الیاف بشر ساخته یا همان الیاف مصنوعی چیست ؟

الیاف بشر ساخته

الیاف بشر ساخته :: در قرن هفدهم دانشمندی به نام رابرت هوک ( ‏Robert Hooke‏ ) با مطالعات و تحقیقات خود بر روی کرم ابریشم دریافت که اگر بتواند مایعی را از سوراخ های بسیار ریز عبور دهد و بعد از خارج شدن از سوراخ ها آن را منعقد کند، خواهد توانست مانند کرم ابریشم الیاف مداوم یا فیلامنت تولید کند. در قرن نوزدهم یک بافنده به نام لویز شواب توانست الیاف بسیار ریز و ظریف شیشه را از طریق عبور شیشه مذاب از منافذ کوچکی و سپس سرد کردن آن ها در هوا تهیه کند.

پس از چندی سایر دانشمندان توانستند سلولز چوب را استخراج و در حلال مناسبی حل کنند و سپس از منافذ بسیار ریز عبور داده و الیاف ساخت دست بشر بر پایه مواد موجود در طبیعت تهیه کنند. در همین دهه دانشمندان آلمانی در تهیه مواد شیمیایی و مصنوعی و حلال های آن ها پیشرفت های چشمگیری کردند و با عبور دادن محلول پلیمر مواد مصنوعی از منافذ ریز موفق به تولید الیاف مصنوعی شدند.

در سال ۱۹۳۶ الیاف مصنوعی همچون پلی استرها، نایلون ها و سایر مواد مصنوعی در مقیاس تجاری به بازار عرضه شد و بعد از جنگ جهانی دوم انواع الیاف مصنوعی به مصرف رسید.‏

آشنایی با روش های ریسندگی و تولید الیاف بشر ساخته

قبل از بررسی انواع الیاف مصنوعی تهیه شده بهتر است شرح مختصری از روش تولید این الیاف که درمورد آنها کلّیت دارد بیان شود.
انواع روش های تولید الیاف مصنوعی قبل از کارخانه ریسندگی به چهار صورت است :
۱- تر ریسی (‏wet‏ ‏spinning‏)
۲- خشک ریسی (‏dry spinning‏)
۳- ذوب ریسی (‏melt‏ ‏spinning‏)
۴- ژل ریسی ( ‏Jel spinning‏) این روش تازه بوده و عومّیت ندارد.

ماده تشکیل دهنده الیاف به صورت مایعی است که می‌تواند انحلال یک ماده جامد در حلال یا مذاب یک پلیمر باشد که از سوراخ های یک رشته ساز که مشابه دوش حمام است با فشار ثابت عبور داده می‌شود. پس از خروج رشته های بسیار ریز الیاف از سوراخ ها مرحله انعقاد است که الیاف به حالت جامد در می آیند. این مرحله اساس کار روش های فوق را تشکیل می دهد.
در خشک ریسی و تر ریسی ماده جامدی در حلال حل شده که یا توسط دمش هوای گرم تبخیر می‌شود یا در آب از ماده اصلی جدا می‌شود که در صورت استفاده از ماده تبخیر شدنی از خشک ریسی و در صورت سنگین بودن حلال از روش های تر ریسی استفاده می‌کنیم.

الف) تر ریسی
مایع مخلوط حلال غیر قابل تبخیر و ماده اصلی الیاف از یک پمپ و یک هم زن عبور می‌کند سپس وارد رشته ساز شده و پس از عبور از استخر انعقاد با غلطک پیچیده می‌شود.

ب) خشک ریسی
در این روش محلول الیاف از پمپ و رشته ساز عبور کرده و از تونل هوای گرم رد می‌شود و حلال آن تبخیر شده و الیاف باقی می ماند. به علت دشواری این روش اغلب قیمت بیشتری دارد.

ج) ذوب ریسی
این روش مربوط به الیافی است که تا یک درجه حرارتی مذاب شده و در صورت خنک شدن به حالت اولیه باز می‌گردند. الیافی همچون نایلون و پلی‌استر از این دسته الیاف هستند که به آنها گرما نرم یا ترموپلاستیک می گویند. روش کار مطابق شکل زیر است و هوای خنک الیاف مذاب عبور کرده از رشته ساز را جامد و به حالت اول ولی رشته رشته در می آورد.‏

الیاف بشر ساخته
الیافی که بدست بشر ساخته می‌شود الیاف بشر ساخته نام دارد و  همان طور که ذکر شد دو دسته اند. یکی آن هایی که ماده اصلی در طبیعت هست ولی به شکل الیاف نیست و بشر با یکی از روش هایی که در بالا ذکر شد آن ها را به صورت الیاف در می‌آورد. دسته دیگر کلاً مصنوعی اند یعنی ماده اولیه نیز در آزمایشگاه با فرایندهای شیمیایی تولید شده و باز مطابق یکی از روش های فوق به صورت الیاف در می آیند.
الیاف دسته اول را بازیافتی یا رژنره می گویند. ویسکوز، استات، کوپر آمونیوم، کازئین و … از این دسته اند.

الیاف بازیافتی‏
الیاف بازیافتی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
۱- آن هایی که ماده اولیه آن ها مثل پنبه سلولز است.
۲- آن هایی که ماده اولیه شان مثل پشم پروتئین است.
۳- آن هایی که ماده اولیه شان مثل شیشه معدنی است.

‏  الیاف بازیافتی سلولزی‏
شامل ویسکوز، استات، کوپر آمونیوم، پلی نوزیک است.
تهیه الیاف ویسکوز توسط دو شیمیدان که مطالعات دقیقی روی ساختمان سلولز موجود در گیاهان داشتند در سال ۱۸۹۱ کشف و در سال ۱۸۹۲ به ثبت رسید. ولی به علت استحکام کم این الیاف مدت ها طول کشید به صورت تجاری به بازار عرضه شود. کلیه محصولات طبیعی که دارای سلولزکافی باشند برای تهیه این الیاف مناسب است. غالباً از الوار درختان، تفاله نیشکر، کاه برنج و گندم استفاده می‌شود و این مواد طی مراحل مختلفی به صورت خمیر خاصی که درصد ناخالصی آن بسیار کم است در می آیند و پس از عبور از رشته ساز و استخر انعقاد به صورت الیاف در می آیند. در نتیجه روش تولید الیاف ویسکوز تر ریسی است زیرا حلالی که برای ایجاد خمیر الیاف به کار می رود قابل تبخیر نیست.

خواص فیزیکی الیاف ویسکوز
گرچه ویسکوز از نظر مولکول های شیمیایی بسیار شبیه پنبه است و گاهی از پنبه های نا مرغوب تهیه می‌شود ولی سطح ظاهری آن مانند پنبه پیچ و تاب ندارد و سطح مقطع آن چند وجهی است و دندانه دار به نظر می رسد.
کلیه الیاف بشر ساخته می‌توانند در قطرها و طول های دلخواه تهیه شوند و این تفاوت عمده این الیاف با الیاف طبیعی است که اغلب در یک قطر و طول ثابت هستند.

استحکام این الیاف با تحقیقات صورت گرفته بهبود یافته و بر خلاف پنبه با جذب رطوبت استحکامش کاهش می‌یابد و علت آن نیز وجود مناطق آمورف بیشتر نسبت به پنبه است و البته این خاصیت میزان جذب رطوبت و رنگپذیری بیشتری را ممکن ساخته است. درحالت استاندارد % ۱۲ جذب رطوبت دارد درحالی‌که پنبه % ۸  جذب رطوبت دارد. خاصیت ارتجاعی ویسکوز از پنبه نیز کمتر است و در نتیجه چروک پذیری بالایی دارد. به علت صاف بودن سطح الیاف ویسکوز از پنبه درخشنده تر است ولی در آب جوش این درخشندگی را از دست می دهد. الیاف ویسکوز در برابر نور آفتاب به مدت طولانی تغییر رنگ داده و تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد حرارت مقاومت می‌کند.

خواص شیمیایی الیاف  ویسکوز
همانند پنبه اسیدها ویسکوز را تخریب می‌کنند ولی مقاومت ویسکوز در برابر قلیا و سود بسیار خوب است. از آنجایی که الیافی که با روش های مصنوعی تولید می‌شوند فر و موج و چین ندارند و البته باید تا حدودی مشابه الیاف طبیعی باشند اغلب این الیاف را به روش های مختلف مشابه الیاف طبیعی چین دار می‌کنند. ویسکوز نیز به روش های شیمیایی یا مکانیکی چین زده می‌شود.

به علت استحکام کم الیاف ویسکوز اغلب برای ملحفه، رومیزی، لباس زنانه، پیراهن مردانه، زیر پوش و لباس ورزشی استفاده می‌شود.در واقع کلیه الیاف بازیافتی که از سلولز تهیه می شوند را ریون می نامند و ویسکوز همان ویسکوز ریون است که در بازار موجود می باشد.

الیاف بازیافتی پروتئینی
ماده اصلی این الیاف پروتئین است که ممکن است حیوانی یا گیاهی باشد. همانند کازئین که تحت نام الیاف مدینوا در ایتالیا از شیر تهیه می‌شود. الیاف فیبرولان انگلستان که از بادام گرفته می‌شود و الیاف ویکارا که از دانه ذرت در امریکا تهیه می‌شود. از آنجایی که این الیاف کاربرد چندانی ندارد توضیح بیشتری لازم نیست.البته ذکر این نکته جالب است که کازئین از پشم ارزان تر است و اغلب به صورت مخلوط یا خالص برای فرش ماشینی یا لباس های کشباف به کار می رود.

الیاف بازیافتی معدنی
الف) الیاف شیشه
در سالهای جنگ جهانی اول آلمان ها به علت کمبود پنبه نسوز درصدد برآمدند تا الیاف شیشه را ساخته وجایگزین نمایند .آنها پس ازمطالعات زیاد توانستند با دستگاههای ساده وابتدایی مقدار کمی شیشه تولید نمایند وپس ازسالها مطالعه وپیشرفت ماشین آ‌لات دو شرکت توانستند الیاف شیشه را به مقدار زیاد تولید کنند .
الیاف شیشه به علت ویژگی های خاص درصنایع دیگر بیشتر از نساجی کاربرد دارد .الیاف شیشه از سنگ معدن سیلیکات ، سنگ آهنگ و بوراکس وکربنات سدیم درکوره تهیه می شود .درمقابل موادشیمیایی مقاوم است ولی قلیاهای گرم وغلیظ آن را متلاشی می کنند . علی رغم مقاومت زیاد، دربرابرسایش مقاوم نیستند وجذب رطوبت نیز ندارند قابلیت کشش نیز ندارند وبیشتر در درپارچه های آباژور، رومیزی ولباس های ضد آتش کاربرد نساجی دارند . همچنین دربدنه هواپیماها واتومبیل به علت مقاومت زیاد دربرابر ضربه به کار می روند .ازآنجایی که جریان الکتریسته را عبور داده وحرارت را عبور نمی دهند برای عایق بندی ساختمان ها ولوله ها به عنوان پشم شیشه به کار می روند .

ب) الیاف فلزی
شاید بتوان گفت الیاف فلزی طلا ونقره اولین الیاف ساخت دست بشر بوده است .درقدیم برای تهیه پارچه های تزئینی زردبفت مورد استفاده قرار می گرفتند .انواع الیاف فلزی از قبیل طلا، نقره ،آ‌لومینیوم ،مس و… امروزه تولید می شوند .
‏
‏  الیاف مصنوعی
الیاف مصنوعی -الیاف بشر ساخته به الیافی گفته می شود که مواد اولیه آن همان عناصر هیدروکربنی هستند ودر طبیعت وجود ندارد بلکه می بایست با روشهای شیمیایی و فیزیکی ساختارهای جدیدی را تهیه کرد .  از انواع آن می توان به موارد کلی زیر اشاره کرد :

۱. پلی آ‌میدها (نایلون)
۲. پلی استرها (پلی استر)
۳. پلی اکریلو نیتریل (اکریلیک)

الف) نایلون :
درسال ۱۹۲۸ شرکت دوپنت ازدکتر کاروترز دعوت کرد که تحقیقات خود را درآزمایشگاه های آن شرکت برروی مواد پلمیری آغاز کند .نتیجه زحمات او با توجه به ساختمان ابریشم ایجاد پلیمر اولیه نایلون بود .  ریسندگی نایلون درکارخانه تولید الیاف به صورت مذاب یا ذوب ریسی ‏melt spinning‏ انجام  می شود . دانه های ریز پلیمر نایلون یا چیپس نایلون پس از تولید وخشک شدن درمخزن ایجاد کننده مذاب ریخته شده  و از رشته ساز عبور داده می شوند . دراین مخزن یک منطقه حرارتی و دو همزن مارپیچی قراردارد رشته های نایلون که از رشته ساز خارج شوند درتماس با هوا سریع جامد شده والیاف بدست می آیند .
نایلون بدست آمده بسیار استحکام کمی دارد از این رو نیاز به کشش دارد تا نظم ملکولی آن افزایش یافته و استحکام بیشتر گردد .‏

‏*خواص فیزیکی نایلون
سطح مقطع عرضی نایلون گرد وسطح طولی آن صاف است . وزن مخصوص یا چگالی آن ۱۴/۱ است .الیاف نایلون کنونی دارای استحکام خوبی هستند ومی توان آنها رااز محکمترین الیاف نساجی به حساب آورد . در حالت مرطوب ….۲۰-۱۰ درصد استحکام خود را از دست می دهند . نایلون خاصیت بازگشت به حالت اولیه خوبی نیز دارد. از این رو نخ تهیه شده از الیاف نایلون ازنقطه نظر شکل گیری مناسب کشباف است .خاصیت ارتجاعی نایلون از ابریشم نیز بهتر است .

خاصیت اشتغال نایلون بهتر از پنیه ویسکوز وابریشم و پشم است ومقاومت بهتری دارد . دربرابر شعله ذوب می شود واحتمال انتقال آتش به اطراف درمورد آن کم است . اکسیژن هوا، رطوبت ونور بر نایلون اثر کرده وآن را تجزیه می کنند. جذب رطوبت نایلون کم ودرحدود ۲/۴ درصد است .به علت رطوبت کمی که جذب می کند خاصیت ایجاد الکتریسته ساکن آن زیاد است واین مسئله در ریسندگی ایجاد مشکل می کند .

*خواص شیمیایی نایلون
به طور کلی اسیدها به نایلون آسیب می رسانند ولی قلیا برآن اثر چندانی ندارد . سفید کننده ها نیز سبب تجزیه وتخریب نایلون می شوند .ازموارد کاربرد نایلون درالبسه ورزشی ،جوراب است . پارچه نایلون به علت حالت ارتجاعی خود زانو نمی اندازد .برای موکت وفرش ماشینی با مخلوط الیاف دیگر به کار می رود. از آنجایی که الیاف نایلون با استحکام فوق العاده زیاد نیز تولید شده است .برای نخ تایر اتومبیل وهواپیما نیز از الیاف نایلون استفاده می شود .همچنین برای ساختن شیلنگ آتشفشانی ،تسمه ،تورماهیگیری،چتر و طناب بکار می رود ازآنجایی که استحکام سایشی آن خوب است برای مسواک نیز به کار می رود .

ب) الیاف پلی استر
با اینکه پلی استراهمیت صنعتی خود را از ۴۰ سال قبل کسب نموده است ولی تحقیقات درمورد الیاف پلی استر توسط کاروترز از سال ۱۹۲۸ شروع شد .این الیاف برخلاف محصولاتی که تا آ‌ن زمان ساخته شده بود درمقابل رطوبت وحرارت مقاوم بود . از این تاریخ به بعد مطالعات وتحقیقات به صورت وسیعی ادامه یافت وتا امروز هزاران پلی استر به ثبت رسیده است .ریسندگی پلی استر درکارخانه تولید الیاف نیز مشابه نایلون است ودسته تاوهای زیادی تولید می شود فیلامنت های اولیه را می توان به طول های دلخواه برش داد وعدل بندی کرد .‏

‏*خواص فیزیکی پلی استر
سطح مقطع عرضی الیاف پلی استر نیز گرد وصاف است .چگالی آن ۳۸/۱ وزیردست آن به صورت مخلوط بهتر است .
استحکام خشک وتر الیاف پلی استر مشابه وخوب است ولی جذب رطوبت آن بسیار کم وحدود ۵% است .مقاومت حرارتی آن بالا بوده ومی توان با حرارت آن را به فرم ودلخواه ثبت کرد .به علت جذب  رطوبت کم الیاف پلی استر غالباً در ریسندگی تولید الکتریسته ساکن می کند همچنین ذرات گرد وغبار کثیفی نیز به آن می چسبد و به همین علت است که یقه پیراهن های پلی استر کثیف شده ودیر پاک می شود .

 

*خواص شیمیایی پلی استر

الیاف پلی استر به علت ساختار شیمیایی خاص ملکول آن و بلوری بودن وجذب رطوبت کم آن اغلب مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی دارد .

ج) الیاف اکریلیک
الیاف اکریلیک یکی ازمهمترین وپرمصرف ترین الیاف مصنوعی به شمار می رود . تحقیق درباره تهیه این الیاف از سال ۱۹۴۰ شروع و اولین محصول تجاری در ۱۹۴۸ به نام اورلون وارد بازار شد .ازآن به بعد تحقیقات ومطالعات گسترده ای درمورد اصلاح خصوصیات آن انجام گرفت که منجر به تولید تعداد متعددی از این نوع الیاف  گردید .حدود ۸۵% الیاف اکریلیک را آکریلونیتریل تشکیل می دهد . ماده اولیه تولید اکریلیک از کربید کلسیم وآب تشکیل می شود .درصورتی که پلیمر تشکیل شده دریک حلال سبک قابل حل شدن باشد بعد ازتهیه محلول اکریلونیتریل وحلال مشابه نایلون از روزنه های رشته ساز عبور کرده وبا هوای گرم جامد می شود. در واقع حلال آ‌ن خارج می شود .اما اگر حلال سنگین باشد و با هوا تبخیر نشود الیاف را از استخر آب عبور می دهند تا حلال آن از آن درآب جدا شود وبه آ‌ن ترریسی می گویند .‏

الیاف اکریلیک ترریسی شده
درصورتی که ماده حلال ازمواد معدنی باشد سطح قاعده دایروی است ودرصورت آلی بودن حلال سطح مقطع لوبیایی شکل است .مزایای ترریسی عدم تغیر رنگ الیاف ، بازیابی آسان حلال از آ‌ب استخر وامکان رنگرزی همزمان با ریسیدن پلیمر است .ازمعایب آن سرعت پایین وعدم کنترل دقیق حمام انعقاد یا استخر آب است که باعث پایین بودن قیمت کلی این الیاف نسبت به موارد خشک ریسی می شود .ازمیان الیاف اکریلیک که ما می شناسیم انواع زیر ازخانواده ترریسی ها محسوب می شوند .

الف ) اکریلان شامل :‏
‏ ‏Dralon L‏  آلمان
‏Dralon W‏  آلمان
‏AKSACRYL‏  آکسا ترکیه
‏Vonnel‏  ژاپن
ب) ولیکرن شامل :
‏Nitron “D‏” بلاروس
‏Buluma‏  پرتقال
ج) کورتل شامل :
‏Nitron”S‏” بلاروس
‏Lengzhon‏  چین
د) کاشمیلون شامل :
‏Hamilon‏  کره
ھ ) کرسلان شامل :
‏Exlon‏ ژاپن
‏Cfcl‏ هند
الیاف اکریلان ژاپن، آکسا، ترکیه و درلون بایر آلمان ازنوع “‏L‏” ازاین دسته است دارای خصوصیات عمومی زیر می باشد.

اکریلان
سطح مقطع دایره ای چروک خورده
چگالی :۱۷/۱
تنش تاحد پارگی : خیس ۲۰  خشک ۲۴
استحکام کششی :  خیس ۲   خشک ۵/۲
رطوبت بازیافتی :۲۴/۱%‏

کورتل
الیاف کورتل که بلاروس ‏Nitron”S‏” شامل آن است .
استحکام کششی :  خشک ۵/۳ -۳   خیس ۳-۵/۲
چگالی :۱۷/۱
جذب رطوبت :۳
رطوبت بازیافتی : ۱۶/۱%

یکی از خواصی که الیاف اکریلیک دارند ایجاد خاصیت جمع شوندگی درآنهاست و این خاصیت سبب ارائه نخ های آکریلیک پفکی به بازارشده است .این الیاف برای تهیه پلیور وپتو والبسه زمستانی بسیار مناسب است واساس آنها نیز برمبنای مخلوط کردن الیاف اکریلیک با جمع شدگی های متفاوت با هم است . به صورتی که الیاف اکریلیک تحت کشش را با حرارت تثبیت می کنند وا ین قابلیت را درآن ایجاد می کنند که تا ۲۵-۲۰ درصد درحالت بخار بتواند جمع شود .

سپس این الیاف وفیلامنت ها را برش داده و با الیافی که جمع شدگی ندارند طی چند مرحله پاساژ مخلوط کرده ونهایتاً درصورتی که بخواهند نخ کاموا پفکی ایجاد کنند کلاف پیچ کرده وحرارت ورطوبت می دهند وبرای پتو پس از طی مراحل بافت وچاپ بخار داده می شود . اکریلیک با عنوان پشم مصنوعی برای انواع البسه، فرش وپتو کاربرد دارد وحفظ گرما از خصوصیات خوب آن است که کاربردهای زمستانی به آن داده است .‏

 

ارسال مقالات و ترجه جهت انتشار در سایت : info@kohanjournal.com

جهت دریافت آخرین خبرها و به روز ترین نمایشگاه های نساجی و فرش ماشینی ایران و جهان در فرم زیر ثبت نام کنید