کاربرد الیاف پلیمری در صنعت نساجی

در دهه های گذشته، الیاف پلیمری کاربردهای بسیار زیادی را در صنعت نساجی پیدا کرده است. صنعت نساجی، یکی از قدیمی ترین صنایع است که به تولید الیاف مختلف، تبدیل الیاف به نخ، نخ به پارچه و همچنین بسیاری از موارد دیگر می پردازد. استفاده از پلیمرها، تولید الیاف با ویژگی های مختلفی مثل مقاومت حرارتی بالا، استحکام بالا و… را در این صنعت میسر ساخته است. به طور کلی الیاف پلیمری به دو دسته الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی تقسیم می شوند. با توجه به ویژگی های مختلف الیاف مصنوعی به ویژه تأثیری که در کاهش قیمت تمام شده محصول به نسبت الیاف طبیعی دارد، توجه صنعتگران را بیش از پیش به خود جلب کرده اند. در این مقاله ضمن معرفی انواع الیاف طبیعی و مصنوعی و ارائه یک طبقه بندی از آنها، به کاربردهای مختلف الیاف طبیعی و مصنوعی در صنعت نساجی می پردازیم.

1- الیاف پلیمری
الیاف (Fiber) رشته های نازک و بلندی هستند که از استحکام و انعطاف پذیری کافی برای تولید نخ و پارچه برخوردار باشند. الیاف از مواد پلیمری تشکیل می شوند مواد پلیمری مولکول های بسیار بزرگی هستند که از به هم پیوستن مولکول های کوچک تری به نام منومر ساخته می شوند. الیاف مورد استفاده در صنعت نساجی را می توان به طور کلی به دو طبقه طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد. در شکل زیر انواع آنها از لحاظ طبیعی و مصنوعی بودن طبقه بندی شده است و در ادامه به ذکر کاربردهای هر کدام از آنها می پردازیم.

1-1- الیاف طبیعی (Natural Fiber)
الیاف طبیعی به الیافی گفته می شود که در طبیعت وجود دارند و انسان آنها را جمع آوری نموده و به کار می برد. این دسته از الیاف به سه گروه اصلی الیاف گیاهی، الیاف حیوانی و الیاف معدنی تقسیم می شوند. که در اینجا هر کدام را به طور مختصر بیان می کنیم.

1-1-1- الیاف گیاهی
الیاف گیاهی از مهم ترین الیاف مورد مصرف در صنعت نساجی است و از گیاهان به دست می آید. الیاف گیاهی بر حسب اینکه از چه قسمتی از گیاه به دست می آیند، به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. از مهم ترین و پرکاربردترین الیاف های گیاهی پنبه و کتان هستند که به صورت مختصر در ادامه به آنها اشاره می کنیم.

• الیاف پنبه: استفاده از پنبه به عنوان الیاف در نساجی به صدها سال قبل از میلاد مسیح بر می گردد. الیاف پنبه بر روی دانه های کوچکی که تخم پنبه نام دارد رشد می کند و طی فرایندهایی به مرحله بهره برداری می رسد. الیاف پنبه به صورت خالص یا مخلوط مورد استفاده قرار می گیرد. از محصولاتی که با پنبه درست می شوند می توان به انواع پوشاک، انواع حوله ها، انواع ملحفه و روکش لحاف و تشک، پوشک، زیلو و… اشاره کرد.

• الیاف کتان: الیاف کتان از ساقه گیاه گرفته می شود و پس از طی فرایندهایی الیاف کتان ایجاد می شود. استحکام الیاف کتان تقریبا دو برابر الیاف پنبه است. الیاف کتان کاربردهای متنوعی دارد که می توان به پارچه های برزنتی، طناب های ماهیگیری و… اشاره کرد.

2-1-1-الیاف حیوانی:
این الیاف منشأ حیوانی دارند. دو تا از پرکاربردترین نوع الیاف حیوانی که در صنعت نساجی بکارگرفته می شود الیاف پشم و الیاف ابریشم هستند.

• الیاف پشم: یکی از قدیمی ترین و مهم ترین الیاف نساجی، پشم است. این الیاف از حیوانات مختلفی به دست می آید ولی مهم ترین آنها پشم گوسفند است. از جمله کاربردهای الیاف پشم، استفاده در پارچه های گران قیمت، بافت فرش، نمد و… است.

• الیاف ابریشم:ابریشم نیز از گروه الیاف حیوانی است که ساختار پروتئینی دارد. الیاف ابریشم توسط کرم ابریشم تولید می شود. از کاربردهای الیاف ابریشم به بافت پارچه های ابریشمی گران قیمت و زیبا می توان اشاره کرد.

3-1-1-الیاف معدنی
پنبه نسوز تنها الیاف طبیعی معدنی است و از سیلیکات های آلومینیوم و منیزیم ساخته شده است نام دیگر آن آسبست است. برای تولید آسبست این الیاف نسبتا دارای مصارف صنعتی زیادی هستند برای نمونه در صنعت نساجی در پارچه های ضدآتش نیز به کار می روند.

2-1-الیاف مصنوعی
صنعت نساجی در دهه های گذشته با تولید پلیمرهای مصنوعی توسعه بسیار چشم گیری را تجربه کرد. پلی استرها جایگزین پنبه شدند، انواع پلی آمیدها جایگزین ابریشم شدند، الیاف اکریلیک جایگزین پشم شد و علاوه بر آن انواع دیگری از الیاف جدید با استفاده از دیگر پلیمرها مانند پلی پروپیلن تولید شدند. الیاف های مصنوعی پرکاربرد در صنایع نساجی الیاف نایلون، الیاف پلی استر و الیاف اکریلیک و پلی پروپیلن هستند.

1-2-1- الیاف پلی استر
الیاف پلی استر، که عمدتاً پلی اتیلن ترفتالات (PET) را شامل می شود، حجم بسیار بزرگی از تولیدات صنعت الیاف مصنوعی جهان را تشکیل می دهند و به نوعی بر این صنعت تسلط دارند. این الیاف ارزان هستند و به راحتی از منابع پتروشیمی تهیه می شوند و دامنه مطلوبی از خواص فیزیکی را دارند. آنها مستحکم، سبک، به راحتی قابل رنگ شدن و مقاوم در برابر چین و چروک بوده و قابلیت شستشوی بسیار خوبی دارند. این الیاف به هر دو صورت پیوسته و گسسته، در پارچه های نساجی و مبلمان، فرش، نخ تایر، کمربند ایمنی خودرو، فیلتر، چادر، بادبان و … استفاده می شوند. پلی استر در بعضی از کاربردها ممکن است تنها جزء سازنده محصولات پوشاک باشد، اما مخلوط کردن پلی استر با پنبه و دیگر الیاف طبیعی بسیار متداول است.
اگر چه پلیمر غالب در این الیاف، PET است، پلی استرهای دیگر نیز جایگاه خود را دارند. پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) و اخیراً پلی تری متیل ترفتالات (PTT)، به دلیل جهندگی برتر لیف آنها، در الیاف فرش استفاده می شوند.

پلی استر در کل بر روی محیط زیست تأثیر منفی دارد. این پارچه از زمان تولید تا استفاده و سپس دور انداختن، در هر مرحله ای از چرخه استفاده بر محیط زیست تأثیر بدی ایجاد می کند. از همین رو پژوهش های جدید استفاده از زیست تخریب پذیر هاست.

2-2-1- الیاف نایلون
الیاف نایلون ویژگی هایی دارند که آن ها را یکی از محبوب ترین الیاف مصنوعی کرده است. این الیاف به سبب ویژگی هایشان، در بسیاری از حوزه ها و صنایع به ویژه صنعت نساجی کاربرد گسترده دارند. این ویژگی ها عبارتند از مقاومت بالا، مقاومت در برابر سایش، براقیت، قابلیت شستشو با آب، قابلیت رنگ پذیری در طیف گسترده ای از رنگ ها و….

به دلیل این خواص از الیاف نایلون به طور گسترده در پوشاک مانند لباس های کش باف (جوراب و …)، بلوز، لباس زیر و… استفاده می شوند. ترکیبی از مقاومت عالی در برابر سایش، ظاهر و عوامل اقتصادی، الیاف پلی آمید را در موقعیت عالی در بازار الیاف فرش قرار می دهد و می توان انتظار داشت که این نایلون ها هم چنان بیش ترین الیاف مورد استفاده برای فرش ها خواهند بود.

3-2-1- الیاف اکریلیک
بیش ترین رشد در استفاده از الیاف آکریلیک به خاطر جایگزینی آن با پشم است. آکریلیک ها بسیاری از خواص مطلوب پشم را دارا بوده و در عین حال در بسیاری از حوزه ها که پشم در آن ها کمبود دارد، برتر هستند. الیاف آکریلیک مانند پشم، به دلیل گرمی، نرمی، توده زیاد، کیفیت کرک و توانایی بازیابی کشش ارزشمند هستند. ضمناً آکریلیک ها کم هزینه تر، مقاوم تر در برابر سایش و حمله شیمیایی و نسبت به تخریب ناشی از نور و گرما پایدارتر هستند. به علاوه آکریلیک ها، به وسیله بید و عوامل زیستی مورد حمله قرار نمی گیرند.
آکریلیک ها، در رقابت سختی با نایلون، پلی استر هستند و فقط در بازارهایی نفوذ کرده اند که در آن جا یک مزیت واضح در خواص بحرانی دارند. برای مثال آکریلیک ها از نظر مقاومت در برابر نور خورشید برتری دارند که باعث می شود در کاربردهای فضای باز مانند سقف خودروهای با سقف برزنتی(همانطور که در شکل زیر می بینید)، چادرها و سایه بان ها و… با ارزش باشند. همچنین از الیاف آکریلیک در پارچه های لباس، در لباس ها به عنوان خز مصنوعی، پارچه با ظاهر خز مانند و… استفاده می شود.

4-2-1-الیاف پلی پروپیلن
الیاف پلی پروپیلن که از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن به صورت یک پلیمر خطی تهیه می گردند و به اختصار پ-پ نامیده می شوند. خصوصیات پروپیلن باعث رشد سریع آن در صنعت نساجی در کنار دیگر صنایع شده است. از جمله کاربردهای این الیاف در انواع موکت ها، پارچه ها، طناب ها و… است.