المعرفة الأساسية حول الألياف الماصة للرطوبة: يجب قراءتها لمحترفي النسيج!

تعتبر الرطوبة والراحة الحرارية من الجوانب المهمة لراحة الملابس، كما أنها مؤشرات هامة تعكس المفاهيم الجديدة للصحة والعيش المريح. تعرض هذه المقالة التطورات الحالية في الألياف الماصة للرطوبة وسريعة الجفاف والمتعلقة بالرطوبة والراحة الحرارية، وتركز على تحليل طرق معالجة الأقمشة المقاومة للرطوبة والحرارة، مما يوفر أساسًا لتطوير المنسوجات الوظيفية.

1. التقدم البحثي في ​​الألياف سريعة الجفاف الماصة للرطوبة

يتم البحث والتطوير للألياف سريعة الجفاف الماصة للرطوبة بشكل أساسي من خلال طريقتين: التعديل الفيزيائي والتعديل الكيميائي. يشير التعديل الجسدي إلى تغيير شكل فتحات المغازل لتدوير الألياف ذات الأخاديد على أسطحها، وذلك باستخدام المبادئ الشعرية للسماح للألياف بنقل الرطوبة ونشرها وتبخرها بسرعة، وإزالة العرق والرطوبة بسرعة من سطح الجلد والسماح لها بالتبخر إلى الخارج. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام طرق الغزل المزج أو الغزل المركب مع البوليمرات التي تحتوي على مجموعات محبة للماء (مثل مجموعات الهيدروكسيل والأميد والكربوكسيل والأمينية) لإنتاج ألياف ذات خصائص امتصاص الرطوبة والتجفيف السريع. يتضمن التعديل الكيميائي طرق بلمرة مشتركة للتطعيم لإدخال مجموعات محبة للماء في البنية الجزيئية، وبالتالي زيادة امتصاص الرطوبة وقدرات التجفيف السريع للألياف.

(1) التعديل الجسدي

يتضمن التعديل المادي ثلاث طرق: تغيير أشكال ثقب المغازل، والغزل المركب للمواد الخام، والغزل المركب ثنائي المكونات.

طورت شركة DuPont ألياف البوليستر Coolmax ذات الأربعة أخدود عالية الرطوبة. قامت شركة تويوبو اليابانية بتطوير بوليستر 'Triacotr' على شكل حرف Y والذي يشكل ثلاثة أخاديد ماصة للرطوبة على سطح الألياف. قامت شركة Far East New Century Corporation بتطوير ألياف سريعة الجفاف ماصة للرطوبة من Topcool. قامت مجموعة Guangdong Zhujiang Jinfang بإنشاء خيوط بوليستر ماصة للرطوبة عن طريق تغيير شكل مقطع الألياف، مما يعزز بشكل كبير أداء امتصاص الرطوبة بسبب زيادة مساحة السطح وتأثيرات الشعيرات الدموية. أنتجت شركة Jiangsu Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. ألياف Coolbest بمقطع عرضي على شكل 'H'. أنتجت شركة Chung Hsing Textile Co., Ltd. التايوانية ألياف 'Coolplus' على شكل حرف Y ومتقاطعة الشكل. طورت شركة تايوان هيرو ألياف تكنوفاين على شكل حرف W. أنتجت شركة Donghua Haotian نظام CoolDry. قامت مجموعة Shunde Jinfang، بالتعاون مع جامعة Donghua، بتطوير ألياف البوليستر Coolnice الماصة للرطوبة مع مقطع عرضي على شكل '+'.

(2) الغزل المركب للمواد الخام

يتم نسج البوليستر والبوليمرات المحبة للماء الأخرى بطريقة مركبة باستخدام طريقة لولبية مزدوجة، حيث يتم البحث عن أنواع جديدة من الألياف الممتصة للرطوبة والممتصة للعرق ذات بنية مركبة من الجلد. يؤدي ذلك إلى تحسين امتصاص الماء ومظهره، حيث تعمل المواد المحبة للماء كطبقة أساسية بينما يعمل البوليستر التقليدي كطبقة جلدية، حيث يؤدي كل مكون أدوار امتصاص الرطوبة المحبة للماء وامتصاص الرطوبة. قامت شركة Unichika اليابانية بتطوير ألياف جديدة ذات قدرة عالية على امتصاص الرطوبة وإطلاقها تسمى HYGRA، والتي تتميز ببنية مركبة من قلب الجلد. تتكون طبقة الجلد من النايلون التقليدي، مما يوفر ملمسًا ناعمًا عندما يكون مبللاً وقدرات فائقة على امتصاص الرطوبة وإطلاقها مقارنة بألياف القطن. استخدمت شركة كوراراي اليابانية طريقة غزل مركبة لتطوير ألياف الصوفيستا، حيث تحتوي طبقتها الخارجية على مجموعات محبة للماء (-OH) والطبقة الأساسية مكونة من البوليستر.

2. التعديل الكيميائي

يتم تحقيق التعديل الكيميائي عن طريق طرق البلمرة المشتركة للكسب غير المشروع لإدخال مجموعات محبة للماء داخل البنية الجزيئية لتعزيز امتصاص الرطوبة ووظيفة التخلص من العرق. عادة، يتم إدخال المجموعات المحبة للماء مثل مجموعات الكربوكسيل والأميد والهيدروكسيل والأمينية لزيادة الألفة للماء. إلى جانب تعديل المواد الخام، يجب أيضًا استخدام عمليات الغزل المناسبة للتأكد من أن الألياف لها بنية مسامية ومساحة سطحية أكبر.

قامت شركة تويوبو اليابانية بتطوير نسيج بوليستر قابل للتنفس 'Ekslive' من خلال دمج مسحوق حمض البولي أكريليك في مزيج البوليستر الغزل لتحقيق وظائف امتصاص الرطوبة والتخلص من العرق، وبالتالي تحسين تشبع الماء في أقمشة البوليستر من خلال امتصاص الرطوبة واستبعاد الحرارة. قامت كوماتسو سيرين بتطعيم مركبات الحرير على ألياف البوليستر لإنتاج بوليستر يمتص الرطوبة ويتخلص من العرق. شو بي وآخرون. نسيج قطني معالج بالنانو سيليكا قبل تفاعله مع ثلاثي ميثيل سيلان لإضفاء الكارهة للماء. قام Eef Temmerman بتحسين التأثير الشعري لخيوط القطن باستخدام معالجة تفريغ البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة. قريبا تشيون تشو وآخرون. استخدم الباحثون تقنيات البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة لتطعيم سداسي ميثيل ديسيلوكسان على الأقمشة القطنية، مما يعزز قدرتها على طرد الماء.

2. تطوير الأقمشة الماصة للرطوبة

1. طرق معالجة الخيوط الماصة للرطوبة

حاليًا، يمكن تصنيف الأنواع الشائعة من الخيوط الممتصة للرطوبة وسريعة الجفاف محليًا ودوليًا إلى نوعين رئيسيين: الخيوط البسيطة والخيوط المركبة. يمكن تقسيم الخيوط البسيطة إلى خيوط ألياف قصيرة وخيوط خيطية بناءً على نوع الألياف.

تشمل طرق المعالجة مزج الألياف المتعددة، واللف، والتشطيب الخاص. يعد تطوير واستخدام خيوط ذات خصائص جيدة لامتصاص الرطوبة والتجفيف السريع طريقة حاسمة لإنشاء أقمشة ماصة للرطوبة وسريعة الجفاف والتبريد.

(1) الخيوط المخلوطة

بشكل عام، تتميز الألياف الماصة للرطوبة بخصائص وظيفية واحدة، مما يجعل من الصعب موازنة امتصاص الرطوبة وفتلها وإطلاقها في وقت واحد، مما يحد من أداء النسيج في امتصاص الرطوبة والتجفيف السريع. لذلك، يعد مزج الألياف الماصة للرطوبة مع الألياف الماصة للرطوبة طريقة بسيطة وفعالة لتعزيز جفاف القماش وراحته.

(2) خيوط ملتوية

يمكن معالجة الخيوط المفردة أو الخيوط ذات وظائف مختلفة لامتصاص الرطوبة وإطلاقها إلى خيوط ملتوية. من خلال الجمع بين خيوط القطن المفردة الممتصة للرطوبة وخيوط Coolmax الماصة للرطوبة، يمكن للمرء الحصول على خيوط تمتلك خصائص امتصاص الرطوبة، وامتصاص العرق، والتجفيف السريع.

(3) الخيوط المركبة الهيكلية متعددة الطبقات

باستخدام أشكال أو أنواع مختلفة من الألياف وتقنيات الغزل المتقدمة، يمكن تصميم الخيوط بتوزيعات هيكلية متعددة الطبقات، مما يسهل أداء المكونات المختلفة لتحقيق امتصاص الرطوبة وأهداف التجفيف السريع.

2. أقمشة ماصة للرطوبة

يتم تطوير الأقمشة الماصة للرطوبة من خلال التصميم الهيكلي أو تعديل الألياف لتغيير خصائص امتصاص الرطوبة ونقلها وإطلاقها في القماش، مما يمكنها من امتلاك قدرات امتصاص الماء والتجفيف السريع. في الوقت الحالي، تشمل الأقمشة الشائعة الماصة للرطوبة وسريعة الجفاف كلا من الأنواع المحبوكة والمنسوجة، مصنفة حسب بنيتها إلى أقمشة ذات طبقة واحدة، وطبقة مزدوجة، ومتعددة الطبقات.

مع التطور السريع لتقنيات ما بعد المعالجة، ظهرت أقمشة وظيفية مختلفة. تم إنشاء لمسة نهائية سريعة الجفاف ماصة للرطوبة استجابة لمتطلبات الراحة في ظل الظروف الرطبة، بهدف تحسين قدرة النسيج على نقل الرطوبة لمعالجة مشكلات مثل عدم الراحة والرطوبة أثناء التعرق.

(1) أقمشة أحادية الطبقة ماصة للرطوبة

في البحث والتطوير المبكر، كان التركيز في المقام الأول على الأقمشة ذات الطبقة الواحدة، والتي يتم نسجها عادة من خيوط نقية أو مخلوطة مصنوعة من ألياف سريعة الجفاف وممتصة للرطوبة. في السنوات الأخيرة، ومع التقدم في تكنولوجيا المعالجة، تم تطوير الأقمشة التي تمتلك قدرات امتصاص الرطوبة أحادية الاتجاه. تتميز الأقمشة الماصة للرطوبة أحادية الاتجاه بخصائص مختلفة لامتصاص الرطوبة وإطلاقها على جوانبها الأمامية والخلفية أو الطبقات الداخلية والخارجية. عندما يتلامس القماش مع العرق على الجلد، يحدث امتصاص الرطوبة بطريقة اتجاهية للغاية؛ يمكن أن ينتقل العرق بشكل مستمر من جانب الجلد إلى السطح الخارجي ويتبخر، مما يحافظ على جفاف الجلد وراحته. يؤدي هذا إلى تحسين راحة الرطوبة للنسيج بشكل كبير، مما يجعل الأقمشة الماصة للرطوبة أحادية الاتجاه أفضل نظريًا في امتصاص الرطوبة وقدرات التجفيف السريع مقارنة بالأقمشة التي لها نفس الخصائص المحبة للماء والكارهة للماء على كلا الجانبين.

وانغ نانفانغ وآخرون. تنفيذ تشطيب أحادي الاتجاه كاره للماء على الأقمشة المحبوكة من القطن الخالص باستخدام طريقة الطباعة بنقطة اللصق، مما يحقق مقاومة قوية للغسيل؛ بالمقارنة مع الأقمشة غير المعالجة، انخفضت التهوية بنسبة 10% تقريبًا، وانخفض تأثير الشعر بنسبة 5-7%. وو جيهونج وآخرون. عالجت الخيوط أولاً لتكون كارهة للماء، ثم نسجتها وصبغتها لإنشاء أقمشة محبوكة ماصة للرطوبة، لكنها واجهت تعقيدات في عملية المعالجة الكارهة للماء مما أدى إلى مشاكل مثل الصباغة غير المتساوية أثناء تلوين القماش وارتفاع تكاليف المعالجة. وو يفانغ وآخرون. حققت تأثيرات تجفيف سريع ماصة للرطوبة من خلال التشطيب من جانب واحد للأقمشة القطنية، على الرغم من تدهور تهوية الأقمشة المطلية، مما يؤثر على أداء التآكل. هو تيانهونغ وآخرون. طورت نسيجًا محبوكًا من القطن الخالص سريع الجفاف وممتص للرطوبة على الوجهين باستخدام تقنيات التشطيب من جانب واحد.

(2) أقمشة ماصة للرطوبة مزدوجة الطبقة أو متعددة الطبقات أحادية الاتجاه

متأثرًا بتفضيل المستهلك للعودة إلى الطبيعة، يركز الناس أكثر على استخدام ألياف القطن. ومع ذلك، فإن خصائص ألياف القطن الرطبة المنتفخة يمكن أن تؤدي إلى سد فجوات النسيج، مما يعيق تبادل الحرارة والرطوبة بين الجسم والبيئة الخارجية. يمكن أن تؤدي عملية امتصاص القطن للرطوبة أيضًا إلى إطلاق الحرارة؛ عندما يصل امتصاص الرطوبة إلى التشبع، يتوقف إطلاق الحرارة، في حين أن عملية تبخر الرطوبة في القماش يمكن أن تمتص الحرارة من الجلد، مما يسبب عدم الراحة من الشعور بالحرارة في البداية ثم الرطوبة. في السنوات الأخيرة، أدى تطوير الأقمشة الهيكلية مزدوجة الطبقة أو متعددة الطبقات إلى وضع الأساس لتطوير أقمشة أحادية الاتجاه ماصة للرطوبة. تستخدم هذه الأقمشة عادةً أليافًا صناعية كارهة للماء للطبقة الداخلية ويمكن تنظيمها في أربعة أنواع رئيسية:

1. الطبقة الداخلية بها ألياف كارهة للماء والطبقة الخارجية بها ألياف محبة للماء

تتكون الطبقة الداخلية من هذه الأقمشة عمومًا من ألياف صناعية، بينما تستخدم الطبقة الخارجية أليافًا طبيعية. الطبقة الداخلية لديها نقطة اتصال مع الجلد، وخصائصها هي أنه يمكن امتصاص العرق البخاري بواسطة الألياف الطبيعية، بينما يتم نقل العرق السائل إلى الطبقة الخارجية من خلال الظاهرة الشعرية للألياف الاصطناعية الداخلية، ويتم امتصاصه بواسطة الألياف الماصة على الطبقة الخارجية، ثم يتبخر في البيئة الخارجية. نظرًا لأن القماش يلامس الجلد في بعض النقاط، فإن الطبقة الداخلية تظل جافة وتوفر طبقة الهواء المتكونة الدفء، مما يمنع الإحساس باللزجة وغير القابلة للتنفس والبرودة بعد التعرق.

ومن الأمثلة المستخدمة على نطاق واسع النسيج المحبوك المركب من القطن والبوليستر. يستخدم الغزل الأساسي للنسيج المركب من القطن والبوليستر خيوط بوليستر كارهة للماء، بينما يستخدم الغزل السطحي خيوط قطنية محبة للماء، والتي تتميز بخصائص الامتصاص السريع للرطوبة والانتشار السريع نحو الطبقة الخارجية من القماش عند معالجتها من أجل المحبة للماء. وانغ شياو وآخرون. وجدت أن الأقمشة التي تحتوي على ألياف القطن في الطبقة الخارجية والبوليستر المجوف في الطبقة الداخلية تتمتع بالدفء والجفاف بشكل أفضل من تلك التي تحتوي على كلتا الطبقتين المصنوعتين من ألياف القطن. علاوة على ذلك، أظهرت هذه الأقمشة تأثيرات أفضل بكثير في امتصاص الرطوبة والتجفيف السريع من تلك المصنوعة فقط من الخيوط العادية ذات الخصائص المحبة للماء. عندما يصل محتوى الألياف الكارهة للماء في الطبقة السطحية إلى 30%، يتمتع القماش بأفضل أداء في امتصاص الرطوبة والجفاف.

1. طبقات خارجية وداخلية مصنوعة من ألياف صناعية بمواصفات مختلفة

يستخدم هذا النسيج أليافًا صناعية كمواد خام، بمواصفات أو أنواع مختلفة من الألياف الكارهة للماء للطبقات الداخلية والخارجية. تختلف آلية امتصاص الماء بشكل واضح عن تلك الموجودة في الألياف الطبيعية، مما يحقق امتصاصًا للرطوبة في اتجاه واحد من خلال الاختلاف في التأثيرات الشعرية التي تنتجها الطبقات الداخلية والخارجية، وهي ظاهرة تُعرف أيضًا باسم تأثير الأرز. عادة، تتكون الطبقة الخارجية من ألياف دقيقة بينما تتكون الطبقة الداخلية من ألياف خشنة. نظرًا لأن الضغط الناتج عن الشعيرات الدموية المبنية من ألياف الطبقة الخارجية أكبر من الضغط الناتج عن الطبقة الداخلية، يوجد فرق ضغط إضافي بين الطبقات الخارجية والداخلية، مما يسهل نقل العرق من الطبقة الداخلية إلى سطح القماش، والذي يتبخر بعد ذلك عبر الطبقة الخارجية إلى البيئة، مما يحافظ على الجفاف النسبي على الطبقة الداخلية وشعور مريح للجسم. يعد القماش المحبوك متعدد الطبقات Airfine Field Sensor الذي تنتجه شركة Toray Industries ممثلًا نموذجيًا لهذا الهيكل، فهو قادر على امتصاص العرق بسرعة من الجسم ونشره من الطبقة الداخلية إلى الطبقة السطحية، مع امتصاص الرطوبة وقدرات التجفيف السريع ضعف تلك الموجودة في الأقمشة المحبوكة الماصة للعرق مثل Field Sensor. يتم استخدامه بشكل شائع في الملابس الرياضية وملابس الرعاية الصحية الطبية وملابس العمل.

1. الأقمشة الهيكلية المركبة ذات نقاط امتصاص تشبه لامبويك

يمثل هذا القماش بنية نسيجية محبوكة جديدة ذات طبقة مركبة مع معدل نقل رطوبة عالي. وتتكون من طبقتين - طبقة منفذة كارهة للماء (الطبقة الداخلية) وطبقة ماصة (الطبقة الخارجية) - مترابطة في العديد من النقاط، وتتكون هذه الوصلات من خيوط مرتبة في هيكل لامويك، موزعة في القماش وفقًا لنمط محدد مسبقًا. تحتوي نقاط الاتصال هذه على ألياف محبة للماء (مثل ألياف القطن)، تربط بين الطبقات الداخلية والخارجية للنسيج.

استخدم معهد أبحاث الحياكة التشيكي Bnro تكنولوجيا حياكة اللحمة مزدوجة الوجه من الجاكار المحوسبة V-LEC4BS من اليابان لتطوير العديد من الأقمشة الهيكلية ذات نقاط لامويك القطنية الملونة الطبيعية والأقمشة الهيكلية التقليدية لطبقة الهواء. الأقمشة ذات الوجهين التي طورها Hou Qiuping et al. استخدم خيوط البوليستر والقطن المخلوطة للطبقة الداخلية والقطن ذو اللون البني للطبقة الخارجية، مع توزيعات كثافة لامويك مصممة بنسبة 50% و25% و12.5% ​​من مساحة القماش. أشارت نتائج الاختبار إلى أنه عندما تكون المواد الخام للطبقات الداخلية والخارجية متطابقة، أدت الكثافة الأقل لنقاط لامويك إلى تحسين أداء امتصاص الرطوبة. قو تشاوين وآخرون. صممت بنية نقطة لامويك ذات معدل نقل عالٍ للنسيج المحبوك الذي يمتص الرطوبة وسريع الجفاف باستخدام ألياف البوليستر سريعة الجفاف والممتصة للرطوبة على شكل حرف H وألياف القطن الملونة، مما يحقق في تأثير المعالجات المحبة للماء على أداء القماش. أظهرت النتائج أنه عندما كانت المواد الخام للطبقات الداخلية والخارجية للنسيج متطابقة، فإن تقليل كثافة نقاط لامويك عزز نفاذية القماش وأداء التجفيف؛ ومع ذلك، بعد المعالجة المحبة للماء، انخفضت النفاذية، وانخفض أداء التجفيف السريع للنسيج، مما يشير إلى أن هذه الأقمشة ليست مناسبة للعلاجات المحبة للماء.