Polyakrylonitrilová vlákna: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Smazaný obsah Přidaný obsah
mBez shrnutí editace
Dinybot (diskuse | příspěvky)
m robot: typografické a kódové korekce a náhrady přesměrování podle specifikace
Řádek 4: Řádek 4:
== Historický vývoj. ==
== Historický vývoj. ==
PAN vlákno bylo vyvinuto ve 40. letech [[20. století]], s komerčním využitím se začalo v roce [[1950]].
PAN vlákno bylo vyvinuto ve 40. letech [[20. století]], s komerčním využitím se začalo v roce [[1950]].


V roce [[2005]] dosáhla světová produkce 2,5 milionu tun, v západní Evropě byla v roce 2005 zaznamenána výroba 148 000 tun <ref>http://www.cirfs.org/frames_04_04.htm</ref>
V roce [[2005]] dosáhla světová produkce 2,5 milionu tun, v západní Evropě byla v roce 2005 zaznamenána výroba 148 000 tun <ref>http://www.cirfs.org/frames_04_04.htm</ref>
, což byla jen asi polovina množství z roku 2000.
, což byla jen asi polovina množství z roku 2000.
V ČR se polyakrylové vlákno nikdy nevyrábělo.
V ČR se polyakrylové vlákno nikdy nevyrábělo.


== Chemické složení ==
== Chemické složení ==
[[Image:Acrylic_40x.JPG|thumbnail|250px|PAN vlákno 400 x zvětšené]]
[[Soubor:Acrylic 40x.JPG|thumbnail|250px|PAN vlákno 400 x zvětšené]]
Podle obsahu [[akrylonitril]]u se rozlišují dva typy akrylového vlákna:
Podle obsahu [[akrylonitril]]u se rozlišují dva typy akrylového vlákna:


Řádek 22: Řádek 22:
Akrylonitril se vyrábí z [[propylen]]u a [[amoniak]]u. Akrylonitril se [[polymer]]izuje, polymer se rozpouští a zvlákňuje.
Akrylonitril se vyrábí z [[propylen]]u a [[amoniak]]u. Akrylonitril se [[polymer]]izuje, polymer se rozpouští a zvlákňuje.


Menší část se zvlákňuje ''suchým způsobem''. (Tekutina z vlákenné hmoty se po průchodu tryskami vypaří). Přibližně 80 % světové výroby se ''spřádá za mokra''. Vlákenná hmota zde po průchodu tryskami tvrdne ''[[koagulace|koagulací]]''.
Menší část se zvlákňuje ''suchým způsobem''. (Tekutina z vlákenné hmoty se po průchodu tryskami vypaří). Přibližně 80 % světové výroby se ''spřádá za mokra''. Vlákenná hmota zde po průchodu tryskami tvrdne ''[[koagulace|koagulací]]''.


Mimo normálního, jednoduchého typu se vyrábí celá řada ''modifikovaných druhů''. Na příklad bikomponentní vlákno vzniká tak, že každým ze dvou otvorů dvojité trysky probíhá roztok s rozdílnou sráživostí nebo afinitou k barvivům a materiál z obou otvorů se před ztvrdnutím spojuje dohromady.
Mimo normálního, jednoduchého typu se vyrábí celá řada ''modifikovaných druhů''. Na příklad bikomponentní vlákno vzniká tak, že každým ze dvou otvorů dvojité trysky probíhá roztok s rozdílnou sráživostí nebo afinitou k barvivům a materiál z obou otvorů se před ztvrdnutím spojuje dohromady.
''Modifikované druhy'' polyakrylu se odlišují (alespoň teoreticky) od ''modakrylu''. Při výrobě tohoto vlákna obsahuje roztok 20-50 % [[vinylchlorid]]u, čímž se má především snížit hořlavost výsledného vlákna.
''Modifikované druhy'' polyakrylu se odlišují (alespoň teoreticky) od ''modakrylu''. Při výrobě tohoto vlákna obsahuje roztok 20-50 % [[vinylchlorid]]u, čímž se má především snížit hořlavost výsledného vlákna.


Řádek 32: Řádek 32:
== Vlastnosti ==
== Vlastnosti ==
*Polyakryl má vynikající odolnost proti vlivům světla, povětrnosti a mikroorganizmů.
*Polyakryl má vynikající odolnost proti vlivům světla, povětrnosti a mikroorganizmů.
*Pevnost je nižší než u jiných syntetických vláken a tím ale i nižší sklon ke žmolkování (''pilling'').
*Pevnost je nižší než u jiných syntetických vláken a tím ale i nižší sklon ke žmolkování (''pilling'').
*PAN vlákno je pružné a měkké, velmi vhodné k mísení s vlnou a jako alternativa k vlněným výrobkům.
*PAN vlákno je pružné a měkké, velmi vhodné k mísení s vlnou a jako alternativa k vlněným výrobkům.


== Použití ==
== Použití ==
[[Image:Vorhang.jpg|thumbnail|250px|Svinovací závěsy z PAN příze]]
[[Soubor:Vorhang.jpg|thumbnail|250px|Svinovací závěsy z PAN příze]]
Staplové příze z čistého polyakrylu se velmi často požívají k výrobě strojních i ručních pletenin všeho druhu.
Staplové příze z čistého polyakrylu se velmi často požívají k výrobě strojních i ručních pletenin všeho druhu.


Z tkaného zboží je akryl sotva nahraditelný u levných přikrývek, nábytkových potahů, u imitátů kožešin a u všech textilií vystavených povětrnostním vlivům (markýzy, slunečníky atd).
Z tkaného zboží je akryl sotva nahraditelný u levných přikrývek, nábytkových potahů, u imitátů kožešin a u všech textilií vystavených povětrnostním vlivům (markýzy, slunečníky atd).


== Zacházení s výrobky z polyakrylových vláken ==
== Zacházení s výrobky z polyakrylových vláken ==
Výrobky jsou obvykle označovány obchodními názvy jako: ''Dolan, Dralon, Orlon, Cashmilon'' atd.
Výrobky jsou obvykle označovány obchodními názvy jako: ''Dolan, Dralon, Orlon, Cashmilon'' atd.


Praní je možné jen ve vlažné vodě, žehlení je většinou zbytečné (nemačkavost).
Praní je možné jen ve vlažné vodě, žehlení je většinou zbytečné (nemačkavost).
Řádek 50: Řádek 50:
== Uhlíková vlákna ==
== Uhlíková vlákna ==


Polyakrylnitril je nejvhodněší surovina na výrobu uhlíkového vlákna ''pyrolyzou''. Poněkud horší fyzikální hodnoty mají vlákna získaná z alternativních materiálů, na příklad z viskozy nebo pryskyřice.
Polyakrylnitril je nejvhodněší surovina na výrobu uhlíkového vlákna ''pyrolyzou''. Poněkud horší fyzikální hodnoty mají vlákna získaná z alternativních materiálů, na příklad z viskozy nebo pryskyřice.


První uhlíkové vlákno (z bambusu) vyrobil Edison v roce 1890.
První uhlíkové vlákno (z bambusu) vyrobil Edison v roce 1890.
V roce 1955 se podařila orientace krystalů uhlíku, což pak umožnilo výrobu těchto vláken v širokém měřítku.
V roce 1955 se podařila orientace krystalů uhlíku, což pak umožnilo výrobu těchto vláken v širokém měřítku.


Výrobní proces probíhá v několika stupních<ref>http://www.zoltek.com/panex_products/</ref>:
Výrobní proces probíhá v několika stupních<ref>http://www.zoltek.com/panex_products/</ref>:
Řádek 61: Řádek 61:
zahřívání bez přístupu vzduchu (karbonizace) na nejméně 1300° C. (Výsledek: roztavený polymer ve tvaru stužky) =>
zahřívání bez přístupu vzduchu (karbonizace) na nejméně 1300° C. (Výsledek: roztavený polymer ve tvaru stužky) =>
kondenzace polymeru do tvaru lamel. (Polymer obsahuje atomy dusíku, který se v tomto stádiu odděluje v plynné formě a zůstává až 98 % uhlíku) =>
kondenzace polymeru do tvaru lamel. (Polymer obsahuje atomy dusíku, který se v tomto stádiu odděluje v plynné formě a zůstává až 98 % uhlíku) =>
krystalizace lamel, velikostí a orientací krystalů se určují vlastnosti výsledného vlákna.
krystalizace lamel, velikostí a orientací krystalů se určují vlastnosti výsledného vlákna.


Výsledné vlákno se dodává k dalšímu zpracování jako hedvábí, stříž o délce 3–12 mm nebo mleté 100-155 μm dlouhé ústřižky. <ref>http://www.sglcarbon.de/sgl_t/fibers/panox_d.html.</ref>
Výsledné vlákno se dodává k dalšímu zpracování jako hedvábí, stříž o délce 3–12 mm nebo mleté 100-155 μm dlouhé ústřižky. <ref>http://www.sglcarbon.de/sgl_t/fibers/panox_d.html.</ref>
Řádek 78: Řádek 78:
[[°C]]
[[°C]]
|-
|-
|uhlíkové
|uhlíkové
|3,8
|3,8
|1,6
|1,6
|225
|225
|2400
|2400
|-
|-
|p-aramid
|p-aramid
|2,8
|2,8
|3-5
|3-5
|110
|110
|550
|550
|-
|-
|skleněné
|skleněné
|cca. 1,8
|cca. 1,8
|2-5
|2-5
|7-45
|7-45
Řádek 102: Řádek 102:
V tabulce vlevo jsou uvedeny některé parametry vlákna o průměru 7-7,5 μm s obsahem 95 % uhlíku v porovnání s podobnými vlákny.
V tabulce vlevo jsou uvedeny některé parametry vlákna o průměru 7-7,5 μm s obsahem 95 % uhlíku v porovnání s podobnými vlákny.


Tepelná a elektrická vodivost je u uhlíkových vláken závislá na modifikaci při výrobě a ta je volitelná mezi silnou vodivostí a dobrou izolační schopností.
Tepelná a elektrická vodivost je u uhlíkových vláken závislá na modifikaci při výrobě a ta je volitelná mezi silnou vodivostí a dobrou izolační schopností.


'''Použití'''
'''Použití'''


• Hedvábí se zpracovává na textilní výrobky (viz. příklady), jako příměs umělých hmot a stavebních materiálů ke zvýšení pevnosti nebo vodivosti a také jako vinutí v elektronice.
• Hedvábí se zpracovává na textilní výrobky (viz příklady), jako příměs umělých hmot a stavebních materiálů ke zvýšení pevnosti nebo vodivosti a také jako vinutí v elektronice.


[[Image:Kohlenstofffasermatte.jpg|thumbnail|250px|Tkanina z uhlíkového hedvábí ]]
[[Soubor:Kohlenstofffasermatte.jpg|thumbnail|250px|Tkanina z uhlíkového hedvábí ]]


Příklady textilního zpracování <ref>http://www.sglcarbon.de/sgl_t/industrial/sigratex/data/broad_d.html</ref>:
Příklady textilního zpracování <ref>http://www.sglcarbon.de/sgl_t/industrial/sigratex/data/broad_d.html</ref>:


- Tkaniny v plátnové a képrové vazbě, v šířce 120 cm, 4–12 nití/cm, osnova i útek z uhlíkové příze 70-800 tex nebo směsi s útkem z aramidové nebo skleněné příze
- Tkaniny v plátnové a képrové vazbě, v šířce 120 cm, 4–12 nití/cm, osnova i útek z uhlíkové příze 70-800 tex nebo směsi s útkem z aramidové nebo skleněné příze


- Pásy v šířkách 5-15 cm jsou v podobném složení jako tkaniny.
- Pásy v šířkách 5-15 cm jsou v podobném složení jako tkaniny.


Tkaniny se zpravidla používají k výrobě ''plastů'' (angl. Composite, něm.Verbundwerkstoff) na extrémně namáhané stavební díly lodí, letadel, raket atd. Prvotřídní plasty se nejčastěji zhotovují jako prefabrikáty (''prepregs'') tím způsobem, že se na speciálních zařízeních tkanina (nebo osnova z uhlíkových nití) napouští pryskyřicí (30-50 % váhového podílu).
Tkaniny se zpravidla používají k výrobě ''plastů'' (angl. Composite, něm.Verbundwerkstoff) na extrémně namáhané stavební díly lodí, letadel, raket atd. Prvotřídní plasty se nejčastěji zhotovují jako prefabrikáty (''prepregs'') tím způsobem, že se na speciálních zařízeních tkanina (nebo osnova z uhlíkových nití) napouští pryskyřicí (30-50 % váhového podílu).
• Stříže se používají k výrobě plastů vstřikovací metodou. Tyto výrobky se uplatňují zejména na místech s velkými rozdíly teploty.
• Stříže se používají k výrobě plastů vstřikovací metodou. Tyto výrobky se uplatňují zejména na místech s velkými rozdíly teploty.


Příklad výrobku ze stříže: Rouno v šířce 100 cm, délka vláken 12 mm, 10 % pojiva (polyvinyl), tlouštka 0,25-0,35 mm, váha 20-30-g/cm2
Příklad výrobku ze stříže: Rouno v šířce 100 cm, délka vláken 12 mm, 10 % pojiva (polyvinyl), tlouštka 0,25-0,35 mm, váha 20-30-g/cm2
Řádek 125: Řádek 125:
• Použití mletých vláken je podobné jako u stříže. Tento materiál je také vhodný jako příměs ke zlepšení elektrické vodivosti, na př. u podlahovin.
• Použití mletých vláken je podobné jako u stříže. Tento materiál je také vhodný jako příměs ke zlepšení elektrické vodivosti, na př. u podlahovin.


[[Image:Kohlenstoffnanoroehre_Animation.gif|thumbnail|200px|Schematické zobrazení uhlíkové trubičky]]
[[Soubor:Kohlenstoffnanoroehre Animation.gif|thumbnail|200px|Schematické zobrazení uhlíkové trubičky]]


• V oblasti ''nanotechnologie'' byly vyvinuty umělé svaly z ''uhlíkových trubiček'' (carbon nanotubes,CNT), které jsou stokrát silnější než lidský sval. V plánu jsou obleky pro americkou armádu, ve kterých budou tyto elementy integrovány. V tomto oděvu pak mají vojáci snadno překonávat velké terénní překážky a dopravovat těžká břemena.
• V oblasti ''nanotechnologie'' byly vyvinuty umělé svaly z ''uhlíkových trubiček'' (carbon nanotubes,CNT), které jsou stokrát silnější než lidský sval. V plánu jsou obleky pro americkou armádu, ve kterých budou tyto elementy integrovány. V tomto oděvu pak mají vojáci snadno překonávat velké terénní překážky a dopravovat těžká břemena.




Řádek 136: Řádek 136:
* Hofer: Stoffe, ISBN 3-87150-365-5, Deutscher Fachverlag Frankfurt/Main 1992, str. 337-358
* Hofer: Stoffe, ISBN 3-87150-365-5, Deutscher Fachverlag Frankfurt/Main 1992, str. 337-358
* Příručka textilního odborníka (SNTL Praha 1981) str.191-196 a 209
* Příručka textilního odborníka (SNTL Praha 1981) str.191-196 a 209
* Sval z uhlíku:“ Supermann für die Supermacht“ (DER SPIEGEL (2/2007) - 08.01.2007, str. 171)
* Sval z uhlíku:“ Supermann für die Supermacht“ (DER SPIEGEL (2/2007) - 08.01.2007, str. 171)

[[Kategorie:Textil]]
[[Kategorie:Textil]]

Verze z 12. 3. 2007, 13:23

(mezinárodní zkratka: PAN)


Historický vývoj.

PAN vlákno bylo vyvinuto ve 40. letech 20. století, s komerčním využitím se začalo v roce 1950.

V roce 2005 dosáhla světová produkce 2,5 milionu tun, v západní Evropě byla v roce 2005 zaznamenána výroba 148 000 tun [1] , což byla jen asi polovina množství z roku 2000. V ČR se polyakrylové vlákno nikdy nevyrábělo.

Chemické složení

PAN vlákno 400 x zvětšené

Podle obsahu akrylonitrilu se rozlišují dva typy akrylového vlákna:

- normální typ s obsahem nejméně 85 % akrylonitrilu

- modakryl obsahuje nejméně 50 (v Americe 35) a nejvýš 85 % akrylonitrilu

Výroba

[2] Akrylonitril se vyrábí z propylenu a amoniaku. Akrylonitril se polymerizuje, polymer se rozpouští a zvlákňuje.

Menší část se zvlákňuje suchým způsobem. (Tekutina z vlákenné hmoty se po průchodu tryskami vypaří). Přibližně 80 % světové výroby se spřádá za mokra. Vlákenná hmota zde po průchodu tryskami tvrdne koagulací.

Mimo normálního, jednoduchého typu se vyrábí celá řada modifikovaných druhů. Na příklad bikomponentní vlákno vzniká tak, že každým ze dvou otvorů dvojité trysky probíhá roztok s rozdílnou sráživostí nebo afinitou k barvivům a materiál z obou otvorů se před ztvrdnutím spojuje dohromady.

Modifikované druhy polyakrylu se odlišují (alespoň teoreticky) od modakrylu. Při výrobě tohoto vlákna obsahuje roztok 20-50 % vinylchloridu, čímž se má především snížit hořlavost výsledného vlákna.

PAN vlákno se dodává k textilnímu zpracování jako hedvábí, kabílek nebo stříž.

Vlastnosti

  • Polyakryl má vynikající odolnost proti vlivům světla, povětrnosti a mikroorganizmů.
  • Pevnost je nižší než u jiných syntetických vláken a tím ale i nižší sklon ke žmolkování (pilling).
  • PAN vlákno je pružné a měkké, velmi vhodné k mísení s vlnou a jako alternativa k vlněným výrobkům.

Použití

Svinovací závěsy z PAN příze

Staplové příze z čistého polyakrylu se velmi často požívají k výrobě strojních i ručních pletenin všeho druhu.

Z tkaného zboží je akryl sotva nahraditelný u levných přikrývek, nábytkových potahů, u imitátů kožešin a u všech textilií vystavených povětrnostním vlivům (markýzy, slunečníky atd).

Zacházení s výrobky z polyakrylových vláken

Výrobky jsou obvykle označovány obchodními názvy jako: Dolan, Dralon, Orlon, Cashmilon atd.

Praní je možné jen ve vlažné vodě, žehlení je většinou zbytečné (nemačkavost).

Při chemickém čistění se polyakryl chová zcela odlišně od jiných syntetických vláken, proto musí být obsah PAN na výrobcích podaných k čištění zřetelně vyznačen.

Uhlíková vlákna

Polyakrylnitril je nejvhodněší surovina na výrobu uhlíkového vlákna pyrolyzou. Poněkud horší fyzikální hodnoty mají vlákna získaná z alternativních materiálů, na příklad z viskozy nebo pryskyřice.

První uhlíkové vlákno (z bambusu) vyrobil Edison v roce 1890. V roce 1955 se podařila orientace krystalů uhlíku, což pak umožnilo výrobu těchto vláken v širokém měřítku.

Výrobní proces probíhá v několika stupních[3]:

Zahřívání horkým vzduchem => oxydace => zahřívání bez přístupu vzduchu (karbonizace) na nejméně 1300° C. (Výsledek: roztavený polymer ve tvaru stužky) => kondenzace polymeru do tvaru lamel. (Polymer obsahuje atomy dusíku, který se v tomto stádiu odděluje v plynné formě a zůstává až 98 % uhlíku) => krystalizace lamel, velikostí a orientací krystalů se určují vlastnosti výsledného vlákna.

Výsledné vlákno se dodává k dalšímu zpracování jako hedvábí, stříž o délce 3–12 mm nebo mleté 100-155 μm dlouhé ústřižky. [4]

Výrobní proces je velmi nákladný, za uhlíková vlákna se platí několikanásobně víc než je cena obyčejného syntetického vlákna.[5]

Vlákno Pevnost
v tahu

GPa

Tažnost

%

E-modul

GPa

Bod tání

°C

uhlíkové 3,8 1,6 225 2400
p-aramid 2,8 3-5 110 550
skleněné cca. 1,8 2-5 7-45 850


Vlastnosti

V tabulce vlevo jsou uvedeny některé parametry vlákna o průměru 7-7,5 μm s obsahem 95 % uhlíku v porovnání s podobnými vlákny.

Tepelná a elektrická vodivost je u uhlíkových vláken závislá na modifikaci při výrobě a ta je volitelná mezi silnou vodivostí a dobrou izolační schopností.


Použití

• Hedvábí se zpracovává na textilní výrobky (viz příklady), jako příměs umělých hmot a stavebních materiálů ke zvýšení pevnosti nebo vodivosti a také jako vinutí v elektronice.

Tkanina z uhlíkového hedvábí

Příklady textilního zpracování [6]:

- Tkaniny v plátnové a képrové vazbě, v šířce 120 cm, 4–12 nití/cm, osnova i útek z uhlíkové příze 70-800 tex nebo směsi s útkem z aramidové nebo skleněné příze

- Pásy v šířkách 5-15 cm jsou v podobném složení jako tkaniny.

Tkaniny se zpravidla používají k výrobě plastů (angl. Composite, něm.Verbundwerkstoff) na extrémně namáhané stavební díly lodí, letadel, raket atd. Prvotřídní plasty se nejčastěji zhotovují jako prefabrikáty (prepregs) tím způsobem, že se na speciálních zařízeních tkanina (nebo osnova z uhlíkových nití) napouští pryskyřicí (30-50 % váhového podílu).

• Stříže se používají k výrobě plastů vstřikovací metodou. Tyto výrobky se uplatňují zejména na místech s velkými rozdíly teploty.

Příklad výrobku ze stříže: Rouno v šířce 100 cm, délka vláken 12 mm, 10 % pojiva (polyvinyl), tlouštka 0,25-0,35 mm, váha 20-30-g/cm2

• Použití mletých vláken je podobné jako u stříže. Tento materiál je také vhodný jako příměs ke zlepšení elektrické vodivosti, na př. u podlahovin.

Schematické zobrazení uhlíkové trubičky

• V oblasti nanotechnologie byly vyvinuty umělé svaly z uhlíkových trubiček (carbon nanotubes,CNT), které jsou stokrát silnější než lidský sval. V plánu jsou obleky pro americkou armádu, ve kterých budou tyto elementy integrovány. V tomto oděvu pak mají vojáci snadno překonávat velké terénní překážky a dopravovat těžká břemena.


Reference

Literatura

  • Hofer: Stoffe, ISBN 3-87150-365-5, Deutscher Fachverlag Frankfurt/Main 1992, str. 337-358
  • Příručka textilního odborníka (SNTL Praha 1981) str.191-196 a 209
  • Sval z uhlíku:“ Supermann für die Supermacht“ (DER SPIEGEL (2/2007) - 08.01.2007, str. 171)