کاربرد علم نانو در نساجی ‏

ورود نانو تکنولوژی به عرصه زندگی بشر و استفاده از این فناوری در صنعت نساجی، باعث تولید فرش و سجاده فرش‌های با کیفیت شده است. استفاده از سجاده به عنوان بخشی از مظهر زندگی عبادی مسلمان برای عبادت حضرت حق از جایگاه ویژه‌ای برخوردار شده است. در دهه‌های اخیر با رشد اسلام و تغییر نحوه زندگی مردم و به دلیل افزایش شغل‌های اداری و کارمندی و دانشگاه‌ها، بیمارستان ها و موسسات و … به مسئله احداث نمازخانه در تمامی این مراکز و به دنبال آن تولید سجاده فرش توجه جدی‌تری شده است. امروزه با رشد شهرنشینی و بروز بیماری‌ها و حساسیت‌های چشمی، پوستی و تنفسی و نقش مهم فرش و سجاده فرش در شیوع برخی از حساسیت‌های پوستی و تنفسی (ناشی از تماس مستقیم مصرف کننده با نخ خاب و پرز)، پرداختن به معیارهای جدیدتر برای افزایش سطح سلامتی خانواده‌ها، بیش از پیش ضروری به نظر می‌رسد. امروزه صنعت نساجی به یکی از زمینه‌های اصلی برای کاربرد فناوری نانو در تولید محصولات و بهبود فرایندها تبدیل شده است. قابلیت به‌کارگیری فناوری نانو در فرآیند تولید فرش و سجاده فرش بسیار زیاد است به‌طوری که با استفاده از دستاوردهای نانو شیمی می‌ توان به سجاده فرش و فرش‌هایی با خواص ضدلک، ضدآب، ضد میکروب، کندسوز و ضد بو دست یافت. ازآنجاکه در فرایند تولید سجاده فرش، فرش و کفپوش از الیاف و نخ استفاده می شود بنابراین می توان در فرایند تولید الیاف، رنگرزی الیاف یا نخ و تکمیل نهایی کالا از فناوری نانو استفاده کرد.

مقاله مرتبط: سجاده فرش‌ها چگونه تولید می‌شوند؟

ایجاد خاصیت آنتی باکتریال درفرش‌های ماشینی

با استفاده از فناوری نانو قابلیت به‌کارگیری فناوری نانو در فرآیند تولید فرش و فرش سجاده ای بسیار زیاد است. فرش و سجاده فرش نانو به دلیل دارا بودن خاصیت دفع مایعات، ضد لکه هستند. چنانچه لکه‌ای روی فرش ایجاد شود، به ‌راحتی و با تابش نور خورشید لکه از بین خواهد رفت. با توجه به ویژگی‌های موجود در الیاف فرش نانو، امکان پالایش هوا و جذب گازهای سمی توسط این فرش‌ها وجود دارد که با قرارگیری در معرض نور خورشید، مواد آلاینده جذب‌شده توسط فرش تجزیه می‌شوند. خاصیت خود تمیزشوندگی در این فرش‌ها با مواد دوستدار محیط ‌زیست فراهم آمده است، ازاین ‌رو برای سلامت افراد زیان‌بخش نخواهد بود. خاصیت خود تمیزشوندگی این فرش‌ها علاوه بر فعال شدن در برابر نور خورشید با نورهای معمول مورد استفاده در منازل نیز فعال می‌شوند؛ اما در محیط‌های کم‌ نور و فاقد گردش هوای مناسب، اثر خود تمیزشوندگی اندکی طولانی‌تر خواهد بود.

  • تولید الیاف

الیاف به‌کار رفته در کف پوش‌های لیفی عبارت اند از: پلی استر، نایلون، پلی پروپیلن، اکریلیک، پشم، ابریشم، پنبه و جوت. الیاف پلی استر، پلی پروپیلن و نایلون به روش ذوب ریسی تهیه می شوند و لذا می‌ توان خواص رنگرزی و تکمیلی این الیاف و درنتیجه کفپوش حاصله از آن را بوسیله فناوری نانو ارتقاء داد. که الیاف اکریلیک یکی از الیاف پرکاربرد در صنایع نساجی برای تولید سجاده فرش، فرش و پتو می‌باشد. استفاده از فرش و پتو باعث تماس مستقیم الیاف با سطح بدن می‌شود که استفاده از مواد آنتی باکتریال باعث عدم رشد میکروب بر روی سطح الیاف مواد نساجی مورد استفاده می‌گردد که این مسئله ضرورت و اهمیت آنتی باکتریال کردن منسوجات را مشخص می‌نماید. فناوری نانو، ساخت ذرات در ابعاد نانو را میسر نموده است. ذرات نانو نقره این امکان را به ما می‌دهند که با کمترین غلظت، خاصیت ضدمیکروبی بسیار قوی را از فلز نقره شاهد باشیم. الياف اكريليك نانو سيلور ضد باكتري تولید شده در مقابل رشد وسيع باكتري‌ها، ويروس‌ها و قارچ‌ها مقاوم است. در روش توليد الياف اكريليك نانو سيلور ضد باكتري، به منبع تحريك كننده خارجي همچون اشعه UV فرابنفش براي شروع فعاليت ضد ميكروبي الياف نيازي نيست. نخ‌های مورد استفاده در بافت فرش‌های ماشینی نانو سبب می‌شود که فرش نهایی خاصیت ضد باکتری داشته و در مراکز پر رفت و آمد دچار بوگرفتگی نشود. تاکنون نتایج تحقیقات حاکی از ثبات بالای مواد آنتی باکتریال مورد استفاده بر روی فرش مسجدی و فرش ماشینی از جنس پلی استر و اکریلیک به اثبات رسیده است و جالب است بدانید هزینه‌های تولید فرش‌هایی با این ویژگی، بالاست اما در مقابل ارزش افزوده‌ای که ایجاد می‌کند می‌تواند در طول زمان جبران شود.

  • بهبود خواص رنگرزی الیاف

استفاده از نانو موادی نظیر درخت سان ها، سیکلودکسترین‏ها، نانو رس، کیتوسان و نانو ذرات فلزی باعث بهبود خواص رنگرزی الیاف می‌شود. سیکلودکسترین ها برای اصلاح سطحی پارچه‎‏های پنبه‏‌ای، پلی استری، پشمی، پلی پروپیلنی و غیره استفاده‌ شده است که در همه موارد باعث افزایش جذب رنگزا و افزایش ثبات شستشویی شده و در برخی موارد گزارش‌شده که ثبات سایشی منسوجات رنگ‌شده نیز افزایش‌ یافته است. پلی پروپیلن و پلی آمید دو درخت سان پرکاربرد هستند که دارای گروه انتهایی آمین می باشند. از سوی دیگر این مواد بر روی الیاف پنبه‌ای، پشمی و غیره استفاده می‏‌شود تا علاوه بر بهبود رنگرزی از خواص منحصربه‌فرد ضد میکروبی این مواد نیز استفاده شود. این مواد با برخورداری از اندازه مولکولی کوچک، به‌راحتی درون لیف نفوذ می‌کنند و رمق کشی و تثبیت رنگ های راکتیو روی الیاف اصلاح یافته را بهبود می بخشند. محققان نشان داده‌اند که عمل نمودن الیاف پشمی، ابریشمی و پنبه ای با نانو ذرات نقره علاوه بر خواص ضد میکروبی، استحکام کششی و عمق رنگی این الیاف را نیز بهبود می بخشد. خاک رس به‌طورمعمول دارای ساختار لایه‌ای متشکل از سیلیکات آلومینیوم آبدار در ابعاد بسیار کوچک است. در نساجی به دو روش از این نانو ذرات استفاده می‌‏شود:

۱- نانو پوشش‌دار کردن سطح الیاف، که به علت تمایل رنگینه به نانو ذرات، جذب رنگینه از طریق پیوندهای هیدروژنی افزایش‌یافته و رنگینه بیشتری روی الیاف جذب می‏‌شود؛

۲- مخلوط کردن حین فرایند ذوب‌ریسی الیاف، که در این حالت این مواد وارد شبکه الیاف شده و به طبع باعث افزایش جذب رنگ الیاف نهایی می‏شود.همچنین با کمک فناوری نانو می‌ توان سطح الیاف طبیعی نظیر پشم، ابریشم، پنبه و جوت را تغییر داد به‌طوری‌که افزایش قدرت رنگی، ثبات رنگی، خواص ضد میکروبی، کندسوزی و ضد بو را به همراه داشته باشد.

  • خود تمیزشوندگی

منسوجات خودتمیزشونده را می‌توان با کاربرد فلوئوروکربن یا فناوری نانو تولید نمود. اصولاً دو نوع سطح خودتمیزشونده با استفاده از فناوری نانو قابل‌دستیابی است.نوع اول، سطوح ناهموار میکروسکوپی که به‌شدت دافع آب هستند به‌طوری‌که ذرات چرک به‌سختی میتوانند روی این سطوح متصل و باقی بمانند و با یک شستشوی ساده یا بارش باران حذف می شوند.نوع دوم به‌وسیله لایه های فوتو کاتالیستی تهیه می شوند. در این نوع، مواد آلی رسوب یافته روی سطوح به دلیل لایه نانو بلورین اکسید تیتانیوم توسط تابش آفتاب تجزیه می شوند. سطوح خود تمیز شونده نه‌تنها در برابر آلودگی های آب میوه و قهوه مقاوم هستند بلکه دفع‌کننده آب، مواد آلاینده، معطر و ضد میکروب هستند. تولید منسوجات خود تمیزشونده با استفاده از فوتوکاتالیست، ماکروویو، نانولوله کربن، کلوئید اکسید فلزی، نانو ذرات فلزی و هالامین کلری امکان پذیر است.

  • ضد پرتو فرابنفش

به‌طورکلی اغلب کالاهای قرارگرفته در معرض نور خورشید نیازمند به‌کارگیری مواد ضد پرتو فرابنفش هستند تا دوام و ماندگاری آن ها تحت تأثیر قرار نگیرد. اکسیدهای فلزی نظیر اکسید روی به‌عنوان ماده محافظ در برابر پرتو فرابنفش در مقایسه با مواد محافظ در برابر پرتو فرابنفش آلی بسیار پایدارتر است. بنابراین، نانو ذرات اکسید روی خواص محافظت در برابر پرتو فرابنفش را به دلیل افزایش مساحت سطح و جذب ناحیه فرابنفش افزایش می دهد. برای تکمیل ضد میکروبی، نانو ذرات اکسید روی نسبت به نانو نقره مقرون‌به‌صرفه، سفیدتر و خواص محافظت در برابر پرتو فرابنفش بهتری دارد. این تکمیل برای الیاف پلی پروپیلن مصرفی در فرش می‌ تواند حائز اهمیت باشد.

  • ضد میکروب

استفاده از منسوجاتی با خواص ضد میکروبی در فرش و کفپوش‌ ها، مزاياي فراواني را به همراه دارد. در کفپوش های تهیه‌شده از الیاف طبیعی نظیر پشم، ابریشم و پنبه و الیاف مصنوعي مانند پلی استر، اکریلیک، نايلون و پلی‌پروپیلن می‌توان از نانو ذراتی مانند اكسيد روي، اکسید مس، دی اکسید تیتانیوم و نانو ذرات نقره و طلا براي ایجاد خواص ضد میکروبی استفاده كرد. در ضمن اندازه كوچك اين ذرات موجب می‌شود تا استفاده از آن‌ها تغيير چنداني در رنگ و شفافيت سطح لیف ‌ایجاد نكرده و از روش‌های معمول هم بتوان براي توليد اين محصولات استفاده كرد.

  • کندسوزی یا ضد آتش

استفاده از نانو ذرات، زمانی که به‌خوبی در ساختار پلیمر دیسپرس شده باشند، می‌تواند سبب بهبود خواص حرارتی، مکانیکی و مقاومت در برابر آتش شود. مقدار مصرفی نانو مواد در کاربردهای تکمیلی به‌مراتب کمتر از موادی با ابعاد میکرو است و این ویژگی ناشی از بیشتر بودن سطح مخصوص مواد نانو ساختار و سطح تماس بیشتر آن‌ها با پلیمر است. در حقیقت، عملکرد هرکدام از این نانو ذرات بر اساس شکل و ساختار شیمیایی در ایجاد خاصیت کندسوزی متفاوت استبه‌طورکلی مواد نانو ساختار به‌کاررفته در این تکمیل در سه دسته کلی قرار می‌گیرند: ترکیبات نانو رس، نانولوله های کربن و نانو ذرات فلزی و بر پایه سیلیکون.