انسان از زمانهای بسیار دور، علاوه براینكه با شكار حیوانات میتوانست مواد غذایی خود را تأمین كند، از پوست آنها نیز به عنوان وسیله مناسبی برای گرم نگه داشتن بدن خود استفاده میكرد. در یك مقطع زمانی از تاریخ، انسان دریافت كه رویش مویین پوست حیوانات و رشتههای نازك و بلند برخی از گیاهان آمادگی دارند كه به وسیله تابیده شدن به دور خود، رشتههای بلندتری را تشكیل دهند كه موسوم به نخ است. بدین ترتیب بود كه الیاف طبیعی نظیر پنبه، پشم، ابریشم و دیگر الیاف هر یك بنحوی شناخته شدند[1].
1-1– الیاف ماده اولیه نساجی
الیاف ماده اولیه صنعت نساجی است. خصوصیات اصلی یك لیف عبارت است از نسبت فوق العاده زیاد طول به قطر آن، استحكام، لطافت، الاستیسیته، جذب رنگ و قابلیت ریسندگی؛ كه باعث سهولت تاب دادن الیاف و در نتیجه باعث افزایش قدرت نخ می شود.[1] از مشخصههای مهم یك لیف؛ طول (متوسط طول، توزیع طولی) ، سطح مقطع (مساحت كل، یكنواختی و شكل) ، تجعد (تعداد و دامنه تجعد) ، فنریت و مشخصات سطحی میباشد. همچنین یك لیف باید دارای خصوصیات فیزیكی، شیمیایی و مكانیكی مطلوبی باشد. از خواص فیزیكی می توان به رنگ، جلا، وزن مخصوص، حرارت ویژه، هدایت الكتریكی وگرمایی، نقطه نرم شدن، دمای شیشهای و از خواص مكانیكی به استحكام، ازدیاد طول، مدول، الاستیسیته و بازگشت پذیری اشاره كرد. همچنین خواصی از قبیل رطوبت بازیافتی، تورم، عكسالعمل در برابر حلالها، تغییر شیمیایی در اثر حرارت، مقاومت در برابر عوامل جوی(اكسیژن، نور، حرارت، میكروارگانیزمها)، مقاومت شیمیایی به اسید، قلیا، عوامل اكسیدكننده و رنگ پذیری نیز دارای اهمیت میباشد[2].
با توجه به کاربرد متنوع کالاهای نساجی، از پوشاك تا مصارف صنعتی، لزوم استفاده از الیاف با خصوصیات مختلف و روشهای متفاوت وجود دارد. روشهای مختلفی برای طبقهبندی ویژگیهای مرتبط با خصوصیات الیاف، روشهای تولید و استفاده نهایی از آنها وجود دارد. هر چند که، طول و ظرافت دو پارامتر مهم از خصوصیات الیاف می باشند که پتانسیل کاربردی و فرآیندپذیری الیاف را تعیین میکنند.
براساس طول الیاف و فرآیندپذیری در سیستم ریسندگی، الیاف به دو دسته الیاف استیپل کوتاه[1] و الیاف استیپل بلند[2] طبقهبندی میشوند. معمولاً، در حدود 58% از الیاف تولیدی در جهان در سیستم الیاف استیپل كوتاه و در حدود 7% در سیستم استیپل بلند ریسندگی میشوند. فرآیندپذیری الیاف در هر کدام از سیستمهای استیپل کوتاه و بلند، کاربرد ویژهای را تعیین میکنند. در حالت کلی، الیاف ظریف و کوتاه، برای کاربرد در پارچه بیشتر ترجیح داده میشوند، در حالیکه الیاف با طول بلندتر، معمولاً برای قالی، طناب و ریسمان استفاده میشوند. طول الیاف سلولزی طبیعی، اصولاً براساس طول سلول واحد آنها و طول لیفی كه سلولهای واحد آن توسط مواد صمغی مانند لیگنین به همدیگر متصل شدهاند، تعیین میگردد[3] .
اصولاً طبقه بندی الیاف در برگیرنده كلیه الیاف طبیعی[3] و مصنوعی[4] ،كار بسیار مشكل و شاید هم غیرعملی است. برای طبقهبندی الیاف بر حسب منشأ تولید، خانواده، ساختمان شیمیایی، خواص ومصرف آنها توسط متخصصین مختلف، پیشنهادات گوناگونی شده است. الیاف نساجی به دو طبقه اصلی الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی تقسیم میشوند، كه هر یك از این دو طبقه، خود شامل گروههای فرعی دیگری میباشند. الیاف طبیعی مانند پشم و پنبه، الیافی هستند كه به طور طبیعی تولید میشوند. الیاف مصنوعی، به الیافی اطلاق میشود كه به خودی خود وجود ندارند و با استفاده از مواد خام اولیه و یا سایر مواد شیمیایی و با به كاربردن روشهای صنعتی تهیه میگردند[1]. منشأ الیاف سلولزی، گیاهان موجود درطبیعت هستند كه منابعی بی پایان بوده كه تنها بخش كوچكی از این منابع قابلیت استخراج الیاف با خصوصیات مناسب صنعت نساجی را دارند[2].
بر اساس منشأ، الیاف طبیعی به سه گروه فرعی تقسیم میشوند: الیاف معدنی، الیاف گیاهی و الیاف حیوانی.
الیاف معدنی: مصرف این نوع الیاف در صنعت نساجی محدود است و آسبست كه در اصطلاح عامیانه، پنبه كوهی[5] یا پنبه نسوز نامیده میشود، نمونهای از این الیاف میباشد.
الیاف گیاهی : الیاف گیاهی از چوب و برخی مواد كشاورزی، كه موادی قابل تجدید حیات هستند تولید میشوند و دارای پتانسیل ایجاد محصولات جدید و جایگزینی مواد سوختنی هیدروكربنی مضر برای محیط زیست میباشند[4]. الیاف گیاهی شامل مهمترین الیاف نساجی ، یعنی پنبه و سایر الیاف مانند كتان، شاهدانه و جوت است . این الیاف از طریق كشت تهیه میشوند و پایه سلولزی (ماده سازنده گیاهان) دارند[1]. الیاف گیاهی به گروههای فرعی زیر تقسیم میشوند:
1) الیاف دانهای، مانند پنبه
2)الیاف ساقهای، مانند كتان، جوت، شاهدانه
3)الیاف برگی، مانند سیسال، مانیلا
4)الیاف میوهای، مانند نارگیل
الیاف حیوانی : الیاف حیوانی مانند ابریشم،كه توسط كرم ابریشم تولید میشود، همچنین پشم و سایر الیاف شبیه مو، مانند كشمیر، آلپاكا و
غیره را نیز در بر میگیرد. این الیاف، پایه پروتئینی دارند كه تركیب پیچیدهای است و قسمت عمده ساختمان بدن جانداران را تشكیل میدهد. این الیاف به گروههای فرعی زیر تقسیم میشوند[1] .
1) پشم
2) ابریشم
3) مو، مانند موی بز، خرگوش، شتر، اسب
الیاف سلولزی طبیعی تک سلولزی، پنبه و کاپوک، نسبتاً دارای طولهای کوتاه و در فرآیند سیستم استیپل کوتاه عمل شده، در حالیکه الیاف چند سلولی مانند کتان و چتایی، طولی بیش از 20 سانتیمتر دارند و مناسب فرآیندهای سیستم استیپل بلند میباشند. هر چند که کتان و دیگر الیاف بلند، از نظر صنعتی برای سیستم استیپل، طول بلندتری دارند، اما تلاشهای موفقیت آمیزی برای بدست آوردن الیاف کتان با طول کوتاه، مناسب مخلوط کردن با الیاف پنبه و پروسههای سیستم الیاف استیپل کوتاه، صورت گرفته است. از طرفی برگهای نارگیل و ذرت، چند سلولی بوده و در نساجی مناسب پروسههای الیاف طبیعی بلند میباشند.[3] الیاف مصنوعی میتوانند بر حسب ماده تشكیل دهنده الیاف، به دو گروه فرعی متمایز از یكدیگر یعنی، الیاف بازیافته[6] و الیاف سنتتیك[7] تقسیم شوند:
الیاف بازیافته الیافی هستند كه ماده تشكیل دهنده آنها، قبلاً در طبیعت موجود بوده است و الیاف سنتتیك از مواد شیمیایی تهیه میشوند كه دارای ساختمان لیفی نیستند و از طریق سنتز مواد اولیه و یا اجرای پروسسهای شیمیایی لازم، ساختمان لیفی به آنها داده میشود و طبیعت درساختن آنها و یا در قسمتی از فرآیند تهیه آنها، نقشی ندارد و كلاً سنتتیك هستند. گروههای فرعی الیاف سنتتیك را به صورت زیر میتوان بیان كرد.[1]
– پلیآمید، نظیر نایلون
– پلیاسترها، نظیر تریلین، داكرون
– مشتقات پلیوینیل، نظیر پلیوینیل الكل، كلراید
– پلیاولفین ها، مانند پلیپروپیلن، پلیاتیلن
– پلیاورتانها
الیاف طبیعی نسبت به مواد سنتتیك، دارای مزیتهایی از قبیل معایب محیط زیستی و سمی كردن محیط زیست كمتر و قابلیت تجزیه شدن بیولوژیكی میباشند. اما مشكل اساسی الیاف گیاهی نسبت به الیاف سنتتیك، فقدان یكنواختی مواد است. الیاف سنتتیك میتوانند در یك روش خاص تولید شوند و الیاف تولیدی، دارای كیفیت یكنواخت و ثابت میباشد، در حالیكه الیاف گیاهی، زمانیكه تولید میشوند، شرایط رشد، تأثیر به سزایی بر نتایج و خصوصیات آنها دارد. تفاوتهای ایجاد شده به دلیل متفاوت بودن مناطق كشت، نوع خاك، آب و هوا و كشاورز میباشد. عملیات رتینگ[8](جداسازی الیاف از قسمتهای چوبی ساقه و صمغهای گیاهی)، بر رنگ لیف، جداسازی دسته الیاف، مواد متشكله و استحكام لیف اثر میگذارد. كیفیت لیف به شرایط زراعی، رشد و مكان لیف در گیاه نیز بستگی دارد[4] . جدول 1 ، درصد تغییرات کمیتهای مختلف در نمونه الیاف به طول 1 سانتیمتر را نشان میدهد که توسط آقای مردیت[9] آزمایش شده است. همانگونه که مشاهده میشود الیاف طبیعی گیاهی درصد تغییرات بالایی را نشان میدهند. [5]
جدول1-1: درصد تغییرات داخل نمونه الیاف
| درصد تغییرات( cv%) | الیاف | |||
| ازدیاد طول پارگی | استحکام | نیروی پارگی | ظرافت | |
| 40 | 43 | 46 | 24 | پنبه |
| 31 | 40 | 45 | 24 | الیاف ساقهای |
| 32 | 28 | 34 | 21 | پشم |
| 18 | 7 | 8 | 9 | نایلون |
لیگنوسلولزها[10] به تمام گیاهانی اطلاق می شود كه امروزه بعنوان یكی از بزرگترین منابع طبیعی فراهم کننده مواد غذایی و انرژی مطرح هستند. 60 الی 80 درصد لیگنوسلولزها از پلیساكاریدها، كه پلیمر طبیعی قندها میباشند، تشكیل شده است. علاوه بر این، طیف وسیعی از مواد قابل مصرف موجود در لیگنوسلولزها، تجدید پذیری آنها و همچنین سازگاریشان با محیط زیست، هرگونه مطالعه و امكان سرمایهگذاری در مورد لیگنوسلولزها را بعنوان یكی از چشماندازهای آینده بشری توجیهپذیر میسازد.[5] بیشترین ماده تولیدی طبیعی در كره زمین، گیاهان میباشند، كه میزان تولید آنها در حدود 1011 تن در سال برآورد شده است. گیاهان، شامل انواع درختان، گیاهان بوتهای، محصولات و ضایعات كشاورزی و … میباشند، كه قسمت عمده آنها پس از تولید بی هیچ استفادهای به روشهای مختلف، وارد چرخه بازگشتپذیر طبیعت میگردند. وجه مشخص همه گیاهان، ساختار فیبریلی آنها است كه در این ساختار، میكروفیبریلهای سلولز در شبكهای از همیسلولز[11] و لیگنین[12] احاطه شده و سایر مواد آلی و معدنی، این ساختمان را تكمیل كردهاند. به خاطر همین ساختار، به این مواد، لیگنوسلولز گفته میشود [6].
ساختمان لیگنوسلولزها از سه بخش اصلی پلی ساكاریدها، لیگنین و مواد خارجی[13] تشكیل شده است. پلیساكاریدها به كربوهیدراتهای سنگینی گفته میشوند كه شامل سلولز و همیسلولز باشند و در مجموع 80-60 درصد كل ساختمان گیاه را تشكیلدهند[7] .
فرم در حال بارگذاری ...
