به نام خدا
ترجمه فصل اول کتاب « High performance fibers»
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
فصل اول: پیش گفتار
1-1 نسل جدید الیاف
1-1-1 الیاف موسوم به « فوق کارا »
1-1-2 همةالیاف به جز انواع بسیار ارزان قیمت آنها ، به نوعی فوق کارا محسوب میشوند. تقاضای زیادی در مورد الیاف طبیعی ( پنبه ، پشم ، ابریشم و .... ) در قالب پارچه های مد (لباس ، مبلمان داخلی ، فرش و . .) وجود دارد. در طی صد سال گذشته ، الیاف طبیعی کاربردهایی در زمینههای مهندسی نیز داشته اند که "منسوجات فنی یا صنعتی" نامیده میشود. با ظهور الیاف بشر ساخته (ریون ، استات ، نایلون ، پلی استر و...)در نیمة اول قرن بیستم ، نه تنها کیفیت های با کارایی بالای جدیدی به عرصة پارچههای مد افزوده شد، بلکه خصوصیات فنی برجستهای نیز توسط این الیاف ارائه گردید . برای مثال ، از سال 1900 که تا آن موقع از نخهای پنبهای برای استحکام تایرهای اتومبیل استفاده میشد ، رویکردی به سوی استفاده از نخهای ریون بهبود یافته شکل گرفت و در فاصلة 1935 تا 1955 این جایگزینی به طور کامل محقّق شد و بعد از آن جهتگیری به سمت نایلون ، پلی استر و فولاد بود که امروزه نیز بازار فروش را قبضه کردهاند . به همین شکل جایگزینی الیاف طبیعی و الیاف بازیافتی توسط الیاف مصنوعی در بسیاری از منسوجات فنی اتفاق افتاد.
حداکثر استحکام الیاف پلی استر تجاری حدود g/den 10 (تقریبا برابر N/tex1) یا 1 گیگا پاسکال (Gpa) با افزایش طول تاحدپارگی بیش از 10 درصد می باشد. ساختار دارای استحکام نسبتا بالا و نیز دارای افزایش طول تاحدپارگی نسبتا زیاد، انرژی بسیار بالایی را در هنگام پارگی آزاد میکند که به آن « کارِ گسیختگی» گفته میشود. « خواصّ بازیابی خوب» به این معنی است که این الیاف میتوانند در مقابل ضربات و شوکهای مکرر و شدید مقاومت کنند. دراینرابطه نایلون و پلی استر الیاف فوق کارای بیرقیبی بودهاند. با این وجود افزایش سختی آنها با سرعت یافتن بارگذاری، باعث افت کارایی آنها در زمینههای بالستیک (حرکت پرتابهها) میشود. نکتة مهم این است که پلیاستر بهعنوان یک لیف منتخب جهت ساخت ریسمانهای فوق کارا با قدرت تحمل حداکثر1500تن به ثبت رسیده است و بهعنوان طناب لنگر برای تجهیزات نفتی در عمق 1000 تا 2000متری آب مورد استفاده قرارگرفته است.خصوصیات استحکامی برجستة الیاف الاستومری مثل لایکرا توان بالقوهای برای ایجاد کاربردهای فنی خاص دارد. به هرحال بهدلیل کاربرد وسیع این الیاف در نساجی، این الیاف در کتاب دیگری از این مجموعه مورد بحث قرار خواهند گرفت.
در ربع آخر قرن بیستم، نسل دوم الیاف مصنوعی بوجود آمد. همانگونه که در شکل 1-1 نشان داده شده است. ظهور الیاف« فوق کارا » از لحاظ ایجاد استحکام و سختی بالا، گام جدیدی محسوب می شود. این الیاف دارای مدول و نیز استحکام بالا می باشند این ویژگی ، مشخصة الیاف پلیمری و غیر آلی است که در فصل دوم تا هفتم کتاب تشریح خواهد شد. سایر اعضای این نسل جدید که در فصل های هشتم و نهم توضیح داده می شوند، الیافی با مقاومت حرارتی و شیمیایی بالا هستند . یک نکتة منفی ممکن است در اینجا وجود داشته باشد و آن اینکه هیچ کدام از الیافی که دراین کتاب از آنها نام برده میشود، بازاری در عرصة پوشاک، اثاثیه منزل و سایر مصارف داخلی منازل پیدا نکردهاست. بجز برخی کاربردهای فنی مثل محافظت در مقابل گلوله یا آتش، در بقیة موارد ، این راحتی و زیبایی استکه اولویت را در بازار نساجی به خود اختصاص می دهد. الیاف شیشه که تاریخچه قدیمی دارد، نیز در دهة 1930 و در خلال پیشرفتهایی جنبة تجاری پراهمیتی پیدا کرد. این لیف در حقیقت متعلق به نسل اول الیاف مصنوعی میباشد ؛ اما به هرحال بدلیل خصوصیات و مصارف آن مشمول مباحث این کتاب گردیده است.
نسل سوم الیاف نیز شکل گرفته است که به منزلة گذرگاه اتصال قرن بیستم به قرن بیستویکم تلقی میگردد. در این نسل،« الیاف هوشمند» حضور دارد که با خواص شیمیایی و فیزیکی ویژهاش ابعاد جدیدی به کاربرد منسوجات داده است. یک نمونه از آن با نام سوئیچ نرم ، الیافی است که تحت فشار موضعی، رسانای الکتریکی میشود. لیکن این الیاف در ماوراء قلمروی مطالب این کتاب حرکت می کند و هنوز آمادة مباحث تشریحی نیست.
الیاف تکسچره
مقدمه
بخش های مختلف صنعت نساجی مانند ریسندگی، بافندگی، رنگرزی و چاپ از قرن ها پیش متداول بوده است، ولی تکسچرایزینگ پس از تولید فیلامنت ها یا الیاف ممتد مصنوعی جهت ایجاد خواص مطلوب بهکار گرفته شده است. با توجه بهاینکه تولید انبوه الیاف مصنوعی ازسال1940 میلادیآغازگردید میتوان دریافتکه تکسچرایزینگ یکی از اعضاء جوان صنعت نساجی است که بخش زیادی از تحقیقات را به خود معطوف ساخته و در آینده نیز پیشرفت های زیادی خواهد کرد.
لغت تکسچرایزینگ از تکسچر یا منسوج مشتق شده است که بیان کننده مجموعه خواص منسوجات از نظر زیردست، ظاهر و نوع بافت است. به هر حال تکسچرایزینگ را میتوان مجموعه عملیات هایی در جهت مناسب ساختن فیلامنت های مصنوعی برای تولید منسوجات تعریف نمود.
نخ های فیلامنتی صاف به علت نداشتن حجم برای تولید پوشاک مناسب نیستند و بهطورکلی کاربردهای محدودی دارند. تکسچرایزینگ در دهه 60 و 70 میلادی با سرعت زیادی رشد نمود و باعث بکارگیری بیشتر الیاف مصنوعی با کاربردهای وسیع شد. این محدوده شامل تریکو بافی، پتو و کفپوش ها و مبلمان و ... است.
آشنایی
الیاف طبیعی معمولاً دارای مقداری تجعد یا فر و موج در طول خود است که در نتیجه آن الیاف حجیم میشوند. حجیم بودن الیاف از نقطه نظر هایی بسیار مطلوب است زیرا باعث افزایش قدرت عایق بندی گرمایی منسوجات میشود ولی الیاف مصنوعی با توجه به نوع تولید آن غالباً دارای سطح صاف و سطح قاعده مدور هستند.
پارچه هایی که با فیلامنت های صاف بافته میشوند لغزنده بوده و به بدن می چسبند و قدرت عایق بندی حرارتی کمی دارند، همچنین قادر به انتقال رطوبت و عرق بدن نبوده و در کل پوشش مطبوعی ندارند. البته الیاف مصنوعی نسبت به الیاف طبیعی دارای مقاومت سایشی بیشتری هستند و راحت تر شستشو و خشک میشوند. از این رو جهت استفاده از الیاف مصنوعی در مصارف نساجی لازم است که این الیاف دارای فر و موج شده یا حجیم شوند. تکسچرایزینگ این عملیات را به روش های گوناگون انجام می دهد. بدین وسیله الیاف مصنوعی دارای خاصیت فنریت در نخ های استرچ، انتقال رطوبت بهتر، حجیم تر، عایق گرمایی میشوند. و در کل روش های مختلف حجیم کردن الیاف مصنوعی اغلب از خاصیتی از این الیاف به نام ترموپلاستی آن ها استفاده میکنند. خواص ترموپلاستی به معنای آن است که الیاف مصنوعی در اثر حرارت نرم شده و قابلیت تغییر فرم پیدا میکنند.البته الیافی که خاصیت ترموپلاستیک ندارند را نیز میتوان توسط هوای فشرده حجیم کرد.
ادامه مطلب... تقسیم بندی روش های تکسچرایزینگ
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 1936 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 :
1- تر ریسی (wet spinning)
2- خشک ریسی (dry spinning)
3- ذوب ریسی (melt spinning)
4- 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 حیوانی
این دسته از الیاف از بدن حیوانات بدست می آید و بر پایه پروتئین استوارند. پشم گوسفندان پرمصرف ترین الیاف حیوانی است. پشم سایر حیوانات همچون شتر، موی بز، خرگوش و ... نیز در صنعت نساجی کاربرد دارند. یکی دیگر از الیاف حیوانی پرکاربرد ابریشم است که از پیله کرم ابریشم بدست می آید.
الیاف پشم
یکی از قدیمیترین و مهمترین الیاف نساجی پشم است. قرن ها قبل از میلاد مسیح مصریان و یونانی ها پشم را میریسیدند. در قرون وسطی صنعت پشم در شهرهای ایتالیا به اوج خود رسید و سپس در سایر کشورها رواج یافت. اکثر کشورهای دنیا تولید کننده پشم هستند ولی در کشورهایی مانند استرالیا، نیوزلند و زلاندنو و آفریقای جنوبی پشم از اهمیت فراوانی برخوردار است.
عوامل مؤثر بر پرورش پشم :
1- نژاد گوسفند
2- آب و هوا : به عنوان پشم گوسفندان سرد و مرطوب ضخیم و بلند است در حالی که پشم گوسفندان گرم سیر
نازک و مناسب
3- خاک : گوسفندان مراتع حاصلخیز پشم نرم و تمیز دارند و گوسفندان مناطق خشک و زمین های گچی پشم آن ها رشد سریعتری دارد زیرا خاکشان کلسیم دارد و پشم گوسفندان مناطقی که خاک رسی دارد پفکی است.
4- تغذیه گوسفند
خواص فیزیکی الیاف پشم
ساختمان پشم از مقطع عرضی از سه بخش تشکیل شده است.
الف) پوسته خارجی (کوتیکل) ب) قسمت میانی (کورتکس) ج) هسته مرکزی (مدولا)
سطح الیاف پشم فلسی و پولکی شکل است و همانند ساقه درخت خرما زیر میکروسکوپ به نظر می رسد. جهت فلس ها از پایین به بالا است. پشم های ضخیم به علت بزرگتر بودن فلس ها براق تر به نظر می رسند.
طول الیاف پشم کوتاه 5/12- 4 سانتی متر، الیاف متوسط 15- 5/6 سانتی متر و الیاف بلند 5/37- 5/12 سانتی متر است. هرچه طول بلندتر باشد قطر بیشتر است و در حالت متوسط 34- 24 میکرون است.
پشم از نظر چین خوردگی در بین الیاف طبیعی بی نظیر است و در استحکام پشم و درگیر شدن آن با هم هنگام ریسندگی اهمیت دارد. الیاف ظریف دارای چین و فر و جعد بیشتری هستند. الیاف ظریف در هر سانتی متر 75 چین دارد و الیاف ضخیم 13- 12 چین.
الیاف پشم بر خلاف پنبه در رطوبت 20- 15 درصد استحکام خود را از دست می دهند و باز هم بر خلاف پنبه از حالت ارتجاعی فوق العاده ای برخوردار است به طوری که چروک پذیری کمی دارد. این مورد به همان چین خوردگی پشم بر می گردد. یکی از خصوصیات با اهمیت پشم گرمی و حالت اسفنجی آن است که سبب حبس شدن هوا و عایق گرمایی شدن آن میشود به طوری که برای البسه زمستانی و پالتو کاربرد فراوان دارد. همچنین به علت ساختار خاص پشم هنگام جذب رطوبت گرما آزاد میکند و مشابه پنبه بسته به میزان رطوبتی که جذب میکند مقداری حرارت آزاد میکند و این کاربرد پشم را برای کت و پالتو زیاد کرده است.
از دیگر خواص پشم عایق الکتریسیته بودن آن است به طوری که برای فردی که دچار برق گرفتگی شده میتوان به کمک یک پتوی پشمی یا کت پشمی فرد را از محل برق گرفتگی جدا کرد. ولی خود پشم در فرایند ریسندگی تولید الکتریسیته ساکن میکند.
در میان الیاف، پشم با جذب %30 رطوبت نسبت به وزن خود دارای بالاترین میزان جذب رطوبت است. مقاومت حرارتی پشم در برابر گرما تا 130 درجه است و در 300 درجه ذغال میشود.
خواص شیمیایی پشم
ماده اصلی پشم پروتئین است که کراتین نام دارد. پشم در برابر اسیدها بجز اسید سولفوریک و اسید نیتریک مقاوم
است. سفید کننده ها نیز اثر زیان آوری بر استحکام پشم دارند. پشم در برابر قلیا و سود بسیار حساس است و در شستشوی لباس پشمی نباید از صابون هایی که قلیایی اند استفاده کرد. در آب جوش نیز خاصیت ارتجاعی پشم از بین می رود و تغییر شکل دائمی می دهد. از این رو بهتر است لباس های پشمی در آب خنک شسته شوند.
پشم به علت داشتن چین های طبیعی و خاصیت ارتجاعی عالی در قالی بافی کاربرد فراوانی دارد. انواع فاستونی و لباس های پرکاربرد از پشم تهیه میشوند.
از انواع دیگر الیاف حیوانی مواردی است که کاربرد چندانی ندارند همانند موی خرگوش، الیاف موهر که از بدن بز آنقوره تهیه میشود و در آفریقا و امریکا یافت میشود، الیاف کشمیر که از موی بز کشمیر تهیه میشود و در چین، هند، ایران و افغانستان وجود دارد، لاما که پشم شتر آرژانتین و بولیوی است، آلپاکا که از شتر خانواده لاما تهیه میشود و در امریکای جنوبی قرار دارد و نهایتاً ابریشم که صنعت عمده ای در نساجی است.
الیاف ابریشم
صنعت ابریشم در 2700 سال قبل از میلاد مسیح در خانواده سلطنتی چین رایج بود. در قرن پانزدهم توسط اعراب و از جاده ابریشم به اروپا منتقل شد. ابریشم 3800 سال پیش وارد ایران شد و ایران از تولید کنندگان عمده ابریشم گردید. حدود 120 سال پیش دولت های استعمارگر جهت نابودی صنعت ابریشم در ایران بیماری را وارد کردند که سبب نابودی کلیه کرم های ابریشم و صنعت نوغان داری در ایران شد.
خواص ابریشم
سطح مقطع مثلثی شکل و طول 1800- 400 متر قطر آن 16- 8 میکرون است و رنگ آن زرد کم تا خاکستری است و از نظر استحکام از محکمترین الیاف طبیعی است و در حالت مرطوب 15 درصد استحکام خود را از دست می دهد و با خشک کردن دوباره استحکام خود را به دست می آورد.
ابریشم 50- 20 درصد طول خود کش می آید و خاصیت ارتجاعی خوبی دارد و تا 35% وزن خود آب جذب میکند. ابریشم در اسید کلریدریک غلیظ در عرض 3-2 دقیقه حل میشود. ابریشم ضد چروک است و دیر کثیف میشود و برای لباس زنانه و کودک مناسب است.
الیاف گیاهی کتان
دسته دیگری از الیاف طبیعی گیاهی، کتان است که جزء الیاف گیاهی ساقه ای میباشد. کتان احتمالاً اولین لیف ساقه ای بود که توسط انسان در نساجی به کار رفته است. نمونه هایی از پارچه های کتانی در سواحل سوئیس یافت شده است. لباس مومیایی های 4500 سال پیش نیز از کتان بوده است. قرن ها قبل از میلاد مسیح بازرگانان فینیقی کتان را از مصر به اروپا آورده اند. در قرن هفدهم پارچه های کتانی به صورت صنعت خانگی در بیشتر کشورهای اروپای شرقی متداول بود.
گیاه کتان در بسیاری مناطق دنیا که دارای آب و هوای معتدل است رشد میکند. بهترین شرایط جوی برای این گیاه آب و هوای ملایم ابری و کمی رطوبت است. عمر این گیاه یک ساله بوده و در شرایط مناسب تا یک متر رشد میکند.
بهترین نوع کتان در کشورهای فرانسه، بلژیک، ایرلند، لهستان و هلند کشت میشود. در کانادا، امریکا، آلمان و ایتالیا نیز نوع پست آن رشد میکند.
ساختمان ظاهری الیاف کتان
بخش اعظم سلول کتان سلولز است. نمای آن زیر میکروسکوپ صاف و شفاف بدون پیچیدگی است. مقطع عرضی آن چند ضلعی و دارای کانال هایی میباشد. طول الیاف کتان وابسته به ساقه گیاه اولیه آن دارد. طول الیاف مناسب نساجی 60- 40 سانتی متر است. قطر کتان نیز بین 25- 12میکرون متغیر است. از نظر رنگ ظاهری کتانهای سفید، زرد، سبز و قهوهای وجود دارند. استحکام آن به علت نظم داخلی مولکولی و تعداد بیشتر مناطق بلوری تقریباً دو برابر پنبه است و همانند پنبه نیز در حالت مرطوب استحکامش افزایش می یابد. کتان 10- 8 درصد وزن خود آب جذب میکند و استحکام آن تا 20 درصد افزایش می یابد. از نظر ظاهری از پنبه درخشان تر است و از نظر خواص حرارتی تا 120 درجه سانتیگراد را تحمل میکند.
خواص شیمیایی کتان
از نظر خواص شیمیایی مشابه پنبه است ولی جذب رنگ کمتری دارد. کتان به علت استحکام خوبی که دارد برای پارچه های چادر (خیمه)، رومیزی و لباس های دریانوردان، بند کفش و نخ صحافی ها و انواع طناب کاربرد دارد.
الیاف گیاهی چتایی (Jute)
این الیاف نیز از ساقه گیاهان بدست می آید که گیاه آن کرکروس نام دارد. خواص و طرز تهیه آن نیز مشابه کتان
است. کنف و رامی نیز از سایر الیاف گیاهی است که از ساقه گیاهان بدست می آیند.
الیاف سیسال (Sisal)
این نوع الیاف طبیعی گیاهی از برگ گیاه سیسال بدست می آید که در مکزیک می روید. از نظر خواص شبیه الیاف ساقه ای است و از آنجایی که خشک است برای تسمه نقاله و طناب کاربرد دارد و کاربرد البسه ندارد.
الیاف طبیعی
همان طور که ذکر شد این الیاف بر حسب منبع اولیه خود به سه دسته الیاف گیاهی، حیوانی و معدنی دسته بندی میشوند. الیاف گیاهی که منشأ شیمیایی آن ها سلولز است از منابعی همچون دانه گیاهان، برگ گیاهان، ساقه گیاهان و میوه گیاهان تهیه میشوند.
الیاف طبیعی گیاهی (سلولزی)
سلولز ماده اولیه الیاف گیاهی است و این دسته از الیاف به صورت لیف و کرک در قسمت های مختلف گیاه یافت میشود. از انواع الیاف گیاهی میتوان به پنبه که مهمترین لیف گیاهی است اشاره کرد همچنین کتان، چتایی، کنف، نارگیل و یک دسته الیاف که از برگ گیاه مانیلا و سیسال تهیه میشود.
یکی ازمهمترین الیافگیاهی پنبه است. درحال حاضرمهمترین بخش ازصنایع نساجی به بافت پارچه های پنبه ای اختصاص دارد. مصرف پنبه به عنوان الیاف در نساجی به قرن ها قبل از میلاد مسیح برمی گردد. پارچه های پنبه ای اولین بار توسط مصریان قدیم و چینی ها بافته شدند. کشت پنبه از مشرق زمین به اروپا برده شد و در قرن چهاردهم میلادی کشت پنبه در اسپانیا و ایتالیا و در قرن شانزدهم در انگلستان و فرانسه متداول شد. پنبه از زمان قدیم در ایران کشت می شد و ایران جزء کشورهای تولید کننده پنبه جهان محسوب میشود.
گرچه مشخص نیست به طور دقیق برای اولین بار کدام کشور اقدام به تولید نخ از الیاف پنبه کرده است ولی مدارک نشان میدهد که هندوستان در ریسندگی و بافندگی الیاف پنبه و تولید پارچه های ظریف و ضخیم پنبه ای تبحر داشته است. پارچه های سلطنتی همگی از جنس الیاف پنبه ریسیده شده بوده اند. در قرن هفدهم شرکتهای بزرگ تجاری انگلستان، هلند و فرانسوی شروع به واردات پارچه های پنبه ای از هندوستان کردند. صنعت نساجی در انگلستان در حال پیشرفت بود و هزاران کارگر پروتستانی به علت وقوع جنگ های مذهبی به هند کوچ کردند و هنر ریسندگی و بافندگی را فرا گرفتند و آن را با خود به انگلستان آوردند. از این رو در پایان قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم انگلستان به یک صادر کننده منسوجات پنبه ای درآمد و شهر منچستر به مرکز پنبه دنیا مبدل شد و این وضعیت تا قبل از جنگ جهانی اول حفظ شد. با پایان جنگ جهانی اول سایر کشورها نیز در این زمینه پیشرفت فراوانی کردند و رفته رفته منچستر اهمیت خود را از دست داد.
در حال حاضر در کنار سایر الیاف مصنوعی حدود 45 تا 50 درصد بازار نساجی جهان به کالاهای پنبه ای اختصاص دارد. در ایران نیز دو نوع پنبه کشت میشود :
1- نژادهای بومی و آسیایی که ارتفاع بوته آن به 6/1-1 متر می رسد و غوزه آن گرد و کوچک و طول الیاف آن 20- 18 میلی متر است. این نژاد در مازندران و گرگان، خراسان، کرمان و اصفهان و یزد کشت میشود.
2- نژاد مرغوب آپلند که از افریقا و روسیه به ایران آورده شده و در خراسان و کرمان و فارس کشت میشود.
شرایط کشت پنبه
پنبه به صورت بوته است و در مناطق گرم و مرطوب می روید. حدود 7- 6 ماه این گیاه نیاز به هوای گرم و مرطوب دارد. محلی که پنبه در آن کشت میشود اثر زیادی بر خواص ظاهری آن دارد به عنوان مثال پنبه مصری بسیار شفاف است و رنگ آن کرم روشن تا قهوه ای است در حالی که پنبه هندی الیافی کوتاهتر دارد و رنگ آن خاکستری یا قهوه ای است. رنگ گل پنبه بسته به بذر آن سفید، زرد یا صورتی است. نیمی از این گل ها پس از مدتی به غوزه تبدیل میشود. هر غوزه 30 تا 40 تخم قهوه ای رنگ دارد که در اطراف آن ها کرک الیاف قرار دارد. وزن کرک ها یک سوم وزن غوزه است و پس از حدود 45 تا 60 روز غوزه باز میشود و پنبه از آن خارج میشود. در این حال موقع چیدن پنبه فرا می رسد. از آنجایی که رسیدن کلیه غوزه ها همزمان نیست چندین بار برداشت صورت می گیرد. عملیات برداشت یا ماشینی یا دستی صورت می گیرد. قبل از برداشت گیاه پنبه را با کلرات منیزیم سم پاشی میکنند و برگ های آن خشک شده و می افتد.
الیاف پس از برداشت و جداسازی عدل بندی شده به جهت تهیه نخ به کارخانجات ریسندگی ارسال میشود. تخمهای جدا شده نیز به کارخانجات روغن کشی فرستاده میشود.
خواص الیاف گیاهی پنبه
1- خواص فیزیکی و ظاهری
سطح خارجی پنبه زبر است و در زیر میکروسکوپ تابدار به نظر می رسد. مقطع عرضی پنبه رسیده لوبیایی شکل است و مقطع عرضی پنبه نارس یو شکل است. مقطع عرضی پنبه از سه قسمت تشکیل شده است :
الف) پوسته خارجی
ب) لایه میانی بدنه اصلی لیف پنبه و جنس سلولزی دارد.
ج) لومن (کانال مرکزی) کمی سخت تر و جهت تغذیه لیف است.
علت تابدار بودن پنبه رسیده خشک شدن لومن و فرو رفتن دیواره آن است که سبب تابدار شدن لیف میشود.
مرغوبیت الیاف پنبه به طول آن بستگی دارد. الیاف بلندتر دارای استحکام و یکنواختی بیشتر هستند و در فرایند ریسندگی نقش اساسی دارند.
ب) الیاف متوسط 4- 2 سانتیمتر
ج) الیاف بلند 6- 4 سانتیمتر
قطر پنبه نیز بسته به طول آن دارد. الیاف که دارای طول بلندتری هستند ظریف تر میباشند. درجه رسیدگی پنبه نیز در ظرافت آن مؤثر است. قطر پنبه حدود یک چهل وپنجم تا یک بیست وپنجم میلی متر متغیر است.
از نظر رنگ پنبه مرغوب سفید یا کرم است اما پنبه هایی با رنگ های زرد و قهوه ای نیز یافت میشود. الیاف هرگاه درمناطق خشک رشد کنند سفید میشوند ولی در صورتی که باران بخورد تقریباً خاکستری یا آبی میشوند. یخبندان و سرما نیز سبب زردی الیاف پنبه میشود.
استحکام الیاف پنبه : الیاف پنبه از استحکام خوبی برخوردارند و در حالت مرطوب نیز 30- 20 % این مقدار افزایش می یابد. البته استحکام یک نخ تهیه شده از الیاف پنبه به ظرافت و طول الیاف نیز بستگی دارد. هرچه الیاف بلندتر باشد تعداد پیچیدگی در الیاف بیشتر است و باعث میشود که در ریسندگی الیاف بهتر با هم درگیر شوند و بهتر تاب بخورند.
خاصیت ارتجاعی الیاف پنبه : خاصیت ارتجاعی پنبه خوب نیست و سریع به حالت اولیه خود باز نمی گردد از این رو چروک پذیری کالای پنبه ای زیاد است.
اثر رطوبت بر الیاف پنبه : پنبه 20- 10 درصد وزن خود آب جذب میکند و 30- 20 درصد استحکامش افزایش می یابد. پنبه در اثر جذب رطوبت متورم میشود و با خشک کردن به حالت اولیه باز می گردد.
اثر حرارت بر الیاف پنبه : مقاومت حرارتی پنبه بسیار خوب است و در مقابل حرارت 120 درجه شروع به زرد شدن میکند و در دمای 150 درجه تجزیه و 240 درجه از بین می رود.
اثر نور خورشید بر الیاف پنبه : در صورتی که الیاف پنبه برای مدت زیادی در معرض نور خورشید باشند از استحکامشان کاسته و رنگ الیاف زرد میشود.
2- خواص شیمیایی الیاف پنبه
لیف پنبه از 94- 90 % سلولز با 6- 4 درصد رطوبت، ناخالصی هایی همچون موم، چربی و مواد رنگی و املاح تشکیل شده است. پنبه در مقابل اسیدهای گرم و رقیق یا سرد و غلیظ از بین می رود و این دلیل پوسیدگی کالای پنبهای در اثر عرق اسیدی بدن است. البته در برابر مواد قلیایی مثل سود و پتاس مقاومت میکند و متورم و براق میشود. از این خاصیت برای تهیه الیاف پنبه ای مناسب رنگرزی و براق استفاده میشود.مواد سفید کننده اکسنده مثل آب ژاول (وایتکس) و آب اکسیژنه اثر چندانی در تخریب پنبه ندارد و جهت سفیدگری پنبه استفاده میشود. البته زیاد قرار داشتن در مواد سفید کننده سبب کاهش استحکام لیف میشود. امروزه الیاف پنبه طبق استانداردهای بین المللی طبقه بندی و به صورت عدل بسته بندی میشوند و بر روی عدل از نظر رنگ وقطر وطول و ناخالصی ها مشخص میشوند.
از موارد استفاده نیز میتوان به انواع البسه و حوله و ... اشاره کرد. همچنین به علت افزایش استحکام در اثر جذب رطوبت در طناب کشتی ها نیز به کار می رود و همچنین به علت افزایش دوام کالا و بهبود خواص ارتجاعی و چروک نشدن اغلب با پلی استر مخلوط شده و ریسیده میشود.
آشنایی با الیاف نساجی
تهیه البسه و منسوجات و کاربرد آن در زندگی بشر شاید از اولین فعالیت های انسان بعد از تهیه خوراک بوده باشد و دراین میان زمانی بشر توانست برای حفاظت خود از گزند سرما و گرما و محافظت از زندگی خود از منسوجات کمک بگیرد که الیاف را شناسایی کرد. در طول تاریخ پر فراز و نشیب زندگی انسان عناصر گوناگونی توجه او را برای تهیه لباس به خود جلب کرد و شاید بتوان گفت با تحقیقات بسیار پیشرفته ای که امروزه صورت گرفته است گویی خالق حکیم عمداً انسان را بسوی برخی مواد رهنمون شده است و یا همان اولین شناختهای انسان از اولین الیاف طبیعی همچون پنبه و پشم در واقع برنامه ای برای زندگی بشر بوده است. به طوریکه الیاف طبیعی پشم و پنبه به عنوان سازگارترین الیاف با زندگی ما هنوز هم یکه تاز میدان الیاف نساجی هستند هر چند هر روز دهها نوع الیاف مصنوعی با کاربردهای متنوع به زندگی بشر افزوده می شوند. اما رشد جمعیت جوامع و در کنار آن نیاز به برخی کالاها که تا دیروز برای ما ناشناخته بود و نیاز به بهبود برخی روشها در کنار رشد علمی بشر در زمینه علوم شیمی و فیزیک شاخه های دیگری را از علوم الیاف پدید آورد که به تولید الیاف بازیافتی و در نهایت الیاف مصنوعی انجامید تا آنجا که در سالهای اخیر الیاف از انواع مواد طبیعی و شیمیایی با خواص گوناگون تهیه میشوند و به خاطر خواصی که منسوجات نسبت به سایر مواد همچون آلیاژها یا کامپوزیت ها دارند در زمینههایی غیر از منسوج قابل پوشش نیز بکار می روند. زمینه هایی همچون الیاف طلا که در پوشش سفینه های فضایی به کار میرود و یا الیاف کربن که برای ساخت بتن های مسلح و یا رگ های مصنوعی بدن به کار میرود الیاف شیشه که برای انتقال اطلاعات و داده های مخابراتی مورد استفاده دارد و دهها نوع الیاف دیگر.
به هر حال اولین قدم در شناخت نساجی آشنایی با سنگ بنای این عمارت رفیع است که الیاف این سنگ بنا را تشکیل می دهند. مطالبی که پیش رو دارید ابتدا به تاریخچه مختصری از نساجی می پردازد سپس خصوصیات کلی الیاف و اینکه چه موادی به طور کلی لیف نامیده میشوند بیان میشود. پس از آن طبقه بندی الیاف به الیاف طبیعی و بشر ساخته و سپس توضیحاتی در رابطه با خصوصیات فیزیکی، ظاهری و شیمیایی انواع الیاف بیان میشود. الیافی که برای سازگاری با زندگی انسان تغییر شکل می یابند یا تکسچره میشوند و درنهایت نقش الیاف در تولید نخ تشریح میشود.
ادامه مطلب... مطالب عمومی نساجی