rozpouští se v CH 2 Cl 2 + C 2 H 5 OH (metylénchlorid a etylalkohol) C) možnost zvlákňování z taveniny (bod tání 255 o C) D) fixace (rozměrová a strukturní stabilizace) na vzduchu 180 o C nebo v páře 105 o C

Struktura fibrilární struktura snížení PPS na 350 400 nízká krystalinita (rhombická soustava, stupeň krystalinity 15%) nízká orientace

Vlastnosti silně rýhovaný povrch - vysoký koeficient tření měrná hmotnost 1290-1330 kg/m 3 vysoký lesk (acetát -ve vodě - mizí - netrvalé) pevnost nízká 1.1-1.4 cn/dtex pevnost vlákna za mokra: DAC: 60% fs, TAC: 70% fs tažnost: 20-40%, za mokra o 10% více dobrá odolnost v ohybu nízká navlhavost: DAC: 6-6.5%, TAC: 4.5% (60% RH) Měrný elektrický odpor: DAC: 10 11 [ Ω m], TAC: 10 14 [ Ω m] vzniká statický náboj

Vliv teploty Jde o skupinu vláken, která teplem měknou (vlákna TERMOPLASTICKÁ) DAC TAC teplota měknutí [ o C] 175-190 225 teplota tání [ o C] 255 (rozklad) 300 LOI = 0.186 (snadno zápalná ale hoří pomalu). DAC - žehlení pod 100 o C Nízké bobtnání ve vodě: DAC 10%, TAC 4%

Chemická odolnost Horké zředěné kyseliny nebo koncentrované za studena způsobují rozklad silně alkalické roztoky způsobují zmýdelnění vlákna rozpustná v organických rozpouštědlech (fenoly) a ledové CH 3 COOH (DAC) TAC rozpustné v acetonu, v horké směsi stejných dílů benzenu s 96% etanolem dimetylformamidu, dioxanu aj.

Technologické zvláštnosti Výhody nízká měrná hmotnost termoplastické vlastnosti (formování TAC) odolné vůči praní malá tepelná vodivost (teplý omak) malá bobtnavost (sráživost) výborné elektroizolační vlastnosti Nevýhody nízká pevnost za sucha vysoký oděr nízká navlhavost vznik elektrostatického náboje obtížná barvitelnost

Vlákna z bílkovin Patří do skupiny bílkovinových (chemoproteinových ) vláken. Textilně jsou prakticky nevýznamná (představují 0.1% spotřeby vláken). Bílkoviny v přírodě rostlinné (sója, arašidy, zeinová vlákna, obilné plevy) živočišné (kasein, fibroin) Výroba obecně: 1) Izolace bílkoviny 2) Převedení do roztoku obyčejně v alkálii (NaOH) 3) Vysrážení po spřádání do slabé kyselé lázně 4) tvrzení fromaldehydem (HCOH)

s.. za sucha, m.. za mokra Vlastnosti Protein Zpracování Pevnost [cn/dtex] Tažnost [%] Název Kasein HCHO 1.20s 0.6m 50s 60m Merinova Kasein acetylace 1.13s 15 Aralac Zein HCHO 1.36s 0.85m 32s 50m Vicara Sója HCHO 0.9s 0.28m 50 Silkool

Kaseinová vlákna Již v r. 1898 byl použit mléčný kasein pro výrobu experimentálních vláken. Vlákna byla křehká, tuhá a silně bobtnala ve vodě. Ferreti v r. 1930 připravil vlákna podstatně lepších vlastností blízká vlně. Začala se vyrábět pod názvem Lanital. Zdrojem je mléčný kasein vzniklý vysrážení mléka pomocí H 2 SO 4 (kyselina glutamová - 22%, prolín - 10.5%, leucin - 11%). Vlákna se spřádají z roztoku uhličitan sodného (2.5-4% bílkoviny). Koagulační lázeň obsahuje H 2 SO 4, formaldehyd, glukózu a vodu Chybí disulfidické a solné můstky, nízká orientace a krystalinita.

Výhodynevýhody Technologické výhody: omak podobný vlně nízkáměrná hmotnost (hustota) 1290 kg/m 3 Kasein vysoká hygroskopičnost 14% ( = 65%) vlákno bavlna odolnost v ohybu Technologické nevýhody velmi nízká pevnost za sucha (0.7-0.9 cn/dtex) velmi nízká pevnost za mokra (0.3-0.4 cn/dtex) nízká odolnost vůči vodě za tepla a nestálost vpraní silné napadání bakteriemi, moly, enzymy

Arašídová vlákna Jde o semena jednoleté subtropické rostliny podzemnice olejné (Arachid Hypogea). Kultivované v Číně, Indii a USA. Rostlina dorůstá výšky 25 cm. Semena obalená slupkou a červenou pokožkou obsahují 50% oleje. Protein ardenin ze semen obsahuje 24-26% bílkoviny. Vylisovaná semena se nejdříve zbavují zbytků oleje ohřátím za sníženého tlaku. Extrakce proteinu probíhá ve vodném roztoku sody. Spřádací roztok se připravuje rozpuštěním proteinu ve vodných roztocích močoviny, Na 2 CO 3, čpavku a různých detergentů. Zvlákňuje se do kyselé koagulační lázně obsahující H 2 SO 4, Na 2 SO 4 a další složky. Pevnost za sucha 0.6-0.8 cn/dtex a tažnost za sucha 50-60%. Vlákno typu ARDIL, SARELON

Zeinová vlákna Zeinová vlákna Vicara se vyráběla v letech 1948 až 1957 v USA. Zdrojem jsou zrna kukuřice (sladovnický odpad) obsahující 10% bílkoviny. Extrakce bílkoviny se provádí pomocí izopropylalkoholu. Po odpaření alkoholu zbude zein jako světle žlutý prášek. Zein se rozpouští ve vodném Na 2 CO 3 a zvlákňuje do srážecí kyselé lázně s obsahem formaldehydu Pevnost za sucha 1.06 cn/dtex, za mokra 0.57 cn/dtex a tažnost za sucha 25-35%, za mokra 30-45 %. Vlákno typu PROLON VICARA

Sójová vlákna Sójová moučka obsahuje až 35% bílkovin. Extrakcí v heptanu se odstraňuje olej. V roztoku siřičitanu sodného se extrahuje protein. Spřádací roztok se připravuje rozpuštěním proteinu ve vodných roztocích sody (Na 2 CO 3 ). Zvlákňuje se do srážecí kyselé lázně. Pevnost za sucha 0.7 cn/dtex, za mokra 0.22 cn/dtex a tažnost za sucha 50 5%. Vlákno typu ZICON SILKOOL. Je možno připravit směsná vlákna typu pokožka z polyvinylalkoholu stabilizovaného formaldehydem a jádro z proteinu sóji

Napodobené pavoučí hedvábí Výroba proteinů stejného složení Zvlákňování do metanolu Bakterie, kvasinky neúspěch Rekombinace proteinů z mléčných buněk krav a ledvinových buněk křečků. Geneticky upravené brambory a rajské jablka Trans geneticky upravené kozy produkují proteiny pavoučího hedvábí ve svém mléce Vlákna mají nižší pevnost, vyšší tažnost (až 60%) a vyšší tuhost (menší ohebnost) -Ala-Ala-Ala-Ala-

Napodobené pavoučí hedvábí Trpasličí kozy Mléčné žlázy podobné jako u pavouků Genetický přenos alanin Produkce proteinu 8 g/den fibroin Vlákno BioSteel