الیاف را می‌توان مهم‌ترین ماده اولیه در صنعت نساجی دانست. این مواد به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. تکلیف الیاف طبیعی تا حد زیادی روشن است؛ اما الیاف مصنوعی، بسیار گسترده هستند. به همین دلیل در قسمت‌های آتی، قصد داریم، به این سوال پاسخ دهیم که الیاف مصنوعی چیست؟ چگونه تولید می‌شوند و چه کاربردی دارند؟
الیاف مصنوعی چیست؟
اصطلاح مصنوعی به گروهی از الیاف اطلاق می‌شود که برخلاف الیافی مانند پشم و پنبه، مستقیماً از مواد طبیعی به دست نمی‌آیند. به عبارت دیگر الیاف مصنوعی با استفاده از مواد خاص، به روش خاص تولید شده و در طبیعت یافت نمی‌شوند؛ اما ممکن است، مواد طبیعی در تولید برخی از آنها دخیل باشند.
انواع الیاف مصنوعی، ویژگی های و مزایای هر یک
الیاف مصنوعی به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:
- الیاف نیمه مصنوعی یا بازیافته که با استفاده از پلیمرهای طبیعی (عموماً چوب درختان) تولید می‌گردند.
- الیاف ترکیبی یا سنتتیک که به طور کامل از مواد شیمیایی ساخته می‌شوند.
در ادامه مهم‌ترین ارقام الیاف مصنوعی را معرفی می‌کنیم:
پلی استر
پلی استر را می‌توان مهم‌ترین الیاف مصنوعی دانست که سالانه به فراوانی در نقاط مختلف دنیا به خصوص آسیا تولید می‌شود. مواد اولیه سازنده این الیاف از جنس نفت، زغال سنگ و آب هستند؛ البته ماده اصلی سازنده پلی استر، پلی اتیلن است که از مشتقات نفت به شمار می‌رود.
گفته می‌شود که پلی استر، نخستین بار در اوایل قرن بیستم از واکنش بین الکل و اسید به دست آمد. در حال حاضر نیز مبنای تولید الیاف پلی استر، چنین واکنشی است که طی آن دو یا چند مولکول با هم ترکیب شده، مولکول بزرگتری را می‌سازند و این ساختار به صورت زنجیره وار تکرار می‌شود.
مشخصات و مزایای الیاف پلی استر
- مقاوم در برابر کشیدگی
- شستشوی راحت و مقاومت در برابر اکثر مواد شیمیایی
- قوی و بادوام
- خشک شدن سریع
- مقاوم در برابر ساییدگی
- چروک پذیری کم
- داشتن خاصیت ارتجاعی
پلی آمید
پلی آمید را می‌توان نوعی پلیمر مصنوعی با پیوند آمیدی دانست. الیاف تولید شده از این پلیمر، در عین سبک وزن بودن، استحکام بسیار بالایی دارند و در مواجهه با گرما، ساییدگی، الکتریسیته و سایر عوامل آسیب زا دوام می‌آورند. این الیاف، علاوه بر تولید پارچه و لباس در صنایع مختلفی از جمله ساختمان سازی و خودروسازی، کاربرد دارند.
ویژگی‌ها و مزایای الیاف پلی آمید
- وزن کم
- استحکام بالا و مقاومت در برابر فشار، تراکم و ضربه
- طول عمر بالا و ضد فرسایش
- مقاوم در برابر درجه حرارت بالا و عایق گرما
- عایق الکتریسیته
- مقاومت در برابر اشعه UV
- مقاوم در مواجهه با مواد شیمیایی
آکریلیک
نخ آکریلیک نوعی الیاف مصنوعی گرم و پشم مانند است که از پلیمری به نام پلی اکریلو نیتریل به دست می‌آید. رنگ پذیری بسیار بالایی داشته، در برابر مواد چرب و شیمیایی دوام می‌آورند. الیاف آکریلیک، جایگزین بسیار خوبی برای پشم محسوب می‌شوند.
مزایای الیاف آکریلیک
- گرم و نرم و راحت
- خاصیت ارتجاعی
- خشک شدن سریع
- مقاوم در برابر نور و گرمای خورشید
- مقاومت در برابر بید و حشرات
پلی پروپیلن
این گروه از الیاف مصنوعی به واسطه پلیمریزاسیون زنجیره‌ای مونومرهای پروپن و تحت فرآیند ذوب ریسی ساخته می‌شوند. الیاف پلی پروپیلن، محکم و مقاوم بوده و در مواجهه با دمای بالا به خوبی دوام می‌آورند. به علاوه، این الیاف، ماندگاری بالایی دارند؛ همچنین ضد حساسیت پوستی و سازگار با محیط زیست هستند.
اسپاندکس
نخ اسپاندکس نوع خاصی از الیاف مصنوعی که برای تولید آن از ماده‌ای به نام لیف ساز استفاده می‌شود، اسپندکس نام دارد. این ماده، نوعی پلیمر سنتزی با زنجیر بلند است که حداقل 85 درصد آن از جنس الیاف مصنوعی پلی اورتان قطعه‌ای است. برخی ارقام الیاف اسپندکس، تحت عنوان لیکرا، گلوسپان و نیوما عرضه می‌شوند.
مشخصات و مزایای الیاف اسپندکس
- وزن پایین
- به میزان بالایی کش می‌آید، بدون این که پاره شود.
- بادوام
- مقاوم در برابر چربی پوست
استات
الیاف استات یا استات سلولز، نوعی الیاف مصنوعی ابریشم مانند است که از واکنش پالپ چوب و لینترهای پنبه با اسید استیک به دست می‌آید. از لحاظ شیمیایی می‌توان گفت که استات ابریشمی، حاصل حل شدن ماده سلولزی استات در حلال‌های آلی می‌باشد.
در صورتی که برای تولید الیاف استات از حلال استون استفاده شود، دی استات به دست می‌آید. اگر حلال به کار رفته، ترکیب متیلن کلراید و الکل باشد، الیاف حاصل، تری استات نام دارد.
ویژگی‌ها و مزایای الیاف استات
- نرم بودن
- رنگ پذیری خوب
- جذب آب کم
- مقاوم در برابر چروک (به خصوص تری استات)
آرامید
می‌توان آرامید را نوعی الیاف پلی آمید با ساختار حلقوی دانست. این ساختار باعث می‌شود که الیاف، مقاومت حرارتی، شیمیایی و استحکام کششی بالاتر و البته کاربردهای متفاوتی داشته باشند.
کاربردهای الیاف مصنوعی
همان طور که می‌دانید، الیاف مصنوعی، بسیار متنوع بوده و هر کدام کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه مصارف مهم رایج‌ترین ارقام این الیاف را ذکر می‌کنیم.
کاربرد الیاف پلی استر
- انواع بلوز و پوشاک مردانه، زنانه و بچگانه
- جوراب مردانه
- البسه و مواد عایق
- پارچه پرده‌ای
- کفپوش
- تهیه ملحفه، روتختی و روبالشی
- به عنوان الیاف پرکننده
- شلنگ آتش نشانی
- طناب و توری
کاربرد الیاف آکریلیک
- انواع لباس ورزشی، اسکی، بافت و بچگانه
- پارچه‌های پشم مانند و خز مصنوعی
- پارچه‌های کشبافت
- برخی پارچه‌های بدون بافت
- پارچه مبلی
- تولید پتو
کاربرد الیاف پلی پروپیلن
- مبلمان و لوازم مشابه
- بافت فرش
- مصارف تزئینی منزل
- تولید کاغذ
- ساخت مواد بسته بندی
- تولید قطعات خودرو
- ساخت لوازم آزمایشگاهی
مصارف الیاف اسپندکس
- لباس ورزشی، گلف، شنا و شلوار اسکی
- پارچه توری
- انواع زیرپوش و لباس راحتی
- تولید جوراب ضد واریس
کاربرد الیاف استات
- پارچه و لباس
- تهیه آستر
- فرش
- ساخت چتر
- فیلتر سیگار
الیاف مصنوعی چگونه درست می شود؟
برای تولید الیاف بازیافتی (نیمه مصنوعی)، پلیمرهای طبیعی (سلولز گیاهی یا پروتئین طبیعی) با یک سری مواد شیمیایی ترکیب شده و مجدداً به الیاف تبدیل می‌گردند.
شیوه کلی درست شدن الیاف مصنوعی به این صورت است که محلول پلیمری آماده شده از سوراخ‌های ریزی رد شده و شکل می‌گیرند. در مرحله بعد مایع پلیمری فرم گرفته، تحت یک سری فرآیندهای ترمودینامیکی، سرد و سخت شده و رشته‌های جامد الیاف به وجود می‌آیند.
بسته به جنس الیاف و نوع نخی که قرار است، تولید شود، الیاف مصنوعی به یکی از روش‌های ذوب ریسی، تر ریسی، خشک ریسی و ژل ریسی، ریسیده می‌شوند.
ماده اولیه الیاف مصنوعی چیست؟
همان گونه که در قسمت‌های قبلی، توضیح داده شد، الیاف مصنوعی، بر اساس نوع ماده اولیه به دو دسته بازیافته و سنتتیک تقسیم می‌شود. ماده اولیه سازنده الیاف مصنوعی قابل بازیافت، نیمه مصنوعی یا بازیافته، مواد سلولزی و پروتئینی طبیعی است. چوب درختان، ساقه و سایر قسمت‌های گیاهان و حتی پوست برخی سخت پوستان دریایی برای تولید این الیاف به کار می‌روند.
نفت و مشتقات نفتی را می‌توان اصلی‌ترین منابع سازنده الیاف مصنوعی دانست؛ اما از منظر علمی، الیاف مصنوعی سنتتیک از پلیمریزاسیون مونومرهای شیمیایی به دست می‌آیند. این پلیمرها انواع مختلفی دارند و به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند.
پلیمرهای افزایشی
این پلیمرها از ترکیب مونومرهای ساده و بدون از دست رفتن هیچ مولکولی تهیه می‌شوند؛ به این ترتیب زنجیر بلندی از پلیمرها به دست می‌آید. از مهم‌ترین مونومرهایی که حاوی گروه‌های متیلن و باند دوگانه هستند و توانایی انجام چنین واکنشی را دارند، می‌توان به اتیلن، وینیل استات، متیل متاکریلات، اکریلونیتریل و وینیل سیانید اشاره کرد.
پلیمرهای تراکمی
جهت معرفی این پلیمرها باید گفت، سه روش برای تولید آنها وجود دارد که در زیر توضیح داده شده‌اند:
- یک یا چند مولکول مختلف با هم ترکیب شده و یک مولکول ساده حذف می‌شود. الیاف پلی استر و پلی آمید از این نوع هستند.
- یک یا چند مولکول مختلف با هم ترکیب شده و هیچ مولکول اضافه‌ای حذف نمی‌گردد.
- اتصال حلقوی یک مولکول، باز شده، با خودش ترکیب می‌شود و حذف مولکول اضافه در کار نیست.
به طور خلاصه می‌توان گفت که برخلاف پلیمرهای افزایشی در فرآیند پلیمریزاسیون تراکمی، فعل و انفعال مداومی میان دو گروه مونومر فعال در جریان می‌باشد. نتیجه این فرآیند، تشکیل گروه جدیدی از اتصال بین مولکولی است که ویژگی گروه اولیه را ندارد.
تفاوت الیاف مصنوعی و طبیعی
تفاوت عمده الیاف مصنوعی با طبیعی، منشأ ساخت آنهاست. الیاف طبیعی ممکن است، از نوع گیاهی (پنبه و کتان)، حیوانی (پشم، ابریشم، موهر، کشمیر) یا معدنی (شیشه) باشند. معمولاً تغییر خاصی روی آنها انجام نشده و مستقیماً وارد صنعت نساجی می‌شوند. در حالی که فرآیند تولید الیاف مصنوعی به مراتب پیچیده‌تر است.
سایر تفاوت‌های بین الیاف طبیعی و الیاف بشرساخت در ادامه ذکر شده‌اند:
- الیاف طبیعی برخلاف الیاف مصنوعی، ماهیت سلولزی و پروتئینی دارند.
- الیاف طبیعی به راحتی در طبیعت تجزیه شده و با محیط زیست سازگار هستند؛ اما اغلب الیاف مصنوعی به سختی تجزیه می‌شوند و به محیط زیست آسیب می‌زنند.
- الیاف مصنوعی در مقایسه با الیاف طبیعی، بسیار شبیه به یکدیگر بوده و برای تشخیص دقیق نوع آنها باید آشنایی کافی با انواع الیاف داشته باشیم.
- با توجه به تغییرات فراوانی که بر روی مواد اولیه سازنده الیاف مصنوعی انجام می‌شود، تولید آنها پرهزینه‌تر است. با این حال محدودیت مواد اولیه طبیعی باعث می‌شود که در اغلب موارد، الیاف طبیعی گران‌تر باشند.
- الیاف مصنوعی، سخت‌تر و بادوام‌تر از الیاف طبیعی هستند.
- الیاف طبیعی نسبت به الیاف مصنوعی، آب را به میزان بالایی جذب می‌کنند.
- الیاف طبیعی در مقایسه با الیاف مصنوعی، چروک پذیرتر هستند.
در نهایت اینکه کدامیک از الیاف مصنوعی و طبیعی انتخاب بهتری است؛ به نوع محصولی که می خواهید با آن تولید کنید و ویژگی هایی که از آن انتظار دارید وابسته خواهد بود.