Műtárgyvédelem 20., 1991 (Magyar Nemzeti Múzeum)
Tanulmányok - Tímárné Balázsy Ágnes: Szintetikus polimerek a textildublírozásban és megerősítésben
7. A polimer üvegesedési hőmérsékletének (Tg) jelentősége a textildublírozásban és megerősítésben A Tg tehát az a hőmérséklet, amelyen a polimer üvegszerű állapotából átmegy az elasztikus állapotba. Az, hogy ez a hőmérséklet egy adott polimernél szobahőfok fölött vagy alatt van-e, erősen függ a polimer szerkezetétől, a láncmolekulák hosszától (PF), a polimer láncok közötti másodlagos kötőerőktől és még számos más szerkezeti tényezőtől. Ha újra rápillantunk a polietilén szerkezeti részletére (3. ábra), egy rendkívül rendezett szerkezetet látunk, amelynek kristályossági foka igen magas. Ez annak köszönhető, hogy a polietilén polimer láncain nincsenek oldalcsoportok, ezért a láncok igen közel férkőznek egymáshoz. Ugyanakkor - éppen a poláros oldalcsoportok hiányában - a polimer molekulákat csak a leggyengébb másodlagos kötőerők, a van der Waals erők tartják össze. Polimerizációs fokától, elágazásmentes, illetve elágazásos szerkezetétől függően a polietilén már akár -90 °C-nál (Tg) is átmehet üvegszerű állapotából elasztikusba. Ezzel szemben a poli(metil-metakrilát) szerkezete (4. ábra) teljesen amorf, oldalcsoportjai megakadályozzák a láncok szabályos rendeződését. A poláros oldalcsoportok erős másodlagos kötéseket (dipólus, hidrogén-híd) hoznak létre a láncok között, ami egy stabil másodlagos szerkezetet eredményez. Ezzel magyarázható a PMMA magas üvegesedési hőmérséklete (Tg), ami 105 °C. Míg tehát a polietilén zacskó elég sok igénybevételt rugalmasan elvisel szobahőmérsékleten, a plexivonalzó (PMMA) jóval kevésbé rugalmas, karcolódik, adott esetben törik, hiszen szobahőfokon üvegszerű állapotában van. A polimerek üvegszerű és elasztikus viselkedésének a magyarázata abban rejlik, hogy adott hőfokon a hosszú polimer lánc egy része hőmozgást végezhet anélkill, hogy az egész lánc elmozdulna. Kis szervetlen vagy szerves molekuláknál erre nincs mód, vagy az egész molekula mozdulatlan és az anyag szilárd, vagy - a hőmozgás következtében - a molekulák mozogni tudnak és az anyag folyékony halmazállapotot mutat. A polimer molekulák „részbeni”, ún. szegmens mozgása az üvegszerű állapotban (Tg alatt) igen korlátozott, a láncok helyzete szinte „befagyott” állapotot tükröz. Ez az egyik oka annak, hogy az anyag tele lehet feszültségekkel, néha minden külső hatás nélkül meghasad vagy repedezik. Ebben az állapotban előfordulhat, hogy hiába vannak jelen a ragasztásra alkalmas oldalcsoportok a polimer láncain, a mozgásképtelenség miatt nem képesek a textil oldalcsoportjaival kellő közelségbe kerülni, a kívánt másodlagos kötéseket létrehozni. A rugalmasság kritériuma mellett ez a másik oka annak, hogy olyan polimert, amely szobahőfokon Tg-je alatt, tehát üvegszerű tartományában van, nem lehet (vagy csak bizonyos trükkökkel) textildublírozásra használni. Mindez persze nem jelenti azt, hogy Tg-jük alatt a műanyagok ne mutatnának valamennyi rugalmasságot vagy ragasztóképességet, hiszen valamennyi szegmens mozgás azért van az anyagban. Csak ez nem mindig elegendő a kívánt elasztikussághoz, vagy ragasztóképességhez. Minél közelebb van egy műanyag a Tg-jéhez az üvegszenl állapotban, illetve minél távolabb van a Tg-től az elasztikus állapotban, annál rugalmasabban viselkedik és annál jobban ragad. Hátrányos a magas Tg a polimer film készítése során is. Az oldószer vagy a diszperziós közeg (víz) elpárolgása után visszamaradó helyeket ugyanis a polimer molekuláknak ki kell tölteni ahhoz, hogy egyenletes filmet kapjunk. „Befagyott” polimer láncok azonban nem képesek ezeket a helyeket kitölteni, a film csak foltokban lesz jelen a hordozó szöveten. Ezért javasolt általában a ragasztófilm felvitelét meleg helyiségben végezni, minél közelebb van a helyiség hőmérséklete a Tg-hez (lehetőleg fölötte), annál egyenletesebb filmet tudunk készíteni. Ahogy nő a hőmérséklet, úgy fokozódik a szegmens mozgás a polimerben, és az üvegesedési hőmérséklet (Tg) fölött már elegendő láncrész képes szegmens mozgást végezni ahhoz, hogy a polimer elasztikusként viselkedjen. Ez egy sem nem „szilárd”, sem nem „folyadék” állapot, amiben az anyag annál rugalmasabb, minél távolabb van a Tg-jétől, kiterjed, manipulálhatóvá válik. A ragasztófilm ragasztásra alkalmas felületi csoportjai könnyen odanyomhatók (vasalhatók) vagy szívhatók (vákuummal) a textilhez. A ragasztó valóban képes a ragasztási kötés kialakítására. 90
