کاربرد نانوفناوری در فرایند تکمیل منسوجات نویسنده : آزاده بشری

کاربردهای فناوری نانو نساجی اول

مقدمه نخستین بار از نانو فناوری در صنعت نساجی و پوشاک، در مرحله تکمیل منسوجات با استفاده از نانو ذراتی موسوم به نانو دانه ها (Nanobeads) استفاده شد؛ که به اختصار به این فرایند نانو تکمیل) (Nano finishing اطلاق می شود.

انواع تکمیل منسوجات تکمیل مکانیکی تکمیل شیمیایی

تکمیل مکانیکی تکمیل مکانیکی شامل استفاده از اصول فیزیکی نظیر اصطکاک، کشش، اعمال گرما و فشار بر منسوج است. روشهای مختلف تکمیل مکانیکی در صنعت نساجی مورد استفاده قرار میگیرد که در این میان کالندر کردن(calendaring) یکی از پرکاربردترین روشها محسوب میشود. در این روش منسوج از میان دوغلتک، تحت فشار و دمای مشخص عبور داده شده و به این ترتیب سبب ایجاد فشردگی، صافی، نرمی، یکنواختی، براقیت و... منسوج میشود.

تکمیل شیمیایی گستره وسیعی از خصوصیات با استفاده از تکمیل منسوجات با مواد شیمیایی مختلف قابل ایجاد می باشد. از جمله مهم ترین روشهای تکمیل شیمیایی میتوان به پَد کردن(Padding)، رمق کشی(Exhaustion)، پوشش دهی (Coating)، افشانه (Spraying) و استفاده از کف(Foam) اشاره کرد.

استفاده از نانوفناوری در تکمیل منسوجات

نانوساختارهای مورد استفاده در تکمیل منسوجات ویسکرها (Whiskers) توری ها(nets) سایر نانوساختارها لفاف ها(wraps)

ویسکرها (Whiskers) در طبیعت، زنجیرهای سلولزی به صورت بلورهای فشرده (ویسکر) آرایش مییابند؛ که این ساختار از طریق پیوندهای هیدروژنی درون و میان مولکولی تثبیت میشود و به این سبب در آب و اکثر حلالهای آلی انحلال ناپذیر هستند. واژه "ویسکر" به نانو الیاف میله ای شکل بلوری گفته میشود.

ویسکرها (Whiskers) از جمله کاربردهای تکمیل منسوجات با استفاده از ویسکرها میتوان به دافع آب و لکه کردن منسوجات بدون تغییر در میزان قابلیت تنفس(عبور هوا) منسوجات اشاره کرد. از این رو در مقایسه با منسوجات تکمیل شده با رزین از مقبولیت بیشتری برخوردار می باشند. از جمله مزایای استفاده از ویسکرها برای تکمیل منسوجات میتوان به ایجاد خاصیت دافع آب،روغن و لکه، ثبات شستشویی قابل توجه، مقاوم ساختن پارچه در برابر چروک پذیری، حفظ قابلیت عبور هوا از پارچه و حفظ نرمی و زیردست طبیعی الیاف اشاره کرد.

توری ها(nets) قرارگیری الیاف در مرکز (هسته) توریهای نانومتری با ساختار مولکولی سه بعدی، امکان تغییر خواص الیاف بشرساخت نظیر پلی استر را فراهم آورده و به این الیاف زیردستی مشابه پنبه یا لینن می بخشد. خاصیت موئینگی ایجاد شده، سبب جذب و انتشار سریع رطوبت بدن را فراهم کرده و خشک شدن سریع منسوج سبب خنک شدن و راحتی فرد استفاده کننده از این لباس می شود.

نانو لفاف ها(wraps) لفاف های نانومتری با دربرگرفتن الیاف به صورت کامل سبب تغییر و بهبود خواص الیاف میشوند. این نوع تکمیل سبب افزایش استحکام، بهبود ثبات رنگ، جلوگیری از چروک پذیری و مقاومت در برابر الکتریسیته ساکن میشود. طرح وارها از یک لیف درون لفاف نانومتری و یک شلوار تهیه شده از پارچه معمولی و پارچه تکمیل شده با الیاف یاد شده پس از 50 بار شستشو نشان داده شده است.

نانومواد مورد استفاده در نساجی

روش های قرارگیری نانو مواد در منسوجات

برخی از انواع تکمیل منسوجات با نانومواد منسوجات خود تمیز شونده منسوجات ضدمیکروب، ضد بو و عطرآگین منسوجات جاذب رطوبت منسوجات کندسوز

منسوجات ضدمیکروب، ضد بو و عطرآگین منسوجات ضدمیکروب را میتوان به سه گروه اصلی تقسیم بندی نمود: منسوجات با خاصیت فعال شوندگی در برابر نور(Photoactive): منسوجات تکمیل شده با دی اکسید تیتانیوم که در اثر جذب نور، الکترون های والانس به تراز انرژی بالاتر منتقل شده و سبب اکسیداسیون غشاء سلولی میکرو ارگانیزم ها میشود. منسوجات با موادضدمیکروب غیرقابل انتشار: موادضدمیکروب در ماتریس منسوج یا پوشش روی منسوج تعبیه می شوند. خاصیت ضد میکروبی ناشی از برهم کنش میان بارمثبت ماده ضدمیکروب و بار منفی غشاء سلولی میکرو ارگانیزم است که سبب انهدام و جلوگیری از رشد و تکثیر میکروب می شود. منسوجات با قابلیت رهایش مواد ضدمیکروب تعبیه شده در آنها: در این حالت ماده ضدمیکروب نظیر تریکلوسان، نقره، مس منتشر شده و سبب جلوگیری از رشد میکروب میشوند.

منسوجات خود تمیز شونده سه روش مختلف برای ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی در منسوجات مورد استفاده قرار میگیرد. در روش اول نانوذرات با قابلیت فوتوکاتالیستی ((TiO2 که بر سطح منسوج قرار داده میشوند از توانایی تجزیه لکه های آلی برخوردار هستند در روش دوم با اَبَر آبگریز کردن سطح منسوجات با استفاده از نانولوله های کربنی، نانوذرات سیلیکا و کامپوزیتهای پلیمری حـاوی فلوئـور(فلوئورواکریلات)/ نانوذرات ، قطرات آب که بر سطح منـسوج میلغزند؛ آلاینده های سطحی منسوج را جدا می کنند. ایجاد ساختارهای نانومتری بر سطح منسوج که مانع چسبندگی سطح شده و امکان دفع آلاینده های سطحی را فراهم می آورد. برای مثال می توان از ایجاد شبکه ای از SiO2 در هگزادسیل تری اتوکسی سیلان بر الیاف ویسکوز به روش سُل-ژل اشاره کرد.

منسوجات خود تمیز شونده

منسوجات جاذب رطوبت از نانومواد میتوان برای اصلاح سطح آبدوست منسوجات استفاده کرد که این امر سبب بهبود رنگ پذیری پارچه میشود. استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم که با روش رسوب نشانی لایه لایه روی سطح منسوج قرار داده شده است برای افزایش جذب آب منسوج پیشنهاد شده است. در این روش از نانوذرات TiO2 حاوی بار منفی و پلی دی متیل دی آلیل آمونیوم کلراید(PDAC) دارای بارمثبت برای لایه نشانی استفاده می شود.

منسوجات کند سوز از نانوذرات رس(montmorillonite) ، Sb3O2 ، بوروسیلوکسان و نانولوله کربن برای کندسوز کردن منسوجات استفاده می شود. هرچند استفاده از نانوذرات در مرجله ذوب ریسی الیاف بشرساخت بیشتر گزارش شده است با این وجود تکمیل منسوجات با استفاده از نانوذرات یاد شده نیز منجر به تولید منسوجات کندسوز می شود.

منابع Roshan paul, functional finishes for textiles improving comfort, performance and protection, woodhead publishing series in textiles: number 156. S. K. Bajpai, v. Pathak, navinchand, bhawna soni, cellulose nano whiskers (cnws) loaded-poly(sodiumacrylate) hydrogels. Part 1. Effect of low concentration of cnws on water uptake, journal of macromolecular science, part a: pure and applied chemistry (2013) 50, 466–477. Ashish Kumar, Nano Finishes in Textiles, Novozymes South Asia Pvt Ltd Bickel,M. and Som,C. (2011): nano textiles - Grundlagen und Leitprinzipien zur effizienten Entwicklung nachhaltiger Nanotextilien. www.empa.ch/plugin/template/empa/113719. Daoud, W.A., J.H. Xin, and Y.H. Zhang, Surface functionalization of cellulose fibers with titanium dioxide nanoparticles and their combined bactericidal activities. Surface Science, 2005. 599(1-3): p. 69-75.