منسوجات فنی

منسوجات فنی به مواد و محصولاتی گفته می شود که اساساً به خاطر ویژگی های عملکردی و فنی شان تولید می شوند، نه به خاطر ویژگی های تزئینی یا زیبایی شناختی.
منسوجات فنی به اشکال مختلفی در صنایع گوناگون از جمله ساخت ساز، حمل و نقل، کشاورزی، پزشکی، بهداشت و ورزش مورد استفاده قرار می گیرند. در فعالیت های تولیدی صنعتی از منسوجات فنی برای فیلترها، پوشش دهنده دستگاه ، تسمه های نقاله و لایه های تراشنده استفاده می شود. آنها همچنین با محصولات صنعتی از جمله کابل ها و قطعات الکتریکی، درزگیرهای انعطاف پذیر و دیافراگم ها، و عایق گرمایی و صوتی برای سایر دستگاه های خانگی، تلفیق می شوند.
این بخش بزرگ و رو به رشدی است که از طیف وسیعی صنایع دیگر پشتیبانی می کند. نرخ رشد جهانی منسوجات فنی سالانه 4% بیشتر از رشد منسوجات خانگی و پوشاک است که سالانه فقط نرخ 1% رشد را پشت سر می گذارد. اخیراً مواد منسوجات فنی به صورت گسترده ای در فیلترها، پوشاک، مبلمان، بهداشت، و محصولات پزشکی و ساخت ساز مورد استفاده قرار گرفته اند.

محدوده منسوجات فنی

مواد، فرآیندها و محصولات اصلی به صورت معمول در محدوده تولید منسوجات فنی قرار می گیرند. با این وجود حوزه های کشف نشده ی دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، تولید و پردازش سیم های فلزی در محصولاتی همانند کابل ها، بافته ها و تور سیمی بافتنی یا بافته شده، و تقویت تایر بدون آج قبل از پخت عموماً در حوزه صنعت نساجی قرار نمی گیرد. این موضوع، این حقیقت را که بسیاری از تکنیک های استفاده شده و محصولات نهایی بدست آمده ارتباط نزدیکی با محصولات همتراز الیاف نساجی مرسوم دارند، نقض می کند.
در صنعت کامپوزیت ها، تقویت کننده نخ های ریسندگی، بدون بافت، بافته شده و بافتنی که از شیشه ساخته شده اند، الیاف کربن و مواد پلیمر ارگانیک از جمله آرامید (از پلاستیک سبک و بسیار محکم که در ساختن تایر ماشین و تن پوش ضد گلوله کاربرد دارد، ساخته شده است)، امروزه در قلمروی محصولات نساجی فنی قرار می گیرند. از سویی دیگر، مواد تقویت شده با ساختار ضعیف مثل نمد رشته ای خرد شده، نمد آسیاب شده و الیاف های ارگانیک پالپ دار در این حوزه قرار نمی گیرند. صنعت غیر بافتنی از طریق چندین تکنولوژی مختلف از جمله تولید کاغذ، توسعه یافته است. تعریف جاری پارچه بافته نشده تحت سازمان بین المللی استاندارد (ISO) (استاندارد شماره 90923) چندین حوزه میان مرزی از جمله محصولات مرطوب و تور و شبکه اکسترود شده (عبور دادن از غالب تحت فشار – ریسیدن محلول سلولز با عبور تحت فشار آن از رشته ساز) را تأیید می کند. همچنین تمایز بین الیاف های نساجی و شکاف رشته ها، پلاستیک اکسترود شده و لایه های تک فیلامنتی (تک رشته ای) ناگزیر منتج به برخی از معیارهای مصنوعی و اختیاری می شود. ضخامت یا عرض، صرف نظر از تکنولوژی های بکار رفته یا کاربردهای نهایی، به عنوان ویژگی تعیین کننده مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از تعاریف و دسته بندی های مجسم شده در درون آمارهای صنایع موجود، منعکس کننده ی تقسیمات تاریخی بخش های تولیدکننده هستند و کارکرد و نمایی از بازار مبتنی بر محصولات درگیر را بیان نمی کنند.

طبقه بندی های نساجی فنی

منسوجات فنی را می توان بر اساس کاربرد نهایی، به چندین دسته طبقه بندی کرد. در ادامه 12 حوزه کاربردی نساجی فنی معرفی می شود.

تکنولوژی محافظ 

هدف اصلی پارچه محافظ فنی، بهبود ایمنی کارگر در محل کار است. پارچه محافظ فنی می تواند جان کارگر را نجات دهد و به همین دلیل در تولید تجهیزات محافظ انسان مورد استفاده قرار می گیرد. تقاضا برای این پارچه ها به دلیل حساسیت جامعه و افزایش الزامات ایمنی در کار، در حال افزایش است. سازمان هایی در جهان مانند ASTM و ISO، الزامات و مقررات را تعیین می کنند که بر این اساس پارچه ها با رعایت آنها جزء پارچه های محافظ فنی به شمار می آیند. هدف پارچه محافظ فنی بحث زیبایی و مُد نیست، بلکه آنها برای ارائه ارزش های محافظتی مضاعف در برابر خطرات مشخص، طراحی می شوند.

تکنولوژی کشاورزی

منسوجات به کار رفته در کشاورزی را منسوجات آگرو (کشاورزی) می نامند. از آنها برای کود دهی و حفاظت محصول استفاده می شود. ویژگی های اساسی مورد نیاز آنها عبارتند از مقاومت، کشیدگی، سفتی، تخریب زیستی، مقاومت در برابر نور خورشید و مقاومت در برابر محیط سمی. تمام این ویژگی ها به رشد و برداشت محصولات و سایر مواد خوراکی کمک می کند. در دنیا شاهد رشد علاقه به استفاده از موادی هستیم که به تدریج تخریب می شوند.
برخی از مثال های منسوجات کشاورزی عبارتند از:
جلوگیری از فرسایش و فراهم کردن شرایط جنگل سازی در پوشش گلخانه ای و شبکه های ماهیگیری؛ جداسازی لایه در مزارع، شبکه هایی برای گیاهان، گیاهان بی ریشه و محافظت از مناطق چمنزار؛ پوشش ضد آفتاب (چون با نور آفتاب تنظیم می شوند) و پوشش های بادی؛ مواد بسته بندی و کیسه ها برای ذخیره گیاهان و محصولات برداشت شده؛ کنترل بسط در تورهای بافتنی؛ سایه برای آبگیر؛ شبکه های ضد پرندگان؛ پارچه برای الک کردن و جدایی، برای مراحل بزرگ شدن لاروها؛ موادی برای مدیریت آب گیاهان و زمین در مواقع کمبود و فراوانی آب.

تکنولوژی ساختمانی

منسوجات به کار رفته در ساخت و ساز شامل آرماتور بتن، سیستم های پایه نمای بیرونی، معماری داخلی، عایق ها، مواد عایق کاری، تهویه هوا، حفاظت در برابر نویز، حفاظت بصری، حفاظت در برابر نور خورشید و ایمنی ساختمان می باشند. یک کاربرد جالب توجه، استفاده از لایه های نساجی برای ساخت سقف است. این حوزه را معماری نساجی نیز می نامند. روکش پلی استر با مقاومت بالا PVC (PES)، پارچه های شیشه ای با پوشش تفلونی و PES با پوشش سیلیکونی برای ویژگی های خزش کم مورد استفاده قرار می گیرد. از مصادیق باشکوه نساجی در ساخت و ساز می توان به استادیوم های فوتبال، فرودگاه ها و هتل ها اشاره کرد.

تکنولوژی لباس

منسوجات فنی برای کاربردهای مربوط به پوشاک در فرآیند تکمیلی مورد استفاده قرار می گیرند که در آن پارچه تحت دما و فشار بالاست. نساجی فنی از پارچه برای فرآوری هموار پشتیبانی می کند. این کار معمولاً ترکیبی از PES، چسب و نایلون است. محصولات نساجی فنی در تکنولوژی لباس شامل بندهای کفش، بندهای اتصال، بست های فشرده، پارچه های باریک الاستیکی (نوارها)، برچسب ها، پارچه های مخصوص چتر و نخ های دوخت می باشند.

تکنولوژی جغرافیایی

نساجی جغرافیایی در تقویت خاکریزها یا فعالیت های سازندگی مورد استفاده قرار می گیرد. این نساجی بادوام بوده و چون توانایی تفکیک، فیلتر، حفاظت و زهکشی را دارد، با خاک استفاده می شود. کاربردهای این حوزه از مهندسی عمران، راه سازی و ساخت و ساز جاده، مهندسی سد، آب بندی خاک و سیستم های زهکشی تشکیل شده است. پارچه استفاده شده باید دارای مقاومت، دوام خوب، جذب رطوبت کم و ضخامت باشد. اکثر پارچه های بافتنی و غیر بافتنی در این حوزه مورد استفاده قرار می گیرند. الیاف های مصنوعی نظیر شیشه، پلی پروپیلن و اکریلیک برای جلوگیری از شکستگی بتن، پلاستیک و سایر مصالح ساختمانی استفاده می شوند. از پلی پروپیلن و PES به دلیل تطبیق پذیری آنها در منسوجات جغرافیایی و فیلترسازی مایع/خشک استفاده می شود.

تکنولوژی خانگی

در تزئینات داخلی و مبلمان، فرش، حفاظت در برابر نور خورشید، مواد و مصالح ایوان، پوشش عایق، کف و دیوار، سازه ها و اتصالات تقویت شده توسط منسوجات از منسوجات به کار رفته در محیط خانگی استفاده می شود.
برای ساختمان های بزرگ، کشتی ها و اتوبوس ها، از مواد مقاوم در برابر آتش استفاده می شود. ویژگی های مقاوم در برابر آتش از طریق بکارگیری الیاف های مقاوم در برابر آتش نظیر مود اکریل یا از طریق به کارگیری پوشش با افزونه های مقاوم در برابر آتش مثل ترکیبات فسفر به دست می آیند.

تکنولوژی صنعت

منسوجات صنعتی برای کاربردهای الکتریکی و شیمیایی و منسوجات مرتبط با مهندسی مکانیک استفاده می شوند. کاربردهای این حوزه شامل رنگ آمیزی رشته های ابریشمی، فیلتراسیون، رشته های پلاسما، تکنولوژی احتراق، تجهیزات بالابر، اجزاء ضد صدا، فرآیندهای ذوب، رول غلتک، تکنولوژی سنگ زنی، عایق، درزگیر و سلول های سوختی می شوند. با محصولات تکنولوژی صنعت پیشرفته مثل فیلتراسیون غیر الیافی غیر بافتنی، اکنون نوآوری ها شکاف در عملکرد میکرو فیلتراسیون را که در گذشته وجود داشت، از بین برده است و مزیت هایی از جمله ارتقاء کیفیت هوا، کاهش هزینه انرژی و عمر بیشتر خدمات را به همراه دارد.

تکنولوژی پزشکی

منسوجات پزشکی شامل همه ی پارچه های پزشکی می شود که در کاربردهای بهداشتی و سلامتی در بازارهای مصرفی و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنها معمولاً به عنوان باند جهت بخیه کردن زخم استفاده می شود. برای بخیه و پانسمان زخم از پارچه های ابریشمی مثل الیاف های مصنوعی استفاده می گردد. پارچه های مصنوعی توخالی با ذرات نانو برای جذب دارو به هر بخش از بدن مورد استفاده قرار می گیرد. از پنبه، ابریشم، PES و پارچه های پلی آمید در کاربردهای پزشکی بهره گرفته می شود. محصولات تکنولوژی پزشکی از بخیه های جراحی، لنزهای تماسی و پانسمان جراحی تشکیل شده اند.

تکنولوژی اتومبیل

این منسوجات در ساخت اتومبیل، راه آهن، کشتی، هواپیما و فضا پیما استفاده می شنود، مثال های این حوزه، کاورهای کامیون (پارچه PES با پوشش PVC)، پوشش صندوق عقب اتومبیل، تسمه برای اتصال محموله، پوشش صندلی (مواد بافتنی)، کمربند ایمنی، پوشش غیر بافتنی برای کیسه هوای فیلتراسیون هوای کابین، چتر نجات و قایق های بادی است. این منسوجات در اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از منسوجات تقویت شده و پوشش دار در مواد برای موتورهایی مانند مجاری هوا، تسمه های تایم، فیلترهای هوا و مواد غیر بافتنی جهت جداسازی صدای موتور مورد استفاده قرار می گیرند. چندین مواد نیز در داخل خودرو استفاده می شوند. مشخص ترین آنها پوشش صندلی، کمربند ایمنی و کیسه هوا است، اما می توان به درزگیرهای منسوجات نیز در خودرو اشاره کرد. مقاومت و قدرت ترکیدگی بالا توسط نایلون ارائه می شود که برای کیسه های هوای خودرو مناسب است. از کامپوزیت های حاوی کربن عمدتا در تولید قطعات هواپیما استفاده می شود، درحالی که الیاف کربن برای ساخت تایرها نیز مورد بهره برداری قرار می گیرد. همچنین PES حاوی کشسان بالا برای ساخت بالون های هوایی می تواند جالب توجه باشد.

تکنولوژی اکولوژی

حفاظت از محیط زیست یکی از کاربردهای جدید نساجی است که در مواردی نظیر درزگیر کف، محافظت در برابر فرسایش، تمیز کردن هوا، جلوگیری از آلودگی آب، تمیز کردن آب، تصفیه ضایعات / بازیافت، ساخت محل رسوب، استخراج محصول و نیروگاه فاضلاب خانگی می تواند اثربخش باشد. بخش اصلی این حوزه مدیریت پسماند زباله است که اشاره به استفاده از محصولات ژئوسنتتیک برای ایمن سازی محل های دفن زباله در مقابل ریزش زباله های شهری یا خطرناک دارد. سایر حوزه ها شامل محافظت ثانویه در صنایع نفتی/ شیمیایی از جمله پوشش های زمین و مخزن های فرآوری برای آلودگی ثانویه ناشی از نشست مخزن هستند. دفن مدرن زباله مهندسی دارای مولفه های زیر است: سیستم پوشش پایه برای جلوگیری از آلودگی خاک و آب در اثر آلاینده ها؛ سیستم درزگیری برای درزگیری پسماند در زمانی که ظرفیت محل دفن زباله پر شده است؛ بهبود لایه درزگیری که جلوی ورود آلاینده ها را در زمین می گیرد؛ سیستم جمع آوری شیرآبه برای جمع آوری و انتقال شیرآبه به گودال جمع آوری؛ و سیستم شناسایی نشت/ جمع آوری شیرابه ثانویه.

تکنولوژی ورزشی

منسوجات ورزشی که اسپورت تک نامیده می شوند، اساساً برای ساخت پوشش ورزشی از جمله کفش های ورزشی و سایر تجهیزات و لوازم ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش تمایل به ورزش های فعال و فعالیت های تفریحی خارج از منزل از جمله قایق رانی، کوهنوردی و دوچرخه سواری منجر به رشد چشمگیر در مصرف مواد نساجی در تولید تجهیزات و کالاهای ورزشی شده است. الیاف مصنوعی و پوشش ها جای پارچه نخی سنتی و سایر الیاف های طبیعی را در ساخت منسوجات ورزشی گرفته اند.

مواد خام منسوجات فنی

منسوجات فنی از طریق انواع الیاف ها/ رشته های مبتنی بر ویژگی های دلخواه محصول نهایی تولید می شوند. الیاف ها/ رشته ها را می توان به صورت طبیعی یا مصنوعی مورد استفاده قرار داد. الیاف های طبیعی، مواد خام مهمی برای صنعت نساجی فنی محسوب می شوند. الیاف های طبیعی غالباً در منسوجات فنی مورد استفاده قرار می گیرند که شامل پنبه، کنف هندی، ابریشم و کوار (الیاف نارگیر) می شوند. الیاف های ساختگی (MMF) و نخ های الیاف ساختگی (MMFY)، 40% از سهم کل مصرف الیاف را در صنعت نساجی به خود اختصاص می دهند. این الیاف ها برای صنعت نساجی فنی، مواد خام مهمی به حساب می آیند که این موضوع به دلیل ویژگی های قابل سفارشی سازی آن هاست. الیاف های مصنوعی اصلی، رشته ها و پلیمرهای مورد استفاده به عنوان مواد خام در منسوجات فنی هستند که می توان در این زمینه به چسب، PES، آکریلیک/ مپلی پروپیلن و پلیمرهای اکریلیک، شبیه پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی وینیل کلراید (PVC) اشاره کرد.

لباس محافظ در برابر حرارت و آتش

امروزه ایمنی کارگر به مسئله بسیار مهمی تبدیل گردیده است. بخش رو به رشد صنعت منسوجات نیز در نتیجه این اتفاق در مسیر پیشرفت های جدیدی در الیاف، پارچه و لباس محافظ قرار گرفته است. برای حفاظت در برابر آتش و حرارت، الزامات مختلفی برای موقعیت های مختلف وجود دارد که می تواند در معرض سطوح متوسط حرارت تابشی به عنوان بخشی از فعالیت عادی روز باشد تا لباس هایی برای حفاظت طولانی مدت که طی آن پوشنده لباس در معرض تابش شدید و حرارت همرفتی یا آتش مستقیم قرار دارد، مثل لباس های مخصوص آتش نشانان ایجاد شود.
در فرآیند محافظت در برابر آتش، پوشاک ممکن است در برابر حرارت، عایق نباشد و نسبت به بخار آب، قابل نفوذ عمل کند که در این حالت فرد احساس عدم راحتی و فشار می کند. دمای بدن ممکن است بالا برود و فرد عرق کند. با این اوصاف، تلاش هایی برای توسعه لباس های محافظت در برابر حرارت و آتش صورت گرفته است که مانع راحتی فرد نشود.
سهولت احتراق، نرخ آتش سوزی و نرخ رهاسازی حرارت جزء ویژگی های مهم مواد نساجی هستند که میزان خطر آتش را تعیین می کنند. سایر عوامل موثر بر سطح حفاظت حرارتی عبارتند از ویژگی های ذوب شدن و انقباض پارچه با الیاف مصنوعی و نشر دود و گازهای سمی در طول آتش.
هنگام انتخاب و طراحی لباس محافظت آتش، باید به نکات زیر توجه داشت:
رفتار حرارتی یا سوختن الیاف های نساجی؛ تاثیر ساختار پارچه و شکل لباس بر رفتار سوختن؛ انتخاب مواد نهایی یا افزونه های غیرسمی، بدون دود بودن و مقاومت در برابر آتش؛ طرح لباس محافظ با توجه به کاربرد آن از جمله ویژگی های راحتی؛ میزان منبع احتراق؛ تامین اکسیژن

رفتار حرارتی الیاف ها

در لباس محافظ، احتراق پایین منبع آتش مطلوب است و اگر چیزی آتش بگیرد، انتشار آتش با خروجی حرارتی پایینی به لباس برخورد خواهد کرد. به طور کلی، پارچه هایی با الیاف ترموپلاستیک مثل نایلون، الیاف PES و الیاف های پلی پروپیلن دارای این الزامات هستند، زیرا حرارت را از خود دور می کنند و در صورت آتش گرفتن، کوچک می شوند و آتش را به کندی پراکنده می کنند. برای لباس محافظ، الزامات اضافی از جمله محافظت در برابر حرارت از طریق عایق، همچنین پایداری بالای پارچه وجود دارد، طوری که قرار گرفتن در معرض حرارت که در طول فعالیت فرد انتظار می رود، باید کاهش یابد و لباس ذوب یا نشت نکند و حرارت را به خوبی انتقال دهد. الزامات فوق را نمی توان از طریق الیاف های ترموپلاستیک محقق ساخت و بنابراین منابع باید از طریق الیاف های حاوی عملکرد بالا مثل الیاف آرامید، پشم یا پنبه مقاوم در برابر آتش، الیاف های آکریلیک اکسید شده حاصل شوند. بنابراین باید به این نکته توجه داشت که الیاف آرامید، برخلاف شاخص اکسیژنی بالا و پایداری حرارتی بالایی که دارد، برای حفاظت از سوزش پوست در پاشش فلز مذاب به سبب رسانایی حرارتی بالا، مناسب نیست.
از بحث پیش رو می توان به این موضوع اشاره کرد که وضعیت تجزیه و ماهیت محصولات تجزیه (جامد، مایع و محصولات گازی) بستگی به ماهیت شیمیایی الیاف و همچنین نوع پوشش به کار رفته در پارچه دارد. اگر این محصولات تجزیه دارای ماهیت اشتعال آور باشند، حضور اکسیژن اتمسفری منجر به افزایش احتراق، با یا بدون شعله می شود. وقتی حرارت بالاتر از میزان مجاز برای تجزیه حرارتی وجود داشته باشد، منجر به پراکندن احتراق و تخریب مواد می شود. علاوه بر ویژگی های الیاف و خصوصیات لباس و الیاف نهایی باید به تاثیرگذاری آن بر حفاظت در برابر حرارت نیز توجه داشت. برای ضخامت مورد نظر پارچه، هرچه تراکم کمتر باشد، مقاومت در برابر حرارت نیز بالاتر می رود. این حالت در الیاف هایی از جمله پنبه و پشم اعمال می شود که نسبت به حرارت عایق هستند. در نتیجه پارچه ضخیم ساخته شده نسبت به پنبه، پشم و سایر الیاف های غیر قابل ذوب، حفاظت حرارتی بهتری خواهد داشت.، درحالی که پارچه های حاوی الیاف ترموپلاستیک ضخیم منجر به سوزش شدیدتری می شوند.

نتیجه گیری

منسوجات فنی برای کاربردهای صنایع زیادی مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد اصلی منسوجات فنی در پارچه های محافظ است که باعث بهبود ایمنی افراد در محل کار می شود. پارچه های فنی محافظ باعث حفاظت در برابر دماهای بالا، احتراق و سوزش، تخلیه الکتریکی، اثرات فلز ذوب شده، جرقه های فلزی و محیط های اسیدی از جمله پتروشیمی ها، کارخانه های گازی و پالایشگاه ها می شوند. در آینده، منسوجات فنی با تامین پوشاک محافظ در برابر خطرات مختلف، رواج بسیاری پیدا خواهند کرد.