mały|Włóczki wykonane z włókna akrylowego Włókna akrylowe – syntetyczne włókna tworzone z polimeru (poliakrylonitrylu). Materiał ten jest znany również pod nazwami: poliakryl, anilana lub orlon.

Akrylonitryl, monomer stanowiący podstawę włókien akrylowych, został odkryty w 1893 roku. Polimery o wysokiej zawartości akrylonitrylu nie mogły być topione ani rozpuszczane w znanych wówczas rozpuszczalnikach do lat 30. XX wieku. W 1938 roku Herbert Rein odkrył, że poliakrylonitryl rozpuszcza się w wodnych roztworach niektórych soli nieorganicznych (między innymi chlorku cynku i tiocyjanianu wapnia), a w latach 40. XX wieku znaleziono odpowiednie rozpuszczalniki organiczne.

Po raz pierwszy włókna akrylowe zostały wyprodukowane przez amerykańską firmę DuPont, która w latach 40. XX wieku prowadziła badania nad polimerami syntetycznymi.

Nazwy „akryl” lub „materiał akrylowy” są potocznie używane w odniesieniu do innego polimeru – polimetakrylanu metylu (PMMA), zwanego też akrylem sanitarnym lub szkłem akrylowym. Z PMMA wytwarza się między innymi wanny, które charakteryzują się niską masą, dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi oraz gładką powierzchnią, z której można polerować zarysowania. W przeciwieństwie do włókien poliakrylonitrylowych (PAN) PMMA jest sztywnym, przezroczystym tworzywem termoplastycznym, wykorzystywanym w wyrobach sanitarnych, a nie w przemyśle tekstylnym.

Właściwości fizykochemiczne Włókna akrylowe charakteryzują się niską masą, miękkością, dobrą izolacyjnością cieplną, wysoką odpornością na czynniki chemiczne i atmosferyczne oraz fizycznym podobieństwem do wełny. Wysoka odporność chemiczna włókien poliakrylonitrylowych zależy od rodzaju i zawartości drugiego oraz trzeciego komonomeru w strukturze polimeru.

Zdecydowana większość włókien akrylowych produkowana jest w postaci włókien ciętych (staplowych). Udział ciągłych włókien filamentowych w całkowitej produkcji wynosi poniżej 0,3%.

Zastosowania mały|Zielona przędza akrylowa do szydełkowania Akryl fakturą przypomina wełnę i jest stosowany jako jej zamiennik ze względu na niższą cenę oraz większą wytrzymałość. Ze względu na dobrą podatność na obróbkę w systemach przędzenia wełniarskiego, bawełnianego i czesankowego, a także w urządzeniach tkackich i dziewiarskich, przędza ta znajduje zastosowanie w przemyśle włókienniczym.

Wytwarza się z niego między innymi czapki, rękawiczki, szaliki, swetry i imitacje futer. Jest wykorzystywany do produkcji podszewek do butów, a także do tkanin tapicerskich, koców i dywanów. Przędza akrylowa jest używana w dziewiarstwie ręcznym (na drutach lub szydełku) jako tańsza alternatywa dla włókien naturalnych.

Proces produkcyjny mały|Sweter, który w składzie ma 26% włókna akrylowego Włókno akrylowe wytwarzane jest poprzez rozpuszczenie polimeru w rozpuszczalniku, dozowanie go przez wielootworową dyszę przędzalniczą i koagulację powstałych włókien w wodnym roztworze wykorzystanej substancji (przędzenie na mokro) lub odparowanie rozpuszczalnika w strumieniu ogrzanego gazu obojętnego (przędzenie na sucho). Następnie włókno jest myte, rozciągane, suszone i zagniatane.

Formowanie ze stanu stopionego nie znajduje zastosowania komercyjnego ze względu na brak możliwości uzyskania stabilnej fazy stopionego polimeru bez jego rozkładu, dlatego większość włókien powstaje w procesie przędzenia na mokro. Zmodyfikowaną odmianą tej techniki jest formowanie ze szczeliną powietrzną (ang. dry-jet wet-spinning), w której roztwór polimeru wytłaczany jest z dyszy do środowiska gazowego przed zanurzeniem w kąpieli krzepnięcia, co pozwala zwiększyć prędkość procesu i uzyskać włókna o wyższych parametrach mechanicznych.

Większość komercyjnych włókien akrylowych wytwarza się z kopolimerów, w których do 15% masy stanowią komonomery poprawiające rozpuszczalność, na przykład octan winylu, akrylan metylu lub metakrylan metylu. Kontrolę nad właściwościami barwiącymi uzyskuje się poprzez wprowadzenie do struktury polimeru komonomerów kwasowych lub zasadowych, takich jak kwasy winylo- i allilosulfonowe czy winylopirydyna.

Zachowanie termiczne i mechaniczne Właściwości mechaniczne włókien akrylowych wykazują wrażliwość na działanie temperatury, co nasila się w środowisku wilgotnym – powyżej temperatury zeszklenia (ok. 85 °C w wodzie) ich moduł początkowy znacznie spada, a wydłużenie przy zerwaniu wzrasta do czterech razy.

W poliakrylonitrylu identyfikuje się dwa główne przejścia termiczne w zakresie od 70 °C do 150 °C: przejście zeszklenia (β-przejście) w przedziale 80–105 °C oraz α-przejście w okolicach 140 °C, związane z oddziaływaniami międzycząsteczkowymi grup nitrylowych.

Modyfikacja chemiczna i właściwości termoaktywne mały|Włókno akrylowe pod mikroskopem Przebieg modyfikacji chemicznej włókien z poliakrylonitrylu (PAN) zależy od rodzaju i zawartości drugiego oraz trzeciego komonomeru w cząsteczce polimeru. Wprowadzenie grup aminowych do łańcucha polimerowego umożliwia nadanie im właściwości termoaktywnych, polegających na generowaniu ciepła w wyniku absorpcji wilgoci z otoczenia lub z ciała ludzkiego. Podczas modyfikacji związkami aminowymi barwa włókien ulega stopniowej zmianie z białej na jasnożółtą, żółtą lub jasnopomarańczową w zależności od składu kopolimeru.

Zmodyfikowane chemicznie włókna akrylowe zachowują odpowiednią strukturę włóknistą i wykazują od dwu- do trzykrotnie wyższą wartość ciepła zwilżania (efektu egzotermicznego) w porównaniu z naturalnymi włóknami wełny. Efekt ten wynika zarówno z tworzenia wiązań wodorowych między wprowadzonymi grupami funkcyjnymi a cząsteczkami wody, jak i z oddziaływań między cząsteczkami wody w stanie klastrowym. Nawilżenie takich włókien powoduje wzrost ich temperatury o około 3 °C w czasie 5 minut od kontaktu z wilgocią.

Proces modyfikacji chemicznej, nadający włóknom zdolność do generowania ciepła, może być przeprowadzany bezpośrednio na gotowych włóknach lub tkaninach. Tak zmodyfikowane, termoaktywne tekstylia akrylowe znajdują zastosowanie w produkcji odzieży chroniącej przed zimnem, odzieży sportowej, wyrobów pościelowych, materiałów higieniczno-medycznych, tekstyliów wnętrzarskich oraz przemysłowych materiałów izolacyjnych.

Wpływ na środowisko Badacze z Uniwersytetu Plymouth w Wielkiej Brytanii przeanalizowali zachowanie tkanin syntetycznych podczas prania. Materiały prano w zróżnicowanych temperaturach w domowych pralkach przy użyciu różnych detergentów, aby określić liczbę uwalnianych sztucznych mikrowłókien. Badania wykazały, że tkanina akrylowa uwalniała około 730 000 drobnych cząsteczek syntetycznych (mikroplastików) podczas jednego cyklu prania. Była to wartość pięciokrotnie wyższa niż w przypadku tkaniny z mieszanki poliestru i bawełny oraz blisko półtora raza wyższa w porównaniu z czystym poliestrem.

Przypisy

Kategoria:Włókiennictwo