Swerea Lättvikt Tekniska textilier Anders Bergner. Swerea IVF Rapport 13004

Transkript

1 Swerea Lättvikt Tekniska textilier Anders Bergner Swerea IVF Rapport 13004

2 Om Swerea IVF Swerea IVF är ett ledande svenskt industriforskningsinstitut inom material-, process-, produkt- och produktionsteknik. Vårt mål är att skapa affärsmässig nytta och att stärka våra medlemmars och kunders konkurrens- och innovationsförmåga. Swerea IVF bedriver industrinära forskning och utveckling i samarbete med såväl industri som högskola, i Sverige och internationellt. Våra cirka 150 högt kvalificerade medarbetare med bas i Mölndal och Stockholm arbetar inom följande områden: Arbetsliv, miljö och energi Industriella tillverkningsmetoder Material- och teknikutveckling Polymerer och textil Verksamhetsutveckling och effektivisering Vi arbetar ofta med tillämpade lösningar på konkreta industriella behov. Våra industrierfarna forskare och konsulter kan leverera de snabba och handfasta resultat som företag behöver för att säkra sin konkurrenskraft på marknaden. Swerea IVF ingår i Swerea-koncernen, som består av fem forskningsbolag inom material- och verkstadsteknik: Swerea IVF, Swerea KIMAB, Swerea MEFOS, Swerea SICOMP och Swerea SWECAST. Swerea-koncernen ägs gemensamt av industrin och statliga RISE Holding AB. Swerea IVF AB Box Mölndal Telefon Telefax Swerea IVF rapport ISSN X Swerea IVF AB Sida 2 av 54

3 Innehåll 1 Bakgrund Definition Grovlek Fibrer Naturfibrer växtfibrer Fröhår Stjälkfibrer Bladfibrer Frukt- och frukthårsfibrer Fysikaliska egenskaper Mekaniska egenskaper Växt- och odlingsområden Ekonomiska aspekter Structure and Strength Parameters of Various Natural Fibres Kemisk sammansättning av blast och bladfibrer Properties of Natural fibres Djurfibrer Ull Merino Mohair Kamelhår Kashmir Lama Vikunja Lama Alpacka Angora Huarizo Guanaco Silke Mullbärssilke Tussahsilke Schappesilke Bourettsilke Syntetfibrer med biologisk råvara Viskos (Cellulosa) Polymjölksyra, PLA (Poly lactic acid, Majsstärkelse) Sorona, PTT (polytrimetylentereftalat) PA11 (polyamid 11) Syntetfibrer med petroleumbas Polypropen Polyester Akryl Modakryl Polyamid Nylon PPS, Polyfenylensulfid Sida 3 av 54

4 2.4.7 PVDC Saran PTFE Teflon PVF PVDF PEEK Melamin Basofil Novoloidfenol Kynol Polyimid P Polyamidimid Kermel OPAN Panox, Sigrafil, Pyron, etc PBI Paraaramid Kevlar, Twaron, Meta-aramd Nomex, Teijinconex Aramidvarianter Technora Polyetenfibrer, UHMWPE Dyneema, Spectra LCP Polyester Vectran PBO Zylon PPID M Konduktiva fibrer Metalliska fibrer, stål, inconel, koppar Konduktiva polymerer, polyanilin Kolbehandlade fibrer, Resistat, Epitropic Kopparsulfidbelagd fiber Eurostatic Forskning kring konduktiva bico-fibrer Textila tillverkningstekniker Stapelfiber Monofilament Multifilament Tråd Garn Spunnet garn Blandspunnet garn Twinnat filamentgarn Kominglat garn Blandtwinnat garn Bikomponentfibrer Mikrofibrer Nonwoven Drylaid Airlaid Wetlaid Meltspun Vävd textil Stickad textil Distanstrikå Multiaxialprodukter Kombinationstekniker Sida 4 av 54

5 4 Efterbehandlingar Kombinationsprocesser Applikationsexempel Säng (till lastbilar, husvagnar, husbilar och fritidsbåtar) Bäddmadrass Spiralmadrass Sängram med ribbotten Sammanfattning säng Stolar Sittdynor Innertak i fordon Interiöra paneler Synliga karosskomponenter Motorhuv med energiabsorption/airbag för fotgängarskydd Aerodynamiska övergångar i skarvar, luckor, dörrar Bagagelucka Aerodynamisk undersida i fordon Luftledare i och runt hjulhus Nät och tråd Friktions och gnisselreduktion Kompositer Utvecklingstrender Biomaterial Recycling Högpresterande fibrer Ytmodifierade fibrer Funktionella fibrer Elektriskt ledande fibrer Skräddarsydda textilier för armering Kompositer i kombinationsprocesser Sida 5 av 54

6 1 Bakgrund 1.1 Definition Textilier framställs av fibrer med olika ursprung. Naturfibrer kommer från naturen och återfinns främst i växt- och djurriket. Syntetfibrer definieras som fibrer tillverkade huvudsakligen från petroleumprodukter. I denna sammanställning återfinns regeneratfiber (Viskos, Lyocell, etc.) och fiber som helt baseras på växtfibrer (PLA) i en egen familj kallad syntetfiber baserad på biologisk råvara. Dessa fibrer är definitionsmässigt syntetiska, i betydelsen tillverkad av människan. Inom litteraturen finns olika grupperingsmetoder och ovan vald gruppering är beroende av råvarans ursprung och förnyelsebarhet som under senare år givits ett allt större intresse orsakat av miljörelaterade hänsyn. 1.2 Grovlek Fibergrovlek mäts vanligen i enheten dtex (decitex). 1 tex motsvarar en fibervikt på 1g per m fiber och är således densitetsberoende. 1 dtex motsvarar 1g per m fiber. Som exempel kan nämnas att en 7 dtex (7 g per m) PP-fiber (polypropen, densitet ca 0,9 kg/dm 3 ) har ungefär samma diameter som en 11 dtex (11 g/ m) PET-fiber (polyetylentereftalat, polyester, densitet ca 1,37 kg/dm 3 ), ca 32 mikrometer. Se diagram nedan. Figur 1. Förhållande mellan fiberdiameter och dtex för olika materialdensiteter. Orsaken till att ett viktbaserat mått används är svårigheten att mäta diametrar på tunna fibrer, samt att många fibrer, särskilt naturfibrerna, har varierande tvärsnitt, ofta med ett insjunket hålrum som varierar i geometri över fiberns längd. Viktbaserat mått blir därför ett väl definierat genomsnittsmått på fibrer oavsett tvärsnittsgeometri. Sida 6 av 54

7 2 Fibrer I detta kapital omnämns många av de vanligaste fibertyperna. Förteckningen utger sig inte för att vara komplett men ger en överblick på mångfalden av fibrer och deras karaktäristiska egenskaper. Under 1900-talets senare halva har ett stort antal syntetiska fibrer utvecklats, många med synnerligen unika egenskaper. Genom åren har de trängt undan många av naturfibrerna från traditionella applikationer men de senaste decenniernas miljöfokusering har bidragit till ett ökande intresse att använda förnyelsebar råvara vid fibertillverkning. Därför ser vi ett ökande intresse för användning av växtfibrer inom tekniska produkter såsom fordonskomponenter, luftfilter, möbler och interiörprodukter samt kläder. Naturfiber kommer, som framgår av namnet, från naturen. De vanligaste fibrerna kommer från växtriket och djurriket. Även mineralfibrer förekommer, de är dock i regel för spröda för att fungera väl i textila material, annat än som armeringsfibrer i kompositmaterial. Inom ramen för denna rapport berörs därför mineralfibrer inte närmare. Typexemplet är asbest, som är ett samlingsnamn för olika mineraler. Vanligaste materialet kommer från serpentingruppen, (Mg,Fe,Ni) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ) som återfinns naturligt i fibrösa kristallstrukturer. Det är också möjligt att framställa fibrer genom smältspinning av mineraler, t.ex. basalt. 2.1 Naturfibrer växtfibrer Växtfibrernas indelning kan ses i nedanstående figur. VÄXTFIBRER FRÖHÅR STJÄLK- FIBRER BLADFIBRER FRUKT- FIBRER ex. bomull ex. lin ex. sisal ex. kokos Figur 2. Indelning av växtfibrer. Sida 7 av 54

8 2.1.1 Fröhår Inledning Hår, ofta encelliga, som växer ut från fröskalet och som antingen täcker hela fröet eller en bit av det Bomull Fröhår från bomullsbusken Gossypium. Bomull utgör omkring 35 % av den totala världsproduktionen av textilfibrer. Råbomull är vattenavvisande. Ytterst har den en hinna av pektin och vaxer som gör att vattnet rinner av. Innanför hinnan finns en cellvägg av cellulosa och längst in en cellkanal som är fylld med luft. I naturligt tillstånd är bomullen vanligen svagt krämfärgad eller ljusgul. Fibern är stark men inte särskilt elastisk eller töjbar. I vått tillstånd blir fibern starkare. En värdefull egenskap är fiberns goda absorptionsförmåga. Eftersom bomullen är uppbyggd av cellulosa, är den känslig för syror men ganska motståndskraftig mot alkali. Fibern har i sig själv något lägre isoleringsförmåga än t ex ullfibern. Vid bedömning av bomullens kvalitet är fiberlängden (stapeln) av avgörande betydelse. Bomullen är en ganska kort fiber och därför har fiberlängden stor inverkan på fibrernas vidhäftningsförmåga vid spinningen och därmed också på garnets draghållfasthet. Medan fibern växer är den rund till formen och fylld med vätska, men när den torkar blir den platt. Fibrerna som ligger tätt packade och hopknycklade inuti den trånga frökapseln fixeras i sina ställningar. När de lämnar frökapseln vrider de sig och får den karakteristiska formen av en skruv. Formen gör att fibern lätt kan spinnas till garn. När fibern blir våt sväller den radiellt och spunna bomullsgarner blir därför starkare i vått tillstånd. Kemisk sammansättning av en typisk bomullsfiber Sammansättning i % av torrvikt Constituent normalt intervall Cellulosa Protein (% N x 6.25) a Pektin substanser Aska Vax Total sugar Pigment spår av - Övrigt Källa: Encyclopedia of Textiles, Fibers and Nonwoven Fabrics, (1984), pp.106 a Standard method of estimating percent protein from nitrogen content (%N) Sida 8 av 54

9 Fysikaliska egenskaper Bomull Fiberlängd (mm) Fiberfinlek (dtex) 2-4 Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) 1,5 Fuktupptag (vid 65% RF) 7-8 Mekaniska egenskaper Dragstyrka (N/mm 2) Dragstyrka (N/tex) 0,25-0,54 E-modul (N/tex) 5 Brottöjning (%) 5,6-7,1 Tillgången på bomull är begränsad och odlingen förknippad med stora miljöproblem genom hög användning av insekticider och pesticider samt mycket hög vattenförbrukning, ca 10 m 3 vatten per kg färdig bomullsvara. En särskild utmaning är därför att utveckla alternativa fibrer som kan fylla behovet av textila produkter på världsmarknaden. Se figur nedan som visar historisk och bedömd produktion av bomull samt övriga högvolymsfibrer. Figur 3. Världsproduktion av de volymmässigt största fiberslagen. Sida 9 av 54

10 2.1.2 Stjälkfibrer Inledning Stjälkfibrer eller bastfibrer finns inte i växternas blommor eller frukter utan i själva stammen eller i bladen. De hjälper till att hålla stammen upprätt. När det gäller kläder och hemtextilier är det linet som tilldrar sig största intresset. Även hampa används för vissa grövre hemtextilier, men denna fiber, liksom jute, sisal manila och kokos används huvudsakligen till rep och snören, säckar och presenningar, som bindeväv och för isoleringsändamål Linfibrer Stjälkfiber från linväxten Linum utitatissimum. Linfibrerna ligger i knippen i stjälkens bastskikt, inbäddade i växtlim pektin som löses upp under rötningen. Varje knippe består av elementarfibrer, mm långa och förenade genom mitt-lamellan som består av hemicellulosa, lignin och pektin. Genom rötning och efterföljande mekanisk bearbetning, bråkning och skäktning, friläggs tågan som efter häckling ger långlin, blånor och ospinnbara avfallsfibrer. Lin har hög draghållfasthet och god nötningshärdighet men låg elasticitet och töjbarhet. Linet har stor förmåga att absorbera fuktighet och linets uppbyggnad är så fast att det nästan inte luddar av sig alls. Cottoniserat lin får man om fibersträngarna helbleks. Då frigörs elementarfibrerna, som sedan spinns till garn på samma sätt som bomullsfibrer. Cottoniseringen medför bl.a. att fuktupptagningsförmågan ökar. Fiberfriläggningsmetod Typen av fiberfriläggningsmetod som används spelar också roll. Här nedan ges en jämförelse mellan vanligt lin och lin som frilagts genom ångexplosionsteknik som provats på IFP Research. Titer (dtex) Dragstyrka (cn/tex) Töjning (%) E-modul (cn/tex) Lin 2,6±0,5 38,6±17,0 2,4±0,8 2261±645 Ångexplosionslin 2,5±0,5 68,1±25,0 3,5±1,0 1795±409 Fölster (textilveredlung) har gjort samma typ av jämförelse mellan vad som kallas grunflachs (orötat lin) och röstflachs (rötat lin). Röstflachs är framställd genom den traditionella rötningsmetoden medan den orötade linfibern är mekaniskt frilagd. De orötade linfibrerna blir då grövre eftersom mer av fibern blir kvar. Sida 10 av 54

11 Lin Dragstyrka (MPa) Töjning (%) Orötat 337 1,28 Rötat 195 1,22 Flax Length (cm) Diameter (mm) 0,04-0,62 Fineness (denier) 1,7-17,8 Cell length (mm) range 4-77 mean 33 Cell with/ diameter (µm) 5-76 Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Fysikaliska egenskaper Lin Fiberlängd (mm) 8-69 Fiberfinlek (dtex) Fiberdiameter (µm) 5-30 Densitet (g/cm 3 ) 1,2 Fuktupptag (vid 65% RF) 8-10 Mekaniska egenskaper Dragstyrka (N/mm 2) Dragstyrka (N/tex) 0,5 E-modul (kn/mm 2 ) 85 1 E-modul (N/tex) 20 Brottöjning (%) 2,4 1 elementarfiber Hampa Stjälkfiber från plantan Cannabis sativa. Arten härstammar troligen från Indien. Stjälken som först är märgfylld och sedan ihålig har i sin yttre del 1-3 meter långa och sega bastfibrer. Dessa har visat sig ha mycket stor motståndskraft mot väta. Eftersom de dessutom har mycket hög dragstyrka är de särskilt lämpade till grova vävar, tågvirke, linor och grova nät. Fibrerna utvinns genom rötning och bråkning på samma sätt som vid linberedning. Manilahampa. Fibrernas färg växlar från vitt till gult och mörkbrunt. De ljusa fibrerna har den högsta kvalitén. Sida 11 av 54

12 Hemp length (cm) Diameter (mm) - Fineness (denier) 3-20 Cell length (mm) range 5-55 mean 25 Cell with/ diameter range (µm) mean 25 Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Fysikaliska egenskaper Hampa fiberlängd (mm) 5-55 Fiberfinlek (dtex) 2-6 Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) 1,5 Fuktupptag (vid 65% RF) 11 Mekaniska egenskaper Dragstyrka (N/mm 2) 690 Dragstyrka (N/tex) 0,47 E-modul (kn/mm 2 ) - E-modul (N/tex) - Brottöjning (%) Ramie Stjälkfiber från en icke brännande nässelsort, Boehmeria nivea. Växten har långskaftade mer eller mindre rundade blad. Stjälkens bastceller är de längsta och starkaste man känner hos någon växt, men de är svåra att utvinna. Fibrerna är vita samt längre, grövre och något starkare än linfibrer men har för övrigt liknande egenskaper. Ramie ex. long very long long normal short tow Length (cm) > under 40 Diameter (mm) 0,06-0,904 Fineness (denier) 4,6-6,4 Cell length (mm) Cell with/ diameter (µm) Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Sida 12 av 54

13 Fysikaliska egenskaper Ramie Fiberlängd (mm) Fiberfinlek (dtex) 4,4-8,5 Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) 1,5 Fuktupptag (vid 65% RF) 8 Mekaniska egenskaper Dragstyrka (N/mm 2) 870 Dragstyrka (N/tex) 0,6 E-modul (kn/mm 2 ) - E-modul (N/tex) - Brottöjning (%) Jute Stjälkfiber från Corchorus-arten. Stjälken är rik på 1,5-3 meter långa bastfibrer, vilka tas till vara genom att växten först torkas och därefter rötas, varefter fibrerna frigörs, tvättas och torkas. Jutefibern tas ur basten, dess celler är korta, 3-5 mm, men jutetågorna är längre än lintågorna, 2-3 meter. Före spinning måste de hårda fibrerna ytterligare mjukas upp med vatten och fett. De skärs i 75 cm långa bitar. Jutetågorna är grova men inte särskilt starka och förstörs tämligen snabbt av ljus, fukt och värme. Jute Length (cm) Diameter (mm) 0,03-0,14 Fineness (denier) Cell length (mm) 0,8-6 Cell with/ diam.(µm) 5-25 Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M. Fysikaliska egenskaper Jute Fiberlängd (mm) 0,75-6 Fiberfinlek (dtex) 2-3 Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) 1,5 Fuktupptag (vid 65% RF) 12 Mekaniska egenskaper Dragstyrka (N/mm 2) 453 Dragstyrka (N/tex) 0,5 E-modul (kn/mm 2 ) E-modul (N/tex) 17 Brottöjning (%) 1, Nässelfiber Stjälkfiber från brännässlan Urtica dioica. Jämför Ramie. Sida 13 av 54

14 Kenaf Stjälkfiber från Hibiscus cannabinus. Liknar jute och kallas även Gambohampa, Javajute eller rosellafiber. Fibern har emellertid högre draghållfasthet och bättre ljushärdighet än jute. Kenaf Length (cm) - Diameter (mm) - Fineness (denier) 50 Cell length (mm) range mean 3,4 Cell with/ diameter (µ m) range mean 24 Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Urena En juteliknande fiber från Urena lobata. Fibern framställs på ett motsvarande sätt som jute Bladfibrer Framställning av bladfibrer sker generellt enligt följande: Först rötning Sedan mekanisk friläggning av fibern (jämför bråkning av lin). För vissa bladfibrer behövs ingen rötning utan det räcker med mekanisk bearbetning, ex. sisal. Den frilagda fibern kan sedan behandlas med sedvanliga textila processer som kardning, kamning, spinning m.m Abaca Härstammar från plantan Musa textilis, Filippinerna. Fibern är också känd under namnen Manilla fiber eller Manilla hampa. Som fullvuxen består plantan av stjälkar utgående från ett rotsystem. Egenskaperna påminner om bananplantans (Musa sapientum). Varje stjälk är m lång med en nedre diameter av cm. Bladen som formar stjälken expanderar till den överhängande bladstrukturen. Fibern är längsgående i bladet. Bladen varierar i såväl längd och form som färg. Fibern utvinns genom att fiberknippen rycks ur bladen mekaniskt. Sida 14 av 54

15 Abaca long normal short tow Length (cm) 2m or more 1-2m 60cm - 1m under 60 cm Diameter (mm) 0,01-0,28 Fineness (denier) Cell length (mm) 3-12 Cell with/ diameter (µm) range 6-46 Mean 9.9 minor 28.1 major Henequen Mexikansk sisalhampa, Agave fourcroydes, har mindre styrka än den egentliga sisalhampan; Agave sisalana. Fibern utvinns genom en mekanisk process där bladen matas in mellan valsar där fibern rensas från vedämnen m.m. Henequen Length (cm) - Diameter (mm) - Fineness (denier) Cell length (mm) - Cell with/ diameter (µ m) range 8-33 Mean 12 minor 22 major Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Cantala Bladfiber från agaveplantan; Agave cantala, odlas på Filippinerna. Fibern är finare och mjukare men svagare än hos sisalhampan. Fibern friläggs vanligen genom rötning före den mekaniska bearbetningen Sisal Fibern utvinns från blad av plantan Agave sisalana som odlas i Afrika, Asien och Oceanien. Andra agave fibrer som säljs är henequen, cantala och istle. Det är emellertid bara en äkta sisalana som ger en äkta sisalfiber. Man identifierar fibern baserad på dess geografiska hemvist dvs Afrikansk sisal, Indonesisk sisal, Brasiliansk sisal osv. Bladen är fasta och köttiga. De skördas när växten är 4 år. Varje blad innehåller då omkring 1000 fibrer. Friläggningen sker genom att bladen matas genom flera räfflade krossvalsar. De krossade bladen hålls samman och får passera genom ett par metallcylindrar på vilka blad är monterade som rensar bort vedämnen mm. Fibersträngen tvättas och torkas. Fibrernas längs varierar mellan 0,5-1 meter, deras färg är närmast vit med en brytning mot gult. Fibern är styv och mycket stark. Man mjukar upp den genom att under långa perioder sänka ner den i salt vatten. Sida 15 av 54

16 Fiberlängd mm 0,8-7,5 1 Fiberfinlek (dtex) 3,6-5,2 1 Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) 1,2 1 Fuktupptagning (vid 65%) 11 1 Dragstyrka (N/mm 2 ) Dragstyrka (N/tex) 0,4 1 E-modul (N/tex) 25 1 Brottöjning (%) Cellulose content (fraction) 0,67 2 Spiral angle (deg) Area of cross section (mm 2 ) 0, Cell length (mm) 2,20 2 UTS* (MN/m 2) Exstension (%) 4,3 2 Cellulose Hemicellulose 12,0 3 Pectin 0,8 3 Lignin 9,9 3 Water solubles 1,2 3 Fat and wax 0,3 3 Moisture 10,0 3 Width of diameter (µm) Density (kg m -3 ) Microfibrillar angle (0) Cellulose lignin content (%) 67/12 4 Tensile properties Modulus (GN m -2 ) 9, Tensile properties UTS* (MN m -2 ) Elongation (%) Length Range (cm) long 1 m or more normal 60cm-1m short cm tow under 40 cm 5 Diameter (mm) Fineness (denier) Cell length Range (mm) 0, Mean 3,3 5 Cell width/diameter Range (µ m) Mean 21 5 * UTS = ultimate tensile strength 1) ma 2) TP vol.20, no.4 3) 4)J.of Sci. and Ind. Res. 43 (1984) 489 5) Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Istle Benämning på kort grov bladfiber från agave och liknande plantor som växer vilt i de centrala och nordligaste delarna av Mexiko. Istlefibern utvinns från bladen genom mekanisk friläggning och soltorkas. Fibern är mycket töjbar och ångas innan rensning. Sida 16 av 54

17 Mauritius Mauritiushampa även aloehampa. Bladfiber från aloeplantan, Aloe perfolista och Aloe lingua. Framställning se istle Phormium Fibern utvinns ur plantan Phormium tenax, som har sitt ursprung i Nya Zeeland. Fibern kallas i dagligt tal Nya Zeeland lin eller Nya Zeeland hampa trots att den inte har några karakteristiska bastfiberegenskaper Sansevieria Fibern utvinns ur plantan Sansevieria, som kommer från Afrika, Arabien, Indien och Sri Lanka. Fibern kallas också bågsträngshampa på grund av sina egenskaper. Plantan växer vilt eller odlas i ett stort antal länder. Fibern rensas mekaniskt och processen påminner om den för sisal Caroa Fibern kommer från plantan Neoglaziovia variegata, som tillhör ananas familjen med växtområde östra och norra Brasilien. Plantorna växer vilt och bladen är svärdsformade. Framställning se istle men rötning kan förekomma Piassava Fibern utvinns från Attalea funifera, en palm som växer i Brasilien. Bahia piassava och bassfiber är andra benämningar. Växten är en hög fjäderpalm vars blad kan bli upp till 12 meter långa. Fibern utvinns genom mekanisk bearbetning av våta blad Broomroot Fibern utvinns från roten av ett gräs, Muhlenbergia macroura, som växer vilt från Texas till Centralamerika och odlas kommersiellt i Mexiko. Fibern friläggs från roten genom mekanisk bearbetning. Blekning av fibern med svavel görs innan den vidare behandlingen Frukt- och frukthårsfibrer Sida 17 av 54

18 Kokos De tjocka bastliknande fröhåren omkring kokosnöten kan friläggas genom rötning. Fibrerna är 1-2 dm långa, mörkbruna och har hög draghållfasthet. Den rötade fibern lämpar sig väl för spinning. Fibern är grov, stark och elastisk, ljud- och värmeisolerande samt våtstark. Kokos Length (cm) - Diameter (mm) 0,1-0,45 Fineness (denier) - Cell length (mm) range 0,3-1,0 mean 0,7 Cell with/ diameter (µm) range mean 20 Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: Kapok Frukthår från silkebomullsträdet, Eristrendron anfractuosum. Används främst som stoppningsmaterial. De gulbrunaktiga, sidenglänsande fibrerna är korta och glatta och därför svåra att spinna. Fibrerna består av luftfyllda celler med en vaxliknande beläggning som gör fibrerna vattenavvisande. En fiber från kapokbusken kan bli ca 30 mm lång. Sammanpressade kapokfibrer kan i vatten bära ca 37 ggr sin egen vikt Fysikaliska egenskaper Fiber Fiberlängd (mm) Fiberfinlek (dtex) Fiberdiameter (µm) Densitet (g/cm 3 ) Fuktupptag (vid 65%) Lin , Ramie ,4-8, ,5 8 Jute 0, ,5 12 Sisal 0,8-7,5 3,6-5, ,2 11 Kokos 0, ,2 Hampa ,5 11 Bomull ,5 7-8 E-glas 0,5-4, ,6 0 Polyester 0, ,4 0,2-0,4 Aramid 13 Figur 4. Sammanställning fiberegenskaper. Sida 18 av 54

19 2.1.6 Mekaniska egenskaper Figur 5. Spännings-töjningsdiagram för olika naturfibrer. (a=lin, b=jute, c=hampa, d=bomull, e=siden) Fiber Dragstyrka (N/mm 2 ) Lin Ramie 870 Jute 453 Sisal Kokos Hampa 690 Bomull Lyocell E-glas Polyester Aramid Dragstyrka (N/tex) E-modul (kn/mm 2 ) Figur 6. Sammanställning fibrers mekaniska egenskaper. E-modul (N/tex) 20 0, ,6 0, , ,47 0,25-0,54 5 0,4 0, ,25-0, Brottöjning (%) 2, , ,6-7, , ,3-3,7 1 Elementarfiber Sida 19 av 54

20 2.1.7 Växt- och odlingsområden Fiber Lin Jute Ramie Sisal Kokos Hampa Bomull Odlingsområde Norra och södra tempererade zonerna Indien Kina, Japan, USA, Brasilien Haiti, Java, Mexico, Sydafrika Tropikerna Alla tempererade zoner USA, Asien, Afrika Figur 7. Odlingsområden för olika växtfibrer Ekonomiska aspekter Priser på naturfibrer varierar beroende på kvalitet, säsongsvariationer och utveckling av efterfrågan respektive odlingsresurser. Generellt är priserna på Hampa och Lin (för att ta exempel på fibrer som odlas i Europa) betydligt lägre än för syntetiska fibrer med motsvarande mekaniska prestanda. För högkvalitativt och förädlat Lin för användning i exklusiva textilprodukter är dock prisnivån högre än för syntetiska fibrer såsom polyester. Det pågår forskning och utveckling av förädlingsprocesser för att minska risken för klimatberoende kvalitetsvariationer som även bedöms kunna ge en stabilare prisbild. Ett exempel på detta är en metod utvecklad av Kinna Automatic kallad Fireball som fick priset Fiberrik av Sparbanksstiftelsen år Kontraktsförhandlingar för installation av den första produktionslinjen (i Kanada) pågår för närvarande (hösten 2011). Sida 20 av 54

21 2.1.9 Structure and Strength Parameters of Various Natural Fibres Fibre Cellulose content (%) (fraction) Spiral Angle (deg) Area of Crosssection (mm 2 ) Cell length (mm) UTS* (MN/m 2 ) Extension % Sisal 0, Pineapple Banana Coir Ramie Hemp Jute Flax Sunn hemp *Ultimate tensile strength Källa: Textile Progress vol.20, no Kemisk sammansättning av blast och bladfibrer Cellulose Hemi- Pectin Lignin Water Fat and Moisture Ash cellulose solubles wax Flax orötat Flax rötat Jute Hemp Ramie Sunn hemp Sisal Manila hemp Phormium Cotton * B. Hemp Jute Kapok *inkl. Pectin Källa Batra, S.K., Handbook of Fiber Science and Technology: Vol.IV: Fiber Chemistry, ed. M. Levin, Pearce, E.M.: A.J. Turner, The Structure of Textile Fibers, (A.R. Urquhart and F.O. Howitt, eds.) The Textile Institute, Manchester, U.K., pp (1953) T.E. Timell, Text. Res. J. 27, (1957) Sida 21 av 54

22 Den kemiska sammansättningen av naturfibrer har definierats av ett flertal forskare. Oberoende analyser av den kemiska sammansättningen av en och samma fiber ger ofta olika resultat. Turner bidrar, tillsammans med andra, till detta beroende på följande orsaker a) flera av de ingående substanserna är mycket lika i sin kemiska uppbyggnad; b) variationen inom en och samma fibertyp orsakad av konditioneringsnivå och geografiskt ursprung. Lewin (44) påpekar att resultaten som redovisas i litteraturen för respektive fiber missar ofta informationen om hur mycket fibern har renats genom antingen rötning eller kemisk behandling. Det kan därför antas att de flesta av dessa analyser har genomförts med olämpliga analytiska metoder som inte bara utgår från den rena fibern och mitt-lamellan utan också till olika delar på det yttre av lamellan. I ovanstående tabell redovisas data publicerade av Turner (46) och Timell (53). Dessa data skiljer sig avsevärt från data redovisade av Whitford och andra som citeras av Harris (45). Tillvägagångssättet hur man definierar den kemiska samansättningen har standardiserats och finns beskriven i ett antal publikationer, inklusive Turners. Med samma resonemang redovisar Wilson (5) den kemiska sammansättningen för ugnstorkad Sisal till 62% Cellulosa, 18% Pentosans, 10% andra kolhydrater, 8% lignin, 2% spill och 1% aska. Den här typen av skillnader i den kemiska sammansättningen kan förklaras med resonemanget ovan. (44) M. Lewin, TAPPI 41, (8), (1958) (45) M. Harris, Harris s Handbook of Textile Fibers (1954) (53) A.C. Whitford, Textile Age 8, pp.50,58,70,74 (1944) (54) L.E. Wise and E.C Jahn, Wood Chemistry, New York (1954) (5) P. Wilson, FAO Report, HFRS. NO.8 (1971) Fibres Properties of Natural fibres Width or diameter (µm) Density (kg m -3 ) Microfibrillar angle (0) Cellulose lignin content (%) Tensile properties - modulus (GN m -2) Tensile properties - UTS* (MN m -2 ) Elongation (%) Coir leaf sheath / / (thich fibre) Coir leaf sheath / / (middle fibre) Bark of the petiole / / Root / / Coir / Banana / Sisal / Pineapple / Jute Kusha Grass _ Sunhemp Palm leaves stalk * UTS = ultimate tensile strength source: J.of Sci. and Ind. Res. 43 (1984) 489 Sida 22 av 54

23 Växtfibrer har använts och förädlats av människan i tusentals år. Bomullsfibern har vunnit mycket stor användning i kläder på grund av sina komfortegenskaper. Däremot har bomull inte vunnit så stor användning i teknisk applikationer beroende på dåliga mekaniska egenskaper. Det förs idag en intensiv debatt kring miljöaspekterna vid odling av bomull. Mängden vatten som åtgår, användning av bekämpningsmedel, kemikalier vid förädlingen och kemiska restprodukter i den färdiga fibern gör den i flera sammanhang mycket svårmotiverad ur miljösynpunkt. Regeneratfiber av cellulosa (skogsråvara) och bambufibrer är därför alternativ som på senare år vuxit i betydelse. Hampa har under många år inte varit tillåten att odla eftersom den innehåller narkotika. Sedan några år tillbaka finns det kvaliteter som är godkända för odling inom EU. Hampa och Lin bedöms få ökande betydelse i biokompositer där måttliga krav ställs på styvhet och hållfasthet, t.ex. för interiöra fordonspaneler. Vikten för dessa fibrer är väsentligt lägre än för glasfiber och Lin kan direkt ersätta glasfiber i vissa applikationer. I applikationer med lägre påkänning och styvhetskrav kan Hampa användas som en mer kostnadseffektiv lösning. 2.2 Djurfibrer Djurfibrer härstammar som namnet anger från djurriket och består av djurhår. Päls och djurhår i förädlad form har använts av människan sedan de första civilisationerna tog form. Ett mindre antal människor med allergi mot pälsdjur uppvisar även allvarliga symptom i form av besvärliga och svårläkta eksem efter hudkontakt med djurfibrer, varför viss eftertanke bör ägnas åt detta vid produktframtagning Ull Ull är hår från pälsen från olika djur, där det vanligaste är tamfår. Ull är en textil råvara som spinns till garn eller tråd. Den kan även användas till tovning eftersom ullfibern är täckt med epidermisfjäll. I industriell skala sker det genom kardning och efterföljande uppvärmning och mekanisk gnuggning, på engelska benämnt pressed felt. De fibrer som saknar epidermisfjäll kan förädlas till filt med nålningsteknik efter föregående kardning. Eftersom ullen är "dragsvag", det vill säga har benägenhet att brista i längdriktningen, skiljer den sig från andra textila material, vilket också givit upphov till en särskild ylleindustri, i viss mån skild från textilindustrins övriga utveckling. Ull har däremot andra egenskaper som gjort den populär i t.ex. möbeltyger och klädselmaterial i fordon. Med konstull och rivull avses återvunnen ull. Återvinning av ull var tidigare en viktig del av ylleindustrin, men har nu minskat i betydelse. Under 1950-talet användes benämningen stickylle på återvunnen ull från ylletrikå och shoddy på återvunnen ull från löst vävda ylletyger. Olika djurarter har olika typer av ull. Många har underull, också kallat bottenull, som är mjukare och dunigare och ett täckhår, också kallat skyddshår, som är kraftigare och ofta mer vattenavstötande. Sida 23 av 54

24 2.2.2 Merino Merino kallar man Merino-fårets fina och särskilt mjuka ull. Denna högvärdiga ullkvalitet är mycket elastisk och kan spinnas ut till fintrådigt kamgarn. Den användes framförallt för fina pullovrar och kavajer samt för alla slags ädla trikåplagg. Högklassig merino kan kallas botany. Kalla fakta rapporterade 2008 om att Merinofåren utsätts för något som kallas för mulesing, som innebär att fårens bakdelar skalperas utan bedövning för att inte larver ska lägga ägg i pälsen Mohair Mohair är ullfiber från angorageten. Denna get lever i Nordamerika, Sydafrika, Turkiet och i västra Asien på meters höjd. Djuren klipps två gånger om året och levererar vid varje klippning ca. 1,5-2,5 kg mohairull. Fibrerna är mellan mm långa, har ringa hållfasthet, lfasthet, är obetydligt krusade, är till färgen vit-gula, glänsande, är mycket elastiska och har en finlek av µm. Mohair kommer till användning ren eller blandad med annan ull bl.a. i överplagg, t.ex. damkappor samt i trikåplagg, möbeltyg, filtar och mattor Kamelhår Kamelull (kamelhår). Den fina kamelullen kommer från den tvåpuckliga kamelen som lever på västra Kinas högslätter och i yttre delen av Mongoliet. Mot det råa klimatet och den extrema kylan skyddar djuren sig genom det ytterst fina bottenhåret i sin päls. I regel klipper man inte kamelullen utan djuren släpper den ifrån sig på våren i form av stora tussar. Dessa sorteras sen efter finhet. En fullvuxen kamel producerar årligen ca. 5 kg ull. Eftersom kamelhåret inte genom sortering helt kan befrias från de grova täckhåren bearbetas det ofta i en komplicerad rensningsanläggning. Den därvid förädlade kamelullen är mycket lätt och uppskattas för sin gyllene glans och för sin varma känsla Kashmir Kashmir (kashmere) är underullsfibrer från tamgetter som lever i mycket kallt klimat. Namnet kommer av regionen Kashmir, som ligger i norra Indien. Ullen är mycket mjuk och lätt och används till klädesplagg som pullovrar, kappor, kostymer och sjalar. Figur 8. Pashminagetter, som förekommer i Kashmirregionen, producerar kashmirull. Sida 24 av 54

25 Det finns en mängd olika sorters getter, ofta lokala populationer, som används vid produktion av kashmirull och dessa brukar gå under samlingsnamnet kashmirgetter. Några exempel är Alashanzuoqi, Pashminaget, Hexi och Zhongweiget. Merparten av världens kashmir kommer idag från Inre Mongoliet (som är en självständig region i Kina) och från Mongoliet, men även från andra östasiatiska länder. På våren, då getterna börjar fälla sin vinterull, kammas de för att ta hand om den duniga underullen medan den övrig ullen, det så kallade täckhåret, lämnas. Underullen tvättas och alla rester av skyddshår tas bort. Kashmirens kvalitet avgörs av fiberlängd, fibertjocklek, vithet, lyster och fall. Den kashmirull som har högst kvalitet är underull som kommer från getens buk- eller halsparti och har en fiberlängd på minst 36 mm. Bra kashmir ska ha en fiberlängd på minst 32 mm. Kashmir med lägre kvalitet tas ofta från bakdelen av geten och dessa fibrer är kortare och tjockare. Ännu lägre kvalitet har ull som inte är helt separerad från skyddshår eller till och med är utblandad med jak- eller kaninpäls. Italien, Skottland, England och Japan är de länder som är marknadsledande i tillverkning av kashmirull. Klädesplagg av högkvalitativ kashmir är mycket dyrbara. Produktionen av kashmirull är ur ett miljöperspektiv inte helt oproblematisk då getterna sliter loss gräset med rötter och allt fanns det cirka 40 miljoner getter i Inre Mongoliet och Mongoliet och i områden med hög täthet av getter försvinner det övre matjordsskiktet eftersom det inte finns någon vegetation som binder jorden. Detta leder till erosion och gräsmarker blir till öken Lama Vikunja Vikunjaullen är sällsynt och mycket dyrbar. Den fås av en typ av lamadjur, vikunja, som främst förekommer i Peru. Vikunjaullen är mycket mjukare och finare än vad till exempel kashmirull eller lammull är. Fibrernas längd är cirka 5-7 cm och har en vit till brunaktig färg Lama Alpacka Alpackaull, ull från djuret alpacka. Ullen är mycket fin och mjuk med centimeter långa silkesglänsande fibrer. Färgen är oftast svart eller rödbrun, men det finns även ljusare alpackaull. Tyger av alpackaull är svalare än tyger av fårull. Ullen kallas ibland endast för alpacka Angora Angorakaninull, hår från angorakaninen vars pälshår är mycket mjukt och fint att använda som textilfiber. Färgen är vit eller gulvit, eftersom angorakaninen vanligen är albino. Ullhåren innehåller 1-3 luftfyllda märgkanaler vilket ger ullen en utmärkt värmeisolerande egenskap, dessutom medför det att ullen får låg specifik vikt. Sida 25 av 54

26 2.2.9 Huarizo Huarizo är en korsning mellan en lama-hanne och en alpacka-hona Guanaco Guanaco fiber är främst erkänd för sin mjuka och varma känsla som endast överträffas av vikunja. Den mjuka underpälsen har fibergrovlek på µm i diameter vilket är finare än den finaste kashmirull Silke Silke är kokongtrådar som silkesfjärilens larver spinner in sig i när de förpuppas. Silkestråd är en textilfiber som används till tyg och garn som till exempel siden. Det finns två sorters silke, mullbärssilke och tussahsilke Mullbärssilke Mullbärssilke är silke som odlas i mullbärsträd, och silkeslarven lever av trädets blad. Silkeskokongerna är ungefär 4 cm långa. Larverna spinner in sig i silket för att förpuppas, men för att få fram silkestråden dödas larverna genom kokning. Om man inte dödar larven utan skär upp silket försiktigt får man kortare trådar. Silket kan sedan hasplas upp och man hasplar vanligen trådar tillsammans. Efter avhasplingen kokas silket av, vilket innebär att det protein, sericin, som klistrar samman trådarna avlägsnas. Silkestråden är därefter färdig att användas Tussahsilke Tussahsilke kallas också vildsilke och till skillnad från mullbärssilket kan inte sericinet kokas av. Larven dödas med en nål. Silkestråden från tussahsilke är därför grövre och mer ojämn än mullbärssilkestråden. Silkestråden i en kokong är ungefär 300 till 900 meter lång. Eftersom man heller inte kan kontrollera vad vildsilkeslarven äter varierar den i färg, från vit till mörkgrå, beige och gult. Tussahsilket används för tillverkning av shantung Schappesilke Schappesilke kallas det silke som görs av de längsta silkefibrerna som inte kan nystas av kokongen. Fibrerna blir bearbetade till ett blankt och jämnt garn efter kamgarnsspinnmetoden Bourettsilke Bourettsilke är ett ojämnt, nopprigt silkesgarn som tillverkas av det kortfibriga avfallet som uppstår vid tillverkning av schappesilke. Sida 26 av 54

27 2.3 Syntetfibrer med biologisk råvara Viskos (Cellulosa) Viskosfibern är en regeneratfiber och således inte en växtfiber. Den framställs från skogsråvara och cellulosa utvinns i en kemisk process och används till att spinna fiber. Viskos är trivialnamnet på cellulosa-xantogenat, som är basmaterial för såväl fibrer, konstsilke, (*konstsiden) som folier, cellofan. Viskosfibern förekommer i blandningar med bomull, ull, lin eller med andra syntetfibrer och bearbetas så till kappor, dräkter, underkläder, sport- och fritidsplagg. För närvarande finns ett nyvaknat intresse att använda skogsråvara till framställning av textila fibrer. Främst är det möjligheten till en förnyelsebar råvara med låg energi- och vattenförbrukning som motiv. Viskosfibrer kan förädlas, infärgas och behandlas för att modifiera egenskaperna till olika applikationer. Det finns även ett antal varianter av våtspunnen eller air-gap spunnen cellulosa med snarlika egenskaper, vanligen med högre styrka, t.ex. Lyocell, Modal och Tencell. På marknaden förekommer även funktionaliserade varianter med t.ex. förbättrade flamskyddsegenskaper eller optimerad fuktabsorption Polymjölksyra, PLA (Poly lactic acid, Majsstärkelse) PLA-fibrer (PolyLactic Acid, polymjölksyra) är en syntetiskt framställd fiber som baseras på stärkelse, vanligen majsstärkelse. Denna fibergrupp har utvecklats snabbt under den senaste 10- årsperioden och finner en snabbt ökande användning i tekniska applikationer. Liksom viskos är även PLA en syntetisk fiber som framställs av förnyelsebar råvara. Polymjölksyra kan utvinnas ur flera olika grödor, men den helt dominerande källan är majs. Problemet med PLA i fordonsapplikationer har hittills varit krav på åldringsegenskaper i varm och fuktig miljö. Dock pågår en ständig utveckling och förbättring av fibern och för närvarande finns kvaliteter som närmar sig polyesterns åldringsegenskaper. Det är därför troligt att PLA kommer till användning i fordonsapplikationer i framtiden om prisbilden kan reduceras. PLAfiber finns även som bikomponentfiber och används bl.a. som bindefiber i nonwoven. Den bör fungera betydligt bättre som bindefiber tillsammans med naturfibrer såsom hampa och Lin, jämfört med traditionella bindefiber av bikomponenttyp som baseras på PET/CoPET eller PP/PE Sorona, PTT (polytrimetylentereftalat) SORONA är en polymer som skapats av DuPont baserad på 1,3-propandiol (SUB). Det namngavs och kommersialiserades under Fibrer av SORONA påstås vara både mjuka och extremt fläckresistenta kombinerat med hög styrka och styvhet. Sida 27 av 54

28 SORONA, även kallad PTT eller 3GT, är polytrimetylentereftalat. Relaterade polymerer i denna serie är polyetentereftalat (2GT) och polybutylentereftalat (polytetrametylenglykolftalat) (4GT). Polymeren SORONA har nämnts av J. Craig Venter som ett exempel på en tillämpning av industriell bioteknik. SORONA baseras till 37 viktsprocent på förnyelsebar råvara. SORONA är ett registrerat varumärke för EI DuPont de Nemours and Company. SORONA polymer har använts vid tillverkningen av tyger och plastdelar till kläder, mattor och fordon. Ytterligare information finns på PA11 (polyamid 11) Polyamid 11 (PA 11) eller Nylon 11 är en polyamid bioplast härledd från vegetabilisk olja. Den framställs av Arkema under varunamnet Rilsan från ricinolja, som utvinns ur ricinbönan. PA 11 är inte biologiskt nedbrytbar. Dess egenskaper liknar PA12, även om det har en lägre miljöpåverkan, förbrukar mindre ickeförnybara resurser som skall produceras och har överlägsen termisk resistans. Unitika Fiber, en japansk fibertillverkare, producerar en fiber av PA11 som kallas Castlon. Fibern smältspinns av Rilsangranulat från Arkema. 2.4 Syntetfibrer med petroleumbas De flesta syntetiska fibermaterial finns även som plaster för formsprutning. Även några härdplastsystem används till fibrer. En betydande skillnad mellan en termoplast som används i formsprutade detaljer och en fiber av samma polymer är att molekylerna orienteras i mycket högre grad i fibern. Detta resulterar i dramatiskt höjda mekaniska egenskaper, typiskt erhålls omkring 10 gånger högre E-modul och dragbrottgräns i fibern jämfört med formgodset. Detta är en av orsakerna till att textila material får en ökande användning i tekniska applikationer, inte minst där viktbesparingar är av intresse Polypropen Polypropen (PP) är en av de vanligaste termoplasterna. Plasten är uppbyggd av propen och kallas ibland för polypropylen. Polypropen har en låg densitet men samtidigt hög hållfasthet och kan spinnfärgas. Däremot bryts den ner av UV-strålning såvida den inte behandlats med tillsatser. Infärgad PP-fiber motstår UV-ljus betydligt bättre (mörk färg fördelaktig). I tekniska applikationer är det främst den relativt låga maxtemperaturen som begränsar användningen. Kemikalietåligheten är utmärkt och upptagning av vatten i fuktig miljö näst intill försumbar Polyester Polyester är den syntetfiber som vunnit störst användning inom tekniska textilier. Orsaken är den låga kostnaden kombinerat med en mycket god egenskapsprofil. De mekaniska egenskaperna är goda och genom olika modifieringar kan fibern även förbättras avseende brandegenskaper, UV-nedbrytning, hydrolyskänslighet etc. Polyester klarar medelhöga Sida 28 av 54

29 temperaturer. Accelererad åldring påbörjas redan under 100 ºC särskilt vid närvaro av fukt och materialet krymper kraftigt från omkring 200 ºC för att helt övergå till smälta vid ca 260 ºC. Polyester är en typ av polymer som finns både som härdplast (i omättad form) och som termoplast (i mättad form). Termoplastisk Polyester används för att framställa konstfiber. Vanligaste polyestertyp är polyetylentereftalat (PET) och återvinning av PET-flaskor utgör en viktig och ökande råvara för framställning av polyesterfibrer. Polyesterfiber började tillverkas för allmänheten i början på 1950-talet. Polyester har passerat bomull som mest använda textila fiber och under 2012 utgör ca 50 % av världsproduktionen av textila fibrer. Trots den snabba tillväxten för polyesterfiber finns det en stor överkapacitet för polyesterfiberproduktion och tillväxten bedöms öka än snabbare mellan Akryl Akrylfiber består av Polyakrylnitril, till skillnad från akrylplast som vanligen består av PMMA (polymetylmetakrylat). Fibrerna utmärker sig genom att motstå UV-ljus mycket bra. Spinfärgad akryl används vanligen i markisväv och båtkapell. Draghållfasthet och E-modul är märkbart lägre jämfört med polyester och polyamid Modakryl Definitionsmässigt är modakryl en fiber som består av akryl (polyakrilnitril) till mellan 35 och 85 %, utom när den modifieras till gummi. Egenskaperna för modakryl skiljer sig vanligen genom förhöjd kemikalieresistens och värme/flamtålighet. En vanlig teknisk tillämpning är stoftfilter där kombinationen av kemikalieresistens, dimensionsstabilitet, värmetålighet och hög antändningstemperatur är viktig Polyamid Nylon Polyamid finns av flera typer beroende på antal kolatomer mellan amidbindningarna i molekylkedjan. De vanligaste varianterna benämns: PA6, PA6.6, PA4.6, PA, PA6.10, PA11 och PA12, dock dominerar PA6 och PA6.6. Alla varianter framställs petrokemiskt utom PA11 som framställs av ricinolja (Castor bean oil). Polyamidfibrerna är klart dyrare än polyesterfibrer, men har fördelar såsom utmärkt nötningsbeständighet och hög brottförlängning. Polyamid används därför ofta i textilier som behöver vara robusta och motståndskraftiga mor nötning och rivning. En egenhet med polyamid är den höga fuktupptagningen som varierar med omgivande klimat. Materialegenskaperna förändras märkbart med fuktinnehållet och inverkar även på produktionsprocesserna PPS, Polyfenylensulfid PPS har som fiber liknande användningsområde som modakryl, dock med fördelen av att tåla väsentligt högre temperaturer. PPS är även mycket motståndskraftig mot såväl syror som alkalier upp till ca 160ºC och med en maximal kontinuerlig användningstemperatur på ca 190 ºC i neutral eller nära neutral miljö Sida 29 av 54

30 2.4.7 PVDC Saran Saran är en mycket tung fiber ca 1,6 kg/dm 3. Den har låg smälttemperatur, ca 171 ºC men brinner extremt dåligt med LOI på 60%. Saran har hög elastisk återhämtning och motstår veckning och skrynkling mycket bra. Utmärkande egenskaper är barriäregenskaper mot vatten, syre och lukter. Den motstår starka syror och baser utmärkt och är helt olöslig i oljor och organiska lösningsmedel samt okänslig för bakterier och mikroorganismer. Applikationsexempel är utomhusmöbler, klädselmaterial i tåg/bussar och våtfilter PTFE Teflon Teflon är det mest välkända varumärket bland gruppen fluorpolymerer och PTFE är den mest använda fluorpolymeren inom tekniska textilier. Fibern är extrem på flera sätt med en maximal användningstemperatur på ca 290 ºC och LOI på 98 %. Hållfasthetsegenskaperna är inte märkvärdiga men kemikalieresistensen är exceptionellt god. Fibern har även extremt låg friktion och extremt dålig vätbarhet vilket ger unika möjligheter i nischapplikationer PVF PVF är ovanlig i kommersiella produkter och egenskapsprofilen liknar den för PVDF. Fibrer av PVF används huvudsakligen som flamskyddsskikt mellan yttertyg och stoppning i flygplansstolar men förekommer även i andra sammanhang PVDF PVDF säljs under flera varumärken och ersätter polyamid i applikationer som kräver bättre brandskyddsegenskaper eller kemikalieresistens. En intressant egenskap är dess optiska brytningsindex som är mer likt brytningsindex för vatten än någon annan polymer fiber. Därför används PVDF som fiskelinor (marknadsförs som fluorkarbonlina) eftersom de syns mycket dåligt i vatten PEEK Polyetereterketon och dess varianter, utmärker sig med hög max användningstemperatur, upp till ca 260 ºC (smälttemperaturer mellan 334 och 391 ºC). Den är kemiskt inert, nötningsresistent och dimensionsstabil. PEEK är även mycket ren utan additiver vilket gör att den kan användas i inplantat och i kontakt med livsmedel. Brännbarheten är dålig med LOI på 35% medan emittering av rök och gifter vid förbränning är bland de lägsta som förekommer bland några fibrer Melamin Basofil Används främst i applikationer som kräver goda brandskyddande egenskaper eftersom polymeren varken krymper eller smälter vid brand, utan kolar gradvis och fortsätter att fungera som termisk isolator. Nötningsegenskaperna är mediokra, men prisnivån är attraktiv i vissa applikationer där huvudkriterierna gäller måttligt till relativt högt brandskydd. Sida 30 av 54

31 Novoloidfenol Kynol Snarlika egenskaper som Melamin. Används främst i applikationer som kräver goda brandskyddande egenskaper eftersom polymeren varken krymper eller smälter vid brand, utan kolar gradvis och fortsätter att fungera som termisk isolator. Nötningsegenskaperna är mediokra, men prisnivån är attraktiv i vissa applikationer där huvudkriterierna gäller måttligt till relativt högt brandskydd. Produktionsprocessen gör att fibrerna har oregelbundet tvärsnitt och varierande grovlek och framställningen sker enbart i form av stapelfiber. Typiska produkter är högtemperaturfilter, släck/brand-filtar och flamskyddskläder Polyimid P84 Högtemperaturfiber som klarar 260 ºC kontinuerligt i neutral eller svagt sur atmosfär. Förekommer som stoftfiltermedia i processindustri och värmeverk Polyamidimid Kermel Kermel är en variant av aromatisk amidpolymer med egenskaper liknande eller något bättre än meta-aramid. Mekaniska egenskaper uppnår ej nivån för para-aramid, men är något bättre än för meta-aramid, likaså är temperaturtåligheten något bättre för Kermel. Med LOI på % jämfört med % för meta- och para-aramid blir egenskapsprofilen lämplig för allehanda skyddskläder som ska motstå höga temperaturer och vara flamskyddade samt för rökgasfiltrering vid temperaturer upp till ca 180 ºC OPAN Panox, Sigrafil, Pyron, etc. Oxiderad polyakrylnitril används främst till temperaturtåliga produkter och som armeringsfiber. Med ett LOI-värde på ca 40 % och kolinnehåll i samma nivå som PBI, men till en tiondel av kostnaden utgör OPAN en mycket prisvärd grupp fiber för flamskydds- och högtemperaturtillämpningar PBI Polybenzimidazol är en fiber med högt LOI på ca 41 % och utmärkta termiska egenskaper. Dess höga pris har dock begränsat användningen till ett mindre antal nischområden. De flesta fibrer som används förädlas med svavel- eller fosforbehandling för att ytterligare förbättra flamskyddsegenskaperna. PBI är känt för sina utmärkta textila egenskaper och en nästan bomullslik känsla Paraaramid Kevlar, Twaron, Den mest välkända textila superfibern med hög hållfasthet, hög styvhet och goda termiska egenskaper. Dålig UV-resistens och relativt dålig nötningsresistens samt viss känslighet för fuktupptagning begränsar användbarheten. Para-aramid används i en mängd olika applikationer, t.ex. värmeskydd, flamskydd, skärskydd, ballistiska skydd, motorsågsskydd, armering i kompositer för militära produkter (eldrör, missilkroppar, strukturkomponenter i militärflygplan etc.) och rökgasfilter. Vidare används fibern i många olika sportredskap och inom motorsporten. Sida 31 av 54

32 Meta-aramd Nomex, Teijinconex Meta-aramid är sedan många år standardfibern för flamskyddskläder. Den används av bl.a. brandmän, industriarbetare och motorsportförare inom rally och racing. På grund av sina balanserade egenskaper och relativt goda textila egenskaper är den ofta förstahandsvalet vid utveckling av skyddskläder mot värme och flammor. Fibern används även i många industriella tillämpningar, t.ex. rökgasfilter och band i torkanläggningar i massabruk Aramidvarianter Technora Det finns flera varianter av aramidfibrer vars egenskaper skiljer sig från de traditionella paraaramiderna och meta-aramiderna. Technora är en variant med ökad dynamisk utmattningshållfasthet som bl.a. används som armering i drivremmar. Det finns även några ryska varianter av aramidfibrer Polyetenfibrer, UHMWPE Dyneema, Spectra Denna grupp fibrer har extremt hög draghållfasthet, hög styvhet, låg vikt, låg friktion, hög UVoch kemikalieresistens och lämpar sig för en mängd applikationer. Begränsningarna är låg maxtemperatur ca 100 ºC, och känslighet för krypning/spänningsrelaxation. Fibern används bl.a. i personligt skyddsutrustning såsom skärskyddshandskar, ballistiska skydd, fiskelinor, bogseringslinor, etc. En egenhet med denna polymera fiber är dess höga värmekonduktivitet som beror på den extremt höga kristalliniteten. DSM Dyneema och Honeywell Spectra är ledande producenter, men det finns enligt obekräftade uppgifter (november 2011) inte mindre än 14 kinesiska producenter av UHMWPE (eller HPPE som de också kallas). Det immaterialrättsliga läget är osäkert och patenttvister pågår i försök att minska möjligheten för export av fibrer med kinesiskt ursprung. DSM Dyneema rapporterar följande maximala materialdata: E-modul 132 GPa Draghållfasthet 3,9 GPa Brottförlängning 3-4 % Densitet 0,97 g/cm 3 Det finns ett antal varianter av fibrer beroende på applikation, fibergrovlek etc. Försök vid Swerea IVF visar även att det är möjligt att via en värmebehandling ytterligare höja styvhet och draghållfasthet med omkring 20 % LCP Polyester Vectran Vectran är en fiber som består av högkristallin polyester. Egenskaperna är väsentligt förbättrade jämfört med vanlig polyesterfiber. Jämfört med UHMW-PE är fibern betydligt tåligare mot värme och kontinuerlig belastning utan att drabbas av krypning/spänningsrelaxation. Fibern är dock inte lika stark, styv och lätt som UHMW-PE och har därför inte nått lika stor användning. I praktiken utgör Vectran ett alternativ till para-aramid där det ställs stora krav på UV-resistens men där kraven på värmetålighet och styvhet inte är lika framträdande. Sida 32 av 54

33 PBO Zylon Zylon är den enda kommersiella fibern av poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole). Jämfört med para-aramid är den ca 60 % starkare och betydligt värmetåligare. Den klarar temperaturer utan nämnvärd massförlust upp till 650 ºC i luft och väl över 700 ºC i inert atmosfär. Med sin extrema styrka på ca 5,8 GPa draghållfasthet är fibern ca 10 gånger starkare än ett medelstarkt stål. Styvheten är ca 270 GPa och densiteten jämförbar med para-aramid. PBO-fiber har en unik kombination av hög styrka, hög styvhet, förmåga att uppta slagenergi och temperaturresistens. Kombinationen av dessa egenskaper gör fibern unik bland kommersiella fibrer. Inom extrem motorsport används Zylon i flera säkerhetsprodukter såsom säkerhetsrem till hjulnav (som förhindrar att hjul kan flyga iväg och skada folk om hjulupphängningen slås sönder vid olycka) krockpanel på sidan av förarutrymmet och skydd mellan hjälm och ovankant av hjälmvisir för att minska risken för personskador av mindre flygande föremål (bildelar). Alla ovanstående exempel är åtgärder som införts efter studier av verkliga olyckor. Den senaste efter den allvarliga olycka i Ungern, 25 juni 2009 där Felipe Massa skadades av att en fjäder från hjulupphängningen tillhörande Rubens Baricellos Brawn träffade hjälmen och slog Felipe medvetslös. Olyckan ledde till flera månaders konvalescens innan Felipe kunde göra comeback efter att bl.a. fått ett titanimplantat som förstärkning av hans skadade pannben intill vänster ögonlob PPID M5 PPID - poly{2,6-diimidazo [4,5-b:4',5'-e]pyridinylene-1,4-(2,5-dihydroxi)Fenylen} - eller M5 är ett resultat av forskning inom Akzo-Nobel. Projektet köptes senare av Magellan och idag ägs verksamheten av DuPont. Fibern är ännu inte kommersiellt tillgänglig, trots tidigare tillkännagivanden av planerad produktionsstart. M5 fiber liknar Zylon i kemisk uppbyggnad. Mekaniska egenskaper rapporteras vara i nivå med Zylon men överlägsen när det kommer till kompressionshållfasthet vilket gör det till en idealisk fiber för kompositer utsatta för höga böjpåkänningar. Vidhäftning till Epoxi, omättad polyester, och vinylesterhartser är utmärkt utan behov av ytmodifiering. En teori om fiberfysik, som föreslagits av Northolt och Baltussen 2001, har också använts för att uppskatta möjliga mekaniska egenskaper för M5 enligt följande: E-modul 450 GPA Draghållfasthet 9500 MPa Brottöjning 2,0-2,5% Densitet 1,7 g/cm3 Om dessa egenskaper kommer att nås är oklart, men M5 har potential att bli en ny super-fiber för ett brett spektrum av högpresterande applikationer så snart fibern blir kommersiellt tillgänglig. I nedanstående tabell återfinns en jämförelse mellan olika textila högmodulfibrer från AMPTIAC 2005, volume 2, number 9. Notera dock att draghållfastheten för Dyneema anges för en förhållandevis svag version, det finns andra varianter av Dyneema med draghållfasthet upp till 3900 MPa. Sida 33 av 54

34 Figur 9. Sammanställning av några högmodulfibrers mekaniska egenskaper. 2.5 Konduktiva fibrer Konduktiva fibrer används idag för att göra textila material antistatiska eller ESD-säkrade. Framtida tillämpningar kan t.ex. inkludera signalöverföring, givare och värmeelement Metalliska fibrer, stål, inconel, koppar Ett flertal aktörer på marknaden tillverkar metalliska fibrer. En av de mest välkända leverantörerna är Bekaert med varumärket Bekinox som förutom i konduktiva applikationer även används till skärskyddshandskar, värmetåliga textiler m.m. Rostfritt stål av typen AISI316L är vanligt, men det förekommer även fibrer av andra stålkvaliteter och legeringar baserat på andra metaller såsom nickel och koppar. Fibergrovleken för stapelfiber är vanligen kring 12µm och för filamentgarner och monofilament finns det i gradvis ökande grovlek. I projekt som drivs av Swerea IVF används för närvarande monofilament i grovleken 0,035 mm tillsammans med en polymer fiber i en skärskyddsapplikation Konduktiva polymerer, polyanilin Ur ett industriellt perspektiv får ledande polymerer i dagsläget mer betraktas som ett forskningsområde. Sida 34 av 54

35 2.5.3 Kolbehandlade fibrer, Resistat, Epitropic Ett antal fiberproducenter tillverkar polymera fibrer som görs konduktiva med hjälp av tillsatt kol. Vanligen binds kol på ytan eller längs med spår i fibern, alternativt med coextrudering av två polymerer där den ena polymeren innehåller en hög andel ledande kol. Fibrerna finns som stapelfiber, monofilament och multifilament. Applikationerna är främst antistatisk textil, men vissa fibrer har tillräckligt hög konduktivitet för att åstadkomma ESD-säkrade textilier med ett par procent inblandning. Resistat (Shakespeare monofilaments) som är en PA baserad fiber med kol i ytan har ca 10 ggr högre konduktivitet än Epitropic (Epitropic fibers). Kuraray har ett sortiment av ledande fibrer med varierande konduktivitet. Silverbelagd fiber säljs bl.a.under varumärket X-stati och används både för sin antistatisk effekt och bakteriedödande förmåga. Flera fiberleverantörer har metalliserade polymerfibrer i sortimentet. Silverbelagda fibrer ger hög antibakteriell effekt men urlakning av silver i vatten har negativa effekter för miljön. Andra metaller med eller utan infärgning används för att skapa visuella effekter eller i vissa fall för att erbjuda konduktiva egenskaper. Om metalliserad fiber väljs till konduktiva applikationer är det viktigt att försäkra sig om fiberns lämplighet Kopparsulfidbelagd fiber Eurostatic Kopparsulfidbelag akrylnitrilfiber med grönaktig färg säljs under varumärket Eurostatic. Vanligaste tillämpning är att göra textila golv antistatiska Forskning kring konduktiva bico-fibrer Swerea IVF har utvecklat bikomponentfibrer av höljestyp med hög andel kol i kärnan. Dessa fibrer vidareutvecklas för närvarande till triaxiala piezoelektriska fibrer som är kapabla att generera mycket höga elektriska spänningar vid mekanisk belastning. Potentialen att utveckla nya typer av sensorer och aktuatorer baserat på denna teknik är stor. Sida 35 av 54

36 3 Textila tillverkningstekniker Under denna rubrik framgår grundläggande förklaring om hur fibrer används i textila konstruktioner. 3.1 Stapelfiber Naturfibrerna har alla begränsad längd och kan därför inte användas direkt i vävda eller stickade produkter utan att först förädla fibrerna genom att spinna ett garn. Syntetiska fibrer tillverkas i kontinuerliga längder och klipps till kortare delar stapelfibrer för att användas i spunna garner eller i s.k. nonwovenprocesser, se nedan. En stapelfiber är således en kort fiber vanligen omkring 50 mm, men kan vara betydligt längre eller kortare beroende på vilka processer den skall användas till. För naturfibrerna styr naturen den maximala fiberlängden som kan uppnås, men om så önskas kan naturfibrerna kortas till kortare segment. 3.2 Monofilament Monofilament definieras som en tjockare, solitär fiber där ett enkelt åskådningsobjekt är fiskelina. I princip kan monofilament tillverkas i obegränsad längd och grovleken är normalt lite högre, även om mycket tunna monofilament förekommer. Enbart polymera fibrer finns som monofilament, där PA, PP och PES dominerar. 3.3 Multifilament Liksom för monofilament kan multifilament tillverkas i obegränsad längd av polymera material. Skillnaden är att multifilamentgarnet består av ett knippe med parallella fibrer. Multifilamentgarn används bl.a. som råvara till att tvinna trådar och garner eller klippas till stapelfibrer. Många höghållfasta fibrer tillverkas uteslutande som multifilamentgarn, men förädlas ofta på olika sätt innan de används för att tillverka en textil produkt. 3.4 Tråd Består i sin enklaste form av ett tvinnat och fixerat multifilamentgarn, men kan även tillverkas av stapelfibrer genom att spinning. En skillnad mellan ett multifilamentgarn och en tråd är att filamenten i en tråd klarar viss hantering utan att separera, medan ett multifilamentgarn tenderar att falla isär vid hantering. 3.5 Garn Garn kan tillverkas på olika sätt, schematiskt uppdelat enligt nedan Spunnet garn Består av stapelfibrer från natur- eller syntetfibrer som spinns till ett garn av önskad vikt och densitet Blandspunnet garn Spinningsprocessen gör det enkelt att blanda olika fibersorter för att kombinera egenskaper från olika material, t.ex. en naturfiber med god fuktabsorption och isoleringsförmåga, men dåliga mekaniska egenskaper, med en slitstark och nötningsbeständig syntetfiber. Sida 36 av 54

37 3.5.3 Twinnat filamentgarn Tekniken används för att göra garner av multifilament. Tekniken går till så att ett eller flera multifilament av ett eller flera olika fiberslag twinnas samman till ett garn. Det är möjligt att skräddarsy garnens mekaniska egenskaper inom ett brett intervall. I kombination med andra tekniker, t.ex. lufttexturering, kan garnet ges en bulkighet liknande garner spunna av stapelfiber Kominglat garn Tekniken används för att göra blandgarner av multifilament. Tekniken går till så att två (eller fler) fiberknippen av olika material förs genom en blåskammare där fibrerna blandas i en kontinuerlig process. Ett exempel är Twintex, som är ett varumärke på en blandning av PP och glasfiber. Detta blandgarn kan sedan användas för att tillverka textila termoplastkompositer som värms, formas och svalnar under tryck. Skillnaden jämfört med GMT (huggen glasfiber i PP-smälta) är att fibrerna orienteras i önskad riktning och är kontinuerliga genom hela produkten. En variant av kominglat garn för tekniska produkter är tunn slitsad flerlagersfolie. T.ex. kan en folie byggas upp av en kärna med hög smälttemperatur och ytskikt på vardera sidan av en termoplast med lägre smälttemperatur. Folien slitsas sedan till remsor och vävs till textil. Denna princip används t ex i ett material som kallas Pure (produceras av Lankhorst) för att kunna åstadkomma tunnväggiga skal formbara till komplexa 3D-geometrier med hög styvhet och slagtålighet. Ytterligare en variant på liknande tema är Oxeon spread tow fabric som nyligen lanserat en variant bestående av Linfibrer och PP-fibrer som vävs i tunna band och pressas som termoplastisk komposit Blandtwinnat garn Tekniken används för att göra blandgarner av flera olika typer av filament/trådar där flera olika egenskaper kombineras. T.ex. kan man blanda stumma garner med mer elastiska garner och genom att ge dem olika twistvinkel ändå få en harmonisk lastfördelning. 3.6 Bikomponentfibrer Fibrer som består av två olika material. De kan vara formade som två parallella halvmånar, side-by-side, koncentriskt med en kärna och ett hölje, eller uppdelat i olika segment. De egenskaper som skapas genom bikomponentfiberteknik kan vara av mycket olika karaktär och det finns en ständigt växande flora av specialfibrer som utvecklas för att t.ex. lagra och avge värme genom fasomvandling, leda elektricitet, skapa kraftigt krusade fibrer med stor spänst eller kanske vanligast, använda polymerer med olika smälttemperatur och använda den ena komponenten som smältlim i s.k. bindefibrer. 3.7 Mikrofibrer Mikrofibrer anses vara fibrer med diameter under 1 dtex, vilket motsvarar en fiberdiameter på ca 10 µm för vanliga polymerfibrer. (mineralfibrer och metalliska fibrer blir betydligt tunnare vid motsvarande dtex beroende på stor skillnad i densitet. Sida 37 av 54

38 3.8 Nonwoven Är ett samlingsnamn för tillverkning av textilt material där man inte utgår från tråd och väver, stickar eller virkar en produkt. Nonwoven tillverkas direkt från fiber och fibrerna läggs ut i skikt och binds samman mekaniskt, kemiskt eller termiskt Drylaid Drylaid är ett samlingsnamn för olika processer där fibrerna bringas i flor via en mekanisk process, vanligen kardning. Vanliga fiberlängder för kardning är mm och grovlekar från ca 1-30 dtex dominerar. Efter kardningsprocessen läggs fibrerna i en vaddläggare till önskad ytvikt. Den vanligaste typen av vaddläggare för kardade flor är en s.k. kryssläggare crosslapper på engelska. Efter vaddläggaren binds fibrerna i en eller flera bindningsprocesser Airlaid Airlaid är ett samlingsnamn för processer där fibrerna rörs upp i en luftström och sugs med undertryck mot ett permeabel formeringsvira. De flesta metoder för airlaid klarar enbart korta fibrer, under ca 12 mm, men det finns företag som producerar maskiner som kan hantera fiberlängder som närmar sig längder för kardning Wetlaid Wetlaid är samlingsnamn för processer där fibrerna formeras i en vätskedispersion och påminner således en hel del om papperstillverkning Meltspun Meltspun är samlingsnamn för processer där en termoplast extruderas och dras ut till fiber och nonwoven i en och samma process. Meltblown och spunbond är de två vanliga principerna och i många industriella processer byggs maskiner med flera spinneneheter av olika typ samman, t.ex. SMS (spunbpnd-meltblown-spunbond), SMMMS, SMSS etc. beroende på produktkrav. 3.9 Vävd textil Är samlingsnamn för alla vävningstekniker som förekommer, från vanlig tuskaftväv till avancerad jaquard-vävning Stickad textil Sticktekniken utgår, liksom vävtekniken, från trådar som formeras mekaniskt och låses mot varandra. Stickade strukturer har dock större rörlighet och draperbarhet eftersom trådarna formas till öglor som låses i varandra Distanstrikå Distanstrikå är en process där två lager textil stickas med ett mellanrum bestående av styva trådar av monofilament stående mellan lagren. Sida 38 av 54

39 3.12 Multiaxialprodukter Påminner utseendemässigt om vävteknik, men till skillnad från den senare placeras fiberknippen plant och inte i sick-sack över och under varptrådar och stickas samman med ett tunt garn som bygger minimalt i tjocklek. Fördelen är främst ökad dragstyvhet i armerade och impregnerade produkter eftersom rörligheten i strukturen minimeras Kombinationstekniker Många textila metoder kan kombineras för att skapa kombinationsprodukter. T.ex. kan en armeringsväv integreras i en kardad och nålad nonwoven. 4 Efterbehandlingar Många textila produkter efterbehandlas för att erhålla rätt egenskaper. Det kan t.ex. vara tvättning, färgning, värmefixering, impregnering, bestrykning, laminering, bara för att nämna några metoder. 5 Kombinationsprocesser Textila material kan även kombineras med andra tillverkningsprocesser. Inom fordonsindustrin har ett flertal varianter där textil kombineras med processer för tekniskt formgods av termoplaster. T.ex. kan en textil kombineras med formsprutning och kallas då back injection. Kombineras det med varmpressning kallas det in-mould compression. Det är även möjligt att kombinera vakuumformning eller termoformning/pressning av plast med textillaminering i en ett-stegsprocess. Textilier kan även konstrueras för att formpressas, antingen i härdande processer med t.ex. fenolharts som bindemedel, eller med termoplastiska bindemedel i fibereller pulverform. Beroende på applikationskrav och miljöbetingelser kan textila material kombineras med andra processtekniker för att skapa material med unika egenskaper där textilfibrernas höga hållfasthet kan utnyttjas. Sida 39 av 54

40 6 Applikationsexempel 6.1 Säng (till lastbilar, husvagnar, husbilar och fritidsbåtar) Dagens sängkonstruktion i husvagnar och husbilar är tunga. Det beror till stor del på att marknadskraven styr produkten (åtminstone i premium och mellansegmenten) mot komfortegenskaper i nivå med resårsängar för bostadsmiljö. Genom att tänka i nya banor och byta traditionella materialval och konstruktionslösningar kan intressanta koncept med kraftigt reducerad vikt uppnås. För premiumsegmentet är en typisk sängkonstruktion för husvagn uppbyggd enligt följande: Sängram i trä med fjädrande ribbotten. Spiralmadrass, pocketspring med PUR-skum på båda sidor. Bäddmadrass, 6 cm tjock med latex-skum Bäddmadrass Potential att minska vikten finns genom att ersätta den relativt kompakta och tunga bäddmadrassen med distanstrikå. Detta materialbyte ger också möjlighet till kraftigt förbättrad fukttransport i bäddmadrassen. Eftersom distanstrikå tillåter betydligt större kompressionsgrad (utan att yttrycket blir för högt) jämfört med traditionella bäddmadrasser, medför det potential till ytterligare viktreduceringar i spiralmadrassen. Figur 10. Exempel på distanstrikå med horisontella textila strukturer separerade av vertikala monofilament. Sida 40 av 54

41 Swerea IVF rapport Konstruktionsmässigt bör två lager distanstrikå användas där monofilamentens böjningsradie placeras med 180 graders förskjutning för att minimera den horisontella rörelse som sker vid vertikal kompression. Figur 11. Vid kompression av distanstrikå viker sig materialet åt ena hållet. Bäddmadrassen bör också omslutas av en textil, t.ex. nålfilt eller en trikåvara som kan agera som ytmaterial och strukturell sammanhållning av bäddmadrassen. Ytmaterialets konstruktion kan relativt enkelt anpassas för att ge mycket hög följsamhet med bibehållen dimensionsstabilitet. I fordonsstolar bedöms distanstrikå ej uppfylla egenskaperna för compression set (kvarstående deformation efter lång tids belastning) i sittdyna, däremot bör det vara möjligt att klara kraven i ryggstöd i baksäte och troligen även stolar. Genom byte av traditionella material i ryggstöd till distanstrikå finns därför en realistisk möjlighet att sänka vikten Spiralmadrass Spiralmadrassen kan göras lättare genom att minska vikten/tjockleken på skumskikten. Det är också möjligt att ersätta skumskikten med en kardad och termofixerad non-woven av polyesterfibrer. Den byggs lämpligen upp med en blandning av vanlig polyesterfiber och s.k. smältfiber (konjugatspunnen bi-komponentfiber). Genom att optimera ytvikten, halten smältfiber och processparametrarna (värme, tid, presstryck) kan styvheten i den textila vadden anpassas så pocketspringfjädrarna ges tillräckligt stöd och bärighet, samtidigt som följsamheten Sida 41 av 54