MINDENNAPI ÉLETÜNK Intelligens textilanyagok Tárgyszavak: textil; intelligens textil; lélegző szöveg; fázisváltó anyag; formatartó anyag; divat; elektronika; egészségvédelem; festék.
Az intelligens textília kétségtelenül új jelenség a textilipar fejlődésében és a következő évtizedekben egyre inkább előtérbe kerülhetnek a mindennapi életben. Az ún. intelligencia abból származik, hogy különféle komponenseket építenek be a szövetbe. Az ilyen komponensek lehetnek elektronikus eszközök, speciális felépítésű polimerek, sőt bizonyos típusú festékek. Az intelligens textilek reagálnak a környezet kedvezőtlen viszonyaira és fokozott védelmet nyújtanak velük szemben. Vannak például olyan ruhaanyagok, amelyek jó szigetelést nyújtanak azokkal és nagy hideg ellen. Más intelligens textilekben elektronikus elemek vannak, amelyek nagyobb biztonságot nyújtanak viselőiknek. Az intelligens textilek egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert a divatiparban. Az intelligens textilek tulajdonságai megváltoznak a külső körülmények hatására. Azt mondják róluk, hogy gondolkodnak. Az intelligens textilek még gyermekcipőben járnak. Látszik azonban, hogy a jövőben sok területen kerülnek alkalmazásra. Kifejlesztés alatt vannak pl. egészségügyi célra szolgáló textilanyagok, védő- és sportruházat céljára szolgáló szövetek, építési és más műszaki célra alkalmas anyagok (pl. geotextíliák). Készítenek olyan öltözékeket, amelyek hideg vagy nagy meleg ellen védik viselőjüket. A szövet vastagsága és sűrűsége nagymértékben befolyásolja a szigetelés minőségét. A gyakorlatban a hőszigetelést a szövet rétegei között levő levegő biztosítja, de a külső hőmérséklet is hatással van a szigetelés hatékonyságára. Minél szélsőségesebbek a külső körülmények, annál kevésbé hatékony a szigetelés. Vastag szövetből készült ruházat azonban nehezebb, akadályozza viselőjének mozgását. Az olyan ruha, amely intelligens szövetből készült és változtatja tulajdonságait a külső hőmérséklet hatására, hatékony védelmet jelent meleg vagy hideg ellen, ugyanakkor kényelmesen viselhető.
Lélegző szövetek A növelt szigetelőképességű szövetek közül a Gore-Tex anyagok kerültek először a piacra. Ez a szövet egy laminált, két komponensből álló vízzáró membránt tartalmaz pl. expandált politetra-fluoretilénből, amelyet olajtaszító polimerrel impregnáltak. A membrán porózus kb. 100 nm átmérőjű pórusokkal, átengedi az izzadságot, de védelmet nyújt az eső és szél ellen. Széles körben alkalmazzák katonák, rendőrök, tűzoltók ruházatához, a szabadban végzett tevékenységekhez, de használják többször felhasználható műtőbeli ruházathoz, hogy védelmet nyújtson vér és más testnedvek ellen, ugyanakkor kényelmesen viselhető legyen. Egy másik növelt szigetelőképességű textilfajta a Stomatex. Ebben a szövetben magas hőmérséklet alakul ki, ami megakadályozza izzadság lecsapódását. A szövet alatt maradt gőzt az anyagban levő kis pumpák távolítják el. Minden pumpa lényegében egy deformálható kamrából és egy ürítő pórusból áll. A kamrákból a gőz a szövet hajlításának hatására távozik el. Ha a ruha viselője erősebb fizikai aktivitást fejt ki, több izzadság képződik, ugyanakkor a pumpáló hatás erősebb lesz.
Fázisváltó anyagok Az intelligens textíliák bizonyos típusai fázisváltó anyagokat is tartalmaznak. Amikor valamely anyag az emelkedő hőmérséklet hatására megváltoztatja halmazállapotát, pl. szilárd állapotból folyékony állapotba megy át, nagy mennyiségű hőt nyel el. A hő lényegében a folyékony anyagban tárolódik és akkor szabadul fel, ha lehűléskor az anyag ismét megszilárdul. Ez a magatartás jellemzi az Outlast szöveteket. A szövet ilyen tulajdonságát egyre elterjedtebben használják fel speciális öltözékekben. Amikor az anyag hőt nyel el vagy szabadít fel, megszűnik a hőáramlás a ruha viselője és a külső környezet között, tulajdonképpen egy hőgát képződik az anyag saját szigetelő hatásának kiegészítésére. A fázisváltó textíliák kiválasztásánál a legfontosabb szempont a fázisváltás hőfokának megválasztása. Ezt általában 30–35 °C-on, vagyis a testhőmérséklethez közeli értéken célszerű megválasztani. Ezenkívül figyelembe kell venni a toxikusságot is. A fázisváltó anyagot olyan mikrokapszulákban kell elhelyezni, amelyek ellenállnak az igénybevételnek. A kapszulák vagy a szálakon belül vannak, vagy külön rétegben viszik rá azokat az anyagra. Ha a szálakon belül alkalmazzák (általában akril szálakról van szó), a kapszulák mennyiségének a szál szakítószilárdsága szab határt. Ha külön rétegben hordják fel, akkor hordás, mosás vagy vegytisztítás során a réteg kopik és a hatás lecsökken.
Formatartó anyagok Ezt a megközelítést a brit katonai ruházatnál alkalmazzák. Ha formatartó polimereket alkalmaznak ruházatban, nagyobb lesz a légrés a ruházat egyes rétegei között, ami jobb szigetelést tesz lehetővé meleg és hideg ellen egyaránt. A formatartó jelenséget polimereknél akkor lehet megfigyelni, ha módosított alakú műanyag tárgy adott hőmérsékleten visszanyeri korábbi alakját. Bár a formatartó polimereket eredetileg elasztormerek és üvegszerű hőre lágyuló műanyagok adalékaként használták, újabban poliuretán típusú változatait is kidolgozták. Ezeket –30 °C-tól 100 °C formaváltó (ún. aktiváló) hőmérsékletre lehet tervezni, de ruházati célra a testhőmérséklethez közeli hőfoknál kell biztosítani az eredeti alakra való visszaformálódást. A poliuretán filmet a ruházat rétegei közé lehet beépíteni. Ha a külső ruharéteg hőmérséklete elég alacsony lett, a poliuretán film működésbe lép, hullámosodik és a légrés a ruházat rétegei között megnagyobbodik. A deformált réteg hullámainak elég erősnek kell lenniük ahhoz, hogy elbírják a ruházat súlyát és a viselő mozgásával keltett erőhatásokat. Formatartó fémötvözeteket is kifejlesztettek pl. nikkel/titán tartalommal, amelyek képesek védelmet nyújtani rendkívüli hőhatások ellen is. Az aktiváló hőmérséklet alatt és felett az ilyen ötvözeteknek eltérő tulajdonságai vannak. Alacsonyabb hőmérsékleten az anyag könnyen deformálható, de az aktiváló hőmérsékleten törekszik eredeti alakját felvenni és így megmerevedni. Az aktiváló hőmérsékletet a nikkel és a titán arányának változtatásával lehet beállítani. A gyakorlatban rugók formájában alkalmazzák a formatartó anyagokat. A rugó lapos az aktiváló hőmérsékletnél alacsonyabb hőfokon, de magasabb hőfokon kitágul. Ha a ruházat két rétege közé helyezik, a külső hő hatására növeli a légrést és jelentős védelmet nyújt a hőhatásokkal szemben.
Divat A divatban is hasznosítják az intelligens textíliákat. A közelmúltban olyan ruhákat terveztek, amelyekben elektronikus rendszer volt beépítve a szálakba, a szövetben vagy a rányomott motívumokban. Mostanáig többféle portábilis elektronikus eszközt (pl. mobil telefont) használtak kemény burkolatban és ez néha nehézkessé tette hordásukat. A elektronikai és a ruhatervező cégek közötti együttműködés azonban számos olyan megoldást eredményezett, miszerint az elektronikus eszközök beépülnek a ruhákba. Ezt elősegítette az elektronikai eszközök egyre erősebb miniatürizálása, ami lehetővé teszi a textilanyagba építésüket, nem kellett elhelyezésükre külön zsebeket felvarrni a ruhákra.
Elektronikus érzékelőket is lehet beépíteni a ruházatba. Villamos vezető szálakat lehet használni szőtt vagy hurkolt anyagokhoz, gyakorlatilag bármilyen alakú érzékelőket vagy kapcsolókat elő lehet állítani, amelyek nem zavarják, hogy a ruha divatos, esztétikus, könnyen kezelhető, kényelmesen viselhető, tisztítható legyen. Az elektronikai eszközök táplálására az áramot a ruhába varrt kis elem szolgáltatja, de lehetségesnek tartják, hogy a jövőben a ruha viselőjének mozgása termelje az áramot vagy napenergia működtesse az elektronikát. A ruhatervezők és technológiai kutatók sokféle alkalmazást gondoltak ki a ruhával integrált elektronika alkalmazására. Például olyan diszkóinget fejlesztettek ki, amely a zene ütemére változtatja színét. A repülőgépek személyzetének olyan egyenruhát terveztek, amely jelzi, ha hívják őket. Olyan divatékszereket (gyűrűt, nyakláncot) hoznak forgalomba, amely fogadja tárolja és továbbítja a hangüzeneteket, felvillanásokkal jelzi, ha viselőjük e-mailt kap. Vannak napszemüvegbe épített kis számítógép-képernyők; így viselőjük azonnal jelzést kaphat részvényeinek árfolyamáról, miközben futballmeccset néz.
Egészségügyi és biztonsági alkalmazások Sokféle intelligens textilanyagot fejlesztettek ki egészségügyi és biztonsági célokra. Kaphatók kabátok kis gyerekek számára beépített nyomkövető eszközzel, amelynek segítségével a szülők mindig pontosan tudhatják, hogy hol van gyermekük. Van olyan síruha, amely figyelmezteti a többi síelőt, hogy túlságosan megközelítette egy ilyen különleges ruhát viselő sporttársát. A közelmúltban ismertettek olyan szövetet, amely méri a hőmérsékletet és részét képezi hőmérséklet-szabályozó rendszernek. Katonai célra kifejlesztettek olyan trikót, amelybe optikai és elektromos vezető szálak vannak beleszőve. Ennek segítségével azonnal meg lehet állapítani, ha a viselőt találat érte és pontosan ki lehet jelölni a golyó behatolásának helyét. Az orvos így gyorsabban nyújthat segítséget a sebesültnek. Ilyen jelzőtrikót használhatnak rendőrök és tűzoltók is. A trikók használhatók csecsemőkön is, melyek ellenőrzik állapotukat és ezzel meg lehet akadályozni a hirtelen csecsemőhalált. Frissen operált betegeket saját otthonukban is megfigyelheti az orvos, ha ilyen trikót húznak rá. Sebészeti fonalként is használhatók intelligens szálak. Sok fonalat felszívódó anyagként hirdetnek: ezek addig tartják össze a seb széleit, míg az elég erősen össze nem nőtt, aztán a fonal a testben feloldódik. A gyógyulás során a fonal szilárdsága fokozatosan csökken néhány héten át. A sebészeti fonalak általában juh vagy szarvasmarha bélből készülnek és az emberi test enzimjei fokozatosan lebontják. Sokféle felszívódó fonalat készítenek azonban szintetikus polimerekből és abszorpciójukat a polimerbe
épített észterek hidrolízise idézi elő. Sokféle polimert és ko-polimert használnak erre a célra, pl. polilaktik savat, poliglikol savat, ezek ko-polimerjeit polidiaxanonnal és polilaktanonnal. Sokan vitatják ma is ezeknek a polimerekek lebomlási mechanizmusát.
Szín A színező anyagok fontos szerepet játszanak az intelligens textilanyagokban. Valamely szín megjelenése vagy megváltozása bizonyos körülmények között veszélyt jelezhet. A szín megváltozása például jelezheti, ha a megengedettnél nagyobb terhelést kap a szövet, vagy ha a szövet nagyobb hőmérsékletnek vagy erős fénynek van kitéve; ezeket termokromatikus, ill. fotokromatikus anyagoknak nevezik. Ilyeneket főképpen Ázsiában fejlesztettek ki. Kétféle termokromatikus anyag érdemel említést: a folyékony kristályos típus és a molekuláris átrendeződő típus. Mind a két típusú festékanyag mikrokapszulákban kötőgyanták segítségével épül be a szövetbe. A termokromatikus jelenség többféle sztereoizomer esetében fordulhat elő általában 150 °C fokot meghaladó hőmérsékletnél, ezért ez a jelenség nem használható textilanyagokban. A termokromatikus rendszerekhez használható folyékony kristályok koleszteres típusúak, amelyben a szomszédos molekulák csavarvonal formájában illeszkednek egymáshoz. A jelenség oka, hogy a fény a kristályokon szelektíven verődik vissza. A visszavert fény hullámhossza a folyékony kristály fénytörési mutatójától és a csavarvonal menetemelkedésétől függ. Mivel ez utóbbi a hőmérséklet függvénye, a hőmérséklettel változik a visszavert fény színe is. Hőmérséklet hatására végbemenő színváltozást a festék molekuláris struktúrájának átrendeződése is okozhatja. A leggyakoribb festék, amely ilyen tulajdonsággal rendelkezik a spirolakton, de vannak más hasonló anyagok is. Két molekuláris forma közötti egyensúlyt a pH-érték, nem annyira a hőmérséklet befolyásolja. A visszafordítható termokromatikus rendszerekben a festék színtelen elővegyülete található nem illó hidrofób szerves oldószerrel. A színadó egy protont ad át a festék elővegyületének. Melegítéskor az oldószer felolvad, a mikrokapszulák pedig színessé válnak vagy elvesztik eredeti színüket. Lehűléskor a fordítva megy végbe a folyamat. A termokromatikus anyagok iránt nagy kereskedelmi érdeklődés van, de a jelenségek még nem világosak, lehetőség van további kutatásokra, felfedezésekre. Fotokromatikus festékeknek az információtárolásban és a jelzéstechnikában van nagy jelentőségük. Spiropirán és spirooxazin festékkel nyomott trikók pl. eredeti állapotukban színtelenek, de ultraibolya fény (350-400 nm) hatására fotolízis megy bennük végbe és színessé válnak. A spiropirán általában
lebomlik többszöri ultraibolya besugárzás nyomán, de a spirooxazin ellenállóbb. (Dr. Garai Tamás) Mather, R. R.: Intelligent textiles. = Review of Progress in Coloration, 31. k. 2001. p. 36–41. McAdam, R.; McClelland, J.: Sources of new product ideas and creativity practices in the UK textile industry. = Technovation, 22. k. 2. sz. 2000. p. 113–121.
Röviden… A hulladékok elhelyezése bányatömedékként A német szövetségi kormány 2002. február 6-i ülésén elfogadta a hulladékok föld alatt, bányatömedékkénti elhelyezését szabályozó rendeletet és végrehajtási utasításait. Ezzel először került sor szövetségi szinten törvényi szabályozásra. E szabályozásokkal biztosítható a bioszféra veszélyes hulladékainak hosszú távú elhelyezése a bányákban. A veszélyes anyagot tartalmazó hulladékokat hosszú távon biztonságos elhelyezést nyújtó száraz sókőzetbe zárják. Ekkor azonos követelményeket fogalmaznak meg, mint a hulladékok föld alatti lerakóhelyeken történő elhelyezése esetén. Más helyeken (pl. szénvagy ércbányák) az ökológiai viszonyok miatt csak veszélyes anyagot nem tartalmazó hulladékok helyezhetők el. A rendelet előírásai szerint fémtartalmú hulladékok (pl. cinktartalmú szűrőpor, amely visszanyerés után a termelési folyamatba visszavezethető), nem használható feltöltésre. A törvény hatályba lépésével könnyebbé vált a hulladéktörvény végrehajtása. Németországban 20 bányában a bányászati anyagok és a bányában keletkező hulladékok mellett bizonyos nem bányászati hulladékot (kemencemaradék, salak, füstgáztisztítási gipsz, öntödei használt homok, szűrőpor, szenynyezett talaj, iszap) is használnak tömedékanyagként. Az elhelyezéskor figyelembe kell venni a tűz- és robbanásvédelmi szempontokat, garantálni kell a hely biztonságát és minimálisra kell csökkenteni a felszín süllyedését. A tömedék elhelyezésének fő célja a hulladék épületfizikai tulajdonságainak a kihasználása a bányaépítészetben, ugyanakkor szó van a hulladék értékesítéséről is, ellentétben a föld alatti hulladékelhelyezéssel, amelynek elsődleges célja a rendelkezésre álló üregek kihasználása a hulladék elhelyezésére. A tömedékelt hulladék mennyiségének a növekedése és a mind több veszélyes anyagot tartalmazó tömedék felhasználása szükségessé teszi spe-
ciális szabályozások kidolgozását. 1994–1997 között közel azonos (1,7 M t) volt a tömedékként felhasznált, nem bányászati eredetű hulladék mennyisége, amely 1998-ra 1,9 M t-ra, 1999-re pedig 2,1 M t-ra nőtt. A veszélyes hulladékok részaránya a tömedékként elhelyezett hulladékban 1994-ben 348,8 E t (az összes hulladékmennyiség 20%-a), 1999-ben már 1,1 M t (55%) volt, amely 10%-a a Németországban keletkező teljes veszélyes hulladék mennyiségnek. (Galvanotechnik, 33. k. 10. sz. 2002. p. 2722.)
Nagyvárosok gyilkosa Felmérések szerint a nagyobb városokban a tüdőrák miatt bekövetkező halálesetek közel egyötödét a gépkocsik által kibocsátott szilárd szennyező részecskék okozzák. Egy minden eddiginél szélesebb körben vizsgálódó – félmillió USA-beli lakost 16 éven át megfigyelés alatt tartó – program eredményeit összegző tanulmány jutott erre a következtetésre. A Birminghami Egyetem szakértői szerint ez a tanulmány különösen azért jelentős, mert egyéneket nyomon követve a kutatók el tudták különíteni a légszennyezés okozta káros hatást a dohányzásétól. A vizsgálatok szerint a végzetes kimenetelű esetekért a tüdőbe mélyen beágyazódni képes, 2,5 µmnél kisebb méretű részecskék (PM 2,5) különösen „felelősek”. Méréseik szerint a tüdőrák miatti elhalálozások hosszabb távon kimutatott növekedése ugyanis a levegőben található, 2,5 µm-nál kisebb részecskék légköbméterenkénti mennyiségének minden 10 µg-os növekedésével közel 8%-kal nagyobb mértékű. Az ezzel kapcsolatos, hosszabb távon érvényesülő kockázati tényező összemérhető a hosszabb időn át passzív „dohányosokéval”. Ami a konkrét értékeket illeti, a jellemző PM 2,5 koncentráció szintje Los Angelesben 20 µg és New Yorkban 16 µm, miközben a környezetvédelmi hatóságok által 1977-ben előírt határérték 1,5 µg, de London egyes nagy forgalmú útjain 32 µg-os átlagos PM 2,5 érték is előfordul. A tanulmány egyik szerzője szerint ez utóbbi esetben különösen a dízelhajtású kocsik nagy aránya okolható. Még borúsabbak az életkilátásaik a fejlődő országok nagyvárosaiban lakóknak: a különösen szennyezett levegőjű Peking és Delhi levegőjében például átlagosan 300 µg szilárd részecske, főként PM 2,5 található. (New Scientist, 173. k. 2333. sz. 2002. márc. 9.)
X. Budapesti Nemzetközi Könyvfesztivál 2003. ÁPRILIS 24–27. BUDAPEST KONGRESSZUSI KÖZPONT
30 ország, félezer kiállító sok tízezer megvásárolható kiadvány másfélszáz szakmai és közönségprogram További információk: www.mkke.hu
