الألياف الوظيفية تشير إلى أنه بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والميكانيكية التي تتمتع بها الألياف العامة، فإن الألياف الكيميائية لها نوع واحد أو عدة أنواع من الوظائف الخاصة، مثل امتصاص الرطوبة، والحفاظ على الحرارة، ومضاد للبكتيريا، ومضاد للكهرباء الساكنة. لا تستطيع الألياف الوظيفية الاستجابة بشكل سلبي والوظيفة لتلبية متطلبات وأغراض معينة فحسب، بل يمكنها أيضًا الاستجابة والتذكر بنشاط، وهو ما يسمى بالألياف الذكية.

يمكن تقسيم الألياف الوظيفية بشكل عام إلى نوعين. الأول هو الألياف المعدلة الوظيفية التي تستهدف الألياف التقليدية، أي أن الألياف التقليدية تتمتع بوظائف خاصة جديدة في الشكل العام والوظيفة من خلال تكنولوجيا التعديل الفيزيائي والكيميائي، مثل التوصيل وتخزين الكهرباء وتخزين الحرارة والنقل والفصل والكهرباء الضوئية والتوافق البيولوجي، إلخ. نوع آخر هو الألياف عالية الأداء ذات الوظائف الخاصة، والتي تشير عمومًا إلى خصائص المتانة العالية، ومعامل المرونة العالي، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل الكيميائي وغيرها من خصائص الألياف، وهي للتأثيرات الفيزيائية الخارجية مثل الإجهاد والحرارة والضوء والكهرباء أو المقاومة الكيميائية هي من الألياف التقليدية، مثل ألياف الكربون والألياف الزجاجية وألياف البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي للغاية وألياف الأراميد وألياف البولي إيميد وألياف البولي بروبلين وألياف البازلت، إلخ. لا تستخدم الألياف الوظيفية في الملابس والمنسوجات المنزلية فحسب، بل لها أيضًا آفاق تطبيق واسعة في مجالات النقل والبناء والرعاية الطبية والطيران والفضاء الجوي.

1. تقنية معالجة الألياف ذات الأشكال الخاصة

معظم طرق تحضير الألياف المعدلة وظيفيًا هي تعديل فيزيائي أو كيميائي لمواد الألياف الشائعة. تشمل الطرق المستخدمة بشكل شائع تغيير شكل فتحة المغزل، وإضافة مسحوق وظيفي إلى محلول الغزل، والغزل المركب المكون من عنصرين، وتطعيم البوليمر، وما إلى ذلك. من بينها، يعد تغيير شكل فتحة المغزل لتشكيل مقطع الألياف هو الطريقة الأكثر استخدامًا.

مخطط هيكل الألياف المستعرضة

من حيث ممارسات الإنتاج، COOLMAX® مصنوعة من البوليستر الفاخر تنقسم ألياف INVISTA (INVISTA) إلى شكل "عشرة" وشكل "co" الجديد الذي تم تطويره في المرحلة المبكرة. تم تصميم ألياف Aerocool التي طورتها شركة HYOSUNG الكورية الجنوبية على شكل أوراق "البرسيم" الأربعة، مع امتصاص ممتاز للرطوبة والعرق. الألياف المجوفة الدقيقة المسامية التي قدمتها TEIJIN مصنوعة من ألياف مجوفة ومتصلة بجزء مجوف على جانب الألياف. لها وظيفة امتصاص العرق في الجزء المجوف للتخزين أو إطلاق العرق المخزن في الجسم. ألياف البوليستر المجوفة Inweida THERMOLITE®، تقليد إنتاج صوف الدب القطبي، أداء عزل ممتاز، مناسبة لصنع قمصان التزلج وملابس تسلق الجبال وما إلى ذلك. إن التنمية المحلية ناجحة نسبيًا كما أن تصنيع الألياف المقطعية ناجح أيضًا، بما في ذلك ألياف امتصاص الرطوبة وتصريف العرق Cooldry® التي أطلقتها شركة quanzhou Haitian، وتطوير ألياف التفاضلية سريعة الجفاف Coolbst من الألياف الكيميائية في شركة Yizheng، وتطوير ألياف Coolplus الماصة للرطوبة وتصريف العرق من شركة Zhongxing التايوانية، وإطلاق ألياف البوليستر الماصة للرطوبة وتصريف العرق Technofine.

2. مزج تكنولوجيا الحرير

من خلال إضافة ماسترباتش وظيفي ومسحوق وكواشف إلى محلول الغزل، يمكن أيضًا تحضير مواد ألياف جديدة ذات وظائف دائمة عن طريق المزج. باستخدام ماسترباتش وظيفي كمثال، تم استخدامه على نطاق واسع في تحسين مقاومة اللهب والبكتيريا والمواد الكيميائية ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية لألياف البوليستر وألياف البولي أميد وألياف السليلوز المتجددة.

منتجات الخلطة الرئيسية للألياف الكيميائية الشائعة

من حيث تطبيق تقنية الحرير المخلوط، عند معالجة الألياف المختلفة بمضادات البكتيريا وإزالة الروائح الكريهة، يمكن إضافة عوامل مضادة للبكتيريا مثل أكسيد الزنك وكلوريد الفضة ونترات الفضة وأكسيد النحاس وكلوريد النحاس وكبريتات النحاس وجزيئات أخرى إلى سائل الغزل باستخدام تقنية النانو لإنتاج ألياف مضادة للبكتيريا. تمت إضافة عامل حماية من الأشعة فوق البنفسجية إلى محلول الغزل، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي وأول أكسيد الرصاص وأكسيد الزنك وثاني أكسيد السيليكون والألومينا وأكسيد الحديد وبورات المنغنيز وسيليكات الألومنيوم وما إلى ذلك، وكانت الألياف المقاومة للأشعة فوق البنفسجية المحضرة تتميز بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة 200-400 نانومتر. تمت إضافة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين مثل إستر بولي (p-فينيل سلفون) فينيل فوسفونات وإستر الفوسفات الحلقي والسيليكون العضوي إلى المصهور أو المحلول الدوار لتعديل مثبطات اللهب لألياف البولي بروبيلين وألياف البولي أكريلونيتريل وألياف البوليستر. من خلال إدخال جسيمات نانوية من الجرافين في مصفوفة ألياف البوليمر مثل الفسكوز والبولي أميد والبولي أكريلونيتريل وكحول البولي فينيل، يمكن تطوير ألياف مركبة من الجرافين/البوليمر لتحسين القوة ومقاومة الحرارة ومضادة للأشعة فوق البنفسجية ومضادة للبكتيريا ومضادة للكهرباء الساكنة لألياف البوليمر. المنتجات الرئيسية هي ألياف الميكا وألياف اليشم وألياف الأرز والقمح والألياف الخزفية وألياف حجر التاي تشي وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تقنية إضافة الكبسولة الدقيقة، يتم إضافة الكبسولة الدقيقة التي تحتوي على جزيئات وظيفية إلى سائل الغزل أثناء عملية غزل الألياف الكيميائية، والتي يمكنها تحضير الألياف العطرية، والألياف المقاومة للهب الصديقة للبيئة، والألياف المنظمة لدرجة حرارة التغير الطوري، والألياف المتغيرة اللون وما إلى ذلك.

3. تكنولوجيا الغزل المركب

تتطلب عملية الغزل المركبة، التي يتم فيها غزل اثنين أو أكثر من البوليمرات أو نفس البوليمر بخصائص مختلفة في ألياف واحدة من خلال نفس المغزل، المزيد من معدات المعالجة. يمكن الحصول على الألياف المركبة، مثل النوع الموازي والنوع الأساسي ونوع الجزيرة البحرية، على نفس المقطع العرضي. لا تستطيع الألياف المركبة حل التجعد الدائم ومرونة الألياف فحسب، بل توفر أيضًا خصائص الصباغة السهلة ومقاومة اللهب ومضادة للكهرباء الساكنة وامتصاص الرطوبة العالية من خلال التغطية المستمرة لمكونات متعددة. مثل الألياف المرنة ثنائية المكونات PTT وT400 من شركة Invista، كلها عن طريق الغزل المركب PET وPTT، ونوعان من الألياف. غزل يتميز بتجعيد ثلاثي الأبعاد طبيعي ومرونة جيدة، ويحل صعوبة الألياف المرنة التقليدية سباندكس يمكن للألياف المركبة المقاومة للهب المصنوعة من الغزل المركب مع مزيج أو كوبوليمر مثبط للهب البوليمر العالي كجوهر وبوليمر عالي شائع كجلد تجنب تغير اللون ومقاومة الضوء الضعيفة للألياف المقاومة للهب وتحسين استقرار أداء مثبطات اللهب وأداء الصباغة. مع وجود معدن أو سبيكة ذات نقطة انصهار منخفضة كطبقة أساسية و PET كقشرة، يتم تطوير نوع جديد من الألياف المركبة ضد الإشعاع الكهرومغناطيسي، مما يحل مشاكل طلاء ألياف الحماية الكهرومغناطيسية الحالية التي يسهل أكسدةها، وليس من السهل صبغها وشعور اليد السيئ.

4. تكنولوجيا تعديل كوبوليمر الطعم

الطريقة تنتمي إلى التعديل الكيميائي للألياف، وعملية إنتاجها طويلة وتكلفة الإنتاج عالية. البلمرة المشتركة هي بلمرة اثنين أو أكثر من المونومرات في ظل ظروف معينة. التطعيم هو العملية الكيميائية التي يمكن من خلالها ربط السلسلة الجزيئية الكبيرة للألياف بالمجموعة المطلوبة. إذا تم اعتماد طريقة التطعيم الإشعاعي أو التطعيم الكيميائي، يتم استخدام المركبات التفاعلية التي تحتوي على الفوسفور والهالوجين لتعديل مثبطات اللهب للبوليستر والكحول البولي فينيل والألياف الأخرى، والتي تتمتع بمتانة جيدة. من خلال التطعيم بالبلمرة المشتركة، يتم إدخال المجموعات المحبة للماء مثل مجموعة الهيدروكسيل ومجموعة الكربوكسيل ومجموعة الأميد ومجموعة الأمينو في البنية الجزيئية الكبيرة للألياف، مما قد يحسن من خصائص الاسترطابية والتعرق ومضادة للكهرباء الساكنة للألياف. إنها طريقة معالجة نظيفة نموذجية يتم فيها تعديل الألياف عن طريق تنشيط السطح والتطعيم بأشعة عالية الطاقة أو أشعة فوق بنفسجية قوية أو إشعاع ليزر أو بلازما منخفضة الحرارة.

لمزيد من المعلومات، يرجى الانتباه إلى تقرير تطوير المنتجات النسيجية في الصين في عام 2019.

(المصدر: دليل المنسوجات الرسمي الصغير)