Intelligens textíliák
Intelligens textíliáknak azokat az anyagokat nevezzük, amelyek a környezet változásaira reagálnak és annak megfelelően változtatják bizonyos tulajdonságaikat, vagy amelyek „emlékeznek” egy korábbi állapotukra és az attól eltérő állapotot létrehozó változások megszűntével visszatérnek oda.
A ma „intelligensnek” mondott textilanyagok olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket valamilyen speciális cél érdekében mesterségesen hoznak létre a szálszerkezet vagy a kelme kémiai vagy fizikai módosításával, pontosan körülhatárolva, hogy bizonyos változásokra hogyan reagáljanak.
Ezek az anyagok ma a textil- és textilvegyipari kutatás-fejlesztés előterében állnak és általában kísérleti stádiumban vannak. Magától értetődik, hogy a fejlesztők mindenekelőtt a katonai, űrhajózási alkalmazásokra, egyes speciális foglalkozási ágakra (például a tűzoltókra), a professzionális versenysportokra koncentrálnak, amikor ezekkel a témákkal foglalkoznak. Egyre többet hallhatunk-olvashatunk azonban az újabb és újabb megoldásokról, és biztosra vehető, hogy előbb-utóbb szélesebb körben elterjednek majd, akár a „hétköznapi” öltözködésben is (intelligens ruházat).
Hőszabályozó kelmék
Ezekben a kelmékben már gyártásukkor (a kelme kikészítése során) olyan, eredetileg szilárd halmazállapotú részecskéket helyeznek el, amelyek hőhatásra folyékonnyá válnak (Phase Change Materials, rövidítve: PCM, „fázisváltó anyagok”). A halmazállapot megváltozásakor hőelvonás ill. hőleadás történik. A szilárd anyag a megolvasztásához szükséges hőmennyiséget a környezetétől vonja el, ha pedig megszilárdul, a benne felhalmozódott hőt a környezetének adja le. Emiatt az ilyen anyagot tartalmazó kelmékből készült ruházat hőszabályozó szerepet tölthet be, hiszen ha meleg van, a hő egy része arra fordítódik, hogy megolvassza a halmazállapot-váltó anyagot, ha pedig lehűl a levegő, az ismét megszilárduló halmazállapot-váltó anyag hőt ad le, vagyis melegít. A halmazállapot-változás (folyékonnyá válás ill. megszilárdulás) időtartama alatt az anyag hőmérséklete állandó marad.
A textilanyagokban alkalmazott halmazállapot-váltó anyag rendszerint paraffin, amit műanyagból készült ún. mikrokapszulákban helyeznek el. Ezek 6–10 ezredmilliméter méretű gömböcskék, amelyeket kenéssel, telítéssel, vagy hab formájában visznek fel a kelmére és rögzítenek a textilszálakhoz, így azok maradandóan ott vannak, az ismételt mosást és a mechanikai igénybevételeket is elviselik. Van olyan eljárás is, amelynél ezeket a mikrokapszulákat belefonják a fonalba; erre legalkalmasabbnak a poliakrilnitril fonal bizonyult. Különböző ruházati cikkek – köztük zoknik, kesztyűk – készítésére már használnak ilyen fonalakat.
A halmazállapot-váltó anyag hőszabályozó képessége elsősorban annak a ruházatban elhelyezett mennyiségétől függ, de azt is megfigyelték, hogy egy ritkább szerkezetű, de vastagabb kelmében a paraffin halmazállapot-változása lassabban megy végbe, mint egy vékony, sűrű szerkezetű kelmében, tehát a kelmeszerkezet is befolyásolja az ilyen termékek hatékonyságát.
Elektromosságot vezető szálak
A legegyszerűbb módja annak, hogy egy textilszálat elektromosan vezetővé tegyenek, az, hogy valamilyen fémmel vonják be. Erre leggyakrabban ezüstöt vagy aranyat használnak. Ennek a módszernek azonban az a hátránya, hogy ezek a bevonó anyagok nem ugyanolyan mértékben nyúlnak vagy zsugorodnak terhelés ill. tehermentesítés hatására, mint maga a szálasanyag, ezért használat közben a fellépő erők vagy a hőmérsékletingadozások következtében a bevonat elszakadozik, lekopik és elveszti eredeti hatását.
Újabban egyre jobban terjednek az elektromosságot vezető polimerekből készülő fonalak is, amelyek tartósan megőrzik ezt a tulajdonságukat.
Ha egy egyébként rugalmas (például elasztán) fonalat azáltal tesznek elektromosan vezetővé, hogy előbb arany, majd ezüst bevonattal látják el, akkor ez a fonal nyújtás hatására megváltoztatja a villamos vezető képességét, ami a tehermentesítésekor nagyjából az eredeti értékére áll vissza. Ezen az alapon készíthetnek ilyen fonalból olyan kelmét, ami periodikus mozgásokat érzékelve változó elektromos jeleket állít elő. Pulzusszámlálásra, a légzés szaporaságának mérésére és regisztrálására, de más célokra is fel lehet használni ezt a tulajdonságát.
Elektromosan vezető szálakat alkalmazhatnak például intelligens ruházati termékek napelemeinek készítéséhez.
Színváltó textíliák
Az elektromosan vezető szálak egyik érdekes felhasználási területe a színváltó kelmék készítése. Elektromos jel hatására ezek a szálak s így a belőlük készült kelmék megváltoztatják fényvisszaverő képességüket és ezzel színüket, mintázatukat. Katonai célra álcázásra szánják az ilyen kelmét, amivel lehetővé teszik, hogy annak színe a környezethez hasonlítson, ezért „kaméleon-kelmének” nevezik őket.
A színezékek egy része olyan tulajdonságú, hogy az általuk létrehozott szín a környezeti hőmérséklettől függ. Textilipari szempontból azok az ún. fotokróm színezékek érdekesek, amelyek folyékony kristályok. A folyékony kristály fényvisszaverő tulajdonsága a hőmérséklettől függően változik, aminek eredménye a színváltozás. Az ilyen folyékony kristályban ugyanis az egymáshoz kapcsolódó molekulák csavarvonal formában rendeződnek el. A visszavert fény hullámhossza attól függ, hogy mekkora a csavarvonal emelkedési szöge, amit viszont befolyásol, hogy milyen mértékben nyúlt meg a molekula a hőmérséklet hatására. A színezéket pigment eljárással, mikrokapszulákba zárva viszik fel a kelmére.
Egy másik módszernél olyan színezéket használnak, amelynek molekulaszerkezete a hőmérséklet függvénye. Az önmagában színtelen és alacsonyabb hőmérsékleten szilárd halmazállapotú színezéket itt is mikrokapszulákban viszik fel a textilanyagra. Melegítés hatására a szer fokozatosan folyékonnyá válik és elszíneződik, hűtés hatására pedig ismét megszilárdul és veszít a színéből.
Készítettek olyan katonai sátrat, amelynek anyaga érzékeli a napsugárzás irányát és annak megfelelően változtatja a kelme színét, hogy jobban védjen a túlságos felmelegedéstől. De az ilyen színváltó kelmék nemcsak katonai célokra használhatók: jó hasznát vehetik ezeknek a divatcikkek gyártói is.
Egyéb környezeti hatásokra reagáló textilanyagok
A környezeti hatásokra reagáló textilanyagok érdekes példáját jelentik azok a kelmék, amelyek bizonyos vegyszerek vagy mechanikai hatások esetén megváltoztatják szerkezetük sűrűségét és ezzel ellenállóbbá teszik azt a külső hatással szemben. Nem véletlen, hogy ezeket is katonai célokra fejlesztették ki, vegyvédelemre ill. repeszek, lövedékek okozta sérülések elkerülésére.
Kifejlesztettek olyan szálasanyagokat és kelmebevonó vegyületeket, amelyek molekulaszerkezetüket nedvesség – például az izzadság – hatására oly módon változtatják meg, hogy képesek legyenek a nedvességet felszívni.
Eredeti alakjukra „emlékező” textíliák
Ilyen tulajdonságú textíliákkal már régebben is találkozhattunk. Gondoljunk például a gumi- vagy az elasztánfonalakra, amelyek terhelés (mint környezeti hatás) alatt és annak függvényében megnyúlnak, majd a terhelés megszűntével egy idő után többé-kevésbé visszanyerik eredeti méretüket, azaz „emlékeznek”. A szintetikus szálak egy része bizonyos hőmérsékleten „hőrögzíthető”, vagyis felhevített állapotban felvett (például göndörített) alakjukat egy alacsonyabb hőmérsékleten bekövetkezett erőhatás (például nyújtás) megszűntével ismét visszanyerik, azaz „emlékeznek” göndörített állapotukra – ez az alapja a fonalterjedelmesítésnek.
Az „intelligens textíliákat” azonban nem ezek az immár hagyományosnak tekinthető anyagok képviselik, hanem azok, amelyek például meghatározott polimerekből (például poliuretánból) készült kelmékből légkamrás szerkezeteket állítanak elő. A légkamra mérete és ezzel a termék hőszigetelő képessége a hőmérséklettől függ, vagyis önszabályozó módon működik.
Kapcsolódó szócikkek
Források
- Lázár K.: Az intelligens ruházat. CÉLiránytű, XIV. (2004) 295. sz. 24-25. old.
- Lázár K.: Hőszabályozó textíliák. Magyar Textiltechnika, LIX. (2006) 3. sz. 76. old.