مقالات فرش ماشینی

کاربردهای فناوری نانو در صنایع نساجی

مقدمه

امروزه صنعت نساجی به یکی از زمینه های اصلی برای کاربرد فناوری نانو در تولید محصولات و بهبود فرایندها تبدیل شده است. تولید لباس ها و منسوجات خانگی خود تمیزشونده، ضد آب و ضد لک، ضد چروک و پوشاک محافظ در برابر اشعه ماوراءبنفش، بانداژهای حاوی نانوذرات نقره برای زخم های سوختگی و لباس های ورزشی ضد بو و ضد باکتری، شماری از تحولات ایجاد شده در صنعت نساجی با کمک فناوری نانو هستند. به طور کلی نوآوریهای تاثیر گذار در بازار صنعت نساجی شامل مواردی است که یا توسعه محصولات جدیدی را مطابق با تقاضای مصرف کننده در پی داشته باشند و یا اینکه در با ایجاد تحول در فرآیندهای تولید، موجب کاهش قیمت ، افزایش ظرفیت تولید و ارتقاء کیفیت شوند. درآینده نزدیک، نوآوری در تولید محصولات جدید تحول کلیدی خواهد بود که توسط فناوری نانو در صنعت نساجی ایجاد خواهد شد.

به کارگیری فناوریهای نوین توسط شرکتهای کوچک نساجی، به علت وجود مرزهای بسیار مستحکم و نفوذناپذیر این گونه فناوریها و نیز هزینه بالای تغییرات، بسیار دشوار است. به همین خاطر به نظر می رسد که شرکتهای بزرگ نساجی که دارای انواع مختلف محصولات هستند، در این عرصه پیروز میدان باشند. این فرصت رشد سریع، در اختیار بخش منسوجات فنی و محصولاتی مانند منسوجات نظامی و ورزشی است که قیمت تمام شده برای آنها زیاد مهم نیست. در زمینه ورود فناوری نانو به بازار پوشاک که حدود ۶۰ درصد بازار منسوجات را تشکیل میدهد، موانع زیادی وجود دارد. اما با این وجود، فناوری نانو موجب ارتقاء گسترده ای در واحدهای نساجی موجود خواهد شد که بیشتر این رشد در بخشهای غیرمتعارف خواهد بود.

ارزش بازار محصولات نساجی که از فناوری نانو استفاده میکنند، در سال ۲۰۰۷ در حدود ۶/۱۳ میلیارد دلار بوده است که براساس پیشبینیهایی صورت گرفته، درسال ۲۰۱۲ با یک افزایش سریع به ۱۱۵ میلیارد دلار خواهد رسید. بیشترین نرخ رشد، مربوط به محصولاتی غیر از محصولات خانگی و پوشاک است که در آنها، نیاز به بهبود کارایی و نه کاهش قیمت، پیشران بهره گیری روزافزون از فناوری نانو خواهد بود. به هرحال، همه بازارها به طور یکسان از فناوری نانو تأثیر نخواهند پذیرفت و کاربردهای خاص از قبیل منسوجات نظامی و ورزشی، که قیمت تمام شده آنها اهمیت چندانی ندارد و «کیفیت» عامل تعیین کننده است، بیشترین میزان رشد را خواهند داشت. در ادامه برای آشنایی بیشتر با کاربردهای فناوری نانو در صنعت نساجی، به معرفی برخی از نقش های موثر این فناوری خواهیم پرداخت.

بهبود عملکرد منسوجات خانگی با فناوری نانو

از جمله کاربردهای فناوری نانو در منسوجات خانگی می توان به نانو الیاف به کار رفته در روکش مبلمان، روکش معطر اثاثیه و سطوح خود تمیز شونده اشاره کرد. مطالعات حاکی از آن است که برای کارآمدی منسوجات خانگی و آنچه در اسباب منزل به کار میرود، توجه عمده، بیشتر بر رویکرد های جدید تکمیل پارچه و نیز فناوریهای پوشش دهی با آثار خارق العاده متمرکز است که همگی با کمک فناوری نانو انجام میشوند.

با استفاده از فناوری نانو، می توان سطوح خود تمیز شونده ضد آب و ضد لک را برای منسوجات خانگی تهیه کرد. همچنین با استفاده از نانو ذرات اکسید روی، اکسید مس یا محلول اکسید روی و یا نانو ذرات نقره می توان موادی برای استفاده در اثاثیه منزل تهیه نمود که ضد میکروب و ضدبو بوده و در مقایسه با بسیاری از محلول های شیمیایی کنونی با محیط، زیست سازگارتر باشند.

استفاده از روش پوشش دهی با نانو ذرات فلزی در پرده های خانگی ضمن ایجاد خاصیت عایق بندی حرارتی، موجب افزایش محافظت در برابر پرتوهای فرابنفش میشود و خانه ای با محیطی گرم تر، نرم تر و راحت تر ایجاد میکند. همچنین پارچه های پوشش داده شده با نانو لایه های SiO2 ضد آب و ضد حریق هستند و موجب افزایش ایمنی در شرایط اضطراری میشوند. مزیت این روش آن است که این نانولایه ها بدون استفاده از هر گونه مواد افزودنی شیمیایی و فقط با نیروهای جاذبه مولکولی یا اتمی به پارچه می چسبند و به این ترتیب ویژگیهای جدیدی مانند ضد آب بودن، حفاظ الکترو مغناطیسی و جلوگیری از تابش امواج فرابنفش و عایق بندی حرارتی بالا در این پارچه ها ایجاد میشوند.نکته قابل توجه در این نانو روکش های فلزی آن است که اضافه کردن فیلم فلزی به ماده پایه در شفافیت یا کیفیت ظاهری و گذردهی آن نسبت به هوا تأثیری ندارد و عبور پرتوهای فرابنفش، مرئی، فروسرخ و امواج الکترو مغناطیسی از ماده پایه کاهش مییابد. همچنین با توجه به رسانا بودن این پوشش، الکتریسیته ساکن در منسوجات ایجاد نمیشود.

استفاده از فناوری نانو در لباس ها

به کارگیری فناوری نانو در عملیات تولید یا تکمیل پارچه، قطرات مایع نمی توانند درون لباس های تولید شده با این پارچه ها، نفوذ کنند.این اثر شبیه اثر موجود در برگ های نیلوفر آبی است که با یک لایه واکس به ضخامت یک نانومتر پوشیده شدهاند. در این گل، قطرات آب روی این برگ ها به صورت دانه های کوچک درآمده و با لغزیدن روی سطح، آلودگی و گرد و غبار را نیز با خود می برند. مولکول های فرآوری شده با فناوری نانو نیز می توانند مایعات را جذب کرده یا حرکت داده، لک و آلودگی را دور کنند.

این خاصیت را می توان روی پارچه های نخی یا نخی / پلیمری برای رفع لک در کاربردهای درون منزل همانند لک سس گوجه فرنگی، قهوه، چمن یا روغن ایجاد کرد و در عین حال امکان تنفس را برای پارچه حفظ نمود. این فرآیند برای پوشاک بچه ها، لباس ورزشی، یا یونیفورم ها ایده آل است.

کاربرد فناوری نانو در منسوجات بهداشتی

ترمیم سوختگی و درمان عفونت های ناشی از سوختگیهای شدید و برطرف کردن بوی نامطبوع منسوجات به خصوص منسوجات بیمارستانی از جمله کاربردهای فناوری نانو در منسوجات بهداشتی یه شمار میرود.

جوراب های ضد بو/ ضد باکتری

ذرات نقره که اندازه حدود ۵ نانومتر دارند به واسطه اندازه کوچک، سطح مؤثر آنها نسبت به حجم خیلی زیاد است و در نتیجه تماس آنها با قارچ یا باکتری ها در حالت استفاده از مقادیر یکسان نقره افزایش مییابد. نانونقره ایمن، بسیار فعال، غیر حساسیت زا و آب دوست بوده و برای فرد پوشنده لباس قابل تحمل و راحت است. نانو نقره در تماس با قارچ یا باکتری ها، بر روی متابولیسم آنها اثر گذاشته و رشد سلول را مختل میکند. چون نانو نقره تنفس و تحولات اساسی سیستم انتقال الکترون و انتقال ماده را در غشای سلولی میکروب متوقف میکند، در نتیجه مانع رشد و تکثیر باکتری و قارچ هایی که سبب بوی بد پا، خارش پا، عفونت قارچی و زخم پاشنه پا میشوند، میشود و این ذرات می توانند تا ۵۰ بار شستشو داخل الیاف باقی بمانند.

بسیاری از مواد شیمیایی ناپایدار ضد باکتری به دلیل سمیتشان باید با احتیاط حمل شده و استفاده شوند اما نقره خاصیت ضد باکتری طبیعی و بی ضرری دارد که دانشمندان آن را از یونانی ها و رمیهای باستان فراگرفته اند. در حال حاضر اضافه کردن نقره یک راه حل عمده برای ایجاد خاصیت ضد باکتریایی است ولی الیاف روکش دهی شده با نقره گران بوده و استفاده از آنها مشکل است. با این وجود نانوذرات نقره بر این مشکلات فائق آمده اند. نانوذرات نقره خاصیت ضدباکتریایی پایداری ایجاد میکنند بدون آنکه بر انعطاف پذیری، تنفس پذیری، یا قابلیت رنگ پذیری الیاف یا پارچه ها تأثیری بگذارند. علاوه بر نقره نانوذرات دیگری نیز هستند که اثرات ضد باکتریایی و ضد بو بر روی منسوجات دارند ازجمله اکسیدهای روی، مس، محلول اکسیدروی، از جمله کاربردهای ضد باکتریایی در الیاف می توان به آسترهای بدون بوی کفش، لباس ها و جوراب های بدون بو اشاره کرد.

بانداژهای حاوی نانو ذرات نقره برای زخمهای حاصل از سوختگی

ترکیبات ضد میکروبی نقره برای سالها به عنوان داروی ترمیم سوختگی و درمان عفونت های ناشی از سوختگیهای شدید مورد استفاده قرار می گرفته است که در عین حال از آثار جانبی از قبیل تغییر رنگ دادن پوست و آسیب رساندن به سلول ها برخوردار بوده است و البته باکتریهای مقاوم می توانند دوره درمان این نوع داروها را بی تاثیر کنند.

استفاده از فیلترهای نانویی در ایجاد اتاق های تمیز

اتاق های تمیز که با هدف کنترل نفوذ ذرات در یک بخش ایجاد میشوند و نقش حیاتی در تحقیقات بیوتکنولوژی و بیلولوژیکی در حوزه کشاورزی و صنایع غذایی دارند، می توانند از فیلترهایی که با استفاده از فناوری نانو بهبود پیدا کرده اند، استفاده کنند.این فیلترها به دلیل منافذ بسیار ریز و نانوکاتالیست های نشانده شده روی سطح خود، کنترل نفوذ ذرات و سطح استریلیزاسیون را بالا برده و شرایط محیطی را برای ایجاد یک CleanRoom واقعی ایجاد میکنند.

البسه نظامی با عملکرد بالا

تولید الیاف مستحکم و هوشمند با بهره گیری از فناوری نانو تحولات زیادی را در تولید منسوجات نظامی ایجاد میکند. این نخ ها تقریباً به محکمی الیافی هستند که در جلیقه های ضدگلوله مورد استفاده قرار می گیرند ضمن آنکه ویژگیهای جالب توجه و ارزشمند زیاد دیگری دارند. بر خلاف الیاف و نخ های معمول ، استحکام این نخ ها هنگام بافندگی و عملیات گردبافی کاهش نمییابد. این نخ ها در دماهای بسیار بالا و شرایط غیرمعمول شیمیایی ، استحکام و انعطاف پذیری خود را حفظ میکنند.

انواعی از نانو مواد نیز می توانند به روشی جالب از نیروهای نظامی در برابر گلوله، ترکش و موج انفجار محافظت کنند. این مواد حاوی مجراهای مملو از نوعی سیال هستند که به سرباز اجازه میدهند به سادگی به اطراف حرکت کند. اما وقتی با برخورد گلوله به آن شوک وارد میشود، مایع خصوصیات خود را تغییر میدهد و سخت میشود. در نتیجه، برخورد یک گلوله تنها یک ضرب دیدگی جزئی ایجاد میکند.

انواعی از نانو مواد نیز می توانند به روشی جالب از نیروهای نظامی در برابر گلوله، ترکش و موج انفجار محافظت کنند. این مواد حاوی مجراهای مملو از نوعی سیال هستند که به سرباز اجازه میدهند به سادگی به اطراف حرکت کند. اما وقتی با برخورد گلوله به آن شوک وارد میشود، مایع خصوصیات خود را تغییر میدهد و سخت میشود. در نتیجه، برخورد یک گلوله تنها یک ضرب دیدگی جزئی ایجاد میکند.

همچنین با استفاده از نانو حسگرها در لباس های نظامی، می توان بسیاری از تهدیدهای شیمیایی و بیولوژیکی را شناسایی و با آنها مقابله کرد. اگر این حسگرها خطری را تشخیص دهند، منافذ لباس بسته خواهند شد و از سرباز محافظت میشود. همچنین این لباس در مورد تشخیص بسیاری از مواد سمی، هوشمندانه عمل میکند و اگر مقدار معینی ماده سمی وارد لباس جنگی شود، آزمایشگاهی کوچک می تواند خطر را تشخیص داده و پادزهر را به درون رگ سرباز تزریق کند.

فناوری نانو در الیاف و نخ

نانو الیاف+ الیاف کامپوزیتی نانو ساختار = الیاف نانویی

نانو الیاف: روش اصلی تولید نانوالیاف الکتروریسندگی میباشد. در این روش جریان پلیمر (محلول یا مذاب) از طریق ایجاد اختلاف پتانسیل بین محلول و جمع کننده ریسیده و کشیده میشود.الیاف کامپوزیتی نانوساختار: الیاف کامپوزیتی نانوساختار از پرکننده های نانومقیاس مانند نانوذرات (خاک رس، اکسیدهای فلزی و دوده)، نانوالیاف گرافیتی و نانولوله های کربنی استفاده میکنند. به علاوه الیاف ادغام شده نانوساختار به جای استفاده از پرکننده های نانومقیاس می توانند از طریق فرآیند تولید اسفنج ساخته شوند. ویژگی اصلی پرکننده ها افزایش استحکام مکانیکی و ارتقاء خواص فیزیکی میباشد

نانو الیاف و نانوذرات کربنی

نانوالیاف کربنی و نانوذرات دوده (کربن سیاه)، می توانند مقاومت کششی الیاف کامپوزیتی را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهند که علت آن، زیاد بودن نسبت ابعادی این مواد میباشد. از طرف دیگر نانوذرات دوده نیز می توانند مقاومت سایشی و سختی یا اصطلاحاً چقرمگی آن را افزایش دهند. هر دو ماده دارای مقاومت شیمیایی و رسانایی الکتریکی بالایی هستند. چند پلیمر تشکیل دهنده الیاف که به عنوان ماتریس استفاده شدهاند عبارتند از پلی استر، نایلون و پلی اتیلن. میزان وزنی پرکننده ها بین ۵-۲۰ درصد وزنی میباشد.

نانو الیاف و نانوذرات رس

نانو ذرات رس یا نانوپوسته ها حاوی انواع مختلفی از آلومینوسیلیکات های آبدار بوده و هر کدام در ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری متفاوت هستند. نانوذرات رس دارای مقاومت الکتریکی، حرارتی و شیمیایی بوده و علاوه بر این، توانایی ممانعت از عبور پرتو ماوراء بنفش را دارند. الیاف کامپوزیتی پرشده با رس خواص ضدحریق، ضد UVو ضد خوردگی را از خود نشان میدهند.
۱۲- نانوالیاف و نانوذرات اکسیدفلزی

ذرات نانومتری TiO2, Al2O3, ZnO, MgOخوشههایی از اکسید فلزات را تشکیل میدهند که خصوصیات فتوکاتالیستی، هدایت الکتریکی و جذب نور ماوراء بنفش را از خود نشان داده و عوامل شیمیایی یا زیستی را با استفاده از نور اکسید میکنند. از این خواص می توان در تولید منسوجات نظامی و بهداشتی استفاده کرد. الیاف نایلونی تولید شده با استفاده از اکسیدروی دارای خاصیت ممانعت از عبور UVو نیز کاهش الکتریسیته ساکن میباشد. الیافی که نانوذرات TiO2/MgO در آن نفوذ کرده است می تواند خاصیت استریل کردن خودش را داشته باشد.

نانو الیاف و نانولوله های کربنی

کاربردهای بالقوه نانولوله ها شامل الیاف کامپوزیتی رسانای الکتریسیته و مستحکم، ذخیره سازی انرژی و ابزارهای بازیافت انرژی، حسگرها و نمایشگرهای انتشار میدانی است. الیاف کامپوزیتی پلی وینیل الکل-SWNT به روش ریسندگی بر مبنای انعقاد تهیه شده است. این الیاف ۲۰ برابر سخت تر از یک سیم فولادی با وزن و طول مشابه و ۴ برابر سخت تر از ابریشم و ۱۷ برابر بیشتر از الیفا کولار که در جلیقه های ضد گلوله به کار میرود، می باشند. کاربردهای آتی این الیاف می تواند در زمینه قلاب یا کابل ایمنی، پوشش های ضد انفجار و عایق سازی در برابر امواج الکترومغناطیس خواهد بود.

نانو الیاف و نانو ذرات مقاوم در برابر عوامل شیمیایی و بیولوژیکی

این الیاف حاوی اجزایی فعال و جاذب میباشد. این مواد از نظر شیمیایی فعال، دارای خاصیت آفت کشی و جاذب عوامل شیمیایی می باشند. الیاف مورد استفاده شامل الیاف طبیعی، مصنوعی و یا ترکیبی از هر دو میباشد.

نانوالیاف چند جزیی

مهمترین نوع الیاف چند جزیی الیاف دوجزیی (شامل دو پلیمر) می باشند. مهمترین این الیاف عبارتند از:

-الیاف پوسته/هسته که بیشتر برای ساخت الیاف چسب به کار میرود.

-الیاف پهلو به پهلو که در ساخت الیاف حجیم که خود به خود موج دار میشوند به کار میرود.

-محصولات نوک دار که در محصولات مورد استفاده در فیلترهای خاص به کار میرود.

-محصولات بخش-بخش شده که با روشهای شیمیایی، حرارتی یا مکانیکی هر بخش به الیاف کوچک و مجزا تقسیم میشود.

-محصولات جزایر در دریا که در آن عموماً بخش دریا از بین میرود و فقط جزایر بسیار کوچک باقی می ماند.

-مخلوط های مختلف از دو یا چند نوع الیاف برای ساخت بعضی مواد ویژه به صورت نخ یا پارچه که مقاطع عرضی چندگانه دارند.

فناوری نانو در تکمیل نهایی پارچه – رنگرزی و پوشش دهی

اثر فناوری نانو در تکمیل پارچه عبارت است از ایجاد محصولات مبتکرانه و روشهای کاربردی جدید. به طور معمول مولکول های مجزا یا نانوذرات تکمیلی می توانند به صورت منفرد عمل کرده و محل هایی با جهت دهی خاص و مسیر ترمودینامیکی، الکترواستاتیکی و یا سایر موارد فنی را به صورت ویژه روی الیاف ایجاد نمایند. فناوریهای نانو در مقیاس نانو عبارتند از:

-پوشش های شیمیایی حسگر با حساسیت بالا
-پوشش های غیر فعال کننده سموم شیمیایی، ساخته شده از درخت سان/نانوذره
-پوشش های مقاوم به سایش و خوردگی
-کامپوزیت های پایه نانولوله های کربنی و الیاف کربن -پوشش ها و منسوجات کامپوزیتی عامل دار و بسیار محکم بر پایه نانولوله های کربنی -منسوجات حسگ/پاسخ دهنده -مواد مقاوم به برش -کامپوزیت های خود ترمیم شونده -مواد مقاوم به خستگی -پوشش ها/سطوح هوشمند

نانو ذرات در تکمیل پارچه

نانوذراتی مانند اکسیدهای فلزی و سرامیکک ها در تکمیل پارچه ها برای تغییر خواص سطحی و انتقال خصوصیات الیاف پارچه به کار میرود. ذرات نانومتری، سطح بیشتر و در نتیجه کارآیی بیشتری نسبت به ذرات بزرگتر دراند. همچنین نانوذارت شفاف بوده و رنگ و براق بودن الیاف پارچه را محو و تیره نمیکنند. یکی از معضلات جلوگیری از تجمع نانوذرات میباشد.

نانوذرات را می توان با روشهای پوشش دهی مانند افشانه یا الکترواستاتیکی به الیاف موجود در ساختار پارچه چسباند.

نانو ذرات در رنگرزی

افزایش قابلیت رنگ پذیری پارچه ها به روش پوشش دهی مواد جاذب بر روی پارچه ها صورت می گیرد. به عنوان مثال استفاده از امولسیون نانوذرات کیتوسان برای بهبود رنگ پذیری ابریشم. ایجاد لایه نانومتری کیتوسان بر روی ابریشم باعث افزایش سطح ابریشم به میزان چشمگیری میشود که قابلیت رنگ پذیری آن را به میزان ۱۰۰ تا ۲۰۰ برابر افزایش میدهد.

•مزیت اقتصادی این روش کاهش مصرف مواد رنگی میباشد.

الیاف پارچه با فناوری نانوکپسوله سازی

فناوری نانوکپسوله سازی در ساخت محصولاتی مانند دفع کننده های حشرات تا عوامل ضد میکروبی در الیاف پارچه های پزشکی کاربرد دارد.

منسوجات الکترونیکی

منسوجات الکترونیکی (E-Textile)، پارچه هایی هستندکه از نخ های حامل اجزای الکترونیکی ساخته شدهاند.

بخشهای اصلی منسوجات الکترونیکی

اجزا: عبارتند از اجزای الکترونیکی که می توانند به پارچه ها متصل شوند مانند کلیدها، آنتن ها و حسگرها

سامانه ها: عبارتند از سامانههایی که می توانند به پوشاک متصل شوند مانند شبکه حسگرها که در لباس جاسازی شده و فعالیت قلب را پایش میکنند.

کاربرها: اهداف خاص کاربر یا بازار هستند مانند قابلیت دسترسی آسان به اطلاعات و سرگرمی ها در لباس های مد یا لباس های ورزشی\

کانال تلگرام مجله نساجی کهن

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن