Υφάνσιμες Ύλες , ή από τι είναι φτιαγμένα τα ρούχα μας

2014-06-12 17:26

Της Δήμητρας Σπανού , Χημικού, Καθηγήτριας Β/θμιας Εκπ/σης

 

το αφιερώνω στην Χρύσα

 

Αν ρίξουμε μια ματιά στον μικρόκοσμο (κύτταρα, μόρια και συνδυασμοί τους) θα διαπιστώσουμε πως συχνά η δομή τους και οι ιδιότητές τους ταιριάζουν

  με αυτό που τελικά φαίνονται σε μας .  Τι θα περιμένουμε λοιπόν να βρούμε στα νήματα; Μακρυα δομικά στοιχεία με ανάλογες ιδιότητες. Σαν αυτά που συνήθως  προέρχονται από πολυμερισμό μορίων ουσιών.

Οι πολυμερείς ενώσεις έχουν μεγαλομόρια μόρια που αποτελούνται από συνένωση μικρών μορίων (ενα ή περισσότερα είδη). Υπάρχουν πολυμερή φυσικά (άμυλο, καουτσούκ, μετάξι κ.α.) και τεχνητά που φτιάχτηκαν απο τον άνθρωπο, ώστε να πάρει υλικά με ακόμα πιο καλές ιδιότητες ή και πιο προσιτά (Τεφλόν, τεχνητό μετάξι, πολυουρεθάνη κ.α.)

Α. Οι υφάνσιμες ύλες που χρησιμοποιούσαν παλιά ήταν κυρίως το βαμβάκι, το μαλλί ,το μετάξι, το λινάρι και η κάναβις. Είναι όλα φυσικά πολυμερή

 

Το βαμβάκι 91% κυτταρίνη, 7,35% νερό, 0,55%πηκτίνες, ο,40% λιπαρές ουσίες

Η κυτταρίνη είναι πολυμερές της β γλυκόζης και το κυριότερο συστατικό στο βαμβάκι. 

     η β γλυκόζη (με λίγο διαφορετική θέση σε ένα ΟΗ0 είναι αυτή που μας ενδιαφέρει για το βαμβάκι.

Η ΓΛΥΚΟΖΗ  είναι η σπουδαιότερη φυσική ουσία είναι η πρώτη οργανική ουσία που παράγεται από την ανόργανη ύλη μέσω της φωτοσύνθεσης είναι ακόμα ο τρόπος που εισάγεται ενέργεια στη γη από τον ήλιο και δεσμεύεται στους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης. Από τον πολυμερισμό της γλυκόζης παράγονται τρεις βασικές για την ζωή φυσικές ουσίες. Το άμυλο κύρια αποθήκευση ενέργειας από τα φυτά, το γλυκογόνο (αποθήκευση ενέργγειας από τα ζώα και η κυτταρίνη συνδετική ουσία αλλά και τροφή για τα μυρικαστικά -για μας πρώτη ύλη για τα ρούχα μας.

Η κάνναβη  και το λινάρι :

Αυτοφυές και καλλιεργούμενο φυτό το πρώτο, θεωρείται κλωστικό φυτό (ιδιαίτερα μαι ποικιλία της η sativa) που δίνει σκληρές ίνες (Σκοινια καμβάδες)

Βέβαια από τα ρητηνώδη εκκρίματα των αδενωδών τριχιδίων της κάναβης (ιδιαίτερα σε ορισμένες ποικιλίες) παράγεται η τετραινδοκαναβινόλη που χρησιμοποιείται σαν φάρμακο αλλά και σαν ψυχότροπη ουσία. 

Προφανώς η κυτταρίνη από την πολτοποιημένη κάναβη αλλά και από τους βλαστούς του λιναριου όταν είναι  ακόμα τρυφεροί είναι αυτή που χρησιμοποιείται στην περίπτωσή μας

 

Το μετάξι και το μαλλί παραδοσιακές υφάνσιμες ύλες από ζώα

 

Γιατί Πολυμερή κατάλληλα για υφάνσινες ύλες δεν δίνουν μόνο τα σακχαρα αλλά και οι πρωτεϊνες (που είναι ήδη πολυμερή αμινιξέων)

 
 
 

Το μετάξι (Του μεταξοσκώληκα)              

 Γιατί κι άλλα ζώα όπως η αράχνη κατασκευάζουν μετάξι  

Το μετάξι όπως και το μαλλί από χημικής πλευράς είναι φυσικά πολυαμίδια 

με πρωτεινικές μονάδες που συνδέονταιενδιάμεσα  με αμίδια.

Από το σάλιο του ζώου, πρωτεϊνες πολύπλοκης δομής όπως η φιδροίνη και η σερικίνη  (φιμπροίνη, ασπρο ή κρεμ χρώμα) 60-70%) και (σερικίνη που δίνει την  

λάμψη 20-22%) Τα μεταξωτά, ήταν ακριβά ρούχα για λίγους

Ινα με τριγωνική διατομή, υγροσκοπικό , δεν μουχλιάζει

                         μεταξοσκώληκες                                                    ένα μέρος από την πρωτείνη φιδροίνη

Από τον μετάξι του ιστού της αράχνης που περιέχει φιδροίνη σήμερα παράγεται μια εκπληκτικά ανθεκτική ίνα που μπορεί να κατασκευαστούν αλεξίσφαιρα γιλέκα ιατρικά ράμματα, σκοινιά για ανελκυστήρες κ.α.

 

Το μαλλί 

Πρόβατα, κατσίκες (κοινα μάλλινα) κατσίκα αγκύρας (αγκορά), καμήλα (καμηλό), λάμα (αλπακάς), γιακ (κασμίρ)

όπου κι αν βρέθηκε ο γυμνός πίθηκος βρέθηκε και κάποιο ζώο για να τον ντύσει

 

Το μαλλί είναι κι αυτό ένα φυσικό πολυμερές , ένα φυσικό πολυαμίδιο συγκεκριμένα, με πρωτεινικές μονάδες που συνδέονται με αμίδια.

 Υγροσκοπικό, απόρροφά την υγρασία του δέρματος τον χειμώνα κι έτσι το δέρμα δεν παγώνει . Οταν όμως απορροφά νερό ελευθερώνει ταυτόχρονα θερμότητα. (Απορροφά με εξώθερμαη αντίδραση) κι έτσι ζεσταίνειΘήλακες αέρος που παγιδεύονται μέσα στο μαλλί το κάνουν άριστο μονωτικό υλικό από την ψυχρή θερμοκρασία του περιβάλλοντος αλλά και στη ζέστη. Στα ζεστά ξηρά κλίματα (έρημος) τα διψασμένα κύτταρα του δέρματος απορροφούν υγρασία από το μάλλινο ρούχο. Επειδή η διαδικασία της αποβολής νερού από το μαλλί  είναι τώρα ενδόθερμη χρειάζεται θερμότητα και έτσι απορροφά θερμότητα από το δέρμα. Οπότε  δροσίζει.  Γι αυτό το λόγο οι βεδουίνοι οι καληλιέρηδες της ερήμου με τις μάλλινες κελεμπίες τους δεν ζεσταίνονται ούτε κρυώνουν . Επίσης ενώ Απορροφά την υγρασίααπωθεί τα υγρά. Οι ίνες του μαλλιού είναι πρακτικά αδιάβροχες.

Καταλαβαίνουμε λοιπόν γιατί από την λίθινη εποχή μέχρι σήμερα το μαλλί αποτελεί μια από τις βασικές υφάνσιμες ύλες
Η βασική πρωτεϊνη στο μαλλί είναι η κερατίνη που παράγεται από ειδικά κύτταρα κάτω από τι δέρμα και έχει ινώδη μορφή  Περιέχει μεταξύ των 18 αμινοξέων του σε ποσοστό 14% το θειούχο αμινοξύ L κυστεϊνη ένα αμινοξύ που προστατεύει τα κύτταρα από οξειδώσεις και ακτινοβολία και βλαβερές χημικές ουσίες  και συμβάλλει στην δομή των πρωτείνών γιατί δημιουργεί διπλούς δεσμούς θείου S-S (γέφυρες θείου στην οξειδωμένη του μορφή)
 
Το τρίχωμα στο κεφάλι και το πρόσωπο, το μαλλί των ζώων και τα μάλλινα πουλόβερ μας, έχουν τις ίδιες περίπου πρωτείνες, πουτις παράγουν ειδικά κύτταρα του επιθήλιου
Πρόβατο ποιο είναι το μυστικό σου;     .....
 
 
 

Β. Τεχνητές υφάνσιμες ίνες

 
Από την πρωτείνη καζείνη του γάλατος
Τελευταία η ανθρώπινη επινοητικότητα έφερα ένα άλλο νέο αλλά πολυ παλιό "υλικό" για να δημιουργήσει υπέροχα υφάσματα . Το γάλα. Ξεκίνησε από τη Γερμανία με πρώτη ύλη την καζείνη , πρωτείνη του γάλατος  και η ωραία αυτή ιδέα φαίνεται πως έχει επεκταθεί. Η υφή του ρούχου μοιάζει με μετάξι  ενώ έχει αντοχή σαν όλα τα άλλα ρούχα.
 
Από την αναγεννημένη κυτταρίνη
από φυσικές πρώτες ύλες, όπως ο πολτός ξύλου και τα κατάλοιπα από την επεξεργασία βαμβακιού μαλακό λαμπερό υφασμα που μοιάζει με το μετάξι
   
από γάλα                                              από αναγεννημένη κυτταρίνη
 
 

Σήμερα εκτός από τις φυσικές και τεχνητές υφάνσιμες ύλες  υπάρχουν και οι συνθετικές

Οι περισσότερες συνθετικές υφάνσιμες ύλες είναι προΪόντα πολυμερισμού
Ας θυμηθούμε τα προϊόντα παράγωγα πετρελαίου πολύ  χρησιμοποιήθηκαν  για την παραγωγή άλλων χρήσιμων ουσιών και χρησιμοποιήθηκαν μαζικά τον εικοστό αιώνα (εύχρηστα και φτηνά αν και όχι και τόσο φιλικά στο περιβάλλον Τεφλόν,PVC, ναυλον, πολυουρεθάνη, τεχνιτό καουτσούκ κ.α.) Μεταξύ αυτώ σπαιδαία θέση έχουν και οι τεχνητές υφάνσιμες ίνες όπως το ορλόν,  οι πολυεστέρες, τα πολυαμίδια, το σπαντέξ
Ας τα δούμε ένα ένα στη συνέχεια
 
Ρούχα από  πολυαμίδια
 Nylon από DuPont , Technyl από Rhodia , Rilsan και Rilsamid από Arkema
Στα τεχνητά πολυαμίδια τα μονομερή   (εδώ όχι πρωτείνες όπως στο μαλλί) ενώνονται όμως και στα φυσικά πολυαμίδια μέσω ενός αμιδικού δεσμού με αποβολή συνήθως ενός μορίου νερού (πολυμερή συμπύκνωσης)
   Νάυλον νήματα     και η χημική τους δομή 
Οι ίνες τους είναι πολυγωνικές και αντανακλούν το φως  
                              και                  Kevlar (πρωτοποριακά υλικά)

    

Από πολυαμίδια σε διάφορες παραλαγές μπορεί να είναι κατασκευασμένα και κάποια ειδικά υφάσματα προστατευτικά πυρίμαχα κ.α.

Ρούχα από πολυεστέρες: 

Εστέρες από υδροξυοξέα ή από οξέα με δυο καρβοξύλια και αλκοόλες με δυο υδροξύλια.

Από την κατασκευή του μορίου στο τελικό προιόν                 

                  

   

                    

        

  Αν τα οξέα είναι ακόρεστα παίρνουμε πολυεστέρες διαφορετικού τύπου (ακρυλικούς) ακατάλληλους για ύφανση

Ανθεκτικά ρούχα συνιθως για σπορ και αθλητισμό αντιανεμικά κ.λ.π.

 

Ακρυλικά πολυμερή: ( Orlon, Acrilan)  από ακρυλονιτρίλιο _Το Orlon μοιάζει με το φυσικό μαλλί-.

Τα κοινά είναι πολυμερή του ακρυλονιτρίλιου  CH2=CH-CN (νιτρίλιο του ακρυλικού οξέος). Άχρωμο, πτητικό και αρκετά τοξικό 

   

orlon                                 acrilan

CN- CH = CH2
Ακρυλονιτρίλιο

    CN
(-CH-CH2-)ν

πολυακρυλονιτρίλιο

τεχνητό μαλλί (orlon)


Μια εξελιγμένη παραλλαγή του είναι όταν συμπολυμερίζεται με CH2=CClκαι δίνει ουσία που μοιάζει με το φυσικό μετάξι

 

Τα σπαντεξ μπορεί να τεντώσει 500% χωρίς να σπάσει ή να χάσει τη φόρμα του
      
spandex                             αιθυλενογλυκόλη                          βενζοικό παράγωγο (ρεζορκινόλη)     Είναι Τα μονομερή των spandex
Που φτιάχνονται με πολυμερισμός αιθυλενογλυκόλης και βενζολικών παραγώγων
Εφεύρεση της εταιρίας du pond το 1957 Τα εμπορικά του ονόματα είναι lycra, elaspan κ.α. 
 
Όλα αυτά βέβαια είναι πολύ απλά μπροστα  στα νέα υλικά- υφάνσιμες ύλες που με τη βοήθεια της χημείας και της σύγχρονης τεχνολογίας υλοποιούν όποια έμπνευση, ανάγκη και  φαντασίωση του ανθρώπου και των καταναλωτικών συμφερόντων
                                               
 
Τα ρούχα λοιπόν από σπαντέξ ή από μαλλί γίνονται τέχνη στα χέρια των μόδιστρων 
που δίνουν τακτικά τις δημιουργίες τους στον χώρο της μόδας
 
 Ο Μάκης Τσέλιος (πίσω) γνωστός μόδιστρος 
 To τζιν  από το καραβόπανο της Αμερικής έγινε ένα ανθεκτικό και ευκολοφόρετο ρούχο που μπορεί να φορεθεί σε κάθε περίπτωση (Ματίλδη Μαγγίρα , Θεοδώρα Βουτσά σε βραδυνή εμφάνιση)
Απόλαυση για όλους η τέχνη της υψηλής ραπτικής
 
                                                                Δήμητρα Σπανού
 
Πηγές για το άρθρο αυτό τα σχολικά βιβλία του ΟΕΔΒ, σχετικά δημοσιεύματα του διαδικτύου,Μαθήματα Οργανικής Χημείας των Ν.Ε.Αλεξάνδρου και -Α.Γ. Βάρβογλη καθηγητών οργανικής Χημείας παν. Θεσσαλονίκης 1981, Χημεία στην καθημερινη ζωή του Αναστάσιου Βάρβογλη