Syllabus Materiaal Goed, Biowetenschappen & Industrieel Technologie PDF

- Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 13 Algemene eigenschappen van synthetische vezels In dit hoofdstuk worden een aanta...

- Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 13 Algemene eigenschappen van synthetische vezels In dit hoofdstuk worden een aantal typische kenmerken van synthetische vezels toegelicht. De begrippen “texturatie”, “profielvezels”, “bicomponentvezels” en “microvezels” komen uitgebreid aan bod. Bereidingswijze en chemische samenstelling De indeling van de synthetische vezels berust op hun bereidingswijze en op hun samenstelling. Zoals vermeld in deel 1 van deze syllabus worden polyamide, aramide en polyester gevormd door polycondensatie. Door polymerisatie worden de vezels polyacryl, polyvinylchloride, polyetheen, polypropeen, polyvinylalcohol en polytetrafluoretheen gevormd. Polyurethaan en elasthaan worden gevormd door een polyadditiereactie. De genoemde chemische reacties die werden reeds in het gedeelte Chemie van het opleidingsonderdeel Vezelkennis behandeld. Thermoplastisch karakter Synthetische vezels zijn hoofdzakelijk thermoplasten, d.w.z. dat ze bij verhoging van de temperatuur verweken, smelten en wegvloeien; ze zullen dus vervormen. Brengt men een textielmateriaal door middel van warmte in een bepaalde vorm, dan zal deze vorm behouden blijven (vormvast b.v.: kreukherstellend, krimpvrij, plooihoudend,…). Men noemt dit stabiliseren of thermofixeren. De ingebrachte vorm is enkel door een hogere temperatuur te wijzigen. Natuurlijke vezels zijn net zoals de synthetische opgebouwd uit polymeren (eerder macromoleculen genoemd), maar met langere moleculeketens. Daardoor zullen ze eerder verkolen, voor hun verwekingstemperatuur ooit kan worden bereikt. Vochtopnemend vermogen Een tweede belangrijke eigenschap in vergelijking met de natuurlijke vezels is hun zeer geringe wateropname. Hier ligt dan ook de verklaring waarom ze snel drogen. Ze zijn bijgevolg wel statisch oplaadbaar. Om dit euvel tegen te gaan worden ze vaak met antistatica behandeld. Door de statische oplading trekt een synthetische vezel ook meer vet en vuil aan. Sterkte-eigenschappen De talloze polymeermoleculen in een vezel of filament liggen min of meer parallel met de longitudinale vezelas. In een vezelstructuur geven mooi parallel georiënteerde macroleculen aanleiding tot kristallijne zones. Op andere plaatsen is die schikking minder parallel en spreken 139  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis we van amorfe zones. Zeer belangrijk is de verhouding kristallijne t.o.v. amorfe zones. Oriëntatie en kristalliniteit hebben een significante impact op vele eigenschappen. Kristalliniteit geeft stevigheid, minder vochtabsorptie, stijfheid, meer weerstand aan chemische en thermische afbraak. Het amorfe deel daarentegen zorgt voor buigzaamheid, soepelheid, reactiviteit en dus toegankelijkheid van het vezelsysteem. Kristalliniteit en oriëntatie heeft men niet in de hand bij natuurlijke vezels, bij kunstvezels is dat wel het geval. De sterkte van de synthetische vezels wordt bepaald door de graad waarin ze na het spinnen verstrekt worden, waarbij de kristalliniteit in gradaties toeneemt. Doorgaans ligt de treksterkte van synthetische vezels dan ook merkelijk hoger dan deze van natuurlijke vezels. Texturatie Alle synthetische vezels worden in oorsprong in filamentvorm vervaardigd, met noemt dit CF of continu filament. Afhankelijk van het gebruiksdoel kunnen deze filamenten tot stapelvezels worden versneden. Als gevolg van hun gladde structuur glijden synthetische vezels gemakkelijk, hebben ze geen goed dekkend vermogen en zijn ze slecht warmte-isolerend. De gladde, ronde en rechte structuur kan gewijzigd worden door het uitspinnen van geprofileerde filamenten (zie verder) of door het aanbrengen van kunstmatige kroezing. Deze actie noemt men textureren. Door het thermisch en/of mechanisch opdringen van een kroezing door texturatie van filamenten bekomt men enkele belangrijke voordelen: - de filamenten/gesneden vezels zijn volumineuzer en bijgevolg beter warmte- isolerend; - ze bezitten een grotere elasticiteit; - het textielsubstraat (weefsel, breisel e.d.) voelt dikker aan; - een beter dekkend vermogen (minder doorschijnend textiel); - het resulteert in een matter uiterlijk. 140  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Getextureerde stapelvezels hebben een meer geschikte structuur om een intieme menging aan te gaan met van nature gekroesde vezels. Zo vormt een getextureerde polyamide of polyacryl een goede aanvulling op wol in een blend tot vorming van één garen. Men onderscheidt verschillende methodes met variërende bulk (volume) en rekvermogen (zie slides): - de twijn/onttwijn-methode ook wel valse twist genoemd: hierbij worden filamentgarens sterk getwist en vervolgens verhit. In afgekoelde toestand worden ze onttwist, waarbij de opgedrongen twist gedeeltelijk behouden blijft. - kantkroezing (knife edge): het filamentgaren wordt verhit en wordt onder een bepaalde hoek getrokken langs een mes. Wanneer het garen afgekoeld is, vertoont het een kruleffect. - brei/ontbrei (of knit/deknit)-methode: men maakt een rondbreisel van filamentgarens en gaat deze heatsetten (dit is verhitten én afkoelen). Vervolgens wordt het breisel opnieuw tot garens herleid. De ‘breikrullen’ blijven als het ware in het garen aanwezig en zorgen voor een extra dimensie en voor garenelasticiteit. - stuikkamerprocédé (stuffer box): de filamenten worden doorheen een verhitte ‘box’ geleid, waarbij de aanvoersnelheid groter is dan de uitvoersnelheid. Hierdoor stuiken de filamentgarens op en bekomen ze een willekeurige golving die door de hitte wordt ‘ingebakken’. Hierna worden ze afgekoeld zodat de nieuwe vorm erin wordt gefixeerd. - tandradkroezing - bicomponent kroezing: wanneer bicomponentvezels bestaan uit 2 polymeren met verschillende krimpeigenschappen ontstaat kroezing na een warmtebehandeling, door contractie van de meest temperatuurgevoelige component. - Stapelvezeltexturatie bij polyacryl. - airjettexturatie: opnieuw worden de filamenten doorheen een buis geleid, waarbij niet hitte, maar wel perslucht zorgt voor het opdringen van kroezing onder de vorm van willekeurige lussen van filamenten. Hierbij is de elasticiteit van ondergeschikt belang. Figuur 47 Airjet getextureede garens De voornaamste toepassing voor bulked continuous filaments (BCF-garens genoemd) is ongetwijfeld de tapijtindustrie, meerbepaald in getufte tapijten. Ondertussen is de technologie echter grondig geëvolueerd en kan men aan hogere snelheden fijnere garens maken. Hierdoor zijn getextureerde garens in toenemende mate terug te vinden in meubeltextiel en kledingtextiel, voornamelijk PA en PES in sportkledij. 141  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Geprofileerde doorsnedes De doorsnede van smeltgesponnen filamenten hangt af van de vorm van de spindopgaatjes. Doorgaans worden ronde gaatjes gebruikt, waardoor filamenten met ronde doorsnede worden bekomen. In het natspinproces van viscose zagen we eerder dat ten gevolge van de snelle stolling een gelobde structuur ontstaat. Dit is niet zo bij PA, PES e.a.. Een spinstructuur die afwijkt van de ronde vorm zorgt voor extra functionaliteiten zoals glans, dekkend vermogen, greep, licht gewicht, warmtehoudend vermogen, vochttransport e.d. In onderstaande figuur26 worden de spindopgaatjes en hun respectievelijke filamentdoorsnede voorgesteld. Men noemt ze geprofileerde vezels. Figuur 48 Doorsnedes van profielvezels In 2012 bracht de firma Teijin Fibres de ’octa eight-lobed hollow PES-fiber’ op de markt, die isolerend, warmte-afschermend en sneldrogend zou zijn. Figuur 49 De achtlobbige holle PES vezel Dat filamenten met een speciaal profiel functionaliteiten hebben die bruikbaar zijn in kledingtoepassingen wordt aangetoond met onderstaande stofvoorbeelden: Coolmax is de snelst drogende high-tech stof, toegepast in allerhande sportkledij. Uitgevonden in 1986 door wetenschappers van de firma Invista (vroeger DuPont), is dit een veel voorkomende stof waarin Lycra voor bijkomende comforteigenschappen zorgt. De stof dankt haar uitmuntende ‘moisture management’ eigenschappen aan de constructie van de PES-filamenten. 26 Bron: http://www.nptel.ac.in/courses/116102006/18, e-learning courses 142  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Zoals te zien is op onderstaande figuur bevat hun doorsnede 4 kanaaltjes die transpiratievocht naar buiten toe wegleiden, dit fenomeen noemt men wicking. Hierdoor koelt het lichaam van de sporter niet af. Deze functionaliteit zit ingebouwd in de vezel, waardoor deze niet verloren kan gaan na verloop van tijd. Naast snel drogen, bezit de stof ook goede echtheden en is het bestand tegen krimp en kreuk. Figuur 50 Coolmax Figuur 51 Thermolite Ook de Thermolite stof werd ontwikkeld door Invista en bezit bijzondere eigenschappen dankzij een specifieke filamentdoorsnede. Het is een stof die warmtehoudend is, zonder dat hiervoor extra volume nodig is. De holle vezels houden lucht vast, wat een isolerend effect veroorzaakt, zelfs in natte omstandigheden. Het combineert warmte, licht gewicht en vochttransport, waardoor het ideaal is voor winterse buitentoepassingen zoals handschoenen, slaapzakken, voering in jassen en trekkingschoenen. Bicomponentvezels Bicomponentvezels bestaan al 50 jaar. Dit zijn filamenten die uitgesponnen werden met speciale technologieën, die de machines in staat stellen om twee verschillende polymeren in 1 filamentdoorsnede volgens een bepaald patroon uit te spinnen. We onderscheiden in hoofdzaak 4 structuren, die verder kunnen opgesplitst worden, zoals te zien is op de volgende figuur. Dit zijn de kern/mantel structuur; de zij-aan-zij structuur; de structuur met taartsegmenten en de zee- eilandstructuur. Elk van deze structuren wordt ingezet in verschillende toepassingsgebieden. De 143  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis kern/mantel en de zij-aan-zij structuur worden voornamelijk tot stapelvezels verwerkt. De structuur met taartsegmenten en de zee-eilandstructuur blijft doorgaans in filamentvorm. Figuur 52 dwarsdoorsnedes van bicomponentvezels Bron: Unitex sept 2016 Kern-mantel vezels worden vaak als bindvezels gebruikt in de hechting van non-wovens. In dit geval is de verhouding van de polymeren uit de kern t.o.v. mantel 50/50, om voldoende verkleving te garanderen. Veel gebruikte combinaties hiervoor zijn PES/PES (met lagere Ts van de mantel-component) en PP/PE. Kern/mantel structuren worden eveneens toegepast wanneer speciale functionaliteiten gewenst zijn. De mantel bevat dan een copolymeer zie zorgt voor b.v. hydrofiele of antibacteriële eigenschappen. Voor hygiëne producten wordt er gekozen voor een mantel uit PE, omwille van het zachte aanvoelen. Om de kosten niet te hoog te doen oplopen neemt de mantel slechts 10- 30% van het gewicht in. Vermits de kost van een filament grotendeels uitgemaakt wordt door de grondstof, is de productie van bicomponentvezels, meerbepaald die met de kern/mantel structuur ook een mogelijkheid om een goedkoper filament te produceren. Men neemt in dit geval een goedkoper polymeer voor de kern en past het dure polymeer ter waarde van 10-30% toe in de mantel. Typische polymeercombinaties zijn RPET/PES; PP/PP; RPA6/PA6 Normale kern/mantel structuren bezitten een kern die rond is, waarrond de mantel zit. Er bestaan echter ook excentrische versies die na het uitspinnen worden verstrekt. Hierdoor ontstaat een differentiële krimp, die resulteert in kroezing. Via de zij-aan-zij bicomponentvezels kan ook kroezing bekomen worden na verhitting. Hiervoor worden volgende combinaties verkozen: PP/PE; PES/PE; PES/ gecopolym. PES; of PES/PES en PP/PP met telkens verschillende viscositeiten. 144  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Microvezels worden geproduceerd uit de constructies met de taartsegmenten en de zee-eiland structuren. Het zijn dan respectievelijk de segmenten en de eilanden die de microvezels uitmaken. Microvezels Microvezels zijn synthetische vezels die 100 keer fijner zijn dan een mensenhaar. Zelfs de fijnste natuurlijke vezel, het zijdefilament, heeft een fijnheid die groter is dan 1 dtex. Microvezels zijn vezels die fijner zijn dan 1 dtex en kunnen enkel met speciale technieken bereid worden met synthetische samenstelling. De grondstoffen die hiervoor worden gebruikt zijn voornamelijk PA en PES, maar ook PAC, PP, CV en CMD zijn terug te vinden. Hun kostprijs is ongeveer 3 keer die van de corresponderende vezelsoort met ‘gewone’ fijnheid. De eerste succesvolle introductie van microvezels gebeurde in de jaren 70 door de Japanners, onder de vorm van PES microvezel met handelsnaam Alcantara. In 1986 werd door de firma Hoechst de PES microvezel op de Europese markt gebracht. Ondertussen bestaan reeds supermicrovezels met een fijnheid < 0,3 dtex. Microvezels worden tegenwoordig veelvuldig toegepast in: - comfortkleding: fashion, sport,... - stofdoeken, dweilen, brilpoetsdoekjes,... - nonwovens: filters, vulstoffen,... - kunstleder/daimimitatie Door zijn fijnheid krijgt het textielproduct enkele specifieke eigenschappen: - hoe fijner de vezels, hoe lichter het textielproduct zal zijn; - vooral het zijdezachte aanvoelen en het drapeervermogen zijn merkwaardig; - stoffen uit microvezels drogen snel en hoeven weinig tot niet gestreken te worden. Ook voor sportkledij geeft het gebruik van garens gemaakt van microvezels aanleiding tot functionele weefsels met aparte eigenschappen. Weefsels uit microvezels hebben een hoge dichtheid in ketting en inslag, waardoor zij winddicht zijn en gemakkelijk waterdicht kunnen gemaakt worden. Dit geldt ook voor de breisels die in sportoutfits worden toegepast. Deze textielartikelen zijn ademend, licht, zacht en kreukvrij. Tegenwoordig vindt men in de handel ook microvezel sporthanddoeken met grote vochtabsorptie. Microvezels worden eveneens voor andere doeleinden gebruikt. Met microvezels kan een zacht kunstleder vervaardigd worden. Afneemdoeken om stof van schermen weg te halen, dweilen die 7 keer hun eigen gewicht aan vocht kunnen opnemen e.d. zijn sinds enkele jaren niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven. 145  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Getextureerde filamentgarens opgebouwd uit microvezels zijn volumineuzer dan hun respectievelijke getextureerde filamentgarens met zelfde dikte, bestaande uit filamenten met een normale fijnheid. Deze gekroesde microvezels worden dan ook gebruikt voor het vervaardigen van vliesstoffen (nonwovens) of als warmte-isolerende vulling van sportvesten, op dit vlak is Trevira Fleece een bekende PES-grondstof. Een aandachtspunt is echter de grotere warmtegevoeligheid van alle microvezelartikelen. Als gevolg van hun groter specifiek manteloppervlak heeft warmte immers meer impact. De productie van microvezels bestaat uit het geconjugeerd extrusiespinnen van bicomponentvezels. De zee-eiland structuur en de taartsegmenten geven (zoals eerder reeds aangehaald) aanleiding tot (super)microvezels. Bij de zee-eiland structuur, ook wel de matrix/fibril structuur genoemd, worden biomponent filamenten uitgesponnen, bestaande uit twee verschillende types polymeren. De matrix (zee) is een in alkali oplosbaar polymeer. De microvezels (die de fibrillen of eilanden uitmaken) zijn dan uit polyamide of polyester. Na de productie van een weefsel of breisel wordt de matrix verwijderd en blijven de microvezels over. Op deze manier wordt Alcantara (imitatieleder) gemaakt en kan ook de productie van holle vezels tot stand komen. Men kan er ook fluweel van maken in combinaties van PES/gecopolym. PES; en PA/gecopolym. PES. Doorgaans zitten er 37 eilandjes in een filament. Men kan echter tot 91 eilandjes per filament gaan met de huidige machinetechnologie. Figuur 53 De matrix/fibril of zee/eiland structuur De firma Teijin ontwikkelde in 2021 voor het eerst nanofilamenten uit chemisch gerecycleerde polyester. Deze zijn 700 nm dik; dat is 7500 keer fijner dan een mensenhaar. Deze filamenten zijn soepel en zacht, waardoor waardoor ze geschikt zijn voor sportkledij en sokken. De productie gebeurt volgens de oplosmethode (zee/eiland in alkali). De taartsegment structuur, ook wel de appelsien structuur genoemd, vindt men vooral in filamentvorm terug. Wanneer de split- en scheidingsmethode toegepast wordt, blijven de twee polymeren aanwezig in het oorspronkelijke filament. Opnieuw vertrekt men van bicomponentvezels, vaak in de combinatie van PES/PA6, met 16 segmenten. Het huidige aantal kan oplopen tot 32 en 64 segmenten. Polymeer verhoudingen gaan van 50/50 tot 80/20, omwille van de hogere kost van PA6. Eens verwerkt in een textielsubstraat gaat men de filamenten ofwel 146  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis mechanisch gaan breken, ofwel chemisch doen zwellen, waardoor de bicomponentvezel uit elkaar valt. Deze methode wordt o.a. toegepast voor de productie van microvezel dweilen. Onderstaande figuur illustreert de vuilopname door microvezel t.o.v. die van katoen. Figuur 54 De split- en scheidingsmethode Pillinggevaar Stoffen vervaardigd uit synthetische vezelgarens, al of niet met natuurlijke vezels gemengd, vertonen soms opgerolde vezeleindjes aan de oppervlakte. Dit hinderlijke fenomeen noemt men het pillingeffect. Pilling ontstaat vooral bij het gebruik (door wrijving) en is enerzijds gebonden aan gladheid van het vezeloppervlak en anderzijds aan de vezelsterkte die niet toelaat dat de uit de draad gekomen vezeleindjes afbreken. Men treft pilling het meest aan bij laaggetwiste (brei)garens, gemaakt uit de combinatie PES/CV, pure CV of PAC. Schimmels en motten Synthetische vezels zijn steeds schimmel- en motbestendig. 147  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 1: Algemene eigenschappen van synthetische vezels en het volgen van bijbehorende labosessies, kan de student: - de synthetische vezels opsommen en indelen naar hun synthesemethode; - aantonen wat men bedoelt met het thermoplastisch karakter van synthetische vezels; - de term thermofixeren uitleggen met enkele voorbeelden; - de gevolgen van het gebrek aan vochtopnemend vermogen toelichten i.f.v. de verwerking van synthetische vezels; - aantonen waarom synthetische vezels doorgaans sterker zijn en op welke wijze dit nog verbeterd kan worden; - uitleg geven bij profielvezels; - verschillende texturatiemethodes opnoemen, tekenen en uitleggen; - de voordelen van texturatie opnoemen; - de betekenis van de term microvezel kunnen toelichten; - de mogelijke toepassingen voor microvezels opnoemen en toelichten; - de productie van microvezels d.m.v. het geconjugeerd extrusiespinnen tekenen en uitleggen; - het fenomeen ‘pilling’ toelichten. 148  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 14 Polyamide (PA) en aramide (AR) De bereiding van het PA-filament Polyamides zijn polycondensatievezels die opgebouwd zijn uit een di-amine en een di-carbonzuur. Tijdens de chemische reactie wordt water afgesplitst. Op deze manier slaagt men erin PA6.6 te maken, beter gekend onder de benaming “Nylon”. Figuur 55 De synthese van Nylon Sommige polyamides zoals PA6 (Perlon) en PA11 (Rilsan) zijn opgebouwd uit een aminocarbonzuur en bij PA6 wordt een molecule water vooraf afgesplitst, zodat een polymerisatie als synthesemethode toepasbaar is. De chemische reacties vinden plaats in een autoclaaf, waarna het bekomen polymeer in draadvorm naar buiten gespoten, vervolgens met water gekoeld en in granulaten versneden en gedroogd wordt. Vertrekkende van deze granulaten of “chips” worden PA-filamenten gemaakt d.m.v. een smeltspinproces. Een verstrekking van de filamenten verschaft de PA extra sterkte-eigenschappen. Figuur 56 Het smeltspinproces 149  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Eigenschappen van PA Sterkte De treksterkte van PA behoort tot één van de allergrootste van alle vezelsoorten, nl. 45 cN/tex (tot 70 cN/tex). Ook de slijtweerstand is zeer groot. Als gevolg hiervan treedt het pillingeffect bij PA-producten frequent op. Elasticiteit en kreukherstellendheid PA heeft een grote elasticiteit en is goed kreukherstellend. Kledingstukken van PA hoeven dan ook nauwelijks of niet gestreken te worden. Hittebestendigheid De smelttemperatuur is sterk verschillend volgens het type PA en varieert van 260 tot 180°C). In een aantal landen is PA verboden voor nacht- en babykledij omdat de PA met de huid versmelt en lelijke brandwonden veroorzaakt. Alkalibestendigheid De alkalibestendigheid is zeer goed. Chloorbestendigheid De chloorbestendigheid van PA is zeer goed, vandaar de toepassing in badpakken. Zuurbestendigheid Alle PA lossen op in geconcentreerd mierenzuur bij kamertemperatuur. Verdunde zuren tasten PA echter niet aan. Sterke zuren kunnen nooit toegepast worden. 150  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Lichtbestendigheid PA vergeelt snel in het zonlicht. Dit gaat gepaard met een groot verlies aan sterkte. Het toevoegen van UV- stabilisatoren voorafgaand aan het spinproces kan dit verhelpen. Vochtopnemend vermogen De vochtopname is klein t.o.v. die van de natuurlijke vezels, maar toch de grootste onder de synthetische vezels. Dit zorgt er voor dat PA zich wel gemakkelijk laat verven. PA laadt statisch op en trekt hierdoor vuildeeltjes aan. Toepassingen Wegens hun sterkte en slijtvastheid worden PA-vezels teruggevonden in kamerbreed tapijt, drijfriemen, alpinistenkoorden, scheepstouwen e.a. In de breigoedsector worden ze gebruikt voor het vervaardigen van dameskousen, ondergoed, kantwerk enz. In geweven artikelen komen ze frequent voor in lichte, sterke weefsels die veelal waterdicht of waterafstotend gemaakt worden zoals in regenjassen, paraplu’s, parachutestof, tentzeilen, … PA is hierin een duurdere grondstof dan PES. PA-microvezels worden gebruikt in voeringstoffen en voor winddichte en waterdichte, maar waterdampdoorlaatbare outdoorkleding. Ook tule, visdraad, badpakken, lingerie, getextureerd naaigaren,... behoren tot de frequente toepassingen van PA. Onderhoudsvoorschriften voor PA PA wordt meestal bij 40°C gewassen, toch moet men rekening houden met eventuele mengvormen (met wol) of wanneer microvezels werden gebruikt. Men kan PA droogzwieren en droogreinigen. Recyclage van PA6 tot Econyl door Aquafil In contract-toepassingen (kantoorgebouwen, hotels, rust- en verzorgingstehuizen, bioscopen e.d.) bestaat het poolmateriaal van tapijten meestal uit polyamide. Tapijten behoren eveneens tot de grote massa aan afgedankte textielmaterialen. Deze tapijttegels worden selectief ingezameld bij het vernieuwen van vloerbedekking. Het poolmateriaal wordt afgeschoren en chemisch gerecycleerd. Het ondertussen beter bekende recyclageproces van polyamide uitgewerkt door de firma AQUAFIL wordt weergegeven in onderstaande figuur. Via een wereldwijd netwerk organiseert Aquafil met haar ‘Reclaiming Program’ de verwerking van PA6-afval. Dit is in de eerste plaats ‘pre-consumer waste’ zoals productie afval, 151  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis industriële plastic componenten en oligomeren27. De ophaling van post-consumer afval met een hoog gehalte aan PA6 zoals visnetten, stoffen, tapijtpolen zit in de lift. Hierna volgt een geoptimaliseerd proces van sortering, reiniging en depolymerisatie met aandacht voor energie- en waterverbruik. Vervolgens is het de polymerisatie van de caprolactam die leidt tot hernieuwde PA6 van eerste klas kwaliteit. Twee types Econyl-garens worden hieruit vervaardigd: BCF-garens voor tapijten en multifilamentgaren voor kledingtextiel (voor bijvoorbeeld sportkledij). Wanneer producten ontwikkeld worden die het recycleren mogelijk maken, geeft dit aanleiding tot een gesloten kringloop. Figuur 57 De chemische recyclage van PA Merken zoals La Perla, Adidas, Arena, Triumph e.a. brachten reeds zwemkledij op de markt gemaakt uit Econyl materiaal. Het Desso Airmaster-tapijt uit Econyl geregenereerde polyamide werd specifiek geselecteerd voor een ziekenhuis in Mexico. Ook het poolmateriaal van huishoudelijk tapijt is courant beschikbaar in de Econyl-kwaliteit. Recyclage van PA6 tot Renycle door de Radici group Productie-afval uit PA6 wordt door thermolastische recyclage opnieuw tot granulaten verwerkt en uitgesponnen tot Renycle. Deze vezelsoort kan weer ingezet worden voor de productie van stoffen voor allerhande sporttoepassingen of voor garens in vloerbedekking. 27Een oligomeer is in de scheikunde een chemische verbinding die uit een klein aantal (maar meer dan één) eenheden of monomeren bestaat. Naast een oligomeer bestaan ook de termen dimeer en polymeer, die respectievelijk verwijzen naar moleculen of complexen die uit twee en veel eenheden bestaan. (Bron: Wikipedia) 152  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Recyclage van PA6 tot Repreve Nylon door Unifi Opnieuw wordt hier pre-consumer waste uit PA6 verwerkt. De chemisch gerecycleerde vezels worden aangewend in tenten, rugzakken en sokken. Recyclage van PA6.6 tot Q-Nova door Fulgar De Italiaanse synthetische vezelproducent Fulgar ontwikkelde in 2015 Q-Nova, die bestaat voor 50% uit gerecycleerde PA6.6. De grondstof die thermoplastisch gerecycleerd wordt, is afkomstig van hun eigen industriëel afval dat weer tot granulaten wordt verwerkt en uitgesponnen tot filamenten. Het proces is duurzaam en traceerbaar. Dankzij een speciaal ingrediënt in het polymeer, de ID-technology, is Q-nova nu ook traceerbaar doorheen de volledige productieketen. Aramidevezels: Nomex en Kevlar Dit zijn vezels die tot de zelfde groep behoren als de amidevezels; het zijn nl. polyamides met ringstructuren in hun chemische formule. Als gevolg hiervan bezitten ze een belangrijke eigenschap: ze zijn zeer hittebestendig. Naargelang de chemische structuur onderscheiden we Nomex en Kevlar. Nomex (meta-aramide) Deze vezel heeft een sterkte die te vergelijken is met de gewone PA, deze is 45 cN/tex. Deze sterkte en de dimensionele stabiliteit van de vezel blijven immers tot op hoge temperaturen behouden. De vezel smelt niet, maar ontbindt bij 320°C. De thermische weerstand ligt dus zeer hoog. Enkel bij zeer hoge temperatuur en een zuurstofrijke omgeving zal hij branden. Hij is bovendien zelfdovend. Nomex is echter moeilijk te verven en wordt gewoonlijk op de markt gebracht in gebroken wit, kaki of marineblauw. Indien de vezel blootgesteld wordt aan licht degradeert hij sterk. De hoofdbedoeling van de ontwikkeling van deze vezel was het vervaardigen van ruimtepakken alsook ondergoed en overalls van racepiloten. In dit geval dient ook het naaigaren uit dezelfde grondstof gemaakt te zijn. De meeste Nomextoepassingen liggen bij brandpreventie en veiligheidskledij, maar ook zetelbekleding van vliegtuigen en openbare zalen kunnen uit Nomex bestaan. Het is een dure vezel. Hij is tevens goed chemisch resistent, behalve in geconcentreerde zuren. Kevlar (para-aramide) De natuurlijke kleur van deze vezel is geel. Net zoals Nomex is Kevlar gevoelig voor blootstelling aan licht. Zijn chemische bestendigheid is iets minder goed dan die van Nomex. 153  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Kevlar vertoont een zeer hoge treksterkte: 200cN/tex. Hij kan tot vijf maal sterker zijn dan een metaalvezel voor eenzelfde massa. Kevlar brandt niet en begint slechts te ontbinden bij 425°C. De thermische stabiliteit is uitstekend. Kevlar is bovendien een goede thermische isolator, waardoor hij een goede bescherming biedt tegen hitte. Het is een zeer lichte vezel, waardoor hij staalkabels voor toepassingen in zee kan vervangen. Deze vezel biedt tevens een uitzonderlijke bescherming tegen insnijdende voorwerpen. Ze is dus zeer goed geschikt als grondstof voor speciale beroepskledij zoals voor slagers en boomhakkers, hoewel de stijfheid van de vezel weinig confectiemogelijkheden biedt. Door hun impactweerstand en hun hoog dempend vermogen tegen trillingen wordt deze vezel o.a. toegepast in kogelvrije vesten, motorpakken, helmen en autobanden. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 2: Polyamide en aramide en het volgen van bijbehorende labosessies, kan de student: - de types PA opnoemen en hun onderlinge verschillen aantonen; - de chemische bereiding van PA uitleggen; - het spinproces van PA uittekenen, alsook de nabehandelingen toelichten; - de fysische eigenschappen van PA opsommen; - de chemische eigenschappen van PA opsommen; - enkele relevante toepassingen opnoemen i.f.v. de vezeleigenschappen; - enkele gerecycleerde PA-vezels herkennen en bespreken; - de typische kenmerken van Nomex opnoemen; - het gebruik van Nomex toelichten; - de typische kenmerken van Kevlar opnoemen; - het gebruik van Kevlar toelichten. 154  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 15 Polyester (PES) Inleiding Naar schatting bedraagt de wereldproductie aan synthetische vezels 65% tegenover 35% voor natuurlijke vezels. Polyester is goed voor 70% van alle geproduceerde synthetische vezels. 60% van deze polyesterproductie is bedoeld voor textieltoepassingen. Ongeveer 30% van de polyesterproductie gaat naar de vervaardiging van PET-flessen. Er wordt geschat dat de jaarproductie aan PES ongeveer 104 miljoen olievaten vergt, waarvan 70 miljoen voor textieldoeleinden 28. Verwacht wordt dat in 2025 het aandeel PES t.o.v. alle andere textielvezels zal toenemen van 55% naar 58%. Het huidige idee om synthetische vezels grotendeels te vervangen door natuurlijke is volgens sommige bronnen onrealistisch, gezien de massale investeringen die er in de polyesterproductie en recycling tot nu gebeurd zijn. Bovendien valt de performantie en inzetbaarheid van deze vezelsoort niet zomaar te vervangen. De bereiding van het PES-filament Chemisch is de polyestervezel opgebouwd uit een di-alcohol en een dizuur. Door polycondensatie ontstaan verscheidene esterverbindingen, vandaar de benaming polyester. De polyestervezels met zowel ronde als driehoekige doorsneden worden volgens het smeltspinproces vervaardigd. Ze worden vaak voorgekrompen (= thermofixatie) en versneden tot stapelvezels om samen met natuurlijke vezels verwerkt te worden. Eigenschappen van PES Sterkte De sterkte is doorgaans net iets hoger dan deze van PA en is opnieuw afhankelijk van de strekkingsgraad na het uitspinnen van het filament. De sterkte in natte en in vochtige condities is nagenoeg de zelfde. Polyester bezit tevens een goede schuurweerstand. Kreukherstellendheid PES is zeer goed kreukherstellend (als gevolg van een redelijk hoge elasticiteit) en is door haar betere hittebestendigheid dan PA, zeer goed vormvast te maken. 28 Bron: https://oecotextiles.wordpress.com/2009/07/14/why-is-recycled-polyester-considered-a-sustainable-textile/ 155  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hittebestendigheid Het smeltpunt van PES ligt iets hoger (270°C) dan dat van PA. Polyester brandt met een sterk roetende vlam en smelt. Alkalibestendigheid PES wordt sterk aangetast door warme alkaliën. Weefsel uit PES/Co kan men dus best niet merceriseren. Chloorbestendigheid Chloor tast de vezel niet aan. Oxidatiemiddelen op basis van chloor geven dus geen problemen. Zuurbestendigheid PES is redelijk bestand tegen zuren. Bij kamertemperatuur lossen ze echter wel op in geconcentreerde sterke zuren. Lichtbestendigheid PES is goed lichtbestendig, vandaar hun toepassing in gordijnstoffen. De lichtbestendigheid is vergelijkbaar met deze van de natuurlijke vezels, maar beter dan die van PA. Vochtopnemend vermogen PES kent een zeer lage vochtopname met een zeer laag zwelvermogen tot gevolg. De sterkte en de rek zijn bijgevolg identiek in droge of natte toestand. Deze stof droogt snel. De kookkrimp is 0%. Een nadeel is zijn olie- en vetaffiniteit, statische oplading en slechte aanverfbaarheid. Toepassingen van PES Polyester(stapel)vezels worden veel vermengd met wol, katoen en viscose, omwille van de verbeterde vormvastheid die ze het textielproduct bieden. Veel voorkomende mengverhoudingen zijn: 55% PES/45% WO; 65% PES/35%CO; 70% PES/30%CV. Gemengd met vlasvezel komt ze vaak voor in tafellinnen. Brandvertragende polyester (b.v. Trevira CS) is een PES met toegevoegde organische fosforverbindingen tijdens de bereiding. Deze PES wordt veelvuldig toegepast in de gordijnsector. 156  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis In filamentvorm vinden we PES terug als grondstof in glasgordijnen (niet getextureerd), sjaals, blouses, dassen, bovenkledij, filters, vlaggen, scheepszeilen e.d. In vezelvorm komt (holle) PES ook voor als vulmiddel van dekens en kussens. Als microvezel vormt Trevira Fleece de grondstof voor een aan beide zijden geruwd breisel. In sportshirts is het ademende Coolmax vaak de gebruikte grondstof. Onderhoud van PES PES kan voorzichtig gewassen worden op 60°C, maar dit wordt nauwelijks gedaan. Chloorbleken, droogreinigen en droogzwieren zijn toegestaan. Strijken kan op 150°C. Recyclage van PES Algemeen De recyclage van polyester wordt gezien als een ecologisch alternatief voor de productie van virgin Polyester. Recyclage zorgt rechtstreeks voor grondstofbesparing vermits er geen nood meer is aan de oorspronkelijk grondstof, bekomen uit ruwe olie. Het zorgt aantoonbaar voor een lager energieverbruik en een lagere uitstoot van broeikasgassen. Bovendien verkleint de afvalberg als we hiervoor PET-flessen gebruiken. Er dient echter opgemerkt te worden dat het energieverbruik voor de productie van rPET nog steeds ver boven dat van (plantaardige) natuurlijke vezels zit. Recycleren is een proces dat steeds moet plaatsvinden indien de mogelijkheden tot afvalreductie en hergebruik zijn uitgeput, zoals te zien is op onderstaande figuur. Figuur 58 Waste Framework Directive: de afvalhiërarchie Gerecycleerde polyesters kunnen toegepast worden in tal van producten voor de kledingindustrie, accessoires en de schoenenindustrie, zoals: 157  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis - textiel: breisels, weefsels, tapes, labels, koorden, veters,… - geëxtrudeerde producten: ritstanden, trekkers, stoppers, knopen,… nonwovens: vulvliezen, tussenvoering,… - verpakkingsmateriaal, naaigarens,… In het geval van polyester maakt men het onderscheid tussen thermoplastische en chemische recyclage. De verschillen hiertussen worden hieronder verduidelijkt. Thermoplastische en chemische recylage van PES De meest toegepaste methode is de thermoplastische recyclage. Zoals te zien op onderstaande figuur, wordt bij bij deze methode het te recycleren polyestermateriaal gesmolten, om vervolgens opnieuw te extruderen en tot filamenten uit te spinnen. Het te recycleren product mag dus geen chemische afwerkingslagen bevatten of vermengd zitten met andere (textiel)polymeren. Dit mechanische recyclageproces kan slechts enkele keren herhaald worden, tot de moleculaire structuur degradeert en ze niet meer geschikt is voor de garenproductie. Bovendien geeft deze productiemethode aanleiding tot minder fijne vezels, die niet dezelfde kwaliteit hebben als de virgin PES. Om deze redenen is deze recyclagemethode volgens critici geen gesloten kringloop. Na de recyclage van bv. PET-flessen is deze polyester immers niet meer geschikt voor de drank- en voedingsindustrie, vermits het ook hiervoor de vereiste eigenschappen deels is verloren. Naast aantoonbare kwaliteitsverschillen, dient men echter ook rekening te houden met de nevenreacties van het smelten van polyester tijdens dit recyclageproces. Antimoon wordt in 80-85% van de gevallen toegepast als katalysator in de polymerisatiereactie van virgin PET. Echter bij hoge (smelt)temperaturen wordt antimoon omgezet in het kankerverwekkende antimoontrioxide dat vrijkomt aan de lucht29. De productie van antimoonvrije PET-flessen is mogelijk, maar is op dit moment nog erg kleinschalig. Bij chemische recyclage wordt het polyestermateriaal gedepolymeriseerd tot oligomeren of tot monomeren en vervolgens opnieuw gepolymeriseerd, met behoud van de oorspronkelijke eigenschappen. Tijdens deze reactie worden pigmenten en andere chemische contaminaties afgebroken. Deze technologie is echter erg duur en wordt daardoor nauwelijks toegepast. De firma Teijin lanceerde al in 2000 de ECO Circle technology, waarbij PES chemisch gerecycleerd wordt. Dit het eerste closed-loop recycleersysteem met polyester textielproducten. De firma Eastman uit Tennessee ontwikkelde in 2019 een nieuwe technologie om chemische recyclage van PET te optimaliseren: de polyester renewal technology (PRT). Hierbij maakt men gebruik van microgolven om het chemische reactieproces en bijgevolg de productie van rPET te versnellen. De 29 De firma Victor Innovatex bracht in 2003 reeds een PES op de markt, waarin een (onschadelijke) titanium- gebaseerde katalysator werd gebruikt i.p.v. antimoon. 158  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis depolymerisatie wordt veroorzaakt door methanolyse bij 260°C en een druk van 9-11 MPa, tot vorming van de monomeren ethyleenglycol (EG) en dimethyltereftalaat (DMT). Hierna wordt de DMT gezuiverd door destillatie om alle fysieke verontreinigingen te verwijderen en dan kan het worden hergebruikt om rPET te produceren. Dankzij deze chemische recyclage kan een nieuw kwalitatief PES-product ontstaan dat zelfs geschikt is voor producten met voedselcontact. Het plan om tegen eind 2022 een commerciële productie- eenheid op te starten, is bijna gerealiseerd. Tabel 10 Overzicht van het mechanische (nu thermischerecyclage genoemd!) en het chemische recyclageproces De recyclage van PET-flessen PET-flessen bestaan uit de grondstof polyethyleentereftalaat, wat tevens de basisgrondstof is van textielpolyester. Om deze reden kan men PET-flessen (en ook ingezamelde PES-kledij) recycleren. Na ophaling worden deze eerst gesorteerd op kleur (de klare van de gekleurde flessen worden gescheiden). Vervolgens worden ze (vaak manueel gesorteerd en) gecontroleerd op vreemde bestanddelen (doppen, labels,...), gemalen, gereinigd, gedroogd en tot granulaten geëxtrudeerd. Een smeltspinproces zorgt dan opnieuw voor de productie van filamenten, vaak door te mengen met virgin polyester (vPET). Wanneer deze vezelproductie wordt beschouwd, verbruikt rPET 33 tot 53% minder energie dan de productie van virgin polyester. rPET zou daarbij 54.6% minder CO2 uitstoten. Deze werkwijze zorgt uiteraard voor de reductie van enorme afvalbergen en een besparing in ruwe olie. Het vermindert de hoeveelheid PET-flessen op de stortplaats, maar men stelt vast dat de vraag soms ook het aanbod overstijgt. Het komt zelfs voor dat nieuwe, ongebruikte PET-flessen aangekocht om tot gerecycleerd 159  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis product te verwerken. Andere bronnen beweren dan weer dat nog steeds 75% van de PET-flessen onbenut op de stortplaats belandt. Figuur 59 Mechanische recyclage van PET-flessen De bekomen chips zijn wit tot gelig van kleur. Hierdoor heeft rPET problemen met egale opname van kleurstoffen, vooral in de lichtere kleuren. Hierdoor moet vaak een re-dye plaatsvinden, waardoor opnieuw meer gebruik gemaakt wordt van kleurstoffen, energie, water en chemicaliën dan bij vPET. Een andere optie is chloor te gebruiken om de chips te bleken, wat eveneens geen milieugunstige keuze is. Andere rapporten wezen op het feit dat rPET tot 30% meer kleurstof nodig heeft om dezelfde kleurdiepte te bekomen als dat van vPET. Mechanische Chemische Chemische recylage recyclage (tot recyclage (tot oligomeren) monomeren) proces Thermische Gedeeltelijke Decompositie tot decompositie door decompositie door molecules door smelten chemische reactie chemische reactie afvalstroom Eng: klare PET- Eng: klare PET- Ruimer: gekleurde flessen en greige flessen en greige PES producten PES textielproducten PES textielproducten input Arbeid, water, Arbeid, water, Arbeid, water, energie energie, chemicaliën energie, chemicaliën milieu impact * ** *** onzuiverheden JA JA, maar beperkt Nee kwaliteit Geen microvezels; Mogelijks beperkte Gelijk aan virgin mogelijke inegaliteit kleuren polyester van kleur en beperkt kleurengamma 160  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis gesloten kringloop Verlenging van de Verlenging van de Mogelijks gesloten levensduur van het levensduur van het kringloop materiaal materiaal Tabel 11 Vergelijking tussen rPET, mechanisch en chemisch recyclageproces Q-Nova melange recycled door Fulgar Deze blend veroorzaakt een jaspé-effect in bv. sweaterstoffen, zwemkledij, sportkledij en ondergoed. Dit effect wordt veroorzaakt door een verfproces op stof waarvan de garens bestaan uit twee verschillende grondstoffen, nl. Q-Nova (rPA6.6) en rPET. Figuur 60 Q-Nova melange recycled, door Fulgar De toekomst van de PET-recyclage De ambitie om over te stappen op het gebruik van gerecycleerde materialen in kledingcollecties an andere toepassingen wordt vooral gestimuleerd door de generatie Z (°1999-2010) en de millennial (°1981-1996) consumenten. Een studie van Textile Exchange (Preferred Fibre Report) toont aan dat het marktaandeel30 aan gerecycleerde plastics tussen 2008 en 2016 verdubbelde van 8% tot 16%, om daarna in 2018 terug te vallen op 13%. Men stelt vast dat er tegenwoordig een veel te beperkte hoeveelheid PET ter beschikking is voor de productie van rPET in functie van textielvezels. Dit is enerzijds een rechtstreeks gevolg van het Chinese importverbod van plastic afval in januari 2018 en anderzijds is er de toegenomen vraag van frisdrankenproducenten zoals Coca Cola en PepsiCo naar rPET-flessen. De recente Corona-pandemie en de daaropvolgende economische crisis, samen met de strijd tussen Saudi Arabië en Rusland om de olieprijzen, zorgden eveneens voor een ongeziene val van de prijs van de ruwe olie. Vele merken die de intentie hebben om tegen 2030 een ruimer deel van hun collectie aan te bieden gemaakt uit gerecycleerde materialen, zien hun mogelijkheden hierdoor verloren gaan. De huidige recyclagetechnologieën vereisen het 30 Bron: Ecotextile juni 2020, geraadpleegd op 1 juli 2020 161  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis gebruik van kwalitatieve PET-flessen. De confectiebedrijven zullen bijgevolg meer moeten betalen voor rPET dan voor virgin PET om dit probleem op te lossen. In stretchstoffen worden PES vaak met elastaan gecombineerd, wat ervoor zorgt dat de klassieke recyclage niet kan. Beter zou zijn mocht een artikel gemaakt zijn uit slechts één grondstof. Polyesters zijn oorspronkelijk elastisch en kunnen zo tot een elastisch product verwerkt worden. RCS en GRS De Recycled Claim Standard (RCS) en de Global Recycled Standard (GRS) zijn internationale, vrijwillige productnormen van Textile Exchange (sinds 2011), die eisen stellen aan certificering door derden op het vlak van gerecycleerde grondstoffen en hun traceerbaarheid in de productieketen. Elke productiefase moet worden gecertificeerd, beginnend bij de recyclingfase en eindigend bij de laatste verkoper in de laatste business-to-business transactie. De RCS is bedoeld voor elk product dat ten minste 5% gerecycled materiaal bevat. De GRS is bedoeld voor elk product dat ten minste 20% gerecycleerd materiaal bevat (50% als je wilt etiketteren). GRS controleert en certificeert het gehalte aan gerecycleerde grondstof binnen een product. Het houdt doorheen de hele waardeketen rekening met zowel ecologische als sociale criteria. Het is op praktisch vlak echter niet uitvoerbaar om door chemische analyse het gehalte aan gerecycleerd materiaal in een willekeurig product te bepalen. ‘Plastic soup’ Vermits in de media vaak foutieve termen worden gebruikt, is het nodig deze te verduidelijken: - Microplastics zijn plastic deeltjes kleiner dan 5mm. Ze komen voort uit allerhande producten zoals uit de automobiel, de hygiëne producten, de chemische industrieën en kleding. - Microvezels, een ongelukkige benaming, niet te verwarren met zijn textieltechnische betekenis. Microvezels zijn niet enkel afkomstig van kledij. Ze maken deel uit van de microplastics, maar kunnen zowel van natuurlijke als van synthetische aard zijn. Vezelfragmenten zijn erg klein en onregelmatig van vorm en afmeting. Ze zijn afkomstig van het huishoudelijk wassen van bestaande texielproducten. Deze term is een betere term dan de term ‘microvezels’, wat duidt op een doorsnede < 1dtex. De term ‘microplastics’ zou dan weer doen vermoeden dat deze korte vezeltjes enkel afkomstig zijn van synthetische textielproducten. Dit is echter niet zo. Er moet nog veel onderzoek verricht worden naar de juiste oorzaak van de ‘plastic soup’, maar het staat al vast dat de aanwezigheid van microplastics en andere vezelfragmenten in de oceanen is niet enkel de schuld is van de textielindustrie. Recent onderzoek heeft kunnen aantonen dat het verlies aan vezels tijdens de wasbeurt het grootst is bij de eerste wasbeurt en stagneert na de derde wasbeurt. De methode die 162  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis toegepast wordt om dit aan te tonen is gebaseerd op de ISO 105-C06, waarbij wastesten worden uitgevoerd in de Gyrowash en het gewichtsverlies telkens wordt opgemeten. De hoeveelheid varieert zelfs sterk binnen eenzelfde vezelsoort en stapelvezels verliezen meer vezels dan filamenten. Het probleem van de microplastics is dus niet afkomstig van filamentgarens. De productieprocessen voor het maken van velours en fleece, waarbij synthetische stapelgarens worden geborsteld en geëmeriseerd, doen wél microplastics ontstaan. Ook de productie van synthetisch bont uit polyester of polyacryl, of flock (waarvan de lijm een biodegradeerbare PVA is) en chenille geven aanleiding tot vezelverlies tijdens gebruik en in de eol-fase. Hoe groter de dichtheid van de stof, hoe meer vezels er verloren gaan. Polyester fleece (een breisel) en jerseys van PES stapelvezels verliezen het grootste aantal vezels, maar ook bij natuurlijke vezels zoals wol en katoen blijven deeltjes achter na een wasbeurt. Afvalwaterzuivering zorgt ervoor dat 90% van de vrijgekomen vezels verwijderd worden. 10% gaan dus de zeeën in. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 3: Polyester en het volgen van bijbehorende oefeningensessies in het labo, kan de student: - de chemische bereiding van PES uitleggen; - het spinproces van PES uittekenen, alsook de nabehandelingen toelichten; - de fysische eigenschappen van PES opsommen; - de chemische eigenschappen van PES opsommen; - enkele relevante toepassingen opnoemen i.f.v. de vezeleigenschappen; - de onderhoudsvoorschriften van PES opstellen; - het mechanische recyclageproces van PES uitleggen; - het chemische recyclageproces van PES uitleggen; - het probleem en de oorzaken van de microplastics beschrijven; - de labels RCS en GRS toelichten. 163  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 16 Polyacryl (PAC) en modacryl (MAC) In dit hoofdstuk wordt uitgelegd hoe de bereiding van polyacryl chemisch evolueert van PAN naar PAC. Ook de gemodificeerde acrylvezels MAC worden besproken. De bereiding van het PAC-filament Aan de basis van de bereiding van polyacrylnitrielvezels ligt het monomeer acrylnitriel of vinylcyanide, dat gewonnen wordt door de reactie van waterstofcyanide met acetyleen: HCN + CH ≡ CH CH2= CH CN Door polymerisatie ontstaat polyacrylnitriel. Het polymeer gaat bij verwarming reeds ontbinden eer het smelt, zodat smeltspinnen niet mogelijk is. Daarom gaat men het oplossen en droog- of natspinnen. Het monomeer wordt echter zelden zuiver gepolymeriseerd. Het zuiver polymeer heeft een slechte aanverfbaarheid en lost moeilijk op. Daarom gaat men copolymeriseren met andere monomeren. Bevat het polymeer meer dan 85% acrylnitrielmonomeer dan spreekt men van polyacrylnitrielvezels of ook gewoon acrylvezels. Bevat het monomeer tussen de 35% en de 85% acrylnitrielmonomeer dan spreekt men van modacrylvezels (MAC), dit zijn gemodificeerde acrylvezels met verbeterde eigenschappen. Voor de bereiding van de spinvloeistof wordt PAC opgelost in DMF (dimethylformamide) en natgesponnen. MAC wordt opgelost in aceton en vervolgens drooggesponnen. De acrylfilamenten worden na het uitspinnen steeds verstrekt, getextureerd en tenslotte versneden. Eigenschappen van PAC Sterkte Acrylvezels zijn minder sterk dan b.v. PA of PES. De sterkte is ongeveer gelijk aan de gemiddelde sterkte van katoen, zo’n 30 cN/tex. De schuurweerstand is beduidend minder dan die van PA of PES. Elasticiteit en kreukherstellendheid De elasticiteit is zeer goed, de vezel is bijgevolg veerkrachtig. Deze eigenschappen, samen met de haltervormige dwarsdoorsnede voorzien de afgewerkte producten een ongewoon hoge voluminositeit. 164  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Warmte-isolerend vermogen Acrylvezels hebben een warme greep als gevolg van de poreuze vezelwanden. Het warmtehoudend vermogen is minstens even goed als bij wol, zodat deze vezel vaak met wol wordt vermengd of ter vervanging wordt aangewend in b.v. dekens, truien, sokken enz. Modacrylvezels zijn bovendien erg zacht, waardoor ze bijzonder geschikt zijn als kunstbont. Hittebestendigheid Deze is vrij goed hittebestendig tot bepaalde temperaturen. Bij 130°C bestaat echter kans op vergelen en glansplekken. Strijken dient bijgevolg met de nodige omzichtigheid te gebeuren. In tegenstelling tot de meerderheid van de synthetische vezels is PAC geen thermoplast, maar de vezel kan wel verweken. Ingestreken plooien houden beter dan bij wol. Alkalibestendigheid De weerstand tegen zwakke alkaliën is zeer goed. Sterke alkaliën zoals NaOH geven, vooral warm, zeer snel een degradatie. Chloorbestendigheid Op chloor gebaseerde bleekmiddelen hebben geen nadelige invloed. Zuurbestendigheid Een hoge zuurbestendigheid (zelfs bij hoge temperaturen) is typisch voor acrylvezels. Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt voor hun toepassing als beschermkledij tegen zuren. Licht- en weersbestendigheid De licht- en weersbestendigheid van acrylvezels is de beste van alle vezels, vandaar de vezel toegepast wordt in stoffen voor parasols, tuinmeubelen, gordijnen e.d. Vochtopnemend vermogen Het oppervlak van de vezel wordt, in vergelijking met andere synthetische vezels, gemakkelijk bevochtigd. Bij het drogen wordt het vocht echter onmiddellijk weer afgegeven. PAC kan in droge toestand gemakkelijk statisch opladen, waardoor hij vervuilt. De affiniteit voor vetten en oliën is echter minder dan bij de PA-vezels. 165  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Toepassingen voor MAC Naast kunstbont, wordt modacryl ook toegepast als bekleding van verfrollen en als pruiken (extensions e.d.) omwille van het feit dat deze filamenten goed thermofixeerbaar én zacht zijn. Modacryl is tevens brandvertragend door copolymerisatie met PVC. Deze vezelsoort wordt dan ook terug gevonden in beschermkledij. MAC is bovendien 20-40% duurder dan de gewone PAC. Onderhoudsvoorschriften PAC kan men voorzichtig wassen op 40°C, ook het droogzwieren moet met een verminderd aantal cycli. Gekleurde PAC is niet bestand tegen chloorbleken. Strijken kan enkel bij lage temperatuur, vermits zich anders glansplekken voordoen. Droogreinigen vormt geen probleem. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 4: Polyacryl en het volgen van bijbehorende oefeningensessies in het labo, kan de student: - de chemische bereiding van PAC geven en het spinproces tekenen en toelichten; - de chemische bereiding van MAC geven en het spinproces tekenen en toelichten; - het verschil in naamgeving tussen PAN, PAC en MAC verklaren; - de fysische eigenschappen van Polyacryl opsommen; - de chemische eigenschappen van Polyacryl opsommen; - Enkele relevante toepassingen van PAC en MAC opnoemen i.f.v. de vezeleigenschappen; - de onderhoudsvoorschriften van PAC opstellen. 166  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 17 Polyvinylchloride (PVC) De bereiding van het PVC-filament PVC behoort tot de categorie van de chloorvezels. Het monomeer vinylchloride ontstaat door reactie van zoutzuur en acetyleen. Door polymerisatie ontstaat polyvinylchloride als zuiver product. Het is gebruikelijk copolymeren te maken die het gehalte aan chloor vergroten. Na oplossing van het PVC-polymeer kan het zowel door een natspinproces als door een droogspinproces tot filament gespoten worden. In de kunststoffenwereld wordt (harde) PVC gespoten tot buizen, vensterprofielen, platen, e.d. Daarnaast wordt PVC (met weekmakers) ook als coating van stoffen gebruikt. Hiermee wordt meestal een lederachtig uitzicht verkregen. Eigenschappen van PVC Sterkte Zuivere PVC heeft een sterkte ter waarde van katoen, wat eerder laag is voor een synthetische vezel. De vezel geeft geen aanleiding tot pilling. Elasticiteit Goede elasticiteit. De breekrek kan soms erg hoog oplopen, in bepaalde gevallen zelfs tot 180%. Hittebestendigheid Onder invloed van warmte ondergaan de vezels een sterke krimp. Afhankelijk van het type vezel kan dit starten bij 75°C of pas bij 100°C. Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt voor specifieke toepassingen zoals het maken van zeer dichte weefsels voor sportkledij of reliëfeffecten in weefsels b.v. cloqué. Door een warmtebehandeling kan het weefsel zodanig krimpen dat b.v. een luchtdicht doek voor parachutes bekomen wordt. Het belangrijkste nadeel is echter de krimpgevoeligheid tijdens het onderhoud. De maximum wastemperatuur is dan ook slechts 40°C. Chloorvezels zijn door hun groot gehalte aan chloor zelfdovend, waardoor ze gebruikt kunnen worden in b.v. overgordijnen in openbare gebouwen, zetelovertrekken, in dekens e.d. De graad van zelfdovendheid stijgt met het chloorgehalte. PVC ontvlamt niet, maar ontbindt vanaf 180°C. 167  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Alkali- en zuurbestendigheid Deze is zeer goed. Als gevolg van hun zeer goede chemische bestendigheid wordt PVC toegepast in beschermkledij. Chloorbestendigheid Per- en trichlooretheen werken zwellend tot oplossend op chloorvezels en kunnen voor het chemisch reinigen niet gebruikt worden. Licht- en weersbestendigheid De licht- en weersbestendigheid zijn uitstekend. Indien de temperatuur niet te hoog oploopt, kan PVC in doek voor zonnewering gebruikt worden. Vochtopnemend vermogen De vochtopname in standaardatmosfeer is praktisch nul. Deze eigenschap kan bij het verven moeilijkheden opleveren. De hoge elektrostatische oplading is in tegenstelling tot alle andere vezels negatief. Deze eigenschap, samen met het zeer goed warmte-isolerend vermogen, worden benut voor het maken van anti- reumaondergoed. In menging met andere vezels zoals wol, kan een product bekomen worden dat niet statisch oplaadt. Onderhoudsvoorschriften voor PVC Een chloorvezel kan best voorzichtig bij 40°C gewassen worden. Chloorvrij droogreinigen bestaat ook tot de mogelijkheden. Strijken en droogzwieren wordt afgeraden. Identificatie Chloorvezels zijn bij een brandproef te herkennen aan de vrijkomende chloorgeur. In aanraking met koper geven ze een vlam een typische groene kleur. De vezels doven bovendien vanzelf. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 5: Polyvinylchloride en het volgen van bijbehorende oefeningensessies in het labo, kan de student: - de chemische bereiding van PVC uitleggen; - het spinproces van PVC uittekenen, alsook de nabehandelingen toelichten; - de fysische eigenschappen van PVC opsommen; - de chemische eigenschappen van PVC opsommen; - enkele relevante toepassingen van PVC opnoemen i.f.v. de vezeleigenschappen; 168  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 18 Polyolefinevezels: polypropyleen (PP) en polyethyleen (PE) De bereiding van het PP-filament Polyprop(yl)een ontstaat door de polymerisatie van propeen: PP-vezels worden gesponnen via smeltspinnen en meer specifiek extrusiespinnen. De vezels worden dikwijls in de massa aangekleurd. De bereiding van het PE-filament Polyeth(yl)een ontstaat door de polymerisatie van etheen: CH2 = CH2. Ook PE wordt door extrusie gesponnen. Eigenschappen van polyolefinevezels De eigenschappen van PP en PE zijn gelijklopend, met dien verstande dat PP bijna op alle vlak beter is. Sterkte Afhankelijk van hun strekkingsgraad en moleculaire massa kunnen de sterkte-eigenschappen variëren rond de 40 cN/tex. In het geval van PP benadert de sterkte deze van PA, normaalgezien is de sterkte van PE iets lager. De speciaal ontwikkelde ultra-hoog-moleculair-gewichtsvezel (ultra high molecular weight polyethylene: UHMWPE) Dyneema (Toyobo) en Spectra Fiber (AlliedSignal) zijn supersterke (400 cN/tex) PE-vezels. Dyneema zou 15 keer sterker zijn dan staal voor hetzelfde gewicht. Daarom is het geschikt voor industriële toepassingen zoals kabels, outdoor- en beschermkledij en militaire toepassingen. Chemische recyclage van Dyneema is technisch mogelijk. Er wordt nu bekeken of het op te schalen is. Elasticiteit en kreukherstellendheid De verlenging bij breuk is vrij groot. De kreukherstelling is goed. Kenmerkend voor PP is de verkleuring die optreedt na herhaaldelijk buigen. 169  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hittebestendigheid Door zijn lage temperatuursbestendigheid (110°C) is PE voor vele toepassingen niet bruikbaar (maar toch beter dan PVC). PP is iets beter bestand tegen hoge temperaturen (T smelt: 160°C). Hun smeltpunt ligt ver onder dat van PA. Een voordeel is hun thermische verkleefbaarheid in nonwovens. Bij 90°C kan een krimp van 40% optreden. Ze behouden echter wel hun soepelheid bij extreem lage temperaturen. De thermische geleidbaarheid is heel laag, waardoor de PP-vezel ook wel eens een “Klimafaser” wordt genoemd. Alkali- en zuurbestendigheid PE-en PP-vezels zijn chemisch inert. Men gebruikt PE vaten en flessen voor het opslaan van alle mogelijke chemische producten. Deze grondstof is echter wel gevoelig aan halogenen: chloor, broom, jodium, fluor,… Lichtbestendigheid Polyolefinevezels worden door UV-stralen sterk aangetast. Dit kan evenwel vermeden worden door tijdens de bereiding UV-stabilisatoren toe te voegen. Vochtopnemend vermogen De vochtopname is nul. Beide grondstoffen voelen nogal vettig en glad aan. Ze vervuilen snel en zijn oleofiel. Overige kenmerken De dichtheid van polyolefinevezels is lager dan 1, waardoor ze op water blijven drijven en toepassingen hebben als kabels enz. Hun biologische bestendigheid is uitstekend. Aanverven is praktisch niet mogelijk. Tijdens het chemisch reinigen kan krimp optreden. De slijtbestendigheid van PP is goed, wat de vezel toepasbaar maakt voor tapijten en kunstgras. Toepassingen Toepassingen voor PE vinden we in touwen, netten, filters voor de chemische industrie e.d. PP-vezels zijn door hun lage kostprijs en gemakkelijke productie een massaproduct geworden. Indien ze tot bandjesgaren geëxtrudeerd worden, kunnen ze rechtstreeks verweven worden tot verpakkingszakken, agrotextiel of geotextiel. 170  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Onderhoudsvoorschriften voor PP en PE Niet chloorbleken, niet droogreinigen, niet droogzwieren. Men kan polyolefinen voorzichtig wassen op 40°C en strijken bij de laagste temperatuur. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren”, Hoofdstuk 6: Polyolefinevezels PP en PE en het volgen van bijbehorende oefeningensessies in het labo, kan de student: - de chemische bereiding van PP uitleggen; - de chemische bereiding van PE uitleggen; - het extrusieproces van polyolefinevezels toelichten; - de fysische eigenschappen van Polyolefinevezels opsommen; - de chemische eigenschappen van Polyolefinevezels opsommen; - enkele relevante toepassingen van PP en PE opnoemen i.f.v. de vezeleigenschappen; - de onderhoudsvoorschriften van polyolefinevezels opstellen. 171  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 19 Polyurethaanelastomeren/elastaan (PUE/EL) De bereiding van het PUE-filament De gewone polyurethaanvezel (PUR) heeft maar weinig textielbetekenis. Deze kunststof is beter bekend in de vorm van synthetische sponsen, schuimrubbermatrassen of ook wel in lederimitatie. Wat de chemische samenstelling betreft verschilt deze echter weinig van de veel belangrijkere polyurethaanelastomeren (PUE). Deze elastaanvezels bezitten een zeer grote rekbaarheid die tot 500% gaat en een rubberachtige elasticiteit. Ze worden daarom “snap-back fibres” genoemd. De polyurethaanvezels die voor textieldoeleinden kunnen dienen, zijn vervangproducten voor de natuurlijke rubberdraden. De firma Du Pont de Nemours (USA) (nu Invista genaamd) startte in 1969 de productie van Lycra. Andere bekende handelsnamen zijn Spandex (Fuji Spinning, Japan), Dorlastan (Bayer), Spanzelle (Courtaulds) e.a. Lycra is ondertussen de meest gekende handelsnaam van elastaanvezels en is terug te vinden in zwemkledij, denim, lingerie, sokken en kousen, sportkledij, werkkledij en outdoorkledij. Het is licht, onzichtbaar en biedt een kledingstuk de nodige bewegingsvrijheid. Elastaan bestaat hoofdzakelijk uit PUR met tussen de urethaangroepen lange ketens die polyethers, polyesters, polyamides of copolymeren van deze drie kunnen zijn. De praktische vorming van Lycra verloopt nogal complex. Eens het elastomeer chemisch gevormd is, kan het d.m.v. de droogspinmethode met DMF tot filament uitgesponnen worden. Verstrekking is in dit geval niet noodzakelijk. Elastomeervezels komen enkel in filamentvorm voor en kunnen verwerkt worden via talrijke textielprocessen zoals rondbreien, kettingbreien, breien van sokken en kousen, weven, omwikkelen of omspinnen tot kerngesponnen garen. De firma Invista heeft ondertussen verschillende varianten van de oorspronkelijke Lycra op de markt gebracht. Elk van deze soorten heeft bijkomende functionaliteiten in functie van de vezel waarmee ze gecombineerd worden zoals Co, PA, PES,…(b.v. de aanverfbaarheid van Lycra) of de toepassing waarvoor ze specifiek geschikt is (b.v. weerstand tegen chloor,…) Een bespreking van de voornaamste Lycra technologieën komt verder in dit hoofdstuk nog aan bod. Eigenschappen van elastaan Sterkte De sterkte van PUE is laag (5,5 à 7,5 cN/tex), maar toch drie maal hoger dan bij een filament uit natuurrubber. Lycra is vooral fijner dan natuurrubber, voor dezelfde sterkte. Breekrek De breekrek van Lycra bedraagt 520 tot 610 %, t.o.v. 760 % bij natuurrubber. 172  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hittebestendigheid Lycra kan gewassen worden bij 40°C. Hogere wastemperaturen kunnen de rekbaarheid en sterkte negatief beïnvloeden. Lycra wordt kleverig vanaf 150°C à 175°C en smelt rond 250°C. In elk geval is de elastaanvezel beter hittebestendig dan rubberdraden. Chemische bestendigheid Het gewone Lycra-filament is doorzichtig wit, verfbaar en goed bestand tegen chemicaliën. De LastingFIT Technology van Lycra is speciaal ontwikkeld voor zwemkledij, met een goede weerstand tegen zweet, zeewater, zwembadwater, zonnecreme en andere cosmetische oliën, wat van rubber niet kan verwacht worden. Chloorbestendigheid Natriumhypochloriet doet Lycra vergelen en degraderen. Concentraties chloor die in zwembaden voorkomen zijn geen probleem. In het geval dat er gebleekt moet worden, gebruikt men het best waterstofperoxide. Lichtbestendigheid langdurige inwerking van zonlicht geeft vergeling en beschadiging van het filament. Onderhoudsvoorschriften Elastaanhoudende artikelen worden bij voorkeur bij 40°C gewassen in een waszakje, zodat ritsen de gevoelige stof niet kunnen beschadigen. Wanneer elastaan verwerkt is met katoen in topjes of in jeans kan er gestreken worden bij lage temperatuur. Bleken en droogzwieren doe je beter niet, vooral voor sneldrogende sportkledij is dit overbodig. Na verloop van tijd verslijt het elastaan in (jeans)broeken. Droogreinigen kan wel Gebruiksmogelijkheden Elastaanvezels worden het meest gebruikt in badpakken, BH’s, elastisch verband, steunkousen, sportartikelen e.d. In al deze gevallen zijn de artikelen lichter dan wanneer ze vervaardigd zouden zijn uit omsponnen rubber. In kleding biedt een gehalte van enkele procenten aan Lycra (4 tot 20%) de gewenste comforteigenschappen. De elasticiteitsgraad hangt in hoofdzaak af van het percentage elastaan en van de manier waarop deze draad ingeweven of ingebreid werd. Wanneer men de elastaanvezel in de ketting aanbrengt, wordt de stof elastisch in de lengterichting. Wanneer ze in inslagrichting wordt verwerkt, wordt de stof in de breedte elastischer. Wanneer ze in beide richtingen aanwezig is, dan wordt de stof bi-elastisch. 173  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis De Lycra technologie Lycra Black Technology is een met zwart pigment gesponnen Lycrafilament dat een oplossing biedt aan de onaangenaam zwart glanzende tricots van vroeger. Deze Black Lycra zorgt ervoor dat een zwart kledingstuk zijn kleur behoudt. Het bezit een goede kleurechtheid, glittert niet en is chloorresistent, waardoor het o.m. toegepast wordt in zwemkledij. Lycra W Technology is de witte versie van Lycra. Deze behoudt zijn witheidsgraad en is daarom bijzonder geschikt in de verwerking tot lingerie. Ze bezit geen synthetische glans en indien gewenst, kleurt deze Lycra ook aan in mooie tinten. Lycra T400 Technology is uiterst geschikt voor fashion kledingstukken waarvan men een gemiddelde elasticiteit verwacht. Ze wordt gebruikt ter vervanging van de getextureerde multifilamenten en is verfbaar met dispersiekleurstoffen in combinatie met PES. Deze T400 Lycra is een bicomponentfilament, die bij verhitting een differentiele krimp vertoont, zodat er een schroefvorm ontstaat en bijgevolg elasticiteit. Naast een gemiddelde stretch vertoont dit filament in kledingstukken eveneens een goed vochttransport. De Lycra Fusion Technology is een technologie die het ladderen van kousen belet. De Easy set Lycra is dan weer te heatsetten bij lagere temperaturen. Daarnaast bestaat ook de LastingFIT en de Soft Comfort Lycra. Recent ontwikkelde Invista ook een duurzamere Lycra versie, de Biobased Lycra Technology genaamd. Deze is voor 70% afkomstig van dextrose uit maïs. Nieuwe elastische vezels De firma DOW FIBER SOLUTIONS heeft sinds 2005 een petroleum-gebaseerde stretchvezel op de markt gebracht, met betere eigenschappen dan de courant gebruikte elastaanvezels. Deze vezel kreeg de benaming DOW XLATM HTT (en is de nieuwste High Temperature Tolerant stretchvezel). Het voornaamste doel is het garanderen van comfort en bewegingsvrijheid in werkkledij en corporate fashion. Zijn voornaamste troef is zijn weerstand tegen hoge temperaturen, die van toepassing zijn tijdens het verfproces, het industrieel wassen en het tunneldrogen van werkkledij. Deze vezel weerstaat temperaturen tot 220°C en behoudt hierbij zijn elasticiteit en dimensionele stabiliteit. Ook zijn weerstand tegen UV en tegen chemicaliën (b.v. tijdens het chemisch reinigen) is opmerkelijk goed. De weverij van Utexbel verwerkt deze vezel in combinatie met PES en katoen tot stoffen die o.m. bestemd zijn voor de firma Alsico. Ze wordt aangeverfd bij hoge temperaturen. Leerwijzer Na het bestuderen van “Deel 6: Kunstvezels bestaande uit synthetische polymeren” Hoofdstuk 7: Elastaanvezels en het volgen van bijbehorende oefeningensessies, kan de student: - de moleculaire structuur van PUE toelichten; 174  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis - de eigenschappen van PUE weergeven; - enkele handelsnamen van elastomeren noemen; - aantonen welke onderhoudsvoorschriften een artikel met PUE moet krijgen; - aantonen op welke maniet PUE bijdragen tot het draagcomfort. 175  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Deel 5 Textielvezels en hun milieu-impact 176  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Hoofdstuk 20 Textielvezels en hun milieu-impact Inleiding Op het gebied van kledingtextiel wordt de Europese markt gedomineerd door katoen, met 43% van alle textielvezels. Polyester volgt met 16%. Acryl, wol en viscose vertegenwoordigen elk 10% van de markt. De verhouding natuurlijke t.o.v. niet-natuurlijke vezels bedraagt 54/46. Europeanen consumeren gemiddeld 26 kg textiel per jaar. 11 kg aan kledij wordt per jaar weggegooid. Voor huishoudtextiel ligt het ietsje anders: katoen en polyester zijn daar beiden goed voor 28% , gevolgd door polyamide met 23%. In tegenstelling tot kledingtextiel, zijn acryl en polypropyleen eveneens belangrijke vezelsoorten (samen goed voor 30%), vooral omwille van hun verwerking in tapijten. De verhouding natuurlijke versus niet-natuurlijke vezels is voor huishoudtextiel 30/70.31 Tabel 12 Procentuele verdeling van de consumptie per vezelsoort ifv kleding- en huishoudtextiel Bedrijfskledij (zoals werkoveralls, kledij voor verpleegkundigen, corporate wear e.d.) wordt voornamelijk uit katoen en polyester gemaakt, vaak in één kledingstuk. Technische weefsels bevatten functionele grondstoffen die waardevol zijn, maar moeilijk te recycleren. Men is er zich meer en meer van bewust dat kledij en andere textielmaterialen een doorslaggevende impact hebben op het milieu. Bij de ontwikkeling van een textielproduct wordt uiteraard een bepaalde functionaliteit 31 Bron: JRS SCientific and Technical Reports – European Commission; Environmental Improvement Potential of Textiles (IMPRO-Textiles); onderzoek afgerond in mei 2006. http://susproc.jrc.ec.europa.eu/textiles/docs/120423%20IMPRO%20Textiles_Publication%20draft%20v1.pdf 177  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis nagestreefd en kiest men de meest geschikte grondstof of combinatie daarvan in functie van de toepassing. Daarnaast is het even belangrijk een grondstofkeuze te maken die het minst milieubelastend is. De textielsector is een grondstofintensieve sector met een hoge impact op klimaat en milieu. Het staat op de vierde plaats (na voedsel, huisvesting en transport) wat betreft het verbruik van materialen en water en op de vijfde plaats wat betreft de emissie van broeikasgassen. Het belang van de vezelsoort in functie van het onderhoud De wijze waarop en de frequentie waarmee men een kledingstuk wast, hangt sterk af van de vezelsoort waaruit het bestaat. De vezeleigenschappen bepalen nl. hoe snel een kledingstuk vuil zal worden (en bijgevolg gewassen moet worden): - Katoen wordt zeer gemakkelijk vuil. De verontreiniging migreert daarbij tot in de vezel. Maar katoen laat zich gemakkelijk reinigen en het verdraagt detergenten goed. - Wol weerstaat goed aan vlekvorming en neemt niet snel geurtjes op. Daar tegenover laat wol zich niet gemakkelijk wassen en worden vlekken niet gemakkelijk verwijderd. - Synthetische materialen worden snel bevuild door olierijke verontreinigingen en slechte geuren. Deze grondstof laat zich echter gemakkelijk reinigen. De kledingstukken die na één keer dragen al worden gewassen, zijn deze die dicht bij de huid worden gedragen, zoals sportkledij en ondergoed. De kledingstukken die het langst worden gedragen, voor ze gewassen worden, zijn jeans, broeken, gebreide truien (en uiteraard de jassen). Opvallend is dat wollen kledingstukken twee keer zo lang worden gedragen als katoenen kledingstukken, voor ze gewassen worden. Diverse wasmethodes zoals het gebruik van de wasmachine, met de hand wassen, verluchten, stomen of droogreinigen hebben allemaal een verschillende impact op het milieu. Op welke manier er gewassen wordt, is niet alleen landgebonden, maar wordt ook bepaald door de vezelsoort. Wol, zijde, en wolblends worden 3 maal zoveel chemisch gereinigd als andere grondstoffen. Uit onderzoek is gebleken dat mannen meer kledingstukken chemisch laten reinigen dan vrouwen. Hierbij denken we aan maatpakken, dassen, overjassen, jassen en blazers. Vrouwen doen dan weer vaker een handwas. Bij droogreinigen wordt gebruik gemaakt van perchloorethyleen C 2Cl4, wat een gezondheidsrisico voor alle levende wezens kan vormen indien er niet veilig mee omgesprongen wordt. Droogreinigen gaat bovendien gepaard met een erg hoog energieverbruik per kg wasgoed, zelfs in vergelijking met het machinewassen. Het professioneel natreinigen is een milieubewuster alternatief. Bij het machinaal wassen bepaalt de wastemperatuur en de duur van de wasbeurt (alsook de belading van de trommel) de impact op het milieu. Opnieuw zijn dit parameters die in functie van de vezelsoort gekozen worden. De wasbeurt voor wol bijvoorbeeld heeft een lager energieverbruik, maar een hoger waterverbruik. Hierbij moet opgemerkt worden dat recentere wasmachines zuiniger zijn dan de oudere. Voor het drogen van het wasgoed kan gekozen worden voor de meest gunstige methode, nl. aan de lucht drogen. Voor wol en zijde is dit de meest toegepaste methode. Trommeldrogen verbruikt steeds meer 178  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis energie dan de wasbeurt. Voornamelijk de hydrofiele (natuurlijke) vezels vereisen een langere droogtijd, wat niet gunstig is. Het belang van de vezelsoort in functie van de kwaliteit De vezelkwaliteit hangt af van een aantal eigenschappen en wordt gekozen in functie van een welbepaalde toepassing. De fysische sterkte van een kledingstuk, de weerstand tegen abrasie en pilling, de kleurechtheid e.d. zijn meetbare eigenschappen die rechtstreeks de technische levensduur van het kledingstuk bepalen. Het is duidelijk dat een kwaliteitsvol product een langere levensduur zal kennen en bijgevolg minder snel afgedankt en vervangen zal worden. De technische levensduur van een product is helaas niet gelijk aan zijn sociale levensduur. Om dit op te lossen moet op zoek gegaan worden naar meer gebruikers: kledij kan bijvoorbeeld gedeeld worden, verhuurd, uitgeleend of doorgegeven. Het doorgeven van kledij aan jongere kinderen is hiervan een goed voorbeeld. Op deze manier wordt het langer gebruikt, wat uiteraard gunstig is voor het milieu. Hoe langer de levensduur van een product, hoe belangrijker de onderhoudsfase is, vermits het dan langer wordt gewassen en gedroogd en hoe minder belangrijk de productiefase wordt. Uit studies is gebleken dat mannen, ouderen, mensen met lage inkomens en mensen uit hogere sociale klassen minder snel kledij weggooien. Kousen en ondergoed wordt het snelst weggegooid; zwemkledij, jassen, blazers en mantels het minst. Wanneer kledingsstukken met verschillende vezelgrondstof worden vergeleken, dan ziet men dat kledingstukken uit zijde het langste bijgehouden werden, gevolgd door kasjmir, wol blends, synthetische kledij, 100% wol, katoen blends en merino wol. De kortste levensduur werd vastgesteld bij 100% katoenen kledingstukken. Dit zegt echter niets over de fequentie waarmee deze kledingstukken werden gedragen (en onderhouden). Kledij wordt afgedankt omwille van verscheidene redenen. In de meerderheid van de gevallen is de kledij ‘afgedragen’ en bijgevolg versleten. Problemen met de fit en de maat of het kledingstuk niet meer fashionable vinden zijn eveneens aangehaalde oorzaken. Uit een Scandinavisch onderzoek uit 2012 bleek dat 50% van de wollen artikelen voor hergebruik konden dienen, tegenover 42% van de katoenen en 44% van de synthetische kledij. Synthetische kledij ging sneller de vuilbak in, terwijl katoen eerder in huis werd gerecycleerd, als vodden. Daarnaast is er nog een emotionele band met het kledingstuk. Ook de prijs die men ervoor heeft betaald, bepaalt hoe lang men vasthoudt aan dat kledingstuk. De Higg Product tools: Higg MSI en Higg PM Verschillende tools werden reeds ontwikkeld om de mode-industrie bewustere grondstofkeuzes te laten maken. De Amerikaanse non-profit organisatie Sustainable apparel coalition (SAC) werd gelanceerd in 2009 met Walmart en Patagonia als hun eerste leden. Tegenwoordig vertegenwoordigen zij meer dan 250 brands, retailers en fabrikanten van over de hele wereld. Eén van hun belangrijkste realisaties is de Higg 179  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Index. Hierin zitten onder meer twee product tools vervat, nl. de MSI (Higg Materials sustainability Index) en de nieuwe PM (Higg Product Module). (Ecotextile News, April 2021) De Higg Index baseerde zich tot voor kort enkel op gegevens uit de productiefase van de textielvezels. Met de productie van het artikel zelf (garen, weefsel, confectiestuk) of met de gebruiksfase werd geen rekening gehouden en evenmin met de levensduur, de kwaliteit en de functionaliteit van deze textielmaterialen. De impact van textielvezels op het milieu doet zich nochtans voor gedurende alle stadia van hun levenscyclus. Zowel tijdens de vezelproductie zijn de landbouw, de veeteelt, en de industriële synthese bepalend, net als tijdens de daaropvolgende stappen zoals het spinnen, weven, confectioneren, verven, bedrukken, appreteren e.d. Deze productieprocessen zijn immers ook grondstofafhankelijk, zoals hierboven aangetoond. Zowel de productie- als de gebruiksfase worden gekenmerkt door een hoog verbruik aan water, energie en chemicaliën en zijn om deze reden niet te onderschatten wanneer een vergelijking wordt gemaakt. In het voorjaar van 2020 wijzigde het SAC haar methode waarmee de milieu-impact van materialen wordt bepaald. Tot nu deed ze dat op basis van de hiervoor besproken Higg Materials Sustainability Index (MSI), wat een beoordeling gaf per vezelgrondstof aan de hand van 5 verschillende beoordelingsgebieden: opwarming van de aarde, waterverontreiniging, fossiele grondstof verbruik, waterschaarste en chemicaliën. De bedoeling van de Higg-index was blijkbaar niet om grondstoffen te met elkaar te vergelijken, maar wel om een aanzet te geven om producten op hun milieu-impact te scoren. In de nieuwe Higg Product module (Higg PM) wil SAC de milieu-impact nu op productniveau brengen. In deze tool worden het gebruik en de end-of-life-fase (eindelijk) mee in rekening gebracht, waardoor een meer correcte berekening kan gemaakt worden van de impact van een product op basis van zijn volledige levenscyclus. Merken en fabrikanten kunnen de productmodule gebruiken om de milieueffecten te beoordelen van de producten die ze produceren en verkopen. De inzichten die de productmodule biedt, stellen professionals uit de toeleveringsketen in staat te begrijpen hoe ze verbeteringen kunnen aanbrengen in de duurzaamheid van hun producten. Inzichten in de productmodule kunnen ook worden gedeeld met consumenten om hen te helpen om de milieu-impact van producten die ze kopen te begrijpen. Hoeveel kost het om de Higg Product Module te gebruiken? Gebruikers kunnen kiezen uit twee opties om de productmodule aan te schaffen. Men kan een gratis account aanmaken op het Higg-platform en toegang tot de producttools kopen. De basistoegang omvat 250 Materials Sustainability Index-eenheden en 25 Product Module-eenheden. De kosten variëren op basis van de inkomsten van het bedrijf dat zich aansluit en kunnen variëren van 2000 USdollar tot 13500 USdollar. Vervolgens zorgt een upgrade voor toegang tot alle andere tools en dubbel zoveel MSI- en PM-eenheden. Ondertussen is al gekend dat er vanuit de lederindustrie en de alpaca- en zijdeteelt twijfel blijft bestaan over de klaarheid rond de impactscores en de slechte resultaten voor hun grondstoffen. 180  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Circulaire kledingindustrie Stilaan is iedereen zich bewust van het feit dat het klassieke lineaire modesysteen niet meer aan te houden valt. Het is een voorbeeld van onze consumptiecultuur waarin overproductie, overconsumptie, onmenselijke arbeidsomstandigheden, wegwerpmentaliteit en fast fashion typische kenmerken zijn. De stappen in een lineair systeem zijn: Figuur 61 Het lineaire modesysteem De Ellen MacArthur Foundation32, met haar “Make Fashion Circular initiative”stelt alternatieve businessmodellen voor onder de vorm van kledingverhuur, herverkoop of recyclage. Zij pleiten dan ook voor de productie van kledingstukken die langer meegaan en meer gedragen worden. Een circulair modesysteem33 is een economisch model, gericht op het minimaliseren van afval en het maximaliseren van grondstofbronnen. Waar in een lineair systeem alles wordt weggegooid en verbrand, wordt hier alles hergebruikt om nieuwe producten van te maken. Figuur 62 Het circulaire modesysteem 32 Ellen MacArthur Foundation, A new textiles economy: Redesigning fashion’s future, (2017, http://www.ellenmacarthurfoundation.org/publications). 33 Bron: BP Anke d’Olislager, circulaire kijk@Essentiel, 2020-2021 181  - Departement Biowetenschappen en industriële Technologie Opleidingsonderdeel: Vezelkennis Kritische bedenking i.v.m. datacaptatie en transparantie ‘Roadmap to net zero’ is een recent rappport van de World Resources Institute (WRI) waarin op basis van nieuwe gegevens uit de toeleveringsketen een onderbouwde impactberekening van de koolstofvoetafdruk van de mode- en textielsector besproken wordt. Dit onderzoek is gevoerd in samenwerking met de Sustainable Apparel Coalition (SAC) en Higg Co. Gegevens over het vezelgewicht, afkomstig van Textile Exchange en informatie uit de Higg Materials Sustainablity Index (MSI) tool werden hiervoor gecombineerd. De wetenschappers die deelnamen aan dit onderzoek duiden op de blijvende nood aan correcte impactdata. Niet elk bedrijf is immers in staat de verschillende vormen van emissie of het energieverbruik te meten. Hoe meer data kan opgenomen worden in de Higg, hoe nauwkeuriger en meer betrouwbaar de resultaten zullen zijn. Een exact beeld scheppen van de uitstoot aan broeikasgassen afkomstig van de sector is op dit moment nog onmogelijk, gezien de complexiteit die een wereldgeöriënteerde productieketen met zich meebrengt. Bovendien werd nog nooit een vergelijkende studie uitgevoerd, waarin de impactanalyse van verschillende industriële sectoren met elkaar gewogen wordt. Beweringen zoals deze afkomstig van de MacArthur Foundation, die stellen dat de mode- en textielindustrie meer broeikasgassen veroorzaken dan de internationale lucht- en zeevaartvaarsector samen, zijn dus nergens op gestoeld. De Europese Green Deal doelstelling is wel om tegen 2050 voor alle sectoren de uitstoot van broeikasgassen terug te brengen tot ZERO. (Ecotextile-news dec 2020, Carbon footprint, blz 26) De blockchain Technologie biedt een oplossing voor het complete gebrek aan transparantie in de toe