الیاف نساجی و دسته بندی آنها

استفاده از الیاف در صنایع نساجی و پوشاک از زمان توسعه و تکامل بشر شروع شده است. لباس در ابتدا برای اهداف زیبایی یا دکوراسیون موجود نبود، بلکه برای محافظت در برابر سرما، گرما، گرد و غبار و مسائل دیگر مورد استفاده قرار می گرفت. کاربرد الیاف در پوشاک به 4500 تا 5000 سال قبل از میلاد بر می گردد که این دوران به استفاده از کنف، کتان، پنبه، ابریشم و سپس پرورش کرم ابریشم همراه بوده است. تا زمان وقوع انقلاب صنعتی، همه منبع الیاف از منابع طبیعی حاصل می شود، اما قرن های هجدهم و نوزدهم میلادی شاهد عصر انقلاب صنعتی بوده که در این عصر ماشین آلاتی برای فرآوری و استفاده از الیاف به وجود آمده است. به تدریج با ورود الیاف بازیابی شده شده مثل ریون، و سپس الیاف مصنوعی مانند نایلون و پلی استر، انحصار الیاف طبیعی کم شد. این مسئله سبب ایجاد رقابتی برای الیاف جدید و منحصر به فرد، و همچنین توسعه الیاف گردیده است.
مفهوم الیاف بازیابی شده و مصنوعی، بعد جدیدی را به فعالیت های تحقیقاتی برای توسعه الیاف جدید وارد نموده است. یک فلسفه قدرتمند به وجود آمده مبنی بر اینکه هر الیاف ماده ای می تواند توسعه، ساخته با بازیابی شود، به شرط اینکه رفتار و ساختار، همترازی ساختاری، خواص مولکولی و شرایط پردازش که می توانند تحلیل و کنترل شوند را فراهم نماید. این مسئله عنوان می کند که طیف گسترده ای از الیاف وجود خواهد داشت و به همان میزان می توان انتظار وجود موادی برای توسعه الیاف را داشت.
الیاف منسوج به عنوان اساس و پایه مواد خام برای تولید انواع مختلفی از محصولات تکمیل شده نساجی شناخته می شوند. الیافی که بتوانند به نخ ریسیده شوند یا به منسوجاتی مانند پارچه بافتنی، پارچه کشباف، توری، نمد، بدون بافت و موارد دیگر توسط در هم آمیختگی مناسب فرآوری گردند، الیاف منسوج نام دارند.

دسته بندی الیاف منسوج

معمولا الیاف نساجی می توانند به دو دسته عمده، یعنی الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی یا ساخت دست بشر طبقه بندی شوند. الیاف منسوج را براساس روش زیر می توان دسته بندی کرد:

1. دسته بندی الیاف منسوج براساس منبع
2. دسته بندی الیاف منسوج براساس پلیمر

دسته بندی الیاف منسوج بر مبنای منبع

در این مفهوم، دسته بندی الیاف به ازای منبع آن انجام شده که این نوع دسته بندی در جدول 1 مشخص گردیده است. عمده الیاف طبیعی در محدوده زندگی ما، منابع گیاهی و طبیعی هستند. 15 الیاف طبیعی مهم برای فرآوری و تبدیل آنها به پارچه در محیط پیرامونمان وجود دارد. در ادامه به این نوع الیاف بیشتر پرداخته می شود.

منابع گیاهی

الیاف عمده ای که از منابع گیاهی حاصل می شوند، به شرح زیر هستند:

• پنبه: یکی از پرکاربردترین الیاف طبیعی به شمار می آید که از سلولز خالص تشکیل گردیده است. این ماده در کشورهای چین، برزیل، هند، پاکستان، ایالات متحده آمریکا و ازبکستان تولید می گردد.
• کتان: یک لیف درختی لیگنو سلولز است که عمدتا در کشورهای اتحادیه اروپا کشت می شود. این الیاف بیشتر برای تولید لینن مورد استفاده قرار می گیرد.
• کنف: کنف نیز یک لیف درختی لیگنو سلولز است که مقادیر کمی از لیگنین دارد. تولید کننده برتر کنف در جهان، چین است.
• جوت: قوی ترین الیاف گیاهی موجود است که در هند و بنگلادش تولید می شود. جوت نیز یک الیاف لیگنو سلولز است.
• رامی: این لیف درختی لیگنو سلولز، بیشتر در کشورهای چین و برزیل موجود است. رامی به عنوان علف چینی نیز شناخته می شود که درخشندگی شبیه ابریشم و الکتریسیته قوی دارد.
• سیسال: یک الیاف برگی سخت و درشت است که غالبا در برزیل، تانزانیا و کنیا موجود است.
• آباکا (Abaca): یک لیف برگی است که به عنوان کنف مانیل نیز شناخته می شود. الیاف آباکا عمدتا در فیلیپین تولید می گردند که از درختانی موسوم به Musa textiles استخراج می شوند. محتوای لیگنین در این الیاف در حدود 15% است.
• لیف نارگیل (Coir): این الیاف که از پوسته های نارگیل استخراج می گردند؛ سخت، کوتاه و درشت هستند. عمدتا در کشورهای هند، سریلانکا، فیلیپین، ویتنام، اندونزی و برزیل تولید می شوند. این الیاف بیشترین مقدار لیگنین را دارند که این مسئله آنها را به قوی ترین الیاف تبدیل نموده است؛ با این حال از انعطاف پذیری کمتری برخوردارند.

منابع حیوانی

عمده ترین منابع حیوانی برای تولید الیاف به شرح زیر هستند:

• آلپاکا: یک نوع الیاف مویی شبیه پشم است که از دام هایی به اسم لاما حاصل می گردد. این الیاف در تقریبا 22 رنگ طبیعی ساخته می شوند، و محل اصلی تولید آنها کشور پرو، آمریکای شمالی، استرالیا و نیوزلند است. الیاف آلپاکا نسبت به الیاف پشمی، قدرت بیشتری دارند.
• آنگورا (Angora): الیاف حاصل شده از موی خرگوش است که بسیار نرم، لطیف و شبیه ابریشم هستند. 90 درصد این الیاف در چین تولید می گردند. پارچه آنگورا برای تولید لباس حرارتی بسیار مناسب است.
• موی شتر: موی شتر معمولا در شترهای دوکوهانه موجود است. این نوع شترها بیشتر در خانواده های عشایری مغولستان و چین یافت می شوند. الیاف حاصل شده از آنها، نرم و جزء مرغوب ترین الیاف مویی هستند.
• الیاف کشمیری: این الیاف از طریق بزهای کشمیری موجود در چین، استرالیا، هند، پاکستان، نیوزلند، ترکیه و ایالات متحده تولید می گردند. الیاف کشمیری جزء الیاف لوکس و گران قیمت به حساب می آیند.
• الیاف موهر: توسط بزهای آنگورا که در آفریقای جنوبی وجود دارند، ساخته می شوند. این الیاف بسیار نرم و درخشان هستند.
• ابریشم: یک الیاف فیلامنت طبیعی است که درخشش بسیار بالایی دارد و در کشورهای چین، برزیل، هند، تایلند و ویتنام تولید می شود.
• پشم: مهمترین الیاف پروتئینی است. پشم اولین الیاف اهلی شده به شمار می آید که عمدتا در استرالیا، نیوزلند، چین، ایران، آرژانتین و بریتانیا تولید می گردد.

منابع زمینی و پتروشیمی

علاوه بر مجموعه الیاف حاصل شده از منابع بالای زمین، الیافی وجود دارند که از منابع زیر زمین مثل فلزات استخراج می شوند. از جنگ جهانی دوم یک نوع نیاز به تولید مواد مصنوعی که عمدتا از طریق پتروشیمی ها حاصل می شدند، به وجود آمده است. الیاف تولیدی به عنوان “الیاف مصنوعی” نام گذاری شده اند، چون مواد خام توسط سنتز و در ادامه به وسیله پلیمریزاسیون و تشکیل الیاف در دسترس بودند. نتیجه رشد چشمگیر توسعه و استفاده از پتروشیمی ها در الیاف مصنوعی تجلی پیدا کرده است. رشد در توسعه الیاف مصنوعی و صنعت الیاف مصنوعی همراه با صنعت پلیمر منجر به توسعه صنعت پتروشیمی گردیده است.

دسته بندی الیاف منسوج مبتنی بر پلیمر

پلیمر ماده ای است که از مولکول های کوچکتر همان ماده ای ساخته شده است که مولکول های بزرگتر را تشکیل می دهد. پلیمرها از تعداد بی شماری مؤلفه های طبیعی و مصنوعی تشکیل شده اند که معمولا وزن مولکولی بالایی دارند، و شامل میلیون ها واحد پیوندی تکراری هستند که هر یک مولکولی نسبتا سبک و ساده دارند.
کلمه پلیمر از واژه یونانی “polumeres” گرفته شده است که در این واژه دو بخش “polus” و “meros” به ترتیب به معنای “زیاد” و “قسمت ها” هستند. ویژگی اصلی که پلیمرها را از دیگر مولکول ها متمایز می کند به تکرار بسیار زیاد زیر واحدهای مشابه، یکسان یا مکمل در این زنجیره ها مربوط می گردد.
پلیمرها، مولکول های درشت، پلیمرهای بزرگ و مولکول های غول آسا اساسا یکی هستند و از موادی با وزن مولکولی بالا تشکیل شده اند که حاوی این زیر واحد های تکرار شونده هستند. این مواد ممکن است منشاء ارگانیک، غیر ارگانیک یا آلی، و مصنوعی یا طبیعی داشته باشند. پلیمرها تقریبا برای هر صنعتی از جمله چسب سازی، مواد ساختمانی، کاغذ، لباس، الیاف، پوشش ها، پلاستیک، سرامیک، بتن، کریستال های مایع و نور مقاوم ضروری محسوب می شوند.
این پلیمرها می توانند طبیعی یا مصنوعی و ارگانیک یا غیر ارگانیک باشند. پلیمرهای ارگانیک به دلیل وجود اتم کربن در زنجیره اصلی با پلیمرهای غیر ارگانیک تفاوت دارند. در صورت وجود اتم کربن، به پلیمرها عنوان پلیمرهای زنجیره کربن داده می شود. اگر زنجیره اصلی شامل دیگر اتم ها با کربن باشد، به آن پلیمرهای زنجیره نامتجانس گفته می شود. از جمله پلیمرهای غیر ارگانیک طبیعی می توان به شن، آسبست ها، عقیق، فلدسپات (feldspars)، میکا (mica)، کوارتز و تالک (talc) اشاره کرد.
پلیمرهای ارگانیک طبیعی شامل پلی ساکاریدها یا پر قندی ها مثل نشاسته، سلولز، اسید نوکلئیک، لیگنین، لاستیک و پروتئین ها هستند. از جمله پلیمرهای غیر ارگانیک مصنوعی می توان به نیترید بور، بتن، بسیاری از ابر رساناهای حاوی دمای بالا و تعدادی از شیشه ها اشاره نمود. الیاف، پلاستیک ها و پوشش هایی مثل پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی آمید، پلی استر، پلیمرهای وینیل، پلی اورتان ها و لاستیک های مصنوعی جزء پلیمرهای ارگانیک مصنوعی هستند.
الیاف جزء آن دسته از مواد پلیمری هستند که در یک جهت مستحکم شده اند؛ آنها نسبت به عرض شان از طول بسیار بیشتری برخوردارند (100 برابر بیشتر). الاستومرها و لاستیک ها گونه ای از مواد پلیمری به شمار می آیند که می توانند با اعمال نیرو از شکل طبیعی خود منحرف شوند؛ اما بعد از حذف نیرو، مواد دوباره به شکل اصلی خودشان برمی گردند. پلاستیک ها خواص بین الیاف و الاستومرها را دارند؛ آنها سخت و منعطف هستند.
منابع الیاف طبیعی، مواد پلیمری با وزن مولکولی بالای طبیعی نیز هستند. این موضوع نشان می دهد که هم الیاف طبیعی و هم الیاف مصنوعی، مواد پلیمری می باشند. با توجه به مواد پلیمری موجود در الیاف، همه الیاف را می توان در یک دسته بندی کلی جای داد. این دسته بندی در جدول 2 مشخص گردیده است.