Kemin gör kläderna

 

Fundera en stund över hur ditt liv skulle  se ut utan kläder. Du har kläder för att skydda dig mot kyla, väta eller värme. Kläder kan också vara ett sätt att uttrycka dig och visa vem du är och vad du står för. Människan har använt kläder i hundratusentals år. De första kläderna var troligen gjorda av djurhudar och växtmaterial. Arkeologer har hittat fragment av vävda textilier som är 5000 år gamla. De kommer alltså från senare delen av stenåldern. Nuförtiden tillverkas kläder av många spännande material. I det här avsnittet får du lära dig mer om kemin som du klär på dig.

Kläder består av textilfibrer

Textil är ett samlingsnamn för material som är framställda av textilfibrer. Textilfibrer spinns samman till tråd och garn. Det finns flera olika tekniker för att därefter binda samman tråd och garn till ett tyg. Ett tyg kan vara vävt, stickat, virkat eller tuftat. Om textilfibrerna bara pressas samman bildas en fiberduk, ett textilt material som ofta kallas nonwoven.

Skillnaden mellan olika textila material beror på hur dess fibrer är uppbyggda kemiskt. En textilfiber består av en eller flera långa molekylkedjor som kallas polymerer. De i sin tur är uppbyggda av mindre byggstenar som kallas monomerer.

Beroende på vilken eller vilka monomerer som polymeren består av och hur dessa sitter ihop, får textilfibern olika egenskaper. Bomull, polyester, ull och nylon är exempel på olika typer av textil. De är alla uppbyggda av olika polymerer och har olika egenskaper. Vissa känns varma medan andra är töjbara. Några textilfibrer bildas i naturen och kallas då naturfibrer. Till naturfibrer hör till exempel bomull och linne som bildas av växter och ull och silke som bildas av djur. Textilfibrer kan också tillverkas industriellt och kallas då konstfibrer.

Bomull består av cellulosa

 

Bomull är den vanligaste naturfibern. Bomullsfibrerna bildas av bomullsplantan och sitter som en skyddande vit boll runt dess frö. Bomullsfibern är uppbyggd av polymeren cellulosa.

 

Cellulosa är en polysackarid, som i sin tur består av monomeren glukos. Poly betyder många och sackarid betyder att det kommer från ett socker, i detta fall glukos. En polysackarid består alltså av många glukosmolekyler. Cellulosapolymererna packas sedan ihop till större buntar som kallas fibriller, och de i sin tur bildar själva bomullsfibern.

 

Bomullsfiberns uppbyggnad gör att den är mycket stark och dragtålig. Den är inte elastisk och bomullsplagg blir därför ibland skrynkliga. Cellulosa tål värme bra och bomull kan därför tvättas i hög temperatur och kan strykas. Cellulosa binder till sig vattenmolekyler. Det gör att vattenmolekyler från huden, till exempel svett, kan passera in i fibern. Bomull används i väldigt många textilier, ofta i tröjor, skjortor och jeans samt i handdukar och sängkläder.

Ull består av keratin

Ull är en naturfiber som kommer från hår i pälsen på olika djur. Det vanligaste djuret som ger ull är får, men även lamadjur, getter och kamel kan ge ull.

 

Ullfibern är uppbyggd av proteinet keratin, som i sin tur består av aminosyror. Keratin är en polymer vars monomerer är olika aminosyror. På liknande sätt som cellulosa, bildar keratinpolymererna fibriller som bildar ullfibern.

 

Ullfibern har en väldigt speciell yta, nästan som fjäll. Det ger ullfibern mycket speciella egenskaper. Ullfibrerna kan haka fast i varandra. Det sker om de skrubbas mot varandra när det är varmt och vått, som i en tvättmaskin. Ullplagget ser då ut att krympa. Ullplagg ska därför tvättas mycket försiktigt. Ullfibern är bra på att lagra luft. Luften gör att ullfibern isolerar kroppens värme bra. Ull används ofta i kläder som ska hålla oss varma och torra, som vantar, koftor och underställ.

Silke består av fibroin och sericin

 

Silke är en naturfiber som bildas av insektslarver när de bygger sina kokonger. Silkesfibern är uppbyggt av polymererna fibroin och sericin. Fibroin och sericin är, precis som keratin, proteiner vars monomerer är olika aminosyror. Fibroinpolymererna bildar fibriller som klistras ihop av sericinpolymerer. Tillsammans bildar de silkesfibern.

 

Silkesfibern är en av de starkaste naturfibrerna. Eftersom silkesfibrerna är mycket långa behöver de inte tvinnas samman till garn på samma sätt som andra kortare textilfibertyper. Det ger ett tyg som är väldigt lent och mjukt mot huden, utan att vara halt. Silke är bra på att reflektera ljus och ser därför glansigt ut. Tyg som görs av silke kallas ofta för siden. Vi hittar silke i slipsar, underkläder, pyjamasar och i dyrare klänningar och kostym

 

Polyester består av polymerer med många esterbindningar

Textilfibrer som tillverkas industriellt kallas konstfibrer. Polyester är den vanligaste konstfibern. Namnet polyester betyder många estrar. En polyester är alltså uppbyggd av monomerer som är sammanbundna med esterbindningar. Vilka monomerer som utgör en polyester kan variera. Beroende på kemisk struktur och tillverkningsprocess får polyester olika egenskaper. Den kan både bli hård och mjuk. Polyester är en plast som används inom flera olika områden, inte bara till kläder.

 

En polyester som ofta används i kläder heter polyetentereftalat. Oftast används förkortningen PET. Det är alltså samma polymer som används i kläder som i PET-flaskor. Använda PET-flaskor kan återvinnas till textilfibrer.

 

Polyesterfibern bildas genom smältspinning. Smältspinning innebär att polymeren smälts innan den dras ut i tunna trådar. Trådarna får svalna och stelna innan de lindas upp på rullar. Smältspinning ger polyesterfibern en slät yta. Vattenmolekyler kan inte tränga in i en polyesterfiber på samma sätt som i en naturlig fiber. Det gör att den torkar snabbt. Men den kan kännas obehaglig om vi svettas eftersom fukten stannar kvar på huden. Polyester är en stark fiber med lång livslängd och den skrynklar inte.

Polyester är en mycket vanlig textilfiber. Den finns till exempel i tröjor och byxor och även i snabbtorkande plagg som idrottströjor och badkläder. Fleecekläder är gjorda av polyester.

Nylon består av polymerer med många amidbindningar

 

En annan vanlig konstfiber är nylon. Nylon är en polyamid, alltså en polymer som består av upprepande monomerer sammanbundna med så kallade amidbindningar. Amidbindningar är väldigt starka. Monomererna och längden på polymeren kan variera precis som för polyester. Polyamid är en plast och kan användas inom flera olika områden, inte bara till kläder. Polyamid används även i fallskärmar, rep och fisknät där styrka och livslängd är viktigt.

 

Polyamider påminner mycket om polyester och görs också med smältspinning. Nylon är mycket starkt och stretchigt. Nylon är mest känt i strumpbyxor, men polyamid finns även i många sportkläder som simkläder, vindjackor och löpartajts.

Regenatfibrer är konstfibrer av polymeren cellulosa

En annan typ av konstfibrer är regenatfibrer. De vanligaste regenatfibrerna är viskos och lyocell. Regenatfibrer är textilfibrer som görs från cellulosa. För att tillverka regenatfibrer så löses cellulosan upp i en kemisk process. Då bildas en ren cellulosalösning. Från lösningen spinns textilfibrerna. Beroende på vilket lösningsmedel cellulosan löses upp i och hur den spinns, får regenatfibern olika namn. De vanligaste är viskos och lyocell.  

En regenatfiber består av polymeren cellulosa, det vill säga samma polymer som bomull består av. Men eftersom cellulosan i det här fallet löses upp och sedan spinns, får fibrerna istället ett utseende som påminner om konstfiber. Regenatfibrerna känns ofta lite mjuka och glansiga. Cellulosa binder vatten och regenatfibrer är därför bra på att ta upp vatten och transportera fukt från huden. Regenatfibrer används ofta i t-shirts, blusar och klänningar.

Textilfibrerna kan färgas och ytbehandlas

Efter att textilfibern bildats är det dags att färga den. De naturliga fibrerna skrubbas och tvättas för att ta bort föroreningar, till exempel vax. Fibrerna bleks också för att de ska vara lättare att färga.

När textilfibrer färgas används olika färgämnen beroende på vilken fibertyp det är. Vissa färgämnen, så kallade reaktiva färger, bildar en kovalent bindning till textilfibern. Det finns även färgämnen som lägger sig på fiberytan genom en kemisk attraktion, adsorption. Dessa färger är vanliga för textilfibrer som består av cellulosa. För konstfibrer är det vanligt att man använder färgämnen som inte är lösliga i vatten. Färgämnet bildar då olösliga partiklar som pressas in i konstfibern under högre temperaturer och tryck. Efter att textilfibrerna färgats ytbehandlas de så att färgen fixeras.

Vanligtvis sänks fibrerna ner på olika sätt i bad som innehåller vatten och färgämne. För att tillverka 1 kg klädesplagg krävs det uppskattningsvis upp till 7 kg kemikalier, förutom vatten. Idag arbetas det på att hitta mer hållbara metoder som kräver mindre vatten och kemikalier.

Kläder ger stor miljöpåverkan

Varje år produceras 53 miljoner ton textilfibrer och uppskattningsvis arbetar 300 miljoner människor i klädindustrin. De kläder som säljs i Sverige produceras till stor del utomlands. På senaste tiden har klädernas miljöpåverkan diskuterats och en mer hållbar textil- och klädindustri efterfrågas.                     

Naturfibrer bildas av förnyelsebara råvaror vilket ofta är vettigt ur miljösynpunkt. Men beroende på vilken textilfiber det är frågan om kan framställningen ge stor miljöpåverkan. Bomull kräver mycket vatten och bekämpningsmedel för att växa. För att producera 1 kg bomull behövs ungefär 10 000 liter vatten.

Konstfibrerna polyester och nylon bildas ofta av icke förnyelsebara monomerer som utvinns från olja. Det i sig är inte hållbart, men tillverkningen kräver mindre vatten.

Regenatfibrer bildas av förnyelsebar cellulosa från växter som kräver mindre resurser än bomull och görs till textilfiber i en kemisk process. Den kemiska processen kan vara mer eller mindre miljöanpassad, vilket gör olika regenatfibrer olika hållbara

Användning, återanvändning och återvinning – bra för miljön

Med tanke på miljökostnaderna för att framställa och färga skulle det vara bra om färre plagg används under längre tid. Det är också vettigt att vårda och laga sina kläder så de håller länge.

När vi inte längre vill ha ett plagg så ska det inte slängas i soporna. I första hand är det bra om det kan återanvändas av någon annan. I andra hand gäller det att se till att textilfibrerna återvinns. Idag återvinns slitna kläder främst till en riven textilfibermassa som används som stoppning i bilar och madrasser eller som filtar.

Kläder som används och tvättas tappar textilfibrer och textilfibrerna som är kvar i plagget blir också kortare eftersom polymererna bryts ner. Detta gör att kläderna så småningom får sämre kvalité. För att kunna utnyttja fibrerna igen i nya kläder, måste färg och kemikalier som sitter på textilfibrerna tas bort utan att skada textilfibrerna.

Idag innehåller kläder ofta en blandning av flera olika textilfibrer. Det kan vara bomull och polyester i ett och samma plagg. Dessa textilfibrer måste separeras för att kunna återvinnas.

Och sist men inte minst. Förutom att ta fram nya kemiska och tekniska lösningar för att återvinna textilfibrer, måste dessa lösningar också vara hållbara. Det är därför ännu så länge inte så vanligt att slitna kläder återvinns till helt nya kläder. Det sker dock mycket forskning för att vi ska kunna göra det i framtiden.

Quiz - Kemin gör kläderna
Denna fiber är uppbyggd av monomerer som är sammanbundna med esterbindningar.
Textilfiber som görs från cellulosa som löses upp och sedan spinns till konstfibrer.
En polymer som består av upprepade monomerer sammanbundna med så kallade amidbindningar.
Denna fiber är uppbyggt av polymererna fibroin och sericin.
Dessa fibrer tål värme bra och binder till sig vattenmolekyler.
Denna fiber är uppbyggd av polymeren cellulosa.
Tyg av detta material kallas ofta för siden.
Denna fiber är uppbyggd av proteinet keratin.
Torkar snabbt eftersom vattenmolekyler inte kan tränga in i fibrerna.
Dessa fibrer kan haka fast i varandra om de skrubbas mot varandra när de är våta och varma.
Uppgifter

Förklara och beskriv

  1. Vad menas med begreppet textil?
  2. Vad består en textilfiber av?
  3. Vad är det för skillnad på en monomer och en polymer?
  4. Nämn några olika typer av textil.
  5. Vad är det för skillnad mellan naturfibrer och konstfibrer?
  6. Vilken polymer består bomull av?
  7. Hur är en cellulosamolekyl uppbyggd?
  8. Vad är en fibrill?
  9. Keratin är ett protein. Hur är ett protein uppbyggt?
  10. Ullfibrer har en yta som liknar fjäll. Hur påverkar det ullfiberns egenskaper?
  11. I texten står det att ullfibrer isolerar kroppens värme bra. Vad innebär det?
  12. Beskriv hur silkesfibrer är uppbyggda.
  13. Hur kommer det sig att silke är så lent och mjukt?
  14. Varför ser silke glansigt ut?
  15. Vad är en ester?
  16. Hur är polyesterfiber uppbyggt?
  17. Förklara hur det kommer sig att PET kan användas både i flaskor och i kläder. 
  18. Beskriv hur en polyesterfiber bildas. 
  19. Nylon är en polyamid. Vad innebär det?
  20. Vad är en regenatfiber?
  21. Beskriv hur tillverkningen av regenatfibrer går till?
  22. Både bomull och regenatfibrer är tillverkade av cellulosa. Ändå skiljer materialen sig åt. Hur kommer det sig?
  23. Vad är en kovalent bindning?
  24. Vad innebär adsorbtion?
  25. Både lyocell och viskos är regenatfibrer. Hur skiljer sig de två textilierna sig åt?
  26. Kläder ger stor miljöpåverkan. Hur kommer det sig?
  27. Vilken miljöpåverkan har naturfiber?
  28. Vilken miljöpåverkan har konstfiber?
  29. Vilken miljöpåverkan har regenatfiber?
  30. Varför bör gamla kläder inte slängas i soporna?
  31. Det är ovanligt att gamla kläder återvinns till helt nya kläder. Hur kommer det sig?

    Argumentera och resonera
     
  32. Titta på animeringen “cellulosa”. Diskutera med personen bredvid hur ni kan se att strukturformel och molekylmodell båda visar samma molekyl.  
  33. Ullfibrer är bra på att lagra luft och kan då isolera kroppens värme bra. Känner du till några andra fabrikat som fungerar på liknande sätt?
  34. Titta på animeringen “polyetentereftalat (PET)”. Diskutera med personen bredvid hur ni kan se att strukturformel och molekylmodell båda visar samma molekyl. 
  35. Titta på animeringen “nylon”. Diskutera med personen bredvid hur ni kan se att strukturformel och molekylmodell båda visar samma molekyl. 
  36. Både bomull och regenatfibrer är tillverkade av cellulosa. Ändå skiljer materialen sig åt. Hur kommer det sig?
  37. Diskutera och jämför miljöpåverkan för naturfiber, konstfiber och regenatfibrer. 
  38. Varför är det viktigt att tänka på hur vi använder och vårdar våra kläder?
  39. Fundera över dina egna klädvanor. På vilket sätt skulle du kunna bidra till minskad miljöpåverkan genom ditt sätt att köpa, vårda och använda kläder?

    Ta reda på
     
  40. Vilka material består kläderna av som du har på dig just nu?
  41. Hur mycket vatten tar olika textilfibrer upp? Väg ett rent bomullsplagg, ett rent ullplagg och ett rent polyesterplagg. Låt de ligga i vatten 5 minuter, ta sedan upp och låt rinna av 5 minuter. Väg igen. Vilket plagg ökade mest i vikt?
  42. Ta reda på vilka fibrer som finns i era plagg. Sammanställ hur vanliga olika fibrer är.  Är det vanligast med bara en fibertyp i plaggen, eller består de flesta plaggen av flera olika textilfibertyper? Är det vanligast med konstfibrer eller naturfibrer i er undersökning?
  43. Samla lite ludd från torktumlaren. Luddet består av textilfibrer som lämnat kläderna under användning och tvättning. Titta på dem i mikroskop. Hur många olika slags fibrer kan du hitta?