فهم النسيج بالإنگليزية: Textile Science هودراسة بنية وأداء المواد النسيجية. ويتضمن فحص الألياف (الوحدة الأساسية لجميع المواد النسيجية)، وصناعة الخيوط من الألياف، وطرق هجريب الخيوط لصناعة القماش. ويتضمن أيضا فهم الأصبغة والخضب التي تضفي على المواد النسيجية طيفا من الألوان، كما يتضمن فهم الكثير من المواد الكيميائية المستخدمة في تحسين كلا الخصائص الجمالية والوظيفية للأقمشة.

دراسة أداء النسيج مكمّل لدراسة فهم النسيج. فقد اكتشف الفهماء في القرن العشرين كيف من الممكن أن يهندسون الألياف النسيجية لتعطي خصائص في الأداء ضرورية في بعض التطبيقات الخاصة. وفي نهاية عام 1980 وسع فهماء النسيج القدرة على هندسة الأداء في النظام النسيجي بشكل كامل. فالملابس الرياضية الخاصة بالجري، وركوب الدراجات الهوائية والنارية، والتزلج على الثلج، وتجهيزات الرياضات الهوائية، وثياب الفضاء، كلها نتيجة لتطبيق فهم النسيج على احتياجات الأداء الخاصة. فالهدف من فهم النسيج هواختيار المواد النسيجية الأنسب لتلبية متطلبات الأداء التي يرغب المستهلك فيها.

ما الهدف من فهم النسيج؟

الهدف الرئيسي من فهم النسيج هوحتى يمكّنك من اختيار النسيج الذي يخدم بالشكل الأفضل تطبيقات الاستعمال النهائي، والذي يطابق بالشكل الأنسب مستوى الأداء الذي يرغب المستهلك فيه.

العناصر الأساسية لتحقيق هذا الهدف

• فهم المواد النسيجية المتنوعة.
• فهم نوع ومستوى الأداء الذين يمكن الوصول إليهما في المواد النسيجية المتنوعة.
• القدرة على ربط المعارف السابقة (أداء النسيج، وبنية النسيج) خلال فترة اتخاذ القرار.

يمكننا تعريف نطقب:أخضر بأنه فهم طريقة وكفاءة تفاعل المواد النسيجية لتلبية المتطلبات المرغوبة.

المواد النسيجية

المواد النسيجية هومصطلح يضم الألياف والألياف في طور تصنيع الخيط والخيوط والأقمشة والمواد المصنوعة من الأقمشة (الملابس) والمحتفظة بقوتها ومرونتها والخصائص الأساسية الأخرى للألياف والشعيرات النسيجية. هذا التعريف يشير إلى خاصتين مهمتين في النسيج: بنية النسيج (الألياف، والخيوط، والأقمشة، والمنتجات)، وأداء النسيج(المتانة والمرونة).

ماهي بنية النسيج؟

يتكون النسيج من ألياف وخيوط وأقمشة. ويظهر الشكل جانبًا الخيوط التي يتكون منها القماش، والألياف التي تتكون منها الخيوط. يمكننا النظر عن قرب باستخدام عدسة مكبرة، لتمييز بنية النسيج. فمثلا يمكننا تحديد كيفية ترتيب الخيوط لتشكل القماش، وكيف تبدوالخيوط، وطول ألياف النسيج المستخدمة. نحتاج إلى مجهر ضوئي لرؤية هيئة سطح الألياف. كما نحتاج إلى مجهر إلكتروني لرؤية التفاصيل البنيوية.

ما هوأداء النسيج؟

أداء النسيج هوما يمكن للنسيج حتى يقوم به، أوماهية الاحتياجات التي يمكن حتى يلبيها. يلاحظ المستهلك أنه يفضل بعض أقمشة القمصان، أوبناطيل الجينز أوأقمشة المفروشات على أقمشة أخرى بسبب الأداء والراحة المقدمان خلال دورة استخدامها. يقوم خبراء النسيج باختبار أداء النسيج من خلال ثنيه، وشده، وتمزيقه، وتعريضه للحرارة، وترطيبه، واختبارات أخرى لتقييم تأثير بعض المعالجات على الأقمشة.

إنّ خواص الأداء الأساسية للقماش هي:

• المتانة (Durability): قدرة المادة النسيجية على الاحتفاظ بقوامها الفيزيائي تحت ظروف الإجهاد الميكانيكي لفترة مقبولة من الوقت.
• الراحة (Comfort): قدرة المادة على توفير عدم ألم، والشعور بالراحة للجسم. أوبكلام آخر، قدرة المادة على الحفاظ على حالة متعادلة للجسم.
• الجاذبية الجمالية (Aesthetic appeal): درجة استساغة العين واليد والأذن والأنف للمواد النسيجية (الأحاسيس البشرية).
• المحافظة (Maintenance): قدرة المادة النسيجية حتى تحافظ على نفس القدر من النظافة، والاستقرار البعدي، والقوام الفيزيائي، وأن تحافظ على لونها ذاته منذ شرائها، وذلك خلال استخدامها، واهترائها، وإجراءات العناية بها.
• الصحية والسلامة والحماية (Health/safety/protection): خصائص النسيج التي قد تجعله مادة خطرة، أوتلك التي تحمي الجسم البشري والبيئة من المواد الضارة المتنوعة (تتضمن الخصائص التي تجعل النسيج مناسبًا للاستخدام في التشخيص، والوقاية، والمعالجة في المسائل الطبية).

هذه الخواص لا تقاس مباشرة، وإنما يستدل عليها باختبارات معينة للأداء. فمثلا، القماش المتين لا يتمزق أويهترئ أوتنتج فيه ثقوب، أويتفكك بسرعة. ولذلك فإن المتانة تضم قوة النسيج (قدرته على عدم التمزق تحت تأثير قوى الشد)، ومقاومة الحت (قدرة المادة على تحمل قوى الحك)، الانثنائية أوالمرونة (قدرة المادة على الانحناء بشكل متكرر بدون حتى تنكسر)، والاستطالة والرجوعية المرنة، التي تؤثر على كيفية امتصاص النسيج للإجهادات الميكانيكية.

ألياف النسيج

تعتير ألياف النسيج اللبنة الأساسية في جميع المواد النسيجة. ولألياف النسيج خواص أساسية عامة للألياف، فمثلا يجب حتى تحقق شرط نسبة الطول إلى القطر، وهناك خواص محددة بألياف ذات سمات وخواص فريدة. وتصنف ألياف النسيج بشكل أساسي إلى ألياف طبيعية، وألياف اصطناعية. وتتميز الألياف الطبيعية بشكل عام بخواص معينة، فهي تتفكك حيويًا، وتعطي شعورًا أكبر بالراحة، ويمكن الحصول عليها من مصادر متجددة حيويًا، بينما تمتاز الألياف الاصطناعية بقوتها، ومتانتها، ورخص ثمنها، وإمكانية أكبر لتعديل خواصها. والهجريب الكيميائي، وبنية الألياف الطبيعية والاصطناعية مختلفة تمامًا، ويمكن هندسة الألياف الاصطناعية بحيث تحاكي الألياف الطبيعية لحمل سوية ونوعية المنتج النهائي. وبطبيعية الحال، تلعب خواص الألياف دورًا كبيرًا في تحديد خواص الخيوط والأقمشة والمنتجات النهائية.

تتكون ألياف النسيج بشكل عام من جزيئات ضخمة، فهي بوليميرات ذات خواص محددة، فليس من الإمكان استخدام أي بوليمير لإنتاج ألياف النسيج، وإنما يجب على البوليميرات حتى تحقق شرطين أساسيين:

• أن تكون بوليميرات خطية.
• وأن تحتوي سلاسل البوليمير على مجموعات قطبية. وإلا فيجب على الجزيئات الضخمة حتى تكون طويلة جدًا، للاستعاضة عن كثافة الروابط بين جزيئية بروابط أكثر على طول الجزيئات الضخمة.

تنتج ألياف النسيج الاصطناعية بعدة طرق مختلفة التقنيات، بدءًا من محلول البوليمير (بوليمير مذاب في إحدى المذيبات المناسبة) أوبدءًا من بوليمير مصهور، ولكن أغلبها تعتمد مبدأ تمرير البوليمير ضمن فتحات دقيقة (انظر مبدأ البثق) لتحويل البوليمير المصهور أوالمذاب إلى ألياف طويلة جدًا. ويتم بعدها سحب هذه الألياف على عدة مراحل لتحسين خواص الألياف الناتجة. عمليتي البثق والسحب تساعدان في تحويل سلاسل البوليميرات من سلاسل متكورة ومتجمعة على بعضها إلى سلاسل متوازية نوعا ما، مما يزيد فرصة تشكل روابط بين جزيئاتها. وتكون بنية الألياف بلورية في المناطق التي تزيد فيها نسبة وانتظام هذه الروابط الكيميائية، بينما تكون البنية لابلورية في المناطق التي تشكل عيوبًا أوعدم انتظام لهذه الروابط.

الغزل

الغاية من عملية الغزل هي تحويل ألياف النسيج المشتتة والمفككة إلى خيوط تستخدم في عمليات النسج أوالحياكة أوالخياطة أوعمليات النسيج الأخرى. يتم خلال عملية الغزل إكساب شريط السحب (ألياف متوازية ومسحوبة) المتانة الكافية ببرم مجموعة الألياف بحيث تزيد قوة الاحتكاك بينها وتعطي المتانة اللازمة لتشكيل الخيط. والبرم هوعدد اللفات ( البرمات ) في وحدة الطول الناتجة عن إدارة خيط حول محوره. واختلاف عدد البرمات من خيط لآخر يغير الكثير من خواصه، فحدثا زادت عدد البرمات زادت معها متانة الخيط، وخشونته، واختلفت طريقة عكسه وبعثرته لأشعة الضوء، كما تنقص امتصاصية الخيط للرطوبة، وتنقص مرونته. كما تتفاوت خصائص الخيوط المغزولة بناءًا على المواد الخام المستخدمة، وطول الألياف، وتوازيها، وكمية الألياف المستخدمة، ونسبة البرم.

تصنيف النسيج

يمكننا تمييز ثلاث أنواع رئيسية للنسيج بحسب كيفية تصنيعها.

القماش المنسوج

القماش المنسوج يتألف من مجموعتين من الخيوط تتشابك مع بعضها بزاوية قائمة، والمجموعة الأولى تسمى السدى والأخرى تسمى اللحمة. والسدى هوعدد من الخيوط المتوازية والمتساوية الطول، وتمثل الإتجاه الطولي للنسيج. أما اللحمة فهوخيط يمتد بعرض القماش بين حاشيتيه. تتشابك الخيوط بنظام ثابت يعهد بالهجريب النسجي الذي يؤثر بشكل كبير على خواص الأقمشة.

القماش المحاك

يتكون القماش المنسوج من تشابك مجموعتين من الخيوط بشكل متعامد تماما، بينما يتكون القماش المحوك من عنصر أساسي هوالغرزة. والغرزة هي حلقة من الخيط تتماسك نتيجة تداخلها مع الحلقات الأخرى. وهذه البنية الخاصة للقماش المحوك تعطي الأقمشة المحاكة مرونة عالية، ودائما تحاول العودة إلى الوضع الأكثر استقرارًا، وهوالوضع الدائري للغرزة.

القماش غير المنسوج

هونسيج يشبه اللباد، وهويشير إلى الأقمشة المنجزة بغير الطرق المعهودة من النسج، والحياكة، حيث يتم الإنتنطق مباشرة من فترة الألياف القصيرة أوالمتوسطة أوالشعيرات إلى المنتج النهائي دون المرور على مراحل الغزل أوالعمليات التحضيرية المطلوبة لعملية النسج أوالحياكة. ويصنع من الشعيرات النسيجية المستمرة المبثوقة، أومن شبكة ألياف مقواة عن طريق ربطها باستخدام عدة تقنيات تضم الربط بالمواد اللاصقة أوالربط الميكانيكي باستخدام الإبر أوقوة نفث الماء، أوالربط الحراري، أوالربط بغرزات الخياطة.

فهم النسيج وتقانة النانو

وجدت تقانة النانوفي فهم النسيج كما في غيره من العلوم تطبيقات عديدة ومتنوعة بحيث صار من الممكن الحصول على مواصفات جديدة ومبتكرة كان من الصعب الحصول عليها باستخدام التقانة التقليدية، وفتحت أما النسيج تطبيقات جديدة وفي مجالات عدة. ومحاكاة الطبيعة باستخدام بيونيك هي أحد المفاتيح لهذا الطريق. فلباس السباحة الذي يحاكي جلد سمك القرش، والنسيج ذاتي التنظيف الذي يحاكي سطح ورقة اللوتس، والحصول على ألوان قوية أوكثيفة بمحاكاة عملية التداخل.

فإذا تمكنا من طلاء النسيج بطبقة نانوية من السيراميك فإننا نحصل على نسيج مضاد لالتصاق الأوساخ، كما أنه مضاد للبكتريا وتزداد نسبة الحماية من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. ويمكن بدمج كبسولات نانوية معبئة بالعطور أوالمستحضرات الصيدلانية على أوضمن الألياف الحصول على نسيج يطلق الروائح الطيبة والعطور ذاتيا كما أنه يرطب الجلد مثلا.

المراجع

نطقب:ألياف النسيج