W tym wpisie na blogu przyjrzymy się strukturze i zasadom produkcji mikrofibry oraz zbadamy naukowo, jak skutecznie ten materiał może blokować roztocza i kurz.
Czy słyszałeś o pościeli, która zapobiega roztoczom i kurzowi? To nowa technologia, która zyskuje na popularności w branży odzieżowej i pościelowej. Każdy, kto kiedykolwiek przeglądał różne produkty podczas zakupów pościeli lub ubrań, prawdopodobnie słyszał o tym produkcie i jego materiale, mikrofibrze.
Włókna ultracienkie to włókna o grubości jednej setnej grubości ludzkiego włosa. Zastosowane w produktach, tworzą one kieszenie powietrzne mniejsze niż drobny kurz czy roztocza, ale większe niż cząsteczki powietrza. Dzięki temu produkty z włókien zachowują oddychalność, zapewniając jednocześnie efekt bariery, która zapobiega przedostawaniu się kurzu i roztoczy. Ta funkcjonalność jest szczególnie korzystna dla alergików i osób o wrażliwej skórze. Ponieważ tkanina charakteryzuje się oddychalnością porównywalną do ceramiki, a jednocześnie zapobiega osadzaniu się drobnego kurzu i roztoczy, jest szeroko stosowana w funkcjonalnej pościeli i odzieży. Jak więc powstaje to włókno, 100 razy cieńsze od ludzkiego włosa?
Konwencjonalna przędza jest produkowana poprzez wypełnienie pustej, cylindrycznej rurki ciekłym materiałem polimerowym, poddanie jej działaniu ciśnienia i wytłaczanie pasm jedno po drugim, podobnie jak w przypadku produkcji makaronu. Jednak produkcja mikrowłókien tą samą metodą wymaga najpierw wytworzenia rurek o średnicy kilkudziesięciu nanometrów, co jest technicznie niezwykle trudne. Dlatego mikrowłókien produkuje się głównie metodą elektroprzędzenia, która wykorzystuje pole elektryczne, a nie manipulację mechaniczną.
Elektroprzędzenie to metoda polegająca na przyłożeniu wysokiego napięcia do ciekłego surowca, co powoduje, że cząsteczki tworzące substancję odpychają się od siebie. Materia składa się z niezliczonej liczby cząsteczek zwanych cząsteczkami. Gdy do materiału przyłoży się wysokie napięcie, cząsteczki te ulegają oddziaływaniu i zostają naładowane elektrycznie. Jest to podobne do tego, jak nasz głos naturalnie staje się głośniejszy w hałaśliwych miejscach, takich jak sale koncertowe czy targowiska. W silnie naelektryzowanym obszarze cząsteczki również zostają naładowane elektrycznie, tworząc zjawisko elektrostatyczne. Cząsteczki uzyskują ten sam ładunek i podobne ładunki odpychają się od siebie. W rezultacie odpychają się. Z kolei w stanie ciekłym cząsteczki również posiadają siłę przyciągania. Wynika to z napięcia powierzchniowego, które powoduje, że cząsteczki skupiają się w celu zminimalizowania powierzchni. Gdy siła odpychania wywoływana przez ładunki staje się silniejsza niż napięcie powierzchniowe, które wymusza utrzymanie skupienia cząsteczek, ciecz nie może już pozostać skupiona i jest rozpylana. Dlatego jest rozpylana w postaci kropelek cieczy. Te rozpylone kropelki cieczy stopniowo krzepną, przechodząc przez powietrze. Przechodząc przez powietrze, oddają swój ładunek do atmosfery i stopniowo go tracą. Gdy stracą wystarczającą ilość ładunku, przepływ tych kropelek staje się niestabilny. W rezultacie strumień skręca się w spiralę i wydłuża, przybierając kształt przypominający nić. W ten sposób powstaje nić, przypominająca kształtem wstążkę gimnastyczną. Zjawisko to trwa do momentu, aż kropla dotrze do płytki wysokiego napięcia umieszczonej w pewnej odległości od miejsca, w którym ciecz była naładowana elektrycznie.
Proces wytwarzania nanowłókien metodą elektroprzędzenia charakteryzuje się niezwykłymi właściwościami. Podczas przędzenia przędzy za pomocą konwencjonalnych maszyn, konieczne jest zastosowanie różnych maszyn o zróżnicowanych parametrach, aby uzyskać przędze o różnej grubości. Jednak elektroprzędzenie całkowicie eliminuje tę potrzebę. W procesie elektroprzędzenia grubość włókien kontrolowana jest wyłącznie poprzez regulację przyłożonego napięcia. Wyższe napięcie daje cieńsze włókna, ponieważ wyższe napięcie dostarcza więcej energii. Jest to analogiczne do upuszczenia kruchego przedmiotu z większej wysokości, co powoduje jego rozbicie na mniejsze kawałki. Ciecz otrzymująca wysoką energię z napięcia przenosi silniejszy ładunek i doświadcza silniejszego odpychania. To silne odpychanie pokonuje siły powodujące zlepianie się cieczy, umożliwiając im rozproszenie się na mniejsze krople.
Kolejną zaletą elektroprzędzenia jest możliwość łączenia różnych materiałów w celu nadania im nowych funkcjonalności. Na przykład, tworzenie nanowłókien z dodatkiem środków przeciwdrobnoustrojowych może hamować rozwój bakterii i grzybów, a także roztoczy kurzu domowego. Włókna te, łączące różnorodne materiały i funkcjonalności, znajdują szerokie zastosowanie poza pościelą – od materiałów medycznych i odzieży sportowej po filtry przemysłowe. Odgrywają one kluczową rolę w poprawie jakości naszego życia.
Nieświadomie używamy wielu produktów z mikrofibry w życiu codziennym. Są one wykorzystywane w różnych produktach funkcjonalnych, od pościeli odpornej na roztocza i funkcjonalnej odzieży sportowej po ręczniki do usuwania kurzu. Wszystkie te produkty funkcjonalne powstały w wyniku drobnej zmiany w myśleniu: przekształcania siły fizycznej w siłę elektryczną. Widząc to, można się zastanawiać, jak zmieniłby się świat, gdyby w przyszłości opracowano bardziej przełomowe metody, prowadzące do powstania jeszcze cieńszych i bardziej wyspecjalizowanych przędz. Postęp nauki i technologii wprowadza innowacje nawet w najdrobniejszych aspektach naszego codziennego życia, a nowe materiały, takie jak mikrofibra, będą nadal dowodzić swojej wartości w różnych dziedzinach.
