kunstfibre

Kunstfibre er en fellesbetegnelse for kunstige tekstilfibre. De kan være laget av olje, og omtales da også som syntetiske fibre, de kan være av naturlige råstoffer, enten vegetabilske eller animalske, og kalles da regenererte fibre, eller av uorganiske stoffer som glass, karbon og metall. For tekstiler er det de to første som er viktige. De to mest bruke kunstfibrene er polyester (syntetisk), som er laget av olje, og viskose (regenerert), som oftest er laget av cellulose.

Sammenlignet med naturfibrene, er historien til kunstfibrene kort. Eldst er de regenererte, som ble funnet opp på tampen av 1800-tallet, først for bruk som faste stoffer. De ble tatt i bruk som tekstiler like etter århundreskiftet. Den regenerert cellulosefiberen viskose ble patentert i 1902. Acetat, som også er en cellulosefiber, kom i 1911. Den første syntetiske fiberen var en polypropylen kalt nylon, som ble satt i produksjon i 1939. I dag dominerer de syntetiske kunstfibrene produksjonen av tekstiler, men de regenererte kan få et oppsving på grunn av fokuset på bruk av fornybare ressurser. Det er også innen regenererte fibre det forskes mest i 2020.

Egenskaper

Kunstfibre har, som alle tekstilfibre, molekyler som er ordnet i kjeder og kalles derfor også kjedemolekyler eller polymerer. Fordi de er laget av mennesker, varierer deres egenskaper mye. De syntetiske er billige, sterke, termoplastiske og tar opp lite fuktighet. De smelter når det blir varmt. De regenererte fibrene tar tvert imot ofte opp svært mye fuktighet, brenner lett (som papir) og er ikke termoplastiske. To unntak er her derivatfibrene acetat og triacetat som har mye til felles med de syntetiske.

Egenskapene kan også varieres, innen visse grenser, ved styring av de kjemiske reaksjonene under fremstillingen og de fysiske forholdene under spinneprosessen. Dette gjelder for eksempel trådens diameter, tverrsnittets form og styrke. Fibrene kan også endres gjennom tilsetning av ulike kjemikalier og kan da omtales som modifiserte (for eksempel modakryl).

Typer og produksjon

Kunstfiber. Prinsipptegning som viser en vanlig metode for fremstilling av kunstfibertråd til tekstilproduksjon.

Av /Store norske leksikon ※.

Det er fire grupper av kunstfibre:

  1. Regenererte fibre, som fremstilles av naturlig forekommende polymer som løses opp og gjenvinnes i fiberform uten at den kjemiske sammensetning forandres. Dette kan gjøres gjennom viskosemetoden (viskose og modal) eller kobberoksidammoniakkmetoden (cupro).
  2. Derivatfibre fremstilles også av naturlig forekommende polymerer, men under fremstillingen foregår en reaksjon slik at den kjemiske sammensetningen forandres. Dette kalles også acetatmetoden og fibrene kalles acetat og triacetat.
  3. Syntetiske fibre fremstilles av enkle kjemiske forbindelser som reagerer med hverandre og danner trådformede makromolekyler (for eksempel polyamid, polyester, akryl, elastan).
  4. Andre fibre som fremstilles av uorganiske stoffer som metall, glass og mineraler.

Polymerene, som er faste stoffer, bringes over i væskeform, enten med kjemiske midler eller ved smelting. Denne væsken presses gjennom en dyse, et munnstykke med fine hull, og ved utgangen av dysen overføres polymeren igjen til fast form. Den trekkes så ut, ekstruderes, som endeløse fibre, filamenter, og spoles opp. Dette trinnet i produksjonen kalles spinning og kan best sammenlignes med silkeormens spinning av silketråder for å lage kokongen. Fra hvert hull i dysen får man ett filament, en svært lang sammenhengende fiber. Filamentets tverrsnitt bestemmes av dysehullenes form, og dette tverrsnittet kan varieres etter behov.

Spinningen kan gjøres på ulike måter:

  • Våtspinning, hvor en løsning av polymeren presses gjennom dyser ut i et bad med kjemikalier, som får polymeren til å stivne slik at den kan trekkes ut av badet som fibre.
  • Tørrspinning, hvor polymeren, løst i en flyktig væske, presses ut i et kammer hvor løsemiddelet fordamper og polymeren går over i fast form.
  • Smeltespinning, hvor polymeren smeltes og smelten presses gjennom dyser og stivner ved avkjøling i fiberform. Ved å føre to eller flere polymerer frem til samme dyse, fremstilles bikomponent- eller multikomponentfibre. Polymerene reagerer ikke med hverandre kjemisk, men er fast forbundet, enten side ved side, konsentrisk eller som fibriller i en masse av den ene polymeren.

Etter spinning strekkes kunstfiberne kaldt opp til åtte ganger sin opprinnelige lengde. Derved strekkes og parallelliseres makromolekylene. Strekkprosessen har avgjørende betydning for kunstfibernes egenskaper, for eksempel at fiberdiameteren blir mindre, at strekkstyrken og slitasjemotstanden øker og svellingsevnen reduseres.

Filament fra en dyse med én åpning kalles monofilament, om det er flere, kalles det multifilament. Er fiberen termoplastisk kan den gis ulike permanente overflater og teksturer.

Alle syntetiske kunstfibre er termoplastiske, det vil si at de mykner ved oppvarming og stivner igjen ved avkjøling. Denne egenskapen utnyttes blant annet til å gi fibrene en varig krusning. Formingen av filamentene kan foretas på mange måter, og det er utviklet en rekke prosesser som gir forskjellige garntyper. En fellesbetegnelse for slike prosesser er teksturering. De viktigste forbedringene som oppnås ved teksturering er at garnet blir mer luftig og voluminøst (bulk-garn), eller elastisk (stretch-garn). Fiberene kuttes ofte opp i kortere stapelfibre, som gis ulike teksturer for å etterligne naturfibrene bomull og ull. Betegnelsen «spun» settes da ofte inn foran fibernavnet. Noen typer kunstfibre kan splittes opp slik at man får ekstremt tynne fibre, såkalte mikrofibre.

Historie og bruk

Den første kunstfiberen ble fremstilt av cellulosenitrat og ble kalt kollodiumsilke av franskmannen Hilaire de Chardonnet i 1889. Den gikk fort ut av produksjon. I de to påfølgende årene ble det utviklet to regenererte cellulosefibre; cupro (tidligere kalt kobbersilke eller Bembergsilke) og viskose, patentert i 1902. Kobbersilken ble mye brukt helt opp i 1950- og 1960-årene. Etter en nedgang i de etterfølgende årene, har den kommet sterkere tilbake. Viskosefibre har hatt en viss betydning hele tiden.

Interessen for viskose vokser ikke minst for å finne mindre miljøbelastende erstatninger for bomull og polyester. Etter andre verdenskrig kom to nye cellulosefibre: modal, som er en regenerert fiber, og triacetat, som er en derivatfiber. Etter år 2000 har viskose markedsført som «bambus» eller «bambusviskose» fått stort gjennomslag, fordi fiberen ble markedsført som en naturfiber, med sterke og udokumenterte påstander om gunstige miljø- og bruksegenskaper.

Gjennombruddet for de syntetiske fibrene kom før og under andre verdenskrig, til tross for at det allerede i 1931 lyktes et tysk firma, I. G. Farbenindustrie, å fremstille en fiber av polyvinylklorid og at tyskeren Otto Bayer i 1937 laget polyuretan. I 1939 sendte et amerikansk firma, DuPont, de første nylonstrømpene ut på markedet. Samtidig lanserte I. G. Farbenindustrie sin perlonfiber av polyamid i Tyskland.

I 1941 tok et britisk firma, ICI, ut det første patent på fremstilling av polyesterfibre. Året etter var amerikanerne og tyskerne igjen ute samtidig, denne gangen med fremstillingen av akryl. Produksjonen av de syntetiske fibrene ble ikke særlig stor under og like etter andre verdenskrig, fordi fremstillingen var basert på kull og petroleumsprodukter, som da var mangelvarer. Først i 1960-årene ble det mulig virkelig å masseprodusere syntetiske fibre i stor stil.

I de følgende tiårene ble det lagt mindre vekt på å utvikle fibre av nye polymerer. Istedet ble det arbeidet med å modifisere, forandre, fibrenes egenskaper for å gjøre dem best mulig egnet for ulik bruk. Det ble også arbeidet med å utvikle av nye produkter av fibrene. På 1980-tallet fikk bruken av kunstfibre et viktig oppsving, nært knyttet til økt produksjon og forbruk av tekstiler med lav pris. Fleece av polyester og nye syntetiske undertøy, samt allværsjakker, var viktige produkter, men endringen omfattet også bruk av kunstfiber, spesielt syntetiske, i en lang rekke produkter alene eller i blanding med naturfiber. Mange av disse produktene etterligner tidligere produkter i naturfibre. Bruken av syntetiske tekstilfibre har økt svært raskt, og utgjorde i 2018 65 prosent av den globale tekstilfiberproduksjonen. Regenererte kunstfibre av viskose utgjorde 6 prosent.

Fra 1970-årene ble det lansert mikrofibre. Dette er fiber med maksimalt 1,0 decitex, det vil si 10 000 meter tråd som ikke skal veie mer enn ett gram. Det lages tråder som er 0,1 decitex og mindre. Men den mest vanlige tykkelsen for mikrofiber er 0,6–0,8 decitex. Mikrofibre brukes også som betegnelse på alle fibre under en viss størrelse.

Miljøproblemer

Miljøproblemene relatert til tekstilproduksjon og forbruk er sammensatte, og delvis ulike for de ulike fibrene, se derfor syntetiske fibre, regenererte fibre, og de spesifikke fibrene for mer detaljer. Den enorme veksten i forbruket av klær, har kommet som en vekst i bruken av kunstfibre, spesielt de syntetiske fibrene på grunn av deres lave pris og anvendelighet. Veksten i mengde fører med seg en stadig økning i de miljøproblemene som produksjon (spinning, farging, etterbehandlinger, strikking og veving, søm), emballasje, transport, bruk og avhending skaper.

Råvareproduksjon er mest problematisk for de syntetiske fibrene, fordi olje ikke er en fornybar ressurs. Det forskes på å erstatte syntetiske fibre, og annen plast, med fornybare ressurser.

I fremstillingen er det de regenererte fibrene er det selve fremstillingen som er mest krevende, og hvor uønskede kjemikalier og mye energi inngår. Det forskes på å finne frem til alternative, bedre prosesser. Uønskede kjemikalier tilsettes også for å gi fibrene spesifikke egenskaper.

I bruk er de syntetiske fibrene problematiske fordi de fort lukter svette og derfor vaskes ofte, og fordi de mister fibre som ikke er nedbrytbare, se mikroplast. Det er like kunnskap om hvorvidt de regenererte fibrene er en del av problemet med mikroplast, i form av mikrofibre, eller om de raskere brytes ned.

Det forskes mye for å finne nye fibre til tekstilindustrien. En retning er syntetisk biologi, en form for ekstrem manipulering av DNA (se genmodifiserte planter). Sukker er en mulig råvare. Det er mye usikkerhet rundt de nye teknologiene som søker å fremstille kunstige fibre basert på naturlige materialer, men som gjennom prosesser som går langt i å endre dem.

Les mer i Store norske leksikon

Litteratur

  • Ingun Grimstad Klepp og Tone Skårdal Tobiasson (2020). Lettkledd. Velkledd med lite miljøbelastning. Oslo: Solum Bokvennen
  • Klepp og Tobiasson (2019). Lettstelt. Rene klær med lite arbeid og miljøbelastning. Oslo: Solum Bokvennen.
  • Søm: materialkunnskap (1995): Oslo: Yrkeslitteratur as.
  • Morton W E and Hearle J W (2008). Physical Properties of textile fibres. Manchester : The Textile Insitute

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg