Új textilalkalmazási területek, műszaki textilek

Átírás

1 NEMZETI TECHNOLÓGIAI PLATFORM A TEXTIL- ÉS RUHAIPAR MEGÚJÍTÁSÁÉRT Új textilalkalmazási területek, műszaki textilek Alapozó tanulmány a Stratégiai Kutatási Tervhez Készítette a Texplat 2. munkacsoportja Munkacsoport vezető: Máthé Csabáné dr. Szakértők: Lázár Károly Dr. Szabó Rudolf Szollár Edina Tálos Jánosné Dr. Való Gábor október

2 Tartalomjegyzék Bevezetés A műszaki textiltermékek és alkalmazási területeik áttekintése A műszaki textilek definíciója A műszaki textilek piaca és szegmentálása Az egyes alkalmazási területek vizsgálata Mobiltech Autóipar és más járművek gyártása Indutech Ipari alkalmazások Packtech csomagolás Protech védelmi textilek Sporttech Sport- és szabadidős tevékenységekhez használt eszközök Hometech Clothtech Ruha- és cipőipar Buildtech Építészet Geotech Ökotech Geotextilek, környezetvédelem Agrotech Mezőgazdaság, beleértve a halászatot is Medtech Egészség és higiénia A műszaki textiltermékek előállítási technológiái A műszaki textíliák gyártásában felhasznált szálak A kiemelkedő mechanikai tulajdonságú szálak Csökkent éghetőségű és lángálló szálak Vezetőképes és antisztatikus szálak Szövéstechnológiai innovációk a műszaki textilek gyártásában A műszaki szövetek jellemzői Szövéssel előállítható néhány kiemelt műszaki termék Kötőipari technológiák alkalmazása a műszaki textíliák gyártásában Hálók és zsákok Kompozit-erősítőanyagok Kötött csövek Pántok, hevederek, szalagok Üreges háromdimenziós kelmék Varrvahurkolt kelmék Javaslatok kötött műszaki textiltermékek fejlesztésére Nem-szőtt műszaki textilek A nem-szőtt technológia főbb lépései Trendek a nem-szőtt technológiáknál Felhasználási területek Fonatolt műszaki textil termékek A kompozitok - a jövő szerkezeti anyagai textilerősítéssel Kompozitok erősítő anyagai A legjellemzőbb erősítő textil konstrukciók A kompozitok felhasználási területei, fejlesztési irányai A kompozitok piaca A műszaki alkalmazási területeken folyó K+F+I tevékenység sajátosságai termékfejlesztési stratégiák Jelenlegi fejlesztési tendenciák a műszaki textilek területén Az új textilalkalmazások, mint a magyar textil- és ruhaipar esélye A műszaki textiltermékek gyártása Magyarországon Áttekintés az alkalmazási területek szerint Áttekintés a termékek szerint Javasolt innovációs irányok a műszaki textilek területén Konkrét fejlesztési irányok, javaslatok a műszaki textilek területén... 36

3 Bevezetés Nem véletlen, hogy a textil- és ruhaipar jövőképében az egyik kitörési pontot az új textilalkalmazások jelentik. Míg a hagyományos textilterületeken, a ruházkodásban és a lakáskultúrában a textiltermékek pozíciói szilárdak, a textiltermékek illetve a textilalapú anyagok számos alkalmazási területen képesek más, akár természetes anyagok helyettesítésére, kiszorítására. Ezek az új alkalmazási területek jelentik ma a textilipar legfontosabb növekedési, és egyben innovációs területeit. Ezt a területet a szakmai kommunikációban a műszaki textilek néven emlegetik, bár ez az elnevezés részben megtévesztő, hiszen nemcsak műszaki alkalmazásokat takar, hanem a mezőgazdaságot és az utóbbi időben erőteljesen fejlődő egészségügyet is. A műszaki textiltermékeket az élet minden területén megtaláljuk, az épített környezetünkben szinte mindenhol vannak textiltermékek, az épületekben, az épített infrastruktúrában erősítő szerepet játszanak, de egyre több építmény készül textilből. Számos nem-textil termékben van textiltermék beépítve különböző funkciók céljaira, legfontosabb példa erre, hogy a gépkocsik ma már 20 kg körüli textilt tartalmaznak. Nagyon nagy szerepet játszanak a textilek a különböző ipari és mezőgazdasági technológiákban, mint segédanyagok, amelyek nem épülnek be a termék anyagába, de a technológiai folyamat nélkülük nem megvalósíthatók. Hasonlóan nélkülözhetetlenek a textiltermékek a csomagolásban is. Egyre nő a speciális textiltermékek szerepe az ember biztonságának védelmében, és a gyógyításban. A legnagyobb változás a szerkezeti anyagokban várható. A fenntarthatóság, illetve azon belül az energiatakarékosság és az alternatív energiák előállítása elképzelhetetlen a textilerősítésű kompozitok nélkül. Az új textilalkalmazások azért is jelentik az egyik legfőbb kitörési pontot az európai textilipar számára, mert ma még Kína, India, Oroszország és a feltörekvő világ többi országai is a műszaki textilszükségletének 70-80%-át importálja. Ezen a piacon Európa persze csak úgy tudja megőrizni ma még erős export pozícióit más fejlett országokkal és a feltörekvőkkel szemben, ha folyamatos innovációval, gyorsan tud reagálni az új igényekre. 1. A műszaki textiltermékek és alkalmazási területeik áttekintése 1.1. A műszaki textilek definíciója A műszaki textíliák fogalmát éppen a sokszínűség miatt kizárásos alapon definiálhatjuk: nem tartoznak a műszaki textilanyagok közé a szokványos alsó- és felsőruházati kelmék és termékek, valamint az általában lakás- és háztartási textíliáknak nevezett termékcsoport (bútorszövet, ágy- és asztalneműk, törülközők, konyharuhák, szőnyegek, függönyök stb.) sem. Ezt a definíciót ki lehet egészíteni azzal a kritériummal, hogy a műszaki textiltermékeknél a ruházatnál és a lakástextíliáknál elsődleges esztétikai tulajdonságok helyett, - esetleg mellett - más, a felhasználás szerinti speciális tulajdonságok, funkciók elérése a cél A műszaki textilek piaca és szegmentálása A műszaki textíliák piaca az 1980-as években különült el a textil- és ruhaiparon belül, amikor a speciális szálak és a nem-szőtt technológiák elterjedése révén a műszaki textíliák gyártásában rövid idő alatt nagy növekedés jelentkezett. Ebben az időszakban indultak el a műszaki textilekkel foglalkozó új folyóiratok, 1986-ban rendezték az első Techtextil kiállítást. Bár ma is a műszaki textilek gyártása mutatja a legnagyobb növekedést a textil- és ruhaipar területén, a műszaki textíliák kilencvenes évektől már életciklusuk érett szakaszába léptek. A verseny éleződik, a sikerhez már nem elég egy izgalmas újdonság, a piaci munka, a marketing ezen a területen is egyre nagyobb jelentőségű. A műszaki textíliák fejlesztésében is a technology push helyett market pull lett a hajtóerő.. Ez azzal a következménnyel jár, hogy egyre inkább a végső felhasználó 1

4 diktálja a követelményeket és egyre nagyobb szerephez jutnak az ellátási láncot szervező cégek. Bár sok műszaki alkalmazás megmarad kicsi, nagyon speciális piaci résnek (niche), összességében ez mégis jelentős méretet és növekedési lehetőséget jelent a magas hozzáadott értékű termékek európai gyártása számára. A műszaki textíliák területe az utóbbi évtizedekben a textilipar legdinamikusabban fejlődő területe. A fenti módon meghatározott műszaki textilek ma már durván a felét képviselik az olyan országok textiltermelésének, mint Németország, Belgium, vagy az északi országok, de jelentős teret nyertek a nagy hagyományos textiliparral rendelkező Olaszországban, Franciaországban, Spanyolországban és Portugáliában is. Az Európai Unió textiltermelésének megoszlása a felhasználás szerint: % 41% 30% 37% 33% Ruházat Lakástextil Műszaki textil 33% Ruházat Lakástextil Műszaki textil Az egyre inkább elterjedő terminológia szerint (aminek eredete a rendszeresen megrendezett nemzetközi Techtextil kiállítások szokásos témafelosztására vezethető vissza) a műszaki textíliák a következő csoportokba sorolhatók, ami egyúttal arra is választ ad, mit tekinthetünk műszaki textíliának: Alkalmazási terület Agrotech Buildtech Clothtech Geotech Hometech Termékek Termésvédő textilek, capillary matting (kapilláris alapon nedvességtovábbító textilek, talajfedés, halászathoz használatos kötelek, hálók, horgász zsinór, talajtakaró hálók, bálakötöző, kertészeti kötözők, zsinórok, takaró ponyvák Textilépületek, pavilonok, sátrak textilanyagokból, külső és belső falfelületek erősítése, tetőfedésben használt hálók, szövetek, hő- és hangszigetelések, állványozásnál hálók, kötelek, erősítő szálak és szövetek betonhoz Szövött, kötött és nem-szőtt bélésanyagok, töltetek, szalag- és zsinóráruk, válltömés, varró cérna, címkék, tépőzárak, cipzárak, cipőtartozékok Talajstabilizálók, talajerősítők a mélyépítés minden területén, erózió kontrol, üregek bélelése, hulladéklerakók építése, környezeti katasztrófák felszámolása, pl. olajkiömlés Törlőruhák, törlőkendők, szűrők, párna-angin, matrachuzat és más matractartozékok, kárpitos bútor tartozékok, töltőszálak, töltő vliesek, takarító eszközök, törlők, függönyszalagok, szőnyeghátak, árnyékolástechnika, varró cérna, kompozitok a bútorgyártásban 2

5 Indutech Medtech Mobiltech Packtech Protech Sporttech Szállító hevederek, hajlékony csővezetékek, hajtó szíjak, kefék, akkumulátor szeparátorok, kábelek és egyéb elektromos eszközök, nyomtatott áramkörök, kopófelületek, szőtt és nem-szőtt szűrők, cigaretta filterek, és a cigarettagyártáshoz szükséges szalag, papírgyártáshoz használt filcek, szövetek, könyvkötő anyagok, tömítések, töltőanyagok, szigetelések, emelőhálók, kötelek, hajlékonyfalú silók, különböző burkolatok, tiszta-szobában használt textíliák, kompozitok gépalkatrészek gyártásában Orvosi és egyéb köpenyek, sebkezelő és kötöző anyagok, implantátumok, sebvarró cérna, dialízis eszközök, steril csomagolás, orvosi matracok, speciális burkoló anyagok, vatta, törlő kendők, higiéniai termékek Kord fonal és szövet, hajtó szíj, textillel erősített gumicsövek, szűrők, biztonsági övek, légzsák, tűzött és tűnemezelt szőnyegek, textilrácsok, hálók, szigetelések, üléshuzat, autófedő ponyvák, leszorítók, kötelek, kompozitokból készült elemek az autók belsejében és a karosszériában Hajlékonyfalú konténerek, zsákok, kötöző zsinegek és szalagok, tea- és kávé-filterek, nem-szőtt csomagoló anyagok, csomagoló hálók, bőröndök és útitáskák, erősített papírok csomagolásra Védőruhák, védőcipők alapanyagai, védőeszközök különböző fizikai hatások, támadások ellen Vitorla, hajófedő anyagok, ejtő és siklóernyő, hőlégballon, horgászzsinór, műfű, kötelek, sportháló, labda, speciális sporttáskák, hátizsákok, sátor, hálózsák, kompozitok 1.3. Az egyes alkalmazási területek vizsgálata A műszaki textíliák fő felhasználási területei (várhat ó) Védőruházat Geotextíliák Sportszergyártás Ruhagyártás Mezőgazdaság Gyógyászat Magasépítőipar Lakástextíliák Gépgyártás Járműgyártás Csomagolástechnika ezer tonna Mobiltech Autóipar és más járművek gyártása A műszaki textilek legnagyobb területe, az első olyan terület volt, ahol a textilipar először szembesült a mérnöki pontosságú specifikációkkal, a magas minőségi követelményekkel és a szigorú minőségirányítási követelményekkel, a szervezett beszállítói lánccal, és így modellül szolgált az egész műszaki textil szektornak. 3

6 Már ma is 20 kg körül van az egy autóban felhasznált textiltermékek mennyisége. A nem túl távoli jövőben ez a mennyiség meg is kétszereződhet, ha a textilerősítésű kompozitok a folyamatos kutatási és fejlesztési munkák eredményeképpen bekerülnek a karosszériákba is. A járművekben használt textiltermékekkel szemben igen magas műszaki követelmények vannak mind a biztonságot közvetlenül befolyásoló termékeknél, mind a főleg a kényelmet, az esztétikai megjelenést, reprezentációs értéket meghatározó enteriör elemeknél, beleértve az üléshuzatot is. Valamennyi az autóba beszerelt textilterméknek az autó teljes élettartamának megfelelő tartóssággal kell rendelkezni a használat körülményei - időjárás, fény, stb. között. A legnagyobb szilárdsági követelményeket, a szigorúan előírt mechanikai tulajdonságokat, a biztonságot közvetlenül befolyásoló termékeknél találjuk. Ezek közé tartoznak a gumiabroncsok erősítéséhez használt kordcérna illetve a kordszövet, a biztonsági öv, és az egyre nagyobb számban használt légzsákok. Az autó enteriőrjét, és így reprezentációs értékét is nagymértékben meghatározó belső felületeknél, és az ülések kárpitozásánál a funkcionális tulajdonságok mellett nagy szerepet játszanak az esztétikai tulajdonságok és a kellemes fogás. Az Edana, a nemszőttek európai szövetsége, egy a közelmúltban készített felmérése során 37 olyan külön alkatrészt talált, és nevezett meg, amelyben nem-szőtt textília kerül felhasználásra. Gyakorlatilag minden burkolat, amely a fémvázra kerül, nem-szőtt alapon készül. A belső burkolatok általában tűnemezelt, és műanyaggal vagy latexszel átitatva, valamilyen módon formára préselve megszilárdított elemek. Az autóüléseknél is egyre több nem-szőtt poliésztert használnak kiváltva a poliuretán habot. Az autóülések kárpitozására ma már kizárólag a különböző speciális szerkezetű poliésztertextíliákat, vagy bőrt használnak. Egy 2003-as felmérés szerint az autóülés huzatok mintegy fele szövet, a különféle kötött kelmék 40%-ot képviselnek, és kb. 10% a bőr üléshuzat. Az arányok az utóbbi években a kötött felé mozdultak, ahol jelentős gyártmányfejlesztés is végbement, hogy a kötött kelmével elérhető legyen a szükséges tartósság, kopásállóság, és ugyanakkor a kényelmi és esztétikai követelmények is kielégüljenek. Az utóbbi évek egyik érdekes innovációja volt a 3D kettős lánckötött kelme kifejlesztése, amelynél az egymástól 5-6 mm távolságban levő két réteg között rugalmasságot biztosító merev monofil adja az összekötést. Ezeket akár a felső huzatra, akár a kárpitozásnál a poliuretánhab kiváltására is használják. Fontos előny, hogy mindez egyfajta anyagból megoldható, így a reciklálás egyszerűbb. Az autók, és általában a járművek enteriörjének területén a jövőben a nanotechnológiával elérhető funkcionális tulajdonságok (szennytaszítás, olaj- és vízlepergetés, lélegző képesség, fűthetőség, stb.) jelentik az innovációt. Az autók belsejében használt textíliák konfekcionálására a komplex kontúrok és a magas követelmények kielégítésére a legmodernebb konfekciótechnikát kell alkalmazni. Az autóülés-huzatoknál számítástechnikával generálják a háromdimenziós tervből a kétdimenziós szabásmintát. Ez napjaink egyik fontos fejlesztési irányzata. Forradalmasítani fogja az autó- és járműgyártást a kompozitok mainál nagyságrendekkel nagyobb felhasználása. Már ma is nagy mennyiségben található szállal erősített kompozit főleg a gépkocsik belsejében, de ez a jövőben még tovább fog nőni. Nagyon komoly fejlesztések folynak az acéllemezek kiváltására a karosszériánál, és ezzel a gépkocsik tömegének jelentős csökkentésére. Kompozitból készülhet az üzemanyagtartály, a kormányrúd, és más alkatrészek is. A fenntarthatósági szempontok miatt a karosszéria elemek megújítására irányuló fejlesztésekben egyre nagyobb hangsúlyt kap a természetes szálakkal, erősített kompozit, ami a megújuló nyersanyagok nagyobb arányú használatát jelenti az autókban. 4

7 Az anyagok kiválasztásánál fontos kritérium az alkalmazott anyagok reciklálhatósága. Az EU-nak a használatból kivont kocsikra vonatkozó 2003-ban elfogadott szabályozása, (az ELV - End of Life of Vehicles regulation) szerint 2015-re el kell érni, hogy az autók anyagának 95%-át az életciklus végén szekunder nyersanyagként használják fel az eddig inkább használt módszerek, a lerakás, vagy az égetés helyett Indutech Ipari alkalmazások A leginkább egymástól különböző alkalmazásokat jelentő terület. A legkülönbözőbb ipari területeken használt textiltermékeket foglalja magában, amelyek nélkülözhetetlenek az ipari folyamatok biztonságos zavarmentes végrehajtásához, és amelyek optimalizálása és fejlesztése az adott folyamat hatékonyságát növeli. Rendkívül széles az ide tartozó termékek köre: szűrők, kopó anyagok, csővezetékek, szállító szalagok, hajtószíjak, ipari törlő és tisztító anyagok, kötelek, zsinórok, hevederek, hálók, ponyvák, szigetelő párnák, stb. Ezek többségét már korábban is textíliából gyártották, de az ipari technológiák fejlődésével e termékek is egyre nagyobb teljesítményűek lettek. Jellemző, hogy ezek a termékek az alkalmazó iparágtól függően nagyon különböző méretűek, igényűek. Az ipari alkalmazások legnagyobb területe a szűrés, amely nemcsak a különböző iparágakban (vegyipar, gyógyszeripar, élelmiszeripar), hanem szinte minden más területen is fontos művelet, így a járműveknél, a vízkezelési technológiákban, a mindennapi környezetünkben. Becslések szerint (AVR 2008/6) a különböző szűrőközegek piaca 21,7 Mrd dollárt tett ki 2007-ben. Ebből 38% esett az új szűrőberendezésekre és 62% az elhasználódott szűrők cseréjére. Ebben kis mértékben szerepelnek nem textiljellegű szűrők is, de a legnagyobb részt a különböző textiljellegű szűrőközegek adják. A felhasználás szerint 14,3% a vízgazdálkodásban (víztisztítás és szennyvízkezelés), 13,6% a nehéz vegyiparban és olajiparban, 9,6% a finomkémiai és gyógyszer technológiákban kerül felhasználásra. Az élelmiszeripar 9,2%-ot képvisel. Az utóbbi évtizedekben folyamatosan szigorították a levegő tisztaságára vonatkozó előírásokat az ipari tevékenység során, ami előtérbe helyezte a szűrési technológiák és a szűrőközegek fejlesztését is. A szűrésnél használt textiltermékek alapanyaga, textilszerkezete és alakja a kiszűrendő anyagtól és a közegtől függ. A szűrés leggyakrabban a részecske méretén alapul, de történhet az anyag megkötése kiválasztása más elven is, pl. elektrosztatikus feltöltődés. Az optimális szűrési technológia kidolgozása beleértve a szűrő anyagának minden szempontból történő optimalizálását - komoly technológiai tudást igényel, a szűrőket gyakran fejlesztik és ajánlják együtt a berendezéssel. A szűrés spektruma ma már hihetetlenül széles, egészen a nanoszűrésig terjed, amelyet, pl. baktériumok kiszűrésére használnak. Szűréshez ma már döntően a szintetikus szálakat használják, kivételt az élelmiszeripar jelenti, ahol használnak még pamutszövetet is. Magas hőmérsékleten az ún high-tech szálakat (aramid, teflon, stb), magas vegyszerállósági követelmények esetén polipropilént alkalmaznak alapanyagként. A textilszerkezet szerint a szűrési feladatok közül a levegő, illetve a gázok szűrésénél főleg nem-szőtt textíliát használnak Amennyiben a cél az anyag kinyerése szűréssel, főleg szőtt, ritkábban kötött kelmét használnak. Az anyag pórusainak méretét a fonalfinomsággal és a szövésmóddal állítják be. A szűrőkkel szembeni követelmények folyamatosan nőnek, részben az elérendő tisztaság, a körülmények (főleg hőmérséklet), részben a gazdaságosság és az energiatakarékosság tekintetében. Az elérendő tisztaság tekintetében forradalmi változást jelentett a membránok, majd újabban a nanoszálak alkalmazása, ami legtöbbször textilalapú szűrőkben valósul meg, és így a textiliparnak is az egyik fontos innovációs területévé teszik a szűrést. Az innováció fő területe itt az egyre újabb nemszőtt alapú szűrők fejlesztése. Nagy szerepe van a műszaki konfekcionálásnak is a szűrők 5

8 területén, mert az biztosítja a legkülönbözőbb berendezésekhez optimálisan használható formák kialakítását. A különböző ipari termékek gyártásánál éppúgy, mint a járműgyártásban - egyre több textilerősítésű kompozit kerül felhasználásra. A kisebb igényű termékeknél, alkatrészeknél erősítésre egyszerűen vágott szálakat használnak, de sok helyen szükség van vagy a nagyobb erősítő hatás vagy speciális alak elérése érdekében valamilyen textiltermék, legtöbbször szövet alkalmazására. Az ipari alkalmazásokhoz tartozik az energetika is, ahol az egyik leginkább növekvő terület a szélenergia felhasználásában használt szélkerekek lapátjainak gyártása, ahol üvegszálból, vagy a nagyobbaknál szénszálból készített szövetet használnak erősítőként. Sokfajta textilterméket használ erősítésre a gumiipar. Ezeket az erősített gumiipari termékeket azután az ipar és a szállítás legkülönbözőbb területein használják. A szállítószalagokban, hajtószíjakban, a különböző gumicsövekben, légrugókban műszaki fonalat, esetenként kordfonalat, vagy nagyszilárdságú fonalból készített szövetet használnak erősítőként. A különböző szigetelési feladatokban szintén nagyon sokféle textilterméket használnak. A hőszigetelésben a korábbi azbesztszigeteléseket üvegszállal, vagy különböző hőálló szállal váltották ki. Szigetelésre gyakran használnak fonatolt, vagy keskeny- esetleg körszövött terméket. Az energiaiparban nagyméretű szigetelőpárnákat varrnak Packtech csomagolás A Packtech az egyik legnagyobb volument jelentő műszaki textil terület jellemzően viszonylag alacsony egyedi értékű termékekkel. A textilzsákokat - főleg pamutból, kenderből, jutából - régóta használnak csomagolásra, az utóbbi időkben azonban a szintetikus szálak, speciálisan a polipropilén szálak kerültek előtérbe, és ez együtt járt újfajta csomagolóeszközök megjelenésével is. A csomagolások területén a skála a nehéz ömlesztett anyagok csomagolásától a kisebb tömeget jelentő élelmiszeren keresztül egészen a textilerősítésű borítékokig terjed. Idetartoznak a csomagolásnál használt szövetek, szalagok, zsinórok, kivéve a főleg a mezőgazdasági termelés folyamán használt kötözőket. Ezen a területen nagyon jellemző, hogy a konkurenciát gyakran jelentik más anyagok, papír, fém, fa, műanyag, stb. A textilek nagy előnye, hogy elegendően szilárdak, üresen kis helyet foglalnak, többször használhatók, súlyuk kicsi, így a szállításnál energia megtakarítás érhető el. 6

9 A csomagolás területén a leggyakrabban használt anyag a polipropilén, amelynek egyeduralmát egyelőre semmi nem veszélyezteti. Az utóbbi időben előtérbe kerülnek a környezetvédelmi szempontok a hulladékká váló csomagolóanyagok reciklálhatósága és lebonthatósága. Így, pl. aktuálissá válik a műanyag zacskók helyett a többször használható textilzacskók. Ma legfontosabb textilalapú csomagolóeszközök a hajlékonyfalú konténerek, amelyek nagyon alkalmasak a legkülönfélébb anyagok tárolására és szállítására. Ezek alapanyaga a polipropilén fóliaszálból álló g/m 2 szövet, amelyből varrással alakítják ki a megfelelő terméket. Amennyiben szükséges, a vízzárás érdekében a szövetet vagy poliolefin réteggel laminálják, vagy egy fólia belső zsákot alkalmaznak. A csomagolóeszközök területén az innováció fő célja a környezetbarát, biológiailag lebomló, de legalább hatékonyan reciklálható, vagy éppen reciklált anyagok felhasználása a gyártásnál Protech védelmi textilek A Protech a műszaki textilterületek között volumenben viszonylag kis részarányt képvisel, de értékben a részesedés sokkal nagyobb, mert nagyon szofisztikált innovatív termékek tartoznak ide. Ehhez a területhez tartozó textíliák az alábbi hatások ellen képesek védelmet adni: - tűz és magas hőmérséklet - időjárás elleni védelem, beleértve az extrém hideget és az UV sugárzást - mérgező gázok és vegyi anyagok - vágás, dörzsölés - lövés, ütés, szúrás - káros porszennyeződés - káros mikrobák (baktériumok, gombák) - elektrosztatikus feltöltődés és elektromágneses sugárzás - balesetek ellen: jó láthatóságot biztosító textilek - kombinált védelem nukleáris, biológiai és vegyi katasztrófák esetére (NBC védelem) A védelmi funkcióval rendelkező textíliákat döntően a védőruhák előállításában használják. Vagyis a védelem elsősorban az embert védi a külső környezet kockázataival szemben részben a munkavégzés, részben más tevékenység során. Így idetartoznak a szabadidős tevékenységek és a sportolás céljaira kifejlesztett védőruhák is. Mindezek az alkalmazások az alapanyag funkcionalizásán alapulnak, ezért ezt a területet a tanulmány másik részében tárgyaljuk részletesen. Megjegyzendő, hogy időnként a védelem valamilyen tárgyra is irányulhat, pl. készülékek védelme elektromos sugárzás ellen, vagy szennyezés ellen az ún. tiszta szobákban, de felhasználásra kerülnek a védelmi funkciójú textilek építőipari szerkezetekben is. A védelmi funkcióval rendelkező textilek nagy szerepet játszanak a hadseregnél használt textileknél, mind a ruházatnál, mind az egyéb felszerelési tárgyaknál. A védő textíliák növekvő jelentőségét mutatja, hogy ez a szektor bekerült az EU ún. Lead Market kezdeményezésében elsőként megnevezett hat piac közé. A kiemelt hat piac az alábbi: - e-egészség internetbázisú eszközök az egészségvédelemben - fenntartható építkezés - védőruházat és textilbázisú védőeszközök - természetes alapú megújuló nyersanyagok - hulladékok újrahasznosítása, hatékony hulladék menedzsment - megújuló energia 7

10 Sporttech Sport- és szabadidős tevékenységekhez használt eszközök A Protech területhez hasonlóan volumenben kicsi, de nagy hozzáadott értékű szegmensről van szó. Erre a területre jellemző, hogy a termékek zöme a fogyasztói piacra kerül. Mivel viszonylag nagy hozzáadott értékű, és így magas árfekvésű termékekről van szó, a sporttech szektor késztermékeinek ma a fejlett országok a legnagyobb felvevője, de a legnagyobb növekedés a feltörekvő országokban van, ahol folyamatosan nő a vásárló erő. A fejlett országok fogyasztóit ugyanakkor egyre inkább individualizált termékekkel, folyamatos innovációval lehet újra és újra vásárlásra bírni. Ezért ez a terület egy sor igazi ún. niche-piacot jelent, amelyen nem az ár, hanem az innováció a fő versenytényező. A Sporttech terület nagyon különböző termékeket jelent: - vitorlák (hajó, szörfdeszka), alapanyagok: poliészter, kisebb mennyiségben poliamid filamens-szövet, esetleg vékony filmréteggel, hajótakaró ponyvák - hőlégballonok, alapanyag: poliuretánnal bevont poliamid szövet - ernyő- és siklóernyők, alapanyag: nagyszilárdságú poliészter vagy poliamid szövet - kötelek hegymászáshoz, vitorlázáshoz, ejtőernyőhöz, stb. - műfű, polipropilén fóliaszál polipropilén alapszöveten - sporthálók - sátrak alvásra egyéni felhasználásra, alapanyag poliamid-, poliészter- vagy pamut-poliészterszövet, a külső szövet poliuretánnal, vagy szilikonnal bevonatolt, hidrofobizált - hálózsákok - hátizsákok, sporttáskák, poliamid- és poliészterszövet, esetleg poliuretánnal, PVCvel kenve, szíjazat főleg polipropilén keskeny szövet - erősítő szálak, fonalak, szövetek kompozitok számára, amelyekből sporteszközök, teniszütők, sílécek, botok, sport-hajók, kerékpár alkatrészek, stb. készülnek Hometech A Hometech terület nagy volumenű, de nem túl magas értéket képviselő termékekből áll. Az otthonnal kapcsolatos termékek előállításához, vagy használatához szükséges funkcionális termékek tartoznak ide nemcsak a privát otthonokban, hanem az intézményi felhasználóknál (szállodák, irodák, kórházak, stb.) is. Ez utóbbi, az intézmények piaci szegmense egyre fontosabb lesz az európai textilipar számára, mivel ezen a területen a nagyobb követelmények magasabb hozzáadott érték és ár elérését teszi lehetővé. A lakáskultúrához kapcsolódó termékek közül általában nem tartoznak ide a dekoratív, esztétikai értéket meghatározó, a külső felületet adó lakástextilek. Példa erre a megkülönböztetésre, hogy idetartozik a szőnyeghát, de a szőnyeg maga nem. A kárpitos bútornál, pl. minden idetartozik, ami a kárpitozáshoz tartozik, kivéve magát a látható bútorszövetet. Ugyanígy idetartozik a paplanok, párnák, matracok és azok töltőanyagainak gyártása, de nem tartozik ide a lehúzható és cserélhető ágynemű. Lényegében a Hometech terület, bár termékeit a műszaki textilekhez sorolják, szorosan összefügg a lakástextilekkel. A Hometechhez sorolják a kerti bútorokat, amelyeket nagy mechanikai szilárdságú és időjárás- és fényálló műszaki szövetekből készítenek. Jelentős a Hometech területen a szálerősítésű kompozitok felhasználása is Clothtech Ruha- és cipőipar Ehhez a szektorhoz a ruházati termékek beleértve a cipőt is gyártásában használt olyan termékek tartoznak, amelyek legtöbbször nem tartoznak a külső megjelenéshez. Ilyenek a különböző bélések, a töltőanyagok, válltömések, cipzárak, és idetartozik a varró cérna maga is. A varrócérna ebben a szektorban részben a textilruházat, részben a cipők és más bőráruk gyártásában kerül alkalmazásra. 8

11 Buildtech Építészet Ez a terület magában foglalja mind azokat a textileket és textilalapú kompozitokat, amelyeket épületek, és egyéb műtárgyak, mint gátak, hidak, stb. létrehozásánál, javításánál használnak, beleértve az ideiglenes épületeket, nagyméretű sátrakat, felfújható szerkezeteket, valamint az épületek tartozékaként szereplő napvédő textíliákat is. Az építészetben használt textilek egyre több helyen nyernek alkalmazást, 2000 és 2004 között 15%-kal nőtt a szövetek felhasználása ezen a területen, de a következő évekre még nagyobb növekedést jósoltak még a válság előtt, de ennek megvalósulása nyilván az egész ipar növekedésétől függ. A textileket a könnyű súly, a jó mechanikai tulajdonságok és jó deformitás, rugalmasság és a vegyi anyagokkal, a levegőszennyezéssel szembeni ellenállás teszi alkalmassá az építőipari felhasználásra. Az építőiparban használt textiltermékek az alábbi funkciókat teljesítik: - falak, homlokzatok erősítése - betonerősítés, vakolaterősítés - tetőszigetelés, vízzárás - hő- és hangszigetelés - tűzgátlás Falak, homlokzatok erősítésére végtelen üvegfonalból készített szövetet, lánckötött, vagy újabban nem-szőtt kelmét használnak. Fontos alkalmazás a műemlék, illetve általában a régi épületek megerősítése textilerősítésű műanyaggal, ami lényegesen rövidítheti és gazdaságossá teheti a felújításokat. Ennél a technológiánál gyakran használnak szénszálat erősítésre. Jelentős fejlesztési munka folyik a textileknek a beton erősítésére való felhasználására a vas helyett. Textilerősítést használva jelentős súlymegtakarítás érhető el. Ez nemcsak a textilnek a vasnál kisebb fajsúlyán alapul, hanem a falvastagság is csökkenthető, mivel nincs szükség a vas rozsdásodás elleni védelme érdekében alkalmazott betonrétegre. A textilerősítésű betonból könnyű, vékonyfalú változatos formájú betonelemeket lehet előállítani, ami új alkalmazásokat nyit meg. Jelentős termékfejlesztési munka folyik a szigetelésre használt termékeknél az energiatakarékosság előtérbe kerülésével, és nő is az ezen a területen felhasznált textilek mennyisége. A szigeteléseknél részben az üvegszálból, esetleg természetes rostszálakból készített paplanokat használnak, de terjed a poliészter kártolt, rögzített nem-szőtt textilek alkalmazása is, amelyből különböző szálösszetételű és négyzetméter súlyú kelméket használnak az épületek különböző helyein. Vízszigetelésre használják a vízzárást biztosító, de légáteresztő spun-bond nem-szőtt anyagokat. A textilből készülő, az idegen nyelvekben szokásos szóhasználattal a membrán épületek egyre népszerűbbek, és egyre igényesebb szebb épületeket hoznak létre a különböző eseményekhez kapcsolódóan, pl. vásárok pavilonjai, családi és más rendezvények színhelyei, stb. A pekingi olimpia idején több ilyen épületet készítettek. A legnagyobb az olimpiai falu étterme volt. Egy 100x185 m-es épületet építettek összesen ülőhellyel. 9

12 Az ideiglenes épületek, sátrak, pavilonok alapanyaga általában szövet, főleg poliészter PVC bevonattal, vagy nagyobb igények esetén üvegszövet PTFE-vel vagy más fluortartalmú polimerrel bevonva. Használnak kisebb szilárdsági követelmények esetén polietilén-laminátot is (polietilénháló polietilén fóliával), vagy poliészterfonallal erősített polietilén fóliát. A feszített könnyűszerkezetek textiltetői nemcsak védenek a naptól, hanem az utóbbi évek fejlesztései nyomán energiát termelhetnek is. A fotovoltaikus membránt a tetőként használt ponyvaszövethez integrálva (ragasztással, vagy más módon) energiatermelő tetőket állítanak elő, amelyeknek nagy jövőt jósolnak. A napvédelemben a hidrofobizált poliészterszövet mellett használják a jóval nagyobb fény- és UV állóságú akrilszövetet is, rendszerint masszában színezve. Építkezéseknél az állványzatokat hálóval burkolják. Ezek a hálók általában lánckötött technológiával készülnek. Külön piaci szegmens a katasztrófáknál használt sátrak. Ezeket készíthetik igénytelenebb pamut, vagy pamut-poliészter szövetből Geotech Ökotech Geotextilek, környezetvédelem A geotextilek az újabban gyakran geo-szintetikáknak nevezett anyagokhoz tartoznak. Ezek olyan szintetikus polimerekből készült hajlékony kétdimenziós anyagok, amelyeket a mélyépítés, útépítés során használnak. Két fő csoport tartozik ide: a textiltechnológiával készült geotextilek és az extrúziós technológiával készülő rácsok, hálók, fóliák, és az utóbbi időben kifejlesztett membránok. Funkciójuk: elválasztás, szűrés, erősítés, vízelvezetés, mechanikai védelem. Alkalmazásuk: út- és vasútépítés, épületek alapozása, talajerózió megelőzése, vízvédelem, környezetvédelmi beruházások, köztük a szemétlerakók építése, stb. Geotextilként legnagyobb mennyiségben, mintegy 90 %-ban a tűnemezelt nem-szőtt termékeket használják különböző vastagságban. A további 10 % megoszlik a spun-bond és a szövött termékek között. Geotextilekre legnagyobb mennyiségben polipropilén és poliészter szálakat használnak. A geotextilek piacának fő jellemzője, hogy miután nagy projektekhez kapcsolódik, az igény ciklikus, függ a makrogazdaságtól, ill. az állami döntésektől. Gyakran közbeszerzési eljáráshoz kapcsolódóan történik a beszerzés, és ezért erős az árnyomás. A gazdasági ciklusokon kívül jellemző az éven belüli szezonalitás is az időjárás miatt. A geotextilek között vannak több különböző réteg (pl. szövet, üvegpaplan, spun-bonded, tűnemezelt, stb) egyesítésével előállítottak. Az egyesítéshez vagy a tűnemezelést, vagy az ún. stitch bonding-ot használják Agrotech Mezőgazdaság, beleértve a halászatot is A mezőgazdaság szinte minden területén megtaláljuk a textiltermékeket, amelyek segítenek a termékek megvédésében, begyűjtésében, tárolásában. A mezőgazdaság területére jellemző fő termékek a különböző kötözők, a termést a nap, a szél, a fagy, az állatok, madarak, rovarok ellen védő textilek, a különböző takaró-védő ponyvák, stb. Újabban terjed a nem-szőttek használata, pl. a magok vetésénél, amikor a nem-szőtt textil tartalmazhatja a tápanyagot és segíti a nedvességtranszportot a maghoz. Ide tartozik a halászat is, a horgászzsinórok, a halászhálók. Sok ezen a területen is használt textiltermék tartozik más műszaki textil területhez, Pl. geotextileket használnak a talajerózió megelőzésére, és a termékek szállítására szolgáló zsákok, pedig a Packtech területhez tartoznak. A hagyományos termékek területén a természetes anyagoknak szintetikusakkal való felváltása jellemző. A terület növekedési potenciálját nem annyira az új termékek fejlesztése, hanem az új anyagokhoz, főleg a nemszőttekhez kapcsolható új alkalmazások jelentik. Az innováció ezen a területen ezért első sorban az alkalmazástechnikai kutatásokon alapul. 10

13 Medtech Egészség és higiénia A Medtech meglehetősen heterogén alkalmazási terület, amelyhez egyszerre tartoznak a nagy tömegben készülő különböző pelenkák és a technika csúcsát jelentő mesterséges sejtszövetek, amelyeket nanoszálakból álló hálóra növesztenek rá. A terület rendkívül innovatív. Ide tartoznak az egészségmegőrzésben és a gyógyításban is várhatóan szerepet kapó smart textiltermékek, amelyeknél szenzorokat integrálnak a ruházatba, amelyek képesek az egészségi állapot folyamatos monitorozására, sőt beavatkozásra is. Az egészségvédelem és az egészségügy egyre növekvő piac, mert nő az emberek egészségtudata, de ugyanakkor az öregedés miatt nő az igény a gyógyításra is. Növeli a piacot az is, hogy a fejlődő világban is egyre nagyobb tömegek kerülnek be az egészségügyi rendszerbe az életszínvonal növekedésével. A gyógyítási költségek növekedése és az életminőség kérdésének előtérbe kerülése egyre inkább ráirányítja a figyelmet a megelőzésre és az egészség megőrzésére. Ennek a trendnek a megjelenése, hogy egyre általánosabb az antimikrobiális hatású textilek alkalmazása mind az intézményekben, mind a fogyasztási ruházati- és lakástextil termékeknél. Az egészségügyben az innovatív textiltermékek jelentősen növelhetik a kezelések hatékonyságát, és javíthatják a betegek komfortját a gyógyítás-gyógyulás idején. Hozzájárulhatnak a költségnövekedés fékezéséhez is az alábbi innovációkkal: - a textilbázisú implantátumok sok esetben helyettesíthetik a donortól származó szerveket - gyorsítják a gyógyulást, pl. az innovatív sebkezelők - javítja a krónikus betegek és az idősek életminőségét, csökkentve ezzel az orvosi költségeket Mind a mindennapi higiéniában, mind a gyógyításban, ápolásban szerepet kapó termékek döntően egyszer használatosak, eldobhatók. Ezek alapanyaga, vagy burkoló anyaga általában a legkisebb költséggel gyártható nem-szőtt textília. Ilyenek a pelenkák, a női higiéniai termékek, különböző anyagokkal átitatott törlőkendők, dekubitus termékek, a sebkezelők. Szintén nem-szőtt textil, a spun-bond poliolefin kelme az alapanyaga a fertőzés veszély miatt egyre fontosabb ún. barrier textileknek, amelyek meggátolják a folyadékok áthatolását, és amelyeket a műtéteknél használnak elsősorban takarásra, illetve ruházatként. Meg kell jegyezni, hogy éles verseny folyik a hagyományos, és főzéssel fertőtleníthető hagyományos és a drágább egyszer használatos műtéti textilek között. Az orvosbiológiai textíliákból készült implantátumokkal sérült testszövetek vagy szervek működését segítik vagy ilyeneket helyettesítenek. Ezek az anyagok hatékonyan elősegítik a sebek gyógyulását (varratok formájában) vagy mint pl. mesterséges véredények, inak, izületek stb. használhatók. Míg a sebvarró cérnának biológiailag lebomló anyagból kell készülnie, egy beültetett készítménynek biokompatibilisnek kell lennie, azaz nem szabad, hogy a szervezet kivesse magából. További követelmények a porózus szerkezet a jó beépülés érdekében, valamint az, hogy minden szennyezéstől mentes legyen. A fontosabb textiljellegű orvosbiológiai anyagok: Sebvarró és érlekötő fonalak A műtéteknél használt sebvarró fonalak lehetnek biológiailag lebomlók vagy nem lebomlók. Az előbbieket főleg belső varratokhoz használják, az utóbbiakat pedig a testfelületen levő sebek összevarrására, mert ezeket a seb gyógyulásának előrehaladásakor el lehet távolítani. Anyagaik lehetnek természetes vagy mesterséges eredetűek, attól függően, hogy milyen kémiai és biológiai követelményeknek kell megfelelniük. 11

14 Mesterséges véredények A mesterséges véredényeket elzáródott vagy meggyengült erek (vénák, artériák) helyettesítésére használják. Készülnek egyenes vagy elágazó kivitelben, leggyakrabban vetülék- vagy láncrendszerű kötési technikával. Szerkezetük porózus, így könnyen beágyazódnak a környező szövetekbe. Ezekkel a termékekkel szemben szigorú követelmény a vér anyagával való összeférhetőség, a porózus szerkezet, a jó alakíthatóság és bennük a véralvadás megakadályozása. Mint anyag, jól bevált a mesterséges véredények gyártására a Teflon, aminek jó a biokompatibilitása és a porózus Teflon cső akadályozza a vér koagulálását. A sérv kezelése A sérv kezelésére és a hasfal helyreállítására szövött vagy kötött hálókat használnak, amelyeknél a kellő szilárdság, a megfelelő porozitás és a rögzíthetőség a legfontosabb tulajdonságok ahhoz, hogy használatukkal tartós eredményt lehessen elérni. Igen jól bevált anyag erre a célra a polipropilén, mert ellenáll a fertőzéseknek és nem allergén. Implantátumok Az orvosbiológiai anyagokat felhasználják a lágy szövetekkel kompatibilis implantátumok készítésére is, mint amilyen a mesterséges bőr, ín, vagy szaruhártya. Alkalmazhatók ilyen célra a kollagén, a hernyóselyem, a cellulóz, a kitin és a kitozán alapanyagú készítmények. A kemény szöveteket helyettesítő implantátumoknak (mint amilyenek pl. a csont- vagy ízület-protézisek) kiváló mechanikai tulajdonságokkal kell rendelkezniük és kompatibiliseknek kell lenniük a környező kemény szövetekkel. Emellett fontos, hogy jól megmunkálhatók, kémiailag stabilak és biokompatibilisek legyenek. Ilyen célra nagyon jól beváltak a nemszőtt textíliával erősített kompozitok, amelyeket egy szénszál vagy Teflon anyagú nemszőtt kelme vesz körül, elősegítendő a környező szövetekbe való beépülésüket. Idegcsatornák A kutatások előterében állnak azok a fejlesztések, amelyek célja a sérült idegvégződések áthidalásának megoldása. Elektromosan vezető polimerekkel (pl. polipirollal) kísérleteznek, amelyek az elektromos stimuláció révén elősegítik az ideg regenerálódását. A textilipar szempontjából ez fontos terület, mert az idegvezető csatorna egy folytonos cső, amit textilipari eljárással lehet előállítani. Testszövetek fejlesztése A testszövetek fejlesztése a modern gyógyászati kutatások egyik leggyorsabban növekvő területe. Foglalkozik a sérült testszövetek és szervek biológiai alapon létrehozott pótlásával, kombinálva a mérnöki tudományokat az élettudomány eredményeivel. A textilanyagok annak a vázszerkezetnek a kialakításában játszanak fontos szerepet, amelyre felviszik a beteg sejtjeit, majd ott elszaporítják. Ezt a sejttel benőtt vázszerkezetet ültetik be a szervezetbe, ahol a sejtszaporodás folytatódik, és létrejön a kívánt szövet. Alkalmazzák erre a célra a hímzés technikáját is, mert ezzel a módszerrel nagyon változatos alakú vázakat lehet létrehozni, amelyek egyúttal megfelelő mechanikai tulajdonságokkal is rendelkeznek ahhoz, hogy beilleszkedjenek a fogadó környezetbe. 12

15 2. A műszaki textiltermékek előállítási technológiái Az új, innovatív alkalmazási területekre kifejlesztett termékek a hagyományos termékek továbbfejlesztése. Az új alkalmazásokat az egyre nagyobb teljesítményű szálas anyagok megjelenése és elterjedése tette lehetővé. Az új szálak és új igények magukkal hozták a technológiai és gépi változásokat is. Az utóbbi időben megfigyelhető, hogy a termelékenység, azaz a gépsebességek gyorsítása helyett az új anyagok feldolgozása és a műszaki alkalmazások speciális igényeinek kielégítése került az innovációs tevékenység középpontjába. A különböző eljárásokkal készített műszaki textíliák aránya 9% 16% 40% Nemszőtt kelmék Szövetek Kötött kelmék Egyéb eljárások 35% Gyakorlatilag valamennyi szálas anyag és valamennyi textiltechnológia alkalmazásra kerül a műszaki textilek gyártásában. Mégis érdemes áttekinteni a műszaki textilek előállításában leginkább használt innovatív szálas alapanyagokat és azt, hogyan és milyen módosításokkal alkalmazhatók a textilipar alaptechnológiái az új termékek gyártásában A műszaki textíliák gyártásában felhasznált szálak A hagyományostól eltérő új alkalmazási területeken gyakorlatilag minden száltípus felhasználható, mégis a szintetikus szálak alkalmazása az elsődleges. Ennek oka, hogy ezeknél a felhasználásoknál általában követelmény a magasabb szilárdság, a formatartóság, az egyenletesség és sok más olyan tulajdonság, amelyek a természetes, vagy a cellulóz szálakkal nem érhetők el. Mindazonáltal a fenntarthatósági szempontok előtérbe kerülésével főleg a kompozitok, de a különböző szigeteléseknél is a fejlesztések fókuszába kerülnek a természetes szálak közül az ún.rostszálak. A textiliparban négy szintetikus szál kerül több millió tonnás nagyságrendben alkalmazásra, a poliészter (polietilén-tereftalát), a poliamidok (PA 6 és 66), a poliakrilnitril és a polipropilén. Ezek közül messze a poliészter vezet a mennyiséget illetően. Ez igaz a műszaki területekre is, ahol az akrilszálak jelentősége a legkisebb. A műszaki területeken a négy nagy szál mellett nagy szerepet játszanak az utóbbi évtizedekben kifejlesztett speciális tulajdonságú szálak. A fenti négy szál közül a magas mechanikai tulajdonságokat igénylő alkalmazásoknál a poliészter és a poliamid szál jöhet szóba. Mindkét szálnál magas szilárdság és modulusz érhető el a gyártási paraméterek optimalizálásával. A poliésztert használják nagyobb mennyiségben, de ahol szükség van bizonyos rugalmasságra, deformálhatóságra, ott a poliamid a kedvezőbb. Például légzsák csak poliamid 66-ból készül. A polipropilén legfontosabb tulajdonsága, hogy teljesen apoláros, és ezért szinte minden kémiai hatásnak ellenáll. Így első helyet foglal el, például a geotextileknél, ahol kisebbek a szilárdsági követelmények, de fontos a nedvességgel, és más kémiai és biológiai hatással való ellenállás. Ezért használják nagymértékben a szűrésnél, vagy a legkülönbözőbb anyagok csomagolására. A polipropilén hátránya, hogy viszonylag alacsony hőmérséklet tartományban használható csak. A poliészter és a poliamid 13

16 használható 200 o C felett, de ez nagyon sok esetben nem elegendő a műszaki területeken, ez is indokolta az alábbiakban bemutatott szálak kifejlesztését. Műszaki területeken legkevésbé az akrilszál kerül alkalmazásra. Legfőbb felhasználása, hogy alapanyagul szolgál a szénszálak gyártásához. A fenti négy szintetikus szál az akrilszál kivételével olvadékos szálképzéssel készül, és így felhasználás után újra olvasztással jól reciklálható. A poliészter palackokból újraolvasztással szálat gyártanak, amelyet azután döntően a műszaki textil területen használják szekunder nyersanyagként. Ezt ma már 3 millió tonnás nagyságrendben végzik. A műszaki textíliák gyártásában mind a filament fonalak, mind a vágott szálak alkalmazásra kerülnek. A nagy szilárdságot igénylő termékeknél a végtelen filamentfonalak alkalmazása a jellemző, míg a nem-szőtteknél a vágott szálaké. A speciális szálakból font fonal is előállítható, de a technológiát módosítani kell a száltulajdonságoknak megfelelően. Minél nagyobb egy szál modulusza, és kisebb a nyúlása, annál nagyobb nehézséget okoz a fonás. A nagy rugalmassági modulusú szálakat lineáris termékké (fonallá) a lehető legrövidebb technológiával kell feldolgozni. A szállal érintkező felületekre, a fonalvezetésre, a géptisztításra, a fékezési megoldások kialakítására nagy figyelmet kell fordítani A kiemelkedő mechanikai tulajdonságú szálak Kifejezetten a műszaki alkalmazási területekre fejlesztették ki a kiemelkedő mechanikai tulajdonságú, azaz nagyszilárdságú, nagyymoduluszú szálakat. Ezeket több évtizede termelik, már az első mesterséges szálas anyagból, a viszkózból is hamar megjelent a nagyszilárdságú változat, amelyet kordszövetekhez használnak kis mennyiségben még ma is. Azóta persze a viszkózt már csaknem teljesen kiszorították a nagyszilárdságú poliamid és poliészterfonalak, és megjelentek a lényegesen erősebb speciális szálak. Az ún. nagyteljesítményű szálak piaca folyamatosan növekszik, a piacon a kereslet már évek óta nagyobb, mint a kínálat, ezért valamennyi cég új beruházásokkal növeli az ilyen szálak gyártó kapacitását. High performance, vagy Hochleistungfaser néven azokat a szálakat tartják számon, amelyeknek mechanikai tulajdonságai lényegesen felülmúlják a csak fizikailag módosított nagy szilárdságú poliamid és poliészter szálakat és ezeket a tulajdonságokat magas hőmérsékleten is megtartják. A nagyteljesítményű szálak csoportjának legelterjedtebb képviselői a poliamidnál és a poliészternél nagyságrenddel kisebb összességében néhány tízezer tonnás - mennyiségben gyártott aramid (aromás poliamid) szálak, a nyújtott láncú polietilén szál és a folyadékkristályos poliakrilát szál. Az aramid szálak kémiailag több különböző típusa kerül alkalmazásra, a para-aramid, a meta-aramid és különböző összetételű aromás kopoliamidok. E három típus közül a paraaramidok adja a legnagyobb szilárdságot, a meta-aramid szálat elsősorban lángálló tulajdonságai miatt használják. A para-aramid szálak iránti igény és ennek megfelelően a gyártás is folyamatosan gyorsan növekszik, az utóbbi években évi 10%-kal. A p-aramid szálak (Kevlar, Twaron) gyártó kapacitása 2006-ban világviszonylatban mintegy 60 et, a m-aramidoké (Nomex, Conex) kb. 25 et, ezeken belül a vágott szálak 15, ill. 10 et-t tesznek ki, a többi végtelen filamens fonal. A para-aramid szálak erősítő de egyben hőés tűzálló szálként nagyon keresettek, főleg a golyóálló mellények, sisakok, és kompozitok gyártásában. A hagyományos aramid szálak mellett folyamatosan jelennek meg újabb gyártók, akik valamilyen aromás poliamidot gyártanak, kémiailag a hagyományosoktól kismértékben különbözőket. Természetesen a tulajdonságok is különböznek, általában a m-aramid szálakéhoz állnak közelebb. Ilyen a kínaiak által kifejlesztett poliszulfonamid szál, a Tanlon, vagy az orosz Artec. 14

17 A fenti szerves szálak mellett a műszaki textilek fontos alapanyaga a viszonylag nagy mennyiségben gyártott és így elterjedt üvegszál és a különösen a súlyegységre számított teljesítmény szempontjából az üvegszálat felülmúló szénszál. Az üveg szál tulajdonságait a szilicium-oxid mellett előforduló és egyéb fém oxidok, a gyártástechnológiától függő orientáció és a szál felületkezelése határozza meg. A szál átmérője 8-14 µ, az üvegolvadékból a felhasználás célja szerint képeznek különböző számú elemi szálat tartalmazó fonalat vagy ún. rovingot. A nagy teljesítményű szálak között a szénszálaké a vezető szerep a kitűnő mechanikai, kémiai stabilitása, és éghetőségi jellemzői miatt. A szénszálak nagy szilárdságú és modulusú, minimum95%-ban szénatomokból felépülő, két-dimenziós, réteges grafit szerkezetű szálak. A szénszál alapanyaga legnagyobb részben a poliakrilnitril alapú prekurzor. A gyártás során a prekurzor először az oxidációs kemencébe kerül, ahol oxigén jelenlétében 300C körüli hőmérsékleten játszódik le az oxidáció. a folyamat alatt ciklizáció megy végbe, hidrogén leadása mellett. A szenesítési folyamat nitrogén atmoszférában 1000C o feletti hőmérsékleten történik, amelyet a szénszál felületkezelése, ami biztosítja a szál és a matrix anyag kötődését. A folyamat során kialakul a kristályos molekula szerkezet és a széntartalom 95% fölé emelkedik. a szál átmérője 13µ ról 7µ-ra csökken. A különböző szálakkal elérhető erősítést jól szemlélteti a különböző anyagok szakítóhossza (az a hossz, amelyet az adott anyag szakadás nélkül kibír). Az ábra jól mutatja, hogy miért játszhatnak nagy szerepet a textilszálak az erősített szerkezeti anyagok előállításában Csökkent éghetőségű és lángálló szálak A műszaki alkalmazásoknál gyakori követelmény az, hogy a termékek éghetőség szempontjából múlják felül a hagyományos anyagokat. Ennek jelentősége különösen a védelmi textileknél, a közlekedésben nagy, de egyre inkább előírássá válik a lángállóság az intézményi piacon használt lakástextileknél is. A szálak éghetősége valamennyire az alapszálaknál is változtatható adalékolással, de igazán jó eredmények speciális polimerekből képzett szálakkal érhetők el, amelyek nagyságrenddel jobb lángállóságot adnak. Ezek a szálak tipikusan interdiszciplináris kutatások eredményei, hiszen ezek az innovatív polimerek valamennyi műanyag feldolgozási eljárással feldolgozhatók. A téma aktualitását mutatja, hogy az utóbbi években egyre több lángálló szál jelent meg a piacon. Ezeket gyakran még csak néhány száztonnás nagyságrendben gyártják. A lángálló szálak általában jól bírják a magas hőmérsékletet is, és gyakran jó a kémiai alkalmazásuk. A legfontosabb, legnagyobb mennyiségben felhasznált lángálló szál a már említett metaaramid szál. Csökkent éghetőségű az akrilszálak részleges karbonizálásával gyártott 15

18 ún.oxidált akrilszál, vagy generikus nevén preox szál, amelyet gyakran neveznek szénszálnak, mivel kb. 60 %-ban szenet tartalmaz, és lényegében a szénszálgyártás közbülső terméke. Legfőbb különbsége az "igazi" szénszálhoz képest, hogy nem kiemelkedő a szilárdsága, nem vezeti az áramot és textiltechnológiákkal feldolgozható. Az oxidált akrilszálak LOI oxigénindexe közötti, valamivel jobb, mint a metaaramidoké. Az egyik legrégebbi lángálló szál a Lenzing ismert P84 poliimid szála 38 LOI index-szel. Ezeken kívül számos más lángálló szál van ma a piacon a bevezetés különböző fázisában. Ezeket egyelőre általában egy-egy cég gyártja. Mind a szilárdsági tulajdonságok, mind az éghetőség szempontjából felülmúlja a már említett szálakat a poli-fenilénbenzobiszoxazol (PBO) szál, amelyet a japán Toyobo fejlesztett ki, és Zylon márkanévvel forgalmaz. Hőállósága és vegyszerekkel szembeni ellenállása mellett lángállósága is kiváló a magas halogéntartalomnak köszönhetően az utóbbi években megjelent politetra-fluoretilén szálnak, amelyet már több cég is gyárt. A brit Zyex cég poliketon polimerekből, főleg poli-éter-éterketonból (PEEK) már ipari méretekben gyárt finom multi-filamens fonalakat, vágott szálakat, csöveket és rudakat. A PEEK a poliészterekhez hasonló stabil, extrudálható polimer. A PEEK tulajdonságai: lágyulási hőmérséklet: 143 o C, olvadáspontja 334 o C, LOI oxigénindexe 35. Ez a szál is tartósan használható 260 o C-on. Szemben az aromás poliamidokkal, ez a szál nem vesz fel nedvességet. Jó a kopásállósága és vegyszerállósága. A GE Plastics polieterimid polimerből fejlesztett ki lángálló szálat Ultem márkanévvel. Az Ultem amorf polimer, amelynek üvegesedési hőmérséklete 217 o C, tehát a polimer magasabb hőmérsékleten is tartósan használható. Olvadási tartománya: o C. A magas olvadási hőmérséklet miatt az extruderes szálképzés nehézségekbe ütközik, egyelőre csak 10 den finomságú szál áll rendelkezésre, amit nem-szőtt formában használnak lángmentes matracok előállításánál. A 44 LOI indexet elérő Ultem szálból készített néhány cm vastag nem-szőtt réteget a poliuretán matrac és a matracot burkoló szövet közé helyezik, ezzel érik el az egyre szigorodó matrac szabványok kielégítését. Előnye a megoldásnak, hogy az Ultem halogén nélkül oldja meg a lángmentesítést. A matracokon kívül alkalmazható az új szál a szállítóeszközök üléseinél, forró gázok szűrésénél is. A Ticona poli-fenilénszulfidjából (PPS), a Fortronból a Diolen Industrial Fibers cég gyárt fonalat Diofort néven. Ez a fonal is 190 o C-ig használható tartósan, és lángállóság szempontjából jobbnak mondják, mint a m-aramid. Ajánlják forró gázok szűrésére, és kompozitok erősítésére is Vezetőképes és antisztatikus szálak A vezetőképes szálaknak, fonalaknak többféle alkalmazási területe van, amelyek különböző vezetőképességet igényelnek. A vezetőképes szálak alapvető fontosságúak a smart textíliák vagy textil késztermékek gyártásánál, ahol valamilyen mikroelektronikát, vagy éppen egy elektromos fűtést építenek be. Ezek beépítéséhez az áramot vezető fonalakra van szükség. Más alkalmazásoknál a textíliában a fonalaknak, vagy a fonalban a felhasznált szálaknak csak bizonyos hányada vezetőképes. Ezáltal a kelme antisztatikussá válik, vagyis nem töltődik fel, ami az ipari alkalmazásnál biztonságtechnikai szempontból előnyös, de a mindennapi ruházkodásban is komfort fokozó. A vezetőképesség növelése védelmet ad az ún elektroszmog ellen is. A nagy frekvenciás elektromágneses sugárzást használó készülékek egyre nagyobb elterjedése, elsősorban a mobil telefonok, ill. a hálózatok, a mikrohullámú sütők ugyanis egyre aktuálisabbá teszik ezt a kérdést. Részben az embereket kell védeni a sugárzó eszközöktől, részben a sugárzásra érzékeny eszközöket elsősorban a számítógépeket. Az elektroszmog elleni védelem céljára lényegesen nagyobb vezetőképességre van szükség, mint a feltöltődés megelőzésére. 16

19 A vezetőképességet általában fémszálakkal, vagy fémbevonattal érik el. A fém leginkább acél, a bevonat ezüst, vagy réz. Jellemző volt, hogy a fémszálakat gyártó cégek nemcsak a szálat, vagy a végtelen finom drótot ajánlják, hanem a 100 %-ban, vagy keverékben font fonalakat is, esetleg kelmét is. Az antisztatikus szálak másik csoportjában a szál belsejébe juttatott szénrészecskékkel, esetleg szén nanocsövekkel érik el a vezetőképesség növekedését. A fentieken kívül egy sor más speciális tulajdonságú szálat alkalmaznak a műszaki textilek gyártásánál. Ezekről részletes ismertetést ad az 1. munkacsoport tanulmánya Szövéstechnológiai innovációk a műszaki textilek gyártásában A műszaki jellegű textíliák felhasználási szempontjából az egyik legjellemzőbb tulajdonság-igény a nagyobb szilárdság, nagyobb rugalmassági modulus. Ez a rendezettebb molekulaszerkezet más száltulajdonságokkal is összefügg, pl. L.O.I égésindex, vegyszer- és hőállóság, stb., amely tulajdonságok iránti követelmények egyre jobban előtérbe kerülnek. Az ilyen nagy rugalmassági modulusú szálak azonban merevek, emiatt törékenyek, ami a későbbi feldolgozás során fokozott nehézségeket okoz. Vagyis míg a fenti tulajdonságok egyrészről tág alkalmazási lehetőségeket teremtenek, másrészről feldolgozásuk jelentős innovációt igényel a textil gépeket gyártóktól és a textilt feldolgozóktól egyaránt A műszaki szövetek jellemzői A műszaki szövetek általában nagy szilárdságú, kis nyúlású fonalrendszerből felépítettek, erősen kiszőttek (nagy szőhetőségi számmal jellemezhetők), sok esetben nagy szélességűek, többségében 2D konstrukciójúak, ami a textilanyaggal és a szövőgép kialakításával szemben egyaránt fokozott követelményeket támaszt. A szőhetőséget számos paraméter (lánc- és a vetülék lineáris sűrűsége, fonalrendszerek sűrűsége, a szövet kötése, bordaszélesség, a szövőgép felépítése, bordabeverő mechanizmus, stb.) határozza meg. A műszaki textíliák kialakítása az új, különleges felhasználási követelményeknek megfelelően a szilárdságot meghatározó szál-, fonal- vagy kelme irányítottsága, formája szerint lehet; - lineáris 1D (fonal, cérna, kötél, kábel), - sík 2D (szövet, kötött és nemszőtt kelme) - térbeli 3D (fonatolt, üreges kelme, ShapeWeaving, konfekcionálás, stb.) kialakítású. A fenti irányítottságú szál-, fonal- vagy kelmerendszerek különböző lapképző technológiával (szövés, lánckötés, fonatolás, fonalfektetés, nemszőtt, konfekcionálás) valósíthatók meg. Előfordul, hogy a felhasználási igényeknek legmegfelelőbb végterméket különböző gyártástechnológiával előállított laptermékekből alakítják ki, a technológián alapuló szemléletet a funkcióban való gondolkozás váltja fel. Szőtt kötött fonatolt nem-szőtt A különböző gyártástechnológiával megvalósítható kelmeszerkezetek 17

20 Szövéssel előállítható néhány kiemelt műszaki termék Gumiabroncs gyártás hazánkban jelentős, több világcég (Michelin, Hankook, stb.) is gyárt Magyarországon. Gumiabroncsban meghatározó a nagy szilárdságú textil szerkezet, amelyen belül is döntő fontosságú a karkasz (öv) szerkezet, amely különleges, láncirányban erős cérnaszerkezetű UD (UniDirektional) szövet. A cérna alapanyaga nagy szilárdságú sodratlan poliamid, poliészter, viszkóz vagy aramid fonal 1100 dtex finomsággal. A filament-ágakat hamis sodratú un. CableCorder technológiával úgy cérnázzák össze, hogy a fonalágakban a filament-szálak a cérnatengellyel párhuzamosak maradjanak. A fenti követelményű szövetek gyártására a technika mai állásánál leginkább a légsugaras szövőgépek felelnek meg, hazánkban is ezen technológiát alkalmazzák Forgófonalas (Leno, Dreher) műszaki szövet A műszaki szövetek előretörésével egyre növekszik a stabil szövetek iránti igény, ami forgófonalas technológiával valósítható meg. A forgófonalas (Leno, Dreher) szövetben a szomszédos láncok egymásra csavarodnak, ezáltal a fonalkereszteződési helyeken a fonalátfogási szög megnövekszik, így a ritka, áttört, lyukacsos, hálós szövetszerkezet ellenére is stabil szövetszerkezet érhető el. Ennek alapján a forgófonalas technológiát széles körben alkalmazzák az alábbi termékek gyártására: - függönyök, dekorációs szövetek esetén áttört, fényáteresztő szerkezetet, - takaróknál könnyű szerkezetet, - szűrőszöveteknél, a kiszűrendő anyagrészek méretének megfelelő, stabil rácsszerkezetet, - rács-szerkezet Pyron fonalból - építőiparban a vakolat megerősítésére ritka üvegszövetet, - tűzött szőnyeg hátoldalára ritka, pontos szerkezetű széles PP szövetet, - mezőgazdaságban, építőiparban laza, stabil szerkezetű hálókat, stb. Magyarországon jelentős mennyiségű dreher szövetet előállítók: - PROPEX (Győr) PP-ből nagy szélességű alapszövet (szőnyeg hátoldal), - Tolnatext (Tolna) üvegből az építőipar számára, - Csárdatex (Csárdaszállás) dekorációs szövetek. Légzsák (Airbag) A légzsákszövet jellemzői: magas szövetsűrűség, nagy szilárdság lánc- és vetülékirányban, magas továbbszakadási szakítószilárdság, meghatározott mérettartóság, Az autókba a légzsákot a hetvenes évek elején kezdték beépíteni. A front-légzsákot ms, míg a kisebb térfogatú oldal-légzsákot 5ms alatt kell felfújni, az ütközést követően ms alatt leereszteni. A légzsák ilyen gyors felfújása leginkább pirotechnikai megoldással, vagyis robbantás során felszabaduló gázzal valósítható meg. A légzsák anyaga általában 350 dtex-es, 144 filament szálból álló poliamid fonal. A légzsákok gyártására az évenkénti száligénye kb. 100 ezer tonnára becsülhető. 18