روش های آزمایش دفع آب برای منسوجات

پرداخت دفع آب

خیس شدن راحت منسوجات هم در برخی از فرآیندها و هم در بسیاری از کاربردهای نهایی منسوجات، شاخصه بسیار مهمی محسوب می شود. مواردی مثل دفع بیشتر آب، خیس شدن جزئی منسوجات با آب و روغن، و مقاومت در برابر لکه دار شدن در کاربرد نهایی منسوجات چه در قالب پوشاک و چه در قالب منسوجات خانگی و فنی جزء الزامات منسوجات به شمار می آیند. منسوجات به گونه ای اصلاح شده اند تا براساس تقاضای کاربران در زمینه های مختلف دارای ویژگی های مقاومتی خاصی باشند. قدیمی ترین ماده دافع در زمان پرداخت که باید توسط منسوجات دفع شود آب است. هدف از پرداخت منسوجات این است که قطرات آب نباید روی سطح پارچه پخش شوند و نباید پارچه را خیس کنند، بلکه قطره ها باید روی سطح منسوجات باقی بمانند و به آرامی بر روی آن بلغزند.
به همین ترتیب هدف از پرداخت دفع روغن این است که از خیس شدن منسوجات عمل آوری شده توسط مایعات روغنی جلوگیری به عمل بیاید. در حالتی مشابه، هدف از پرداخت دفع خاک، محافظت از منسوجات در برابر خاک خشک و مرطوب است. به طور کلی در تمامی این موارد، نفوذپذیری هوا از پارچه پرداخت شده نباید به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کند.
تعریف دفع آب (Water repellency) بسیار دشوار است، زیرا آزمون های استاتیکی و دینامیکی با توجه به معیارهای مختلف برای ارزیابی آن انجام می شود. در حالت کلی، پارچه های دافع آب پارچه هایی هستند که در برابر خیس شدن توسط آب مقاومت می کنند و قطرات آب به راحتی از روی آنها سر می خورند. مقاومت یک پارچه در برابر آب به ماهیت سطح الیاف، تخلخل پارچه و میزان نیروی دینامیکی که برای فشرده کردن اسپری آب به کار رفته است، بستگی دارد. هنگام تعیین میزان دفع آب پارچه، باید شرایط آزمایش نیز بیان شود.
اصطلاحات مختلفی برای توصیف قابلیت دفع آب توسط پارچه وجود دارند که پاره ای از آنها دافع موقت آب، عایق باران، ضد آب، مقاوم در برابر باران، دافع دوش، مقاوم در برابر دوش، دافع باران، ضد لک، سیلیکونیزه و موارد دیگر هستند. به این عبارت ها، اصطلاحات بازاریابی دفع آب گفته می شود. پارچه هایی که به عنوان بارانی، چتر و برزنت مورد استفاده قرار می گیرند باید با مواد شیمیایی عمل آوری شوند تا بتوانند در برابر نفوذ آب مقاومت کنند.

دفع منسوجات پارچه ای

خاصیت دافع منسوجات پارچه ای به مقاومت آنها در برابر خیس شدن و نفوذ یک مایع بستگی دارد. مهمترین مایعات در هنگام استفاده از منسوجات پارچه ای، آب و روغن هستند.

شاخصه های مهمی که تعیین کننده مقاومت پارچه در برابر خیس شدن هستند، عبارتند از:

• ماهیت شیمیایی سطح الیاف (مثل حضور گروه های قطبی یا غیر قطبی)؛
• هندسه و زبری سطح الیاف (مثل شیارهای طولی، درزها، ریز کنگره ها و سطح مقطع های اصلاح شده که باعث ارتقای خاصیت موئینگی پارچه می شوند)؛
• ماهیت فاصله مویرگی در پارچه (مثل فضاهای مویرگی بین الیاف و بین نخ ها).

روش انجام آزمون دفع آب و روغن

برای ارزیابی قابلیت دفع آب نمونه آزمایشگاهی سه روش اصلی وجود دارد که باید به صورت مناسب و قبل از انجام آنها در شرایط استاندارد پیش شرط هایشان رعایت شود:

• آزمون افشانه کلاس 1 برای ارزیابی تاثیر باران
• آزمون فشار هیدرواستاتیکی کلاس 2 جهت اندازه گیری میزان نفوذ آب
• آزمون جذب سطحی آب کلاس 3 که به واسطه غوطه ور شدن نمونه آزمایشی در آب انجام می شود.

در ادامه مقاله به صورت خلاصه روش هایی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند را توضیح خواهیم داد.

کلاس 1: آزمایشات افشانه به منظور شبیه سازی قرار گرفتن پارچه در معرض باران

آزمایش افشانه: دفع آب (Water-Repellency: Spray Test)، AATCC Test Method 22

در این آزمون، آب بر روی نمونه پاشیده می شود که این کار باید 4 ساعت قبل از شروع آزمایش و به عنوان پیش شرط انجام گیرد و باید نهایتاً یک الگوی خیس شده آماده گردد. با مقایسه الگوی خیس شده با تصاویر نمودار استاندارد، امتیازی به نمونه داده می شود. این آزمون یک روش سریع و ساده است که از نظر فنی معادل استانداردهای ISO 4920 و BS EN 24920 محسوب می شود.

آزمون باران: مقاومت آب (Water Resistance: Rain Test)، AATCC Test Method 35

عملکرد پارچه را در هنگام پاشیدن قطرات باران و فشار ناشی از ضربه قطرات باران ارزیابی می کند. این آزمایش برای انواع مختلف پارچه قابل استفاده است حال چه با یک ماده شیمیایی دافع آب عمل آوری شده باشند و چه خیر. نمونه آزمایش با رطوبت نسبی 2% ± 65% در دمای 1 ± 21 درجه سانتیگراد برای حداقل 4 ساعت آماده می شود. سپس نمونه بر روی یک جوهر خشک کن توزین شده قرار می گیرد و بعد از اینکه به مدت 5 دقیقه در دستگاه آزمون باران قرار گرفت، آب بر روی آن پاشیده می گردد. در این روش آزمایش می توان با تغییر ارتفاع آب از 60 به 240 سانتی متر میزان تاثیر باران را تغییر داد. در پایان آزمایش، جوهر خشک کن دوباره وزن می شود تا مقدار آبی که از طریق پارچه نشت کرده است ارزیابی گردد. عملکرد پارچه با تعیین حداکثر فشار در صورت مشاهده عدم نفوذ آب، تاثیر تغییر فشار بر نفوذ پارچه و کمترین فشار مورد نیاز برای نفوذ 5 گرم آب در نمونه آزمایش شده و براساس شاخصه های مختلف ارزیابی می گردد.

آزمون نفوذ ضربه ای: مقاومت آب (Water Resistance: Impact Penetration Test)، AATCC Test Method 42

این آزمون نیز سودمند است. در این آزمایش مقاومت پارچه در برابر ضربه آب ارزیابی می شود و از نتایج آن برای پیش بینی میزان نفوذ باران به پارچه استفاده می گردد. در این آزمایش 500 میلی لیتر آب از ارتفاع 2 فوتی بر روی نمونه پاشیده می شود. بقیه مراحل این آزمایش شبیه آزمون فوق است.
سایر روش های آزمون استاندارد جزء استاندارد ISO 9865, Textiles می باشند؛ در این آزمون ها میزان دفع آب بر اساس آزمون های Bundesmann Shower Test و BS EN 29865 ارزیابی می شود. هر دو آزمایش میزان دفع پارچه های نفوذ پذیر را در برابر هوا تعیین می کنند. در این آزمایشات ابتدا آب تصفیه شده و دیونیزه (یون زدوده) می گردد، سپس از داخل فواره هایی با ابعاد خاص عبور داده شده و به سطح پارچه پاشیده می شود. چهار نمونه آزمایش در یک زاویه خاص نسبت به فنجان ها نگه داشته می شوند و همزمان در معرض پاشش شدید باران با شدت کنترل شده قرار می گیرند؛ ضمناً در یک زمان مشخص سطح زیرین هر نمونه مالش داده می شود. آبی که از نمونه پارچه ها رد شده در داخل فنجان ها جمع می گردد و سپس حجم آن اندازه گیری می شود. علاوه بر این، مقدار آبی که توسط نمونه های آزمایشی نگه داشته شده است، با مقایسه وزن پارچه قبل و بعد از آزمایش اندازه گیری می شود. توجه داشته باشید که تمام آزمایشات شبیه ساز باران باید از نظر تئوری همان شرایطی که در حین بارش واقعی باران رخ می دهد را تکرار کنند.

کلاس 2: آزمون های فشار هیدرواستاتیک

آزمون فشار هیدرواستاتیک برای بسیاری از پارچه های با کارآیی بالا که قرار است به صورت ضد آب به بازار ارائه شوند به یکی از دو روش زیر صورت می گیرد:

• با اعمال تدریجی فشار هیدرواستاتیک بر روی پارچه و ارزیابی حداقل فشار لازم برای نفوذ
• با قرار دادن پارچه در معرض فشار ثابت هیدروستاتیک در مدت زمانی طولانی و ارزیابی هر گونه نفوذ در آن

در هر دو آزمون International Standard و British Standard، نمونه تحت فشار تدریجی هیدرواستاتیکی قرار داده می شود و فشار لازم برای نفوذ اندازه گیری می گردد. در روش آزمون استاندارد ISO 811: 1981, Water Textile Fabrics، مقاومت پارچه در برابر نفوذ تعیین می شود و در آزمایش فشار هیدرواستاتیک (Hydrostatic Pressure Test) و BS EN 20811: 1992، مقاومت پارچه در برابر نفوذ توسط آزمون هد هیدرواستاتیکی آب (Water—Hydrostatic Head Test) ارزیابی می گردد. در آزمون فشار هیدرواستاتیکی: مقاومت آب (Water Resistance: Hydrostatic Pressure Test)، AATCC Test Method 127 (مرتبط با استاندارد ISO 811)، فشار آب وارد شده به پایه ای که در نمونه فرو رفته است به تدریج براساس سرعت استاندارد افزایش پیدا می کند؛ سپس سطح پارچه به منظور مشاهده علائمی از نفوذ آب مورد بررسی قرار می گیرد. زمانی آزمایش به پایان می رسد که نفوذ آب برای سومین مرتبه رخ دهد (یعنی سه نقطه نشتی در نمونه پارچه مشاهده شود)، سپس فشار نفوذ تعیین می گردد که براساس سانتیمتر در واحد مقیاس آب بیان می شود.

کلاس 3: جذب آب توسط پارچه غوطه ور شده در آب

آزمون جذب دینامیک شیشه غلتان: دفع آب (Water-Repellency: Tumble Jar Dynamic Absorption Test)، AATCC Test Method 70

جذب آب توسط نمونه تحت شرایط واقعی استفاده از پارچه ارزیابی می شود. در این آزمایش نمونه های پیش نیاز و توزین شده برای مدت مشخصی در آب نگهداری می شوند. سپس آب اضافی با روش wringer حذف شده و نمونه مجدداً وزن می شود. درصد افزایش وزن نمونه منعکس کننده میزان جذب آب توسط نمونه است.

آزمون مقاومت در برابر هیدروکربن: دافع روغن (Oil-Repellency: Hydrocarbon Resistance Test)، AATCC Test Method 118

این آزمون که از نظر فنی معادل استاندارد ISO 14419 است، ظرفیت نمونه در برابر دفع روغن تحت شرایط خاص را مورد بررسی قرار می دهد. در این آزمایش، قطرات مایعات آزمایش استاندارد بر روی پارچه ارزیابی می شوند. درجه بندی نشان دهنده بالاترین شماره روغن آزمایشی است که قادر به خیساندن پارچه نمی باشد.

پس از ارزیابی روغن مایع روی نمونه، پارچه به صورت زیر درجه بندی می شود:

A = عبور: مشاهده قطره روغن از چند جهت

B = عبور از مرز: قطره گرد شده روغن با تیره شدن جزئی

C = عدم موفقیت: خیس شدن واضح و / یا خیس شدن کامل

D = عدم موفقیت: خیس شدن کامل

در آزمایش 3M از مخلوط روغن های Nujol و n-heptane در قالب نسبت شماره های مختلف روغن از 50 (Nujol 100%) تا 150 (n-heptane 100%) استفاده می شود. البته باید متذکر شد که آزمون دفع روغن در شرایط استاتیک انجام می گیرد و کاملاً به زاویه تماس روغن با الیاف بستگی دارد.