أهم مؤشرات الجودة الرئيسية للألياف الكيميائية، موصى بها للجمع

تشير جودة الألياف الكيميائية إلى المؤشرات التي تحدد القيمة الخدمية لمنتجات الألياف.
مؤشرات الخصائص الفيزيائية: بما في ذلك طول الألياف، والنعومة، والكثافة، واللمعان، وامتصاص الرطوبة، والخصائص الحرارية، والخصائص الكهربائية، وما إلى ذلك.
مؤشرات الخواص الميكانيكية: بما في ذلك قوة الكسر، واستطالة الكسر، ومعامل المرونة الأولي، والمرونة، ومقاومة التشوه المتكرر، وما إلى ذلك.
مؤشرات الاستقرار والخصائص: بما في ذلك الاستقرار في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة، والاستقرار في مواجهة الضوء والجو، والاستقرار في مواجهة الكواشف الكيميائية، والاستقرار في مواجهة النشاط الميكروبي، وما إلى ذلك.
مؤشرات خصائص المعالجة: بما في ذلك تماسك الألياف، وميل الشحن الساكن، وقابلية الصباغة، وما إلى ذلك.
مؤشرات جودة إضافية للألياف الأساسية: بما في ذلك طول الألياف، ودرجة التجعيد، وعيوب الألياف، وما إلى ذلك.
1. النعومة
تُشير النعومة إلى سُمك الألياف، وتنقسم إلى مؤشرات مباشرة ومؤشرات غير مباشرة. تُعبّر المؤشرات المباشرة عادةً عن قطر الليف ومساحة مقطعه العرضي. ونظرًا لأن مقاطع الألياف غير منتظمة ويصعب قياسها، فنادرًا ما تُستخدم المؤشرات المباشرة لوصف السُمك؛ ولذلك تُستخدم المؤشرات غير المباشرة على نطاق واسع. تُعرّف المؤشرات غير المباشرة بناءً على كتلة الليف أو طوله، أي كتلة الليف عند طول ثابت (نظام الطول الثابت) أو طول الليف عند كتلة ثابتة (نظام الوزن الثابت). في صناعة الألياف الكيميائية، تُعبّر النعومة عادةً عن طريق الكثافة الخطية، أي الكتلة لكل وحدة طول من الليف. فيما يلي ثلاثة تعبيرات شائعة:
1.1 تكس أو دي تكس
التكس والديسيتكس (dtex) وحداتٌ من وحدات النظام الدولي للوحدات. التكس: كتلة الألياف بطول 1000 متر مُقاسة بالجرام. عُشر التكس هو الديسيتكس (dtex). ولأن الألياف دقيقة، فإن قيم التكس صغيرة، لذا يُستخدم الديسيتكس عادةً لقياس دقة الألياف.
بالنسبة للألياف من نفس النوع (كثافة ثابتة)، كلما انخفض رقم التكس، كلما كانت الألياف الفردية أدق، وكلما كان الملمس أنعم، وكلما كان اللمعان أخف، وكلما كان التشكيل والمعالجة أسهل.
1.2 دينير
يُعرَّف الدينير بأنه كتلة الألياف التي يبلغ طولها 9000 متر، مُقاسةً بالجرام. بالنسبة للألياف من النوع نفسه، يشير انخفاض قيمة الدينير إلى ألياف أدق. الدينير وحدة غير قانونية لقياس الكثافة الخطية. 1 دينير = 9 تكس.
1.3 العدد المتري (نيوتن متر)
يشير مصطلح "العدد المتري"، وهو اختصار لـ"الرقم المتري"، إلى طول الألياف بالمتر لكل غرام من كتلة الألياف. بالنسبة للألياف من النوع نفسه، يشير العدد الأعلى إلى ألياف أدق. يُعدّ العدد المتري وحدة غير قانونية لقياس الكثافة الخطية.
علاقات التحويل المتبادل:
دينير × عدد القياسات المترية = 9000
عدد التكساس × عدد المقاييس = 1000
دينير = 9 × تكس
dtex = 10 × Tex
2. الكثافة
تعني كثافة الألياف كتلة الألياف لكل وحدة حجم، ووحدتها: غ/سم³. وتختلف كثافة الألياف باختلاف أنواعها. ومن بين الألياف الكيميائية الرئيسية، تتميز ألياف البولي بروبيلين بأقل كثافة، بينما تتميز ألياف الفسكوز بأعلى كثافة.
3. امتصاص الرطوبة
يشير امتصاص الرطوبة في الألياف إلى قدرة الألياف على امتصاص الماء في ظل الظروف القياسية (20 درجة مئوية، 65% رطوبة نسبية). ويتم تطبيق مؤشرين:
استعادة الرطوبة: نسبة كتلة الماء الموجودة في الألياف إلى كتلة الألياف المجففة في الفرن.
-
نسبة الرطوبة: نسبة كتلة الماء الموجودة في الألياف إلى كتلة الألياف الرطبة.
محتوى الرطوبة =
كتلة العينة غير المجففة
كتلة الماء في العينة
​
100%
يختلف امتصاص الرطوبة اختلافًا كبيرًا بين أنواع الألياف، كما يتأثر بدرجة الحرارة المحيطة والرطوبة. ولأغراض الوزن والتسعير، يُعرَّف معدل امتصاص الرطوبة المحدد للمنسوجات بأنه معدل امتصاص الرطوبة الرسمي.
تتميز الألياف الطبيعية والألياف المُعاد تدويرها بقدرة عالية على امتصاص الرطوبة، بينما تتميز الألياف الاصطناعية بقدرة منخفضة على امتصاص الرطوبة. ومن بينها، لا تمتص ألياف البولي بروبيلين وألياف البولي فينيل كلوريد وألياف البولي إيثيلين أي رطوبة على الإطلاق.
يؤثر امتصاص الرطوبة على أداء التصنيع والخدمة. فالألياف ذات الامتصاص الجيد للرطوبة تقلل الاحتكاك والكهرباء الساكنة وتوفر راحة في الارتداء. أما بالنسبة للألياف الاصطناعية ذات الامتصاص الضعيف للرطوبة، فيمكن تحسين قدرتها على امتصاص الرطوبة من خلال طرق التعديل.
4. خصائص الشد
تتعرض الألياف أثناء الاستخدام للشد والانحناء والضغط والاحتكاك والالتواء، مما يؤدي إلى تشوهات متنوعة. يُعد الشد القوة الخارجية الرئيسية المؤثرة على الألياف الكيميائية؛ كما يرتبط أداء الانحناء بخصائص الشد. لذا، تُعد خصائص الشد أهم الخصائص الميكانيكية للألياف. ومن أهم مؤشراتها: قوة الكسر، والاستطالة عند الكسر، ومعامل المرونة الأولي.
4.1 قوة الكسر
تُستخدم القوة النسبية عادةً لقياس قوة تحمل الألياف الكيميائية للكسر: وهي نسبة أقصى حمل تتحمله الألياف حتى التمزق تحت حمل متزايد باستمرار إلى الكثافة الخطية للألياف. الوحدات: نيوتن/تكس، سنتي نيوتن/تكس.
تُعدّ قوة الشد مؤشراً بالغ الأهمية للجودة. فقوة الشد العالية تقلل من تكسر الأطراف ولفّ الخيوط على البكرات أثناء المعالجة، كما تُحسّن من متانة الخيوط والأقمشة. إلا أن القوة العالية جداً تزيد من صلابة الألياف وتُضعف ملمسها.
القوة المقاسة في حالة الجفاف هي القوة الجافة، والقوة المقاسة في حالة الرطوبة هي القوة الرطبة. الألياف ذات معدل امتصاص الرطوبة العالي تكون قوتها الرطبة أقل من قوتها الجافة. معظم الألياف الاصطناعية ذات معدل امتصاص رطوبة منخفض، لذا فإن قوتها الرطبة قريبة من قوتها الجافة أو مساوية لها.
4.2 استطالة الكسر
الاستطالة عند الكسر هي الاستطالة النسبية عند الكسر، أي النسبة المئوية للزيادة في طول الألياف عند التمزق مقارنة بالطول الأصلي.
Y=
L
0
​

L-L
0
​

​
100%
أين:
L
0
​

— طول الألياف الأصلي
L
— طول الألياف عند الكسر
يعكس استطالة الكسر متانة الألياف. ففي خيوط الملابس، تُضفي الاستطالة العالية ملمسًا أنعم وتقلل من انقطاع الخيوط وتلف الأطراف في مراحل التصنيع اللاحقة؛ إلا أن الاستطالة المفرطة تُسبب تشوه النسيج. أما في الخيوط الصناعية، فتساعد الاستطالة المنخفضة المنتجات النهائية على مقاومة التشوه.
4.3 معامل المرونة الأولي
معامل المرونة الأولي، أو معامل المرونة، هو الإجهاد المطلوب لتمديد الألياف إلى 1٪ من طولها الأصلي.
يُحدد هذا المعامل مقاومة الألياف للتشوه الطفيف، ويعكس صلابة النسيج تحت أحمال الشد أو الانحناء البسيطة في تطبيقات الملابس. كلما ارتفع معامل المرونة الأولي، كان أداء مقاومة التشوه أفضل. من بين الألياف الاصطناعية الرئيسية، تتميز ألياف البوليستر بأعلى معامل مرونة أولي، تليها ألياف الأكريليك، بينما تُظهر ألياف البولي أميد قيمة منخفضة. وبناءً على ذلك، تتميز أقمشة البوليستر بنسيجها الصلب ومقاومتها للتجعد، في حين أن أقمشة البولي أميد تتجعد بسهولة مع ضعف في الحفاظ على شكلها.
5. المرونة
المرونة (الاستعادة المرنة) هي قدرة المادة على استعادة شكلها الأصلي بعد إزالة حمل الشد أو الضغط الخارجي. يتكون التشوه تحت الحمل من ثلاثة مكونات: التشوه المرن اللحظي، والتشوه المرن العالي، والتشوه اللدن. تتطور هذه التشوهات الثلاثة في آن واحد وليس بالتتابع، ولا يختلف معدل حدوثها إلا في السرعة.
بعد إزالة الحمل، يستعيد التشوه المرن الفوري القابل للاسترداد وجزء من التشوه المرن العالي ذو زمن الاسترخاء القصير (الاسترداد المرن السريع) شكلهما بسرعة. أما التشوه المتبقي فيشمل التشوه المرن العالي ذو زمن الاسترخاء الطويل (الاسترداد المرن البطيء) والتشوه اللدن غير العكوس. ويشير التشوه المتبقي الأصغر إلى مرونة أفضل للألياف.
6. عدم انتظام التساوي
يُشير عدم انتظام التناسق إلى تجانس الخيوط، ويُعبّر عنه بقيمة معامل التباين (CV) أو نسبة أوستر (Uster%). يُعدّ هذا المؤشر بالغ الأهمية، خاصةً بالنسبة للخيوط الموجهة والخيوط المسحوبة. يُؤدي عدم انتظام تناسق الخيوط بسهولة إلى تكسّرها وعدم انتظام عملية الصباغة في مراحل المعالجة اللاحقة.
7. درجة التجعيد (خاصة للألياف الأساسية)
يتم إضفاء التجعيد على الألياف من خلال المعالجة الكيميائية أو الفيزيائية أو الميكانيكية.
الغرض من التجعيد: تحسين تماسك الألياف، وتعزيز الحجم والمرونة، وذلك لتحقيق مظهر جيد واحتفاظ الأقمشة بالدفء.
تم إدراج المؤشرات الخاصة بتوصيف تجعيد الألياف الأساسية أدناه.
8. انكماش الماء المغلي
الانكماش الناتج عن غلي الماء هو نسبة طول الألياف بعد غليها في الماء الساخن لمدة 30 دقيقة إلى طولها الأصلي.
يعكس ذلك درجة تثبيت الألياف بالحرارة وثبات أبعادها. انخفاض الانكماش بالماء المغلي يعني استقرارًا هيكليًا أفضل. تحافظ الألياف على أبعادها وتقاوم التشوه تحت تأثير المعالجات الرطبة الساخنة كالصباغة والغسيل، مع خصائص فيزيائية وميكانيكية وصباغة ممتازة. يتم التحكم في الانكماش بالماء المغلي من خلال معايير عملية التثبيت الحراري.
9. أداء الاحتراق
يصف أداء الاحتراق مدى سهولة احتراق الألياف في الهواء. وتُعدّ طريقة اختبار مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) هي الطريقة المعتمدة دوليًا. يُمثل مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) الحد الأدنى لنسبة حجم الأكسجين في جو مختلط من النيتروجين والأكسجين، والذي يسمح للألياف المشتعلة باللهب بالاستمرار في الاحتراق بعد إبعادها عن مصدر الإشعال.
تصنيف الألياف حسب مؤشر الفقد عند الإشعال:
الألياف القابلة للاحتراق / سريعة الاشتعال: مؤشر الاشتعال المحدود < 21%
ألياف مقاومة للهب: مؤشر الأكسجين المحدود > 21%
ألياف مقاومة للحريق: مؤشر الأكسجين المحدود > 26%
معظم الألياف الكيميائية الشائعة لها نسبة فقدان الأكسجين أقل من 21% وتنتمي إلى الألياف القابلة للاحتراق أو الألياف سريعة الاشتعال.
أُجريت أبحاث محلية ودولية واسعة النطاق حول تعديل الألياف الكيميائية لتصبح مقاومة للهب. وتشمل الطرق الرئيسية البلمرة المشتركة والمزج ومعالجة الأسطح. وتُضاف مركبات الفوسفور العضوية أو مركبات الهالوجين العضوية أو مزيج منهما إلى الألياف أو الأقمشة.
10. مقاومة التآكل
تتعرض الألياف ومنتجاتها للتآكل نتيجة الاحتكاك المستمر أثناء التصنيع والاستخدام. وتشير مقاومة التآكل إلى قدرة الألياف على تحمل التآكل الناتج عن الاحتكاك.
ترتبط مقاومة التآكل ارتباطًا وثيقًا بمتانة النسيج، وهي مؤشر رئيسي لأداء أقمشة الملابس. وتتأثر هذه المقاومة ببنية الجزيئات الكبيرة للألياف، وبنيتها فوق الجزيئية، واستطالتها عند الكسر، ومرونتها، وعوامل أخرى.
تسلسل مقاومة التآكل للألياف الشائعة:
ألياف البولي أميد > ألياف البولي بروبيلين > ألياف كحول البولي فينيل > ألياف البولي إيثيلين > ألياف البوليستر > ألياف الأكريليك > ألياف كلوريد البولي فينيل > ألياف الصوف > القطن > الرامي > ألياف البولينوسيك > ألياف النحاس والأمونيوم > ألياف الفسكوز > ألياف الأسيتات > ألياف الزجاج
11. مقاومة الضوء والثبات في الظروف الجوية
يقيس الثبات ضد أشعة الشمس والغلاف الجوي، والذي يسمى أيضًا مقاومة الطقس، قدرة الألياف على مقاومة التغيرات في الخصائص الناتجة عن الظروف المناخية.
تشير مقاومة الضوء إلى الحفاظ على الخصائص الميكانيكية عند التعرض للإشعاع الضوئي. أما الاستقرار الجوي فيشير إلى مقاومة التدهور والأكسدة الضوئية وتغير اللون تحت التأثيرات المشتركة طويلة الأمد للضوء والأكسجين والحرارة والرطوبة.
ترتبط مقاومة الألياف الكيميائية للضوء بتكوين الجزء الجزيئي الكبير، والروابط الرئيسية، وتكوين الروابط المتشابكة، وطاقة انتقال اهتزاز المجموعة الجزيئية، وبنية حالة التجميع، بالإضافة إلى شدة الضوء، ومدة الإشعاع، والطول الموجي.
تنتج التغيرات في خصائص المواد الناتجة عن تغير المناخ بشكل رئيسي عن ضوء الشمس والأكسجين الجوي. ويؤدي تحسين مقاومة الضوء والاستقرار الجوي إلى تعزيز الثبات الضوئي ومقاومة الأكسدة.