Moim celem jest podjęcie próby napisania w przystępny sposób kilku zdań o żyłce, jej budowie, właściwościach i modyfikacjach. Można używać różnych wędzisk, począwszy od leszczynowych czy bambusowych, aż po węglowe, powstałe w procesach opartych na najnowocześniejszych technologiach. Można stosować różne przynęty – od żywego robaka do np. świecącego w ciemności twistera z odpowiedniego tworzywa sztucznego. Jednak żaden wędkarz nie obejdzie się bez żyłki. Dlatego warto wiedzieć coś na ten temat.

W prasie wędkarskiej co pewien czas pojawiają się artykuły specjalistyczne, których bez znajomości podstaw chemii i fizyki nie sposób zrozumieć. Do napisania tego tekstu skłonił mnie także język reklam, który często wprowadza w błąd i powoduje zamęt w głowach (a może o to chodzi?). Jak inaczej nazwać stosowanie zwrotów typu: żyłki lub twistery nowej generacji, wędziska z czystego węgla czy rzucanie „naukowo” brzmiącymi terminami – np. zamiast mówić o budowie cząsteczkowej, nagminnie używa się określenia budowa molekularna, które znaczą dokładnie to samo, z tym że słowo „cząsteczka” jest rodzimego pochodzenia.

Podstawowym materiałem, z jakiego są zbudowane żyłki, jest poliamid. Pod tą nazwą kryją się różne związki mające w swojej cząsteczce okresowo powtarzający się fragment, złożony z atomów węgla, azotu, tlenu i wodoru, nazywany grupą amidową. Technologię otrzymywania pierwszej żyłki poliamidowej opracowano w firmie Du Pont tuż przed II wojną światową, a do tworzywa tego przylgnęła nazwa nylon. Choć minęło już tyle lat, wciąż za najlepiej nadające się do produkcji żyłek wędkarskich uważa się poliamidy.

W laboratoriach na całym świecie pracuje się nad opracowaniem oraz – w następnej fazie – nad sposobem wytwarzania coraz nowszych materiałów mających lepsze właściwości od już znanych. Zajmuje się tym dziedzina nauki zwana inżynierią materiałową. Badania te dotyczą także tworzyw sztucznych. Wyróżnić tu można trzy podstawowe drogi: opracowanie syntezy nowych tworzyw i wdrożenie nowych technologii produkcji, wzajemne mieszanie dwóch lub większej ilości znanych polimerów i otrzymywanie w ten sposób nowych materiałów o korzystniejszych właściwościach oraz syntezowanie tzw. kopolimerów, czyli takich polimerów, które mają w tej samej cząsteczce fragmenty charakterystyczne dla dwóch różnych polimerów (analogicznie dla trzech różnych polimerów – otrzymujemy terpolimery).

Do wszystkich tworzyw sztucznych dodaje się w minimalnych ilościach domieszki (można się spotkać z synonimicznym terminem addytywy, od angielskiego słowa add – dodawać). Ich ilość na ogół nie przekracza 0,5% wagowego tworzywa. Są to, w odróżnieniu od polimerów, związki niskocząsteczkowe (czyli zbudowane z małych cząsteczek) służące głównie temu, by tworzywo w czasie eksploatacji zachowywało swoje początkowe właściwości. Zapobiegają one procesom starzenia, polegającym głównie na utlenianiu oraz pękaniu długich łańcuchów cząsteczek polimeru. Domieszkami są więc środki chroniące polimer przed wpływem światła widzialnego i ultrafioletowego, tlenu zawartego w powietrzu, działaniem ozonu, jak również podwyższonej temperatury, która z reguły przyspiesza wszystkie reakcje chemiczne. Domieszkami są również pigmenty i barwniki, a w przypadku żyłek wędkarskich także związki ograniczające wnikanie wody w głąb tworzywa. Minimalny dodatek pewnych związków może powodować ogromne zmiany w strukturze przestrzennej polimeru, co wpływa bezpośrednio na jego właściwości. Niektóre domieszki potrafią nawet zmienić sposób krystalizacji polimeru, łącznie z układem krystalograficznym! Problem właściwego doboru domieszek jest niezwykle ważny, może z jednej strony kapitalnie podnieść parametry tworzyw i uczynić je trwałymi, ale z drugiej strony może też dobre tworzywo całkowicie zepsuć.

Co wiemy o żyłce?

Wspomniałem tu o krystalizacji polimerów – co może wydać się niezrozumiałe dla laików. Większość polimerów podczas ochładzania tworzy struktury przestrzennie uporządkowane, a proces ten nazywamy krystalizacją. Ze strukturami krystalicznymi mamy więc do czynienia nie tylko w kryształach soli przywiezionych z wycieczki do Wieliczki, ale i w poliamidowej żyłce wędkarskiej, w wiaderku czy obudowie akumulatora wykonanych z polipropylenu, w polietylenowym woreczku czy w koszuli z elany (jest to handlowa nazwa politereftalonu etylenu, tzw. PET, tworzywa, z którego najczęściej produkuje się także butelki do napojów chłodzących). Może wydać się jeszcze dziwniejsze, że struktur krystalicznych w tych polimerach jest na ogół więcej niż 50% w odniesieniu do całej masy tworzywa.

Niejeden z nas spotkał się z żyłką, która po kilkugodzinnym łowieniu w pełnym słońcu nagle straciła swoje właściwości i rwała się jak najsłabsza nitka. Ja sam tego już nieraz doświadczyłem. Co się więc stało we wnętrzu żyłki? Energia promieniowania słonecznego oraz działanie tlenu spowodowały popękanie, oraz utlenianie wielkich cząsteczek poliamidowych. Domieszek mających za zadanie „branie na siebie” zgubnego wpływu wymienionych czynników w żyłce nie było lub też nie spełniały one swej roli (np. były źle wymieszane w masie polimeru).

Ostatnio coraz częściej spotykamy się z żyłkami powlekanymi cieniutką warstewką teflonu (jest to także nazwa handlowa politetrafluoroetylenu produkowanego przez firmę Du Pont, ten sam polimer produkowany w Polsce nazywa się tarflen). Jaki jest sens takiej operacji? Dzięki obecności atomów fluoru teflon jest bardzo odporny na wszelkie agresywne związki chemiczne, z którymi mamy coraz częściej do czynienia podczas łowienia w zanieczyszczonych akwenach. Pod warunkiem że osłona jest szczelna, stanowi ona doskonałą ochronę dla właściwej żyłki. Warstewka ta chroni żyłkę także mechanicznie, ponieważ teflon ma niski współczynnik tarcia, a doskonałym dla niego smarem jest… woda. Zmniejszone jest więc do minimum tarcie na przelotkach oraz przy nawijaniu żyłki na kołowrotek.

Osłona żyłki warstewką ochronną ma także inny cel – niweluje lub zmniejsza wchłanianie wody przez poliamid. Zjawisko to bardzo pogarsza wszelkie parametry wytrzymałościowe żyłki, a ilość pochłoniętej wody może przekroczyć nawet 10% wagi tworzywa. Bez wchodzenia w szczegóły, proces pochłaniania wody przez włókna poliamidowe można wytłumaczyć następująco: cząsteczki wody są bardzo małe i ruchliwe. Budowa cząsteczki wody poprzez nieliniowe rozłożenie dwóch atomów wodoru i jednego tlenu powoduje, że cząsteczka ta jest dipolem elektrycznym, a więc ma nierównomiernie rozłożony ładunek elektryczny. „Przyczepia się” więc doskonale do innych ośrodków o zróżnicowanych ładunkach elektrycznych (wg zasady – plus lgnie do minusa, a minus do plusa). A takim układem jest tworzywo poliamidowe. Atomy tlenu i azotu skupiają elektrony i stają się elektrycznie ujemne, a dodatni ładunek mieści się na atomach węgla i wodoru. Dzięki niesymetrycznemu ułożeniu atomów azotu i tlenu pewne fragmenty łańcucha polimerowego stają się elektrycznie zróżnicowane.

Wnikanie wody do poliamidów odbywa się przede wszystkim do obszarów, gdzie łańcuchy polimerowe są ułożone w sposób nieuporządkowany. Takie obszary występują przemiennie z obszarami krystalicznymi, do których cząsteczki wody dostać się nie mogą. Ilość pochłoniętej wody ogranicza się przez stosowanie odpowiednich domieszek lub zabezpieczanie żyłki warstewką bardzo szczelnej osłony.

Wszystkie syntetyczne włókna są poddawane w czasie produkcji procesowi rozciągania. Proces ten dotyczy tak samo nici tekstylnych jak i naszych żyłek. Ma on na celu ułożenie dużej ilości makrocząsteczek polimeru wzdłuż osi włókna, co bardzo poprawia jego właściwości. Tego nie trzeba było wymyślać, wystarczyło podpatrzeć pająka, który spuszczając się po świeżej wydzielinie z kądziołków przędnych, formuje nitkę i jednocześnie poddaje zawarte w wydzielinie naturalne polimery orientacji liniowej.

Na zakończenie chciałbym uczulić Kolegów Wędkarzy na fakt, że nie wszystkie żyłki mają średnicę zgodną z podaną na opakowaniu. Jest to nic innego jak świadome wprowadzanie w błąd ich użytkowników. Należy pamiętać, że wytrzymałość żyłki na zerwanie jest proporcjonalna do jej pola przekroju, a nie do średnicy.