Uveďme si pro ukázku dva přírodní polymery, přírodní gumu, jenž je procesem vulkanizace proměněna v syntetický polymer a pektin jako běžný přírodní polymer.
Guma pochází z přírody, a je sbírána jako latex (mléčná tekutina) z několika druhů stromů.
Přírodní guma z latexu je v základu polymer sestavený izoprenových jednotek s malým procentem nečistot uvnitř. Tato guma je také člověkem syntetizována a může být vyrobena polymerizací řady monomerů včetně isoprenu.
S přírodní gumou se, kvůli její lepkavosti, špatně manipuluje, ani nemá dlouhou životnost (hnije). Obvykle je vulkanizována. Vulkanizace je proces, kdy je guma zahřívána za přítomnosti sulfuru, čímž se zvýší její odolnost, elasticita a trvanlivost. Syntetické gumy jsou preferovány, protože lze mixovat proporce různých jejich monomerů a dosahovat tak širokého rozpětí fyzických mechanických a chemických vlastností. Monomery mohou být produkovány naprosto čisté a přidáním dalších složek lze designovat optimální chování materiálu.
Pektin jsou dlouhé řetězovité polymery pektinové kyseliny a samostatných molekul pektinové kyseliny. Protože tyto kyseliny jsou cukry, pektin se nazývá polysacharid. Získává se z citrusové kůry a zbytků jablek. V rostlinách/ovoci slouží pektin jako materiál který drží buňky pohromadě.
Pektinové řetězce přirozeně síťují, protože se některé ze segmentů pektinových řetězců spojí dohromady krystalizací a formují trojdimenzionální síť kde drží pohromadě voda, cukr a jiné materiály. Formace gelu je způsobena fyzickými nebo chemickými změnami jejichž tendencí je snižovat rozpustnost pektinu a končí formací malých krystalů. Hlavním faktorem, jenž ovlivňuje krystalizaci pektinu je teplota.
(více v záložce techniky)
Vulkanizace je chemický proces užívaný v průmyslu užívaný v gumárenském průmyslu kdy jsou jednotlivé polyisoprenové řetězce síťovány k jiným polyisoprenovým řetězcům chemickými vazbami. Běžný měkké a pružné molekuly jsou uzamknuty dohromady a výsledkem je pevnější materiál s vyšší trvanlivostí a chemickou odolností. Vulkanizace mění povrch materiálu z velmi lepkavého na hladký měkký, který nepřilne ke kovu či plastovým podkladům.
Želírování – Pektinové řetězce přirozeně síťují, protože se některé ze segmentů pektinových řetězců spojí dohromady krystalizací a formují trojdimenzionální síť kde drží pohromadě voda, cukr a jiné materiály. Formace gelu je způsobena fyzickými nebo chemickými změnami jejichž tendencí je snižovat rozpustnost pektinu a končí formací malých krystalů. Hlavním faktorem, jenž ovlivňuje krystalizaci pektinu je teplota.
Když je horký roztok pektinu ochlazován, pohyb molekul je zpomalen a jejich tendence vytvářet gelovou síť je zvýšena. Tato vlastnost dělá pektin dobrým zahušťovadlem pro mnoho potravin, jako bonbóny nebo džemy.
Škrobení – Na vařený škrob se používá bramborový škrob. Textilie škrobené vařeným bramborovým škrobem jsou vláčné a tkanina je ohebná a neláme se
Je třeba rozlišovat účel škrobení a podle toho volit, jaký roztok škrobu na které textilie použít
Za studena, pšeničným škrobem – výsledná tkanina je tuhá, někdy až jako papír, je to vhodné na škrobení předmětů, které musí být tuhé a musí si udržet tvar, např. rukávy rukávců, vrapované rukávce, šorce, spodničky.
Za tepla, bramborovým škrobem – tkanina takto naškrobená drží tvar, zůstává vláčná a ohebná. Používá se např. na škrobení půlek, bavlněných bílých výšivek, bytových textilií, ložního prádla apod.
Škrob se rozmíchává podle návodu na obale nebo podle ověřeného poměru
Tuřanský poměr – na 1kg pšeničného škrobu 4l vody smíchat s 10 dkg boraxu povařeného ve 1/4 l vody (nevhodné pro muzejní praxi. Poměry jsou všude jiné. V Líšni dávají 5l vody, jinde zase nevaří borax, jen ho rozpustí.
Lžíci škrobu nejprve rozmíchat v trošce studené vody a roztok nalít do 1l vroucí vody přidat trochu jádrového mýdla, za stálého míchání nechat prohřát a pak odstavit, nechat vychladnout a vlažné až studené nalít do škrobící lázně, opět rozmíchat.
Po vymáchání a vyždímání plátna se ponoří do lázně cca na 1 hodinu, občas je nutné lázeň promíchat, aby škrob vnikl do tkaniny rovnoměrně
Potom se může zabalit do mokré do suché textilie (ručník, prostěradlo) a nechá nejméně hodinu, nejlépe přes noc ležet zabalené.
Předmět se rozbalí a suchou houbou se odstraní všechny žmolky škrobu, který se nevsákl do tkaniny (kdyby se ponechal, dělalo by to při žehlení problémy, lepil by se na žehličku a pálil se).
Aby se dobře žehlilo a žehlička se nelepila je dobré předmět i podložku namazat dětským nebo jádrovým mýdlem (dle potřeby i během žehlení).
Oleje, Pryskyřice, vosky
Jedná se o produkty živočišných a rostliných tkání, nebo jejich přímé deriváty. Oleje a pryskyřice jsou sloučeninami uhlovodíkoých skupin. Vosky jsou pak estery mastných kyselin vznikající po rozpadu uhlovodíkových vazeb. Oleje, pryskyřice i vosky mají všechny společné hydrofobní vlastnosti.
Jelikož mají příbuznou chemickou stavbu, všechny slouží i podobným účelům… Většinou jako pojidla, plnidla či nosiče, přičemž všechna jsou obdobou syntetických polymerů. Přesto že nevysychavé oleje se tak většinou nenazývají.
Oleje
…>
Pryskyřice
…>
Vosky
…>
Škroby
Rostlinné škroby představují vysoce zajímavý surovinový zdroj pro chemický nebo jiný průmysl, avšak pouze malá část z celkové produkce škrobů je pro průmysl určena.
Škrob se vyskytuje jako zásobní polysacharid u většiny rostlin, ale jen z malého počtu rostlin se dá škrob prakticky získat. Vyskytuje se v podobě zrn různé velikosti a struktury, která je charakteristická pro jednotlivé rostliny. Zrna se vyskytují vždy volná, nejsou chemicky nebo fyzikálně vázaná na jinou složku, což umožňuje jejich poměrně snadné získávání.
Technologicky zajímavé jsou hlízy nebo semena, přičemž je zásadní rozdíl mezi škrobem hlízovým a škrobem ze semen. Škrob uložený v hlízách (např. brambory) se nachází v prostředí s převahou vody, proto jsou jeho zrna veliká, polydisperzní, nakypřená, a je tak možné, aby voda vstupovala dovnitř a ven jakoby velkou smotanou molekulární sítí. Naopak škrob v zrnech (kukuřice, pšenice) je uložen na opačném místě rostliny, kde obsah vody činí nejvýše 20 %. Tento škrob je většinou monodisperzní, drobný, vstup vody dovnitř zrna jde velmi obtížně.
Hlavní plodiny poskytující škrob jsou kukuřice, brambory, pšenice a tritikále. Škrob z ječmene, ovsa, hrachu, čiroku nebo čočky není dosud ve větší míře využíván. Šlechtění plodin jako kukuřice, pšenice, hrách nebo brambory se zaměřuje na vyšlechtění nových odrůd pro průmyslové využití. Potenciálně by mohly sloužit jako zdroj škrobu i proso, amarant, orobinec, žito, sója.
Škroby se liší v jejich chemickém složení, zejména podle různého podílu makromolekul amylózy (lineární struktura řetězce) a amylopektinu (rozvětvený řetězec).
Celuóza
Celulóza je polysacharid sestávající se z beta-glukózy. Jednotlivé glukózové jednotky tvoří řetězce, které jsou nerozpustné ve vodě. Je hlavní stavební látkou rostlinných buněčných stěn.
Je nejrozšířenějším biopolymerem na zemském povrchu, ročně jí vzniká až 1,5×109 tun.
Termín celulóza se velmi často nesprávně používá pro označování papírenského polotovaru, jenž je směsí celulózy, hemicelulóz a zbytků ligninu – pro nějž papírenský průmysl používá termín „buničina“.
Většina živočichů na zemi nemá enzymy, které dokáží rozštěpit vazby mezi jednotlivými glukózovými jednotkami. Proto je pro ně nestravitelná a tvoří tak vlákninu, která projde jejich trávicím traktem a společně se střevními bakteriemi tvoří výkaly. Ovšem, jedním z mnoha živočichů, kteří dokáží celulózu trávit je Hlemýžď zahradní. Také býložravci často hostí ve své trávicí trubici „symbiotické bakterie“, které celulózu buněčných stěn rozštěpí a umožní tak býložravci zužitkovat energii, která je v ní uložena. Nejznámější jsou bezesporu bakterie, termiti nebo přežvýkavci, kteří dokážou symbiotických bakterií využít nejlépe.
Přírodní celulóza je na celém světě k dispozici prakticky v neomezeném množství.
Celulóza se izoluje ze dřevin, odstraněním ostatních složek (hemicelulóza, lignin, oleje atd.), z velké části je získávána z lesních probírek. Tímto les dostává prostor pro dýchání a růst, čímž je podporována jeho regenerace. Je možno ji také extrahovat z pšenice a obilnin.
Je naprosto ekologicky odbouratelná, neomezeně dostupná a zdravotně nezávadná, což z ní činí ideální materiál pro mnoho jednorázových produktů jako alternativa plastu
Kaučuk
Z chemického hlediska se jedná o v přírodě se vyskytující cis-1,4 polyisopren. Přírodní kaučuk je elastomer, který se získává zpracováním přírodního latexu, který vytéká z nařezané kůry kaučukovníku brazilského „Hevea brasiliensis“. V Evropě je tento kaučuk znám od poloviny 18. století. Kaučukovníky se až do poloviny 19. století pěstovaly jen na plantážích v Jižní Americe. Nyní se největší podíl kaučuku vyrábí v Jihozápadní Asii, ale v současné době se stává také západní Afrika významnou oblastí produkce přírodního kaučuku.
Podstatnou vlastností kaučuku, která jej předurčuje k použití v mnoha odvětvích průmyslu, je jeho schopnost se účinkem vnější síly deformovat a poté se vrátit do původního stavu.
Kaučuky jsou základní surovinou pro výrobu pryží. Na délce vulkanizace a přidaných vulkanizačních přísadách závisí výsledná tuhost pryže, formovatelnost, odolnost k oděru a další požadované vlastnosti.
Z přírodních polymerů uvádíme ty, které se uplatňují v polygrafické nebo malířské praxi. Celulóza, škroby, přírodní kaučuk, vysychavé oleje, želatina a přírodní pryskyřice, které získáváme přirozenou cestou z rostlin a zvířat. Mnoho z nich bylo v posledních letech nahrazeno uměle připravenými polymery se stejnými nebo dokonce lepšími vlastnostmi.
V tomto příspěvku uvádíme souhrnný přehled přírodních polymerů, detailní přehled těch nejpoužívanějších naleznete v samostatných příspěvcích.