فناوری نانو مفهوم جدیدی نیست اما بازتعریف آن در دهه ای اخیر چشم انداز مهمی برای توسعه ایجاد کرده است. فناوری نانو به کاربرد ساختارهایی با حداقل یک بعد در مقیاس نانو، برای ساخت مواد، دستگاه یا سامانه های ایجاد کننده خواص نوین یا بهبودیافته میپردازد. جذابیتهای حاصل از نانو نه تنها دانشمندان بلکه بازارهای صنعتی را نیز به سرعت به خود جذب کرده است. در این گزارش، به برخی از کاربردهای فناوری نانو در کفپوشهای نساجی (شامل انواع فرش و موکت) به عنوان یکی از بزرگترین حوزه های صنعت نساجی پرداخته شده است.
کفپوشها نقش مهمي در زندگي امروز ما ايفا ميکنند و کاربردهاي متنوعی دارند. به طور کلي کـفپوشها به دستـه هاي مختلفي تقسيم ميشوند؛ کفپوشهاي ورزشي، صنعتي، زينتي، خانگي و غیره که اين تنوع باعث گستردگي اين صنعت نيز شده است. از دیدگاهی ديگر، کفپوشها به انواع دستي و ماشيني دستهبندي ميشوند. هرچند ممکن است کفپوشهاي دستباف، از تنوع زيادي همچون کفپوشهاي مصنوعي و ماشيني برخوردار نباشند، اما از برتريهاي منحصر به فردي برخوردارند. از مهمترين کفپوشهاي مصنوعي ميتوان به انواع چمنهاي مصنوعي، کفپوشهاي PVC و لمينيت، کفپوشهاي چوبي و پارکت، انواع سنگ، موکتهاي نمدي و تافتينگ، فرشهاي ماشيني بافته شده در تراکمها و بافتهاي مختلف، کفپوشهاي پلیمری و کفپوشهاي ترکيبي پلیمری،منسوج، سراميک، کاشي و غیره اشاره كرد.
از میان دستبافته ها در صنعت کفپوش میتوان به فرشهاي دستباف، انواع گليم، جاجيم، گبه، نمد و حصير اشاره کرد. البته گاهي مفروشات دستبـاف به قدري زيبا، ظريف و ارزشمند هستند که از کفپـوش به ديـوارپوش تبديل ميشوند و فضاي منزل را آذين بندي ميکنند. تنوع زیاد و روزافزون موجود در صنعت کفپوش موجب شده است تا در انتخاب کفپوش، عوامل بسيار زيادي در نظر گرفته شود.
پیش بینی های صورت گرفته در سال 2013 نشان میدهد که میزان تقاضا برای فرش و کفپوشها تا سال 2016 میلادی با رشد 9.4 درصدی به حدود 6.18 میلیارد مترمربع در سال خواهد رسید. این در حالی است که میزان ارزش بازار جهانی کفپوشها با 8.6 درصد افزایش به عدد 270 میلیارد دلار در سال 2016 خواهد رسید. پیش بینی ها حاکی از آن است که درسالهای آینده، بازار کشورهای آسیایی از رشد مناسبی برخوردار خواهندبود. مهمترین دلیل رشد این بخش، صنعتی شدن و افزایش درآمد سرانه در این کشورها است که منجر به افزایش توان خرید مردم شده است. کشورچین به عنوان بزرگترین بازار مصرف کفپوشهای جهان یکسوم از تقاضاهای جدید ایجادشده در بازار تا سال 2016 را به خود اختصاص خواهد داد. بازار صنعت کفپوش در آمریکا و کانادا به دلیل غلبه بر بحران ساختوساز مسکن و رشد تولید خودرو در رتبه دوم و سوم قرار میگیرد[1].
صنعت کفپوش را میتوان از نظر روش تولید و کاربرد محصول نهایی، مطابق شکل 1 تقسیم بندی کرد [2]. همانطور که دراین شکل مشاهده میشود،کفپوشهای خانگی بیشترین سهم بازارکفپوشهای صنعتی را به خود اختصاص داده اند (59%) و سهم کفپوشهای به کار رفته در وسایل نقلیه، تنها 6% ازکل کفپوشهای صنعتی تولید شده میباشد. از جمله رایجترین کفپوشهای خانگی، فرش (دستباف و ماشینی) و موکت است که البته در محیطهای اداری و وسایل حمل و نقل نیز کاربرد دارند. در تولید این نوع کفپوشها از انواع الياف، نخ و بافت استفاده میشود و با توجه به سلیقه مردم هر کشور يا منطقه، نوع بافت،تراکم و نوع الياف به کار رفته درآنها متفاوت است. با توجه به سهم قابل توجه کفپوشهای منسوج (فرش و موکت) درصنعت کفپوش، در این گزارش به اهمیت به کارگیری فناوری نانو در این نوع کفپوشها پرداخته میشود.
شکل 1. طبقه بندی کفپوشها بر اساس کاربرد و نحوه تولید
- اهمیت کاربرد فناوری نانو درتولید کفپوشهای منسوج
نوآوری در جلب نظر مصرفکننده یکی ازشاخصه های اصلی هر صنعت است. کیفیت، دوام و ایجاد خصوصیات ویژه در کفپوشها و برآورده ساختن نیاز مشتریان از جمله عوامل مهم تقویت جایگاه این صنعت و افزایش سهم آن در بازار به شمارمیرود. وجود قابلیتهای نوین نظیر ضدآب ولکه، ضد بو، خودتمیزشوندگی، ضد میکروب، مقاومت در برابر چروک، ضد الکتریسته ساکن، کندسوزی و جلوه های ظاهری متفاوت، ازجمله معیارهای جدید مشتریان در انتخاب کفپوشهای منسوج است. بنابراین، فناورینانو با قابلیت ایجاد خصوصیات متفاوت در این محصولات از اهمیت ویژهای برخوردار است.
عمدهترین الیاف مورد استفاده بر سطح و پشت کفپوشهای نساجی، به تفکیک در شکل 2 نشان داده شده اند. به کارگیری فناوری نانو در بخشهای مختلف تولیدالیاف و تکمیل محصول نهایی امکانپذیراست. از جمله کاربردهای فناوری نانو در صنعت کفپوش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
شکل 2. الیاف مورد استفاده درکفپوشهای نساجی[2]
3-1- استفاده از فناورینانو در مرحله تولید الیاف مصنوعی مورد استفاده در کفپوشهای منسوج
درفرایند تولید الیـاف مصنوعی نظیر الیاف پلیاستر، پـلیپروپیلن، نایلون و اکریـلیک میتوان با افزودن نانـوساختارهای نـقره، دیاکسیدتیتانیوم، اکسیدروی، نانورس و نانولوله کربن ضمن ارتقاء رنگپذیری و خواص مکانیکی این الیاف، خواصی نظیر ضدمیکروبی، خودتمیزشوندگی،ضد بو، محافظت در برابر پرتو فرابنفش و کندسوزی ایجاد نمود که نتیجه آن، ارتقاء خواص نهایی کفپوش حاصل است. برخی از شرکتهای داخلی و خارجی تولید کننده فرش و نخ فرش که در تولید محصول خود از فناوری نانو استفاده کرده اند، در جدول 1 به اختصار بیان شده اند.
جدول 1. برخی ازشرکتهای تولیدکننده فرش و نخ فرش مبتنی بر فناوری نانو
| شرکت | محصولات تجاری |
| SteriTouch | تولید نخ نایلونی و پلی پروپیلن ضد میکروب با نام تجاریfreshfibersTM |
| RadiciGroup | نخ نایلون6 ضد میکروب با استفاده از فناوری ضد میکروبیAlphaSan® (سرامیک زیرکونیم فسفات حاوی نانو ذرات نقره) |
| نخ ضدمیکروب با نام تجاریStarlight®feel و با ذوبریسی الیاف پلیاستر حاوی نانو ذرات فلزی نقره درون ماتریس دیاکسیدسیلیکون | |
| TWD Fibres GmbH | نخ فیلامنتی فوق آبگریز با اثر خودتمیزشوندگی پایدار |
| نخ پلیآمید 66 CARR TIMBERLLE ® حاوی یون نقره با خواص ضد میکروبی | |
| نخ پلیآمید 66 PerfomanZ TIMBERLLE ® حاوی یون روی با خواص ضد میکروبی و کندسوزی | |
| Mohawk | تولید الیاف ضد لکه و ضد آب SmartStrand با نانو فناوری پیشرفتهNanolocTM |
| Beaulieu Group, LLC | افزودن نانو ذرات فلزی مس و روی حین ریسندگی الیاف فرش ضد میکروب با نام Silver Release ® |
| تهران زرنخ | نخ پلیآمید باخاصیت ضدمیکروب حاوی نانوذرات نقره/TiO2 |
در نوآوری به ثبت رسیده در سال 2009 با شماره ثبت TW 200940779،طی فرایند ذوبریسی الیاف نایلون،پلیپروپیلن و پلیاستر مورد مصرف در فرش، زغال فعال و نانو نقره افزوده شد. این مواد علاوه بر ایجاد خواصی نظیر ذخیره انرژی، عایق حرارتی و ضد بو، سبب افزایش طول عمر فرش خواهندشد[3]. در سال 2010، لیف پلیپروپیلن مقاوم به آتش حاوی نانو ذرات سلنیوم نیزتولیدشد. دراین نوآوری، مستربچ ضد آتش حاوی 10 تا20 درصدنانو ذره سلنیوم به کاربرده شد[4].
3-2- تکمیل کفپوشهای منسوج با استفاده از فناورینانو
3-2-1 تکمیل ضد بید
پشم از جمله مهمترین الیافی است که به طور گسترده در تولید فرش و کفپوشهایی نظیر نمد مورد استفاده قرار میگیرد. الیاف پشم به دلیل حضور پروتئین در ساختارشان در معرض حمله حشراتی نظیر بید قرار میگیرند. محیط تاریک و مرطوب با دمایی در محدوده 35-25 درجه سانتی گراد شرایط مناسب برای بقای این حشره به شمار میآید. طول عمر بید روی فرش حدود 6 الی 9 ماه است. همین امر لزوم تکمیل منسوجات حجیم نظیر فرش و کفپوشها را در زمان تولید با ترکیبات ضد بید به وجود آورده است. ترکیبات ضد بید مناسب علاوه بر عدم ایجاد آسیب بر محیط زیست و سلامت انسان، باید درطول مدت زمان استفاده از کفپوش پایدار باشند. به این منظور از مواد تکمیلی ضد بید حین فرایند رنگرزی الیاف پشمی استفاده میشود. استفاده از نانوکپسولهای حاوی ترکیبات ضد بید و یا رنگینه های طبیعی دارای این خاصیت در فرایند رنگرزی پشم، از جمله کاربردهای فناوری نانو در این بخش میباشد. گروهی از محققین در تحقیقات خوددریافتندکه با استفاده از دیاکسیدتیتانیوم درتکمیل فرش پشمی، میتوان خاصیت ضد بید ایجاد نمود[14]
شکل 3. نمایی از یک فرش که در معرض حمله بید قرار گرفته است و چرخه زندگی حشره بید بر روی فرش
3-2-2 تکمیل ضد میکروب و مایت
مايتها موجوداتی ميکروسکوپی هستند که به گروه کنه ها تعلق دارند ودر فضای داخلی اماکنی که از رطوبت بالايی برخوردارند، زندگی ميکنند. مايتها برای سلامتی انسان مضر هستند و اغلب باعث واکنشهای آلرژيک مثل آسم می شوند. مايتها از مواد آلی موجود در گرد و خاک خانه تغذيه میکنند که قسمت اعظم اين مواد آلی شامل سلولهای مرده پوست بدن انسان، قارچ ها وذرات ريز مواد غذايی پخش شده در سطح خانه است. مايت ها ذرات مرطوب را جذب میکنند .
شکل 4. نمایی از مایتهای موجود برکفپوش
استفاده از نانوذرات فلزی نظیر نقره، روی و همچنین نانوحاملهای حاوی مواد از بین برنده مایتها همچون نانوکپسولهای کیتوسان حاوی Eugenol برای حصول این هدف گزارش شده است. امکان استفاده از نانوساختارهای مذکور در مرحله رنگرزی الیاف و همچنین در مرحله تکمیل به روش افشانه وجود دارد.
با آغشتن الیاف پشم به نانوذرات نقره و دیاکسید سیلیس حامل نقره میتوان الیاف ضدمیکروب با استحکام بالاترتولیدکرد. ضمن اینکه قدرت رنگی و ثبات رنگی آنها نیز افزایش خواهدیافت[11]. عمل نمودن لیف پشمی با نانوذرات زیرکونیوم به عنوان دندانه در رنگرزی گیاهی موجب ایجاد خواص ضد میکروبی و کندسوزی در لیف رنگ شده خواهد شد. بهترین خاصیت ضد میکروبی و کندسوزی در روش رنگرزی پس دندانه به دست میآید[13]. در کفپوشهای تهیهشده از الیاف با تركيبات مصنوعي مانند نايلون و پلیپروپیلن میتوان از نانو ذراتی مانند اكسيد روي، اکسید مس، دیاکسید تیتانیوم و نانو ذرات نقره و طلا براي ایجاد خواص ضدمیکروبی استفاده كرد.
شرکت آمریکاییBeaulieu محلول ضد میکروبی حاوی نانوذرات روی تهیهکرده است که برای محصولات مختلف ازجمله انواع کفپوشها قابل استفاده است. کفپوش ضدمیکروب تولیدشده برای کاربرد در محلهایی که به علت عبور و مرور بسیار زیاد مستعد رشد میکروب هستند، بسیارمناسب است [16]. شرکت Danfloor انگلستان پوشش ضدمیکروب پایداری روی الیاف فرش بانام تجاری™mædical™ i-Link ارائه نموده است.
شرکت نساجی فرخ سپهر کاشان (گروه نساجی فرهی) نیز با نوآوری ثبت شده به شمارهی 78783 تحت عنوان “اصلاح ساختار سطحی و شیمیایی فیلامنت پلیاستر با استفاده از ترکیبات پلی یورتان و نانو ذرات مس جهت استفاده در فرش ضد باکتری” اقدام به طراحی، تولید و توزیع فرشهای بدون پرز و حساسیت نموده است. در این محصول،کلوئیدنانونقره حاوی ماده اتصال دهنده عرضی و سطح فعال آمفوتری بر نخ فیلامنتی پلیاستر اعمال شده و پشت فرش ماشینی نیز با روش افشانه به این مواد آغشته شده است[22].
3-2-3 تکمیل ضد قارچ و پوسیدگی
الیاف طبیعی نظیر جوت یا پشم که در ساختار کفپوشهایی نظیر فرش استفاده میشوند، ممکن است در محیط مرطوب در معرض حمله قارچها قرار گرفته و منجر به کاهش استحکام و از دست رفتن کیفیت فرش شوند. از سوی دیگر استفاده از آهار نشاسته بر الیاف فرش، احتمال حمله میکروارگانیزم ها به فرش را افزایش می دهد از سوی دیگر حضور ترکیباتی نظیر تیامین، ریبوفلاوین، پیریدوکسین، کلسیم، منیزیم، آهن، کبالت، قلع، منگنز، سیلیسیوم و فسفر موجب افزایش رشد میکروارگانیزم ها و احتمال تجزیه جزء سلولزی( همچون جوت) می شود. از جمله روشهای موجود، درگیر کردن گروه های هیدروکسیل و یا استفاده از ترکیبات ضد قارچ در تکمیل کفپوش میباشد. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از جمله ترکیبات نانوساختاری است که به این منظور استفاده میشود.
در سال 2001 نوآوری با عنوان فرش ضدقارچ آنتی بیوتیک به شماره CN 00259357 به ثبت رسید[19]. در این نوآوری،پشت فرش با لایه ضد قارچی حاوی نانو ذرات نقره پوشش داده شده است. مزیت این روش ایجاد عملکرد ضد میکروبی خوب، تولید ساده و هزینه اندک است.
علاوه بر انجام تکمیل، میتوان با افشاندن ماده ضدقارچ برکفپوش از آن محافظت کرد. برای مثال، در نوآوری ثبت شده با شماره CN 201010510238 در سال 2012، اسپری ضد قارچ حاوی نانو ذرات نقره، موادافزودنی، هیدروژن پراکسید و آب مقطر برای جلوگیری سریع از رشد قارچ روی کفپوشها و مبلمان تهیه شد. در این اسپری، نانو نقره توسط پراکسید هیدروژن اکسید میشود در نتیجه خواص ضد قارچ و استرلیزه کردن به وجودمیآورد[21].
3-2-4 تکمیل دافع آب، لکه و خودتمیزشونده
تکمیلهای دفعکننده آب و لکه های خشک و روغنی، در منسوجات مختلف از قبیل پوشاک،کفپوشهای خانگی و صنعتی دارای اهمیت هستند. با بهکارگيري فناوري نانو در عمليات توليد يا تکميل منسوج، قطرات مايع (اعم از آب، روغن) بر سطح این منسوجات به صورت قطره باقی مانده و پخش نمیشوند (شکل 5). این خاصیت با استفاده از انواع نانو ذراتی از قبیل دیاکسید تیتانیوم، لایه سیلوکسان، نانولوله های کربن و غیره قابل ایجاد است.
شکل 5. نمونهای از فرش و موکت دافع آب/روغن با استفاده از نانو مواد
شرکت سوئیسیCeracoat Ceramic با استفاده از نانو ذرات سرامیکی و ایجاد پوشش سرامیکی موفق به تولید مواد ضد آتش و ضد آب شده است. همچنین محصول این شرکت با نام Ceracoat textile care مادهای ضد آب است که پس از عمل نمودن منسوج با این ماده، خواص ضد آب تا 45 چرخهی شستشویی پایدار است [18].
شرکتNANO4LIFE EUROPE نانوذرات دی اکسید سیلسیوم (SiO2) تولید شده به روش سُل-ژل را به دو حالت مناسب برای استفاده صنعتی و خانگی ارائه میکند. نانوذرات مذکور برای سطوح مختلف از جمله منسوجات تولید میشوند و سبب تسهیل پاکسازی منسوجات و ایجاد خاصیت دافع آب و روغن بر منسوجات میشود. نتایج حاصل نشان میدهد اسپری کردن این محصول بر روی منسوجات به صورت خانگی و صنعتی به ترتیب منجر به ایجاد زاویه تماس 112 و 117 درجهای قطره آب با سطح میشود که نشان از ایجاد خاصیت دافع آب مناسب بر این سطوح میباشد.
شرکت Atlas Hali ترکیه با بهرهگیری از فناورینانو و با استفاده از نانوذرات فوتوکاتالیست نظیر دی اکسید تیتانیوم، موفق به تولید کفپوشهای خودتمیزشونده شده است. لکه ها به جا مانده بر روی الیاف سازنده کفپوش، در معرض نورخورشید و در اثر خاصیت فوتوکاتالیستی این ماده نانوساختار تجزیه شده و برطرف میشوند. استفاده از این تکمیل به ویژه بر روی موکتهای تافتینگ با رنگ روشن و متشکل از الیاف اکریلیک و پلیاستر پیشنهاد شده است[24].
شکل 6. از بین رفتن لکه های ایجاد شده بر کفپوش منسوج در اثر تابش نورخورشید مانع ایجاد بوی نامطبوع در کفپوش میشود
در سال 2005، محققان چینی روشی نوین برای تولید کفپوش خودتمیزشونده با شماره CN1687506 A به ثبت رساندند. در این روش، فرش با محلولی حاوی نانوذرات دیاکسید تیتانیوم در دمای 30 درجه سانتیگراد و در نسبت وزنی فرش 1 به 10 عمل شد. وزن نانوذرات به کار رفته در این روش، 1 تا 5/2% وزنی فرش با ابعاد 20-40 نانومتر است [20].
3-2-5 تکمیل کندسوز
از نانوساختارهایی نظیر نانولوله کربن و یا نانوذرات سیلیس میتوان در مرحله تولید مستربچ الیاف مصنوعی استفاده نمود و به این ترتیب الیاف مصنوعی نظیر نایلون، پلیاستر، پلیپروپیلن و اکریلیک با قابلیت کندسوزی تولید نمود. از سوی دیگر میتوان از سوسپانسیون این نانو ذرات در مرحله تکمیل کفپوشهای تولید شده از الیاف طبیعی یا مصنوعی به روش افشانه استفاده نمود. اختلاط نانوذرات یاد شده با رزین پوشش دهنده پشت کفپوشهایی نظیر موکت یا فرشهای ماشینی منجر به ایجاد خاصیت کندسوزی در این منسوجات میشود.
شرکت Nyacol دیسپرسیونهای کلوئیدی و پودرهایی متشکل از نانوذرات پنتاکسید آنتیمونی (APO) با ابعاد حدود 5 نانومتر تولید نموده است. این شرکت محصولات خود را با نامهای تجاری Nycol (دیسپرسیون پایه آب)، BurnEX( پودر پنتاکسید آنتیمونی برای مصرف در پلیمرها و محیطهای حلال) و NYAGRAPH و NYACHAR ارائه مینماید.
شرکت سوئیسیCeracoat Ceramic با استفاده از نانو ذرات سرامیکی و ایجاد پوشش سرامیکی موفق به تولید مواد ضد آتش و ضد آب شده است. ماده ضد آتش با نام تجاریCERACOATTM،ماده ای غیرسمی، باکارایی بالا، محلول درآب، بیرنگ و بدون بو است که با اسپری کردن آن روی منسوجات نظیر مبلمان وکفپوشها، لایه ای نانوسرامیکی ایجاد میکند که در برابر آتش مقاوم میباشد [18].
شرکت تولیدی نیمابافت، تولیدکننده فرش ماهور دو فرش ضد آب و ضدآتش با استفاده از فناوری نانو تولید کرده است که درنمایشگاه بین المللی کفپوشها، موکت، فرش ماشینی و صنایع وابسته در سال 1394 ارائه شد[23].
3-2-6 تکمیل ضد الکتریسیته ساکن
به منظور ممانعت از ایجاد الکتریسیته ساکن در کفپوشهای منسوج، الیاف مصنوعی و پشم باید با مواد افزودنی آنتیاستاتیک تکمیل شده و یا از سیمهای فلزی یا الیاف کربن در ساختار کفپوش استفاده شود. به طور کلی مواد تکمیلی آنتیاستاتیک که روی الیاف اعمال میشوند با افزایش رسانایی سطح لیف و یا کاهش اصطکاک میان الیاف، مانع ایجاد الکتریسیته ساکن میشوند. استفاده از نانوذرات کربن در مرحله تولید الیاف و یا استفاده از دیسپرسیون این ذرات به عنوان ماده تکمیلی بر روی الیاف میتواند با افزایش میزان رسانش و امکان انتقال الکترون، سبب کاهش میزان الکتریسیته ساکن بر روی الیاف کفپوشهای منسوج شوند. استفاده از نانوذرات فلزی نظیر نقره، مس، روی و نیکل علاوه بر کاهش میزان الکتریسیته ساکن در الیاف منجر به ایجاد خواص دیگری از جمله ضد میکروب و ضد پرتو فرابنفش نیز خواهد شد. در مورد کفپوشهای اکریلیکی، پوشش نانو ذراتی نظیر نقره، تیتانیوم و روی بر سطح الیاف موجب ایجاد خواص ضد میکروبی، آنتی استاتیک،محافظت دربرابرپرتوفرابنفش،دافع آب وکندسوزی میشود. از افشانه های خانگی حاوی نانوذرات نیز میتوان برای کاهش میزان الکتریسیته ساکن کفپوشها استفاده کرد. شرکت Nanex بلژیک افشانه ای حاوی نانوذرات برای کاربرد خانگی ارائه نموده است.
3-2-7 تکمیل معطر
کفپوشهای معطر با استفاده از نانوحاملهایی نظیر سیکلودکسترین (مولکولهای حلقوی)، پلیمرهای درختسان و یا انواع نانوکپسولهای پلیمری قابل تولید میباشند.
شکل 7. نانوحاملهایی برای مواد معطر ، پلیمر درختسان (الف)، نانوکپسول (ب) و سیکلودکسترین (ج)
ماده معطر درون حفره میانی مواد مذکور قرار گرفته و بر اثر فشار ناشی از راه رفتن بر روی فرش رها شده و رایحه مورد نظر را در محیط آزاد میکند.
استفاده از نانوذرات خاکستر بامبو در مرحله تولید الیاف کفپوش نظیر نایلون، پلیپروپیلن و پلیاستر نیز میتواند علاوه بر حبس مولکولهای ایجاد کننده بو در منافذ نانومتری موجود در خاکستر بامبو، سبب افزایش خاصیت عایق حرارتی این الیاف شده و گرمی بیشتری در محیط ایجاد نماید.
شرکت Beaulieu Group, LLC فرش معطری با نام تجاری Magic fresh ® به بازار ارائه کرده است.
3-2-8 تکمیل ضد پرتو فرابنفش
اغلب منسوجات و به ویژه کفپوشهایی که در معرض تابش نورخورشید قرار میگیرند در بلند مدت دچار رنگپریدگی و کاهش استحکام میشوند.
شکل 8. نمایی از رنگ پریدگی ایجاد شده در یک موکت در اثر تابش نور خورشید
نانوذرات اکسید فلزی نظیر اکسید روی به عنوان ماده محافظ در برابر پرتو فرابنفش در مقایسه با مواد محافظ آلی بسیارپایدارترند. این مواد به دلیل افزایش مساحت سطح و جذب پرتوها در ناحیه فرابنفش، از منسوجات در برابر این پرتو محافظت مینمایند. نانوذرات اکسیدروی نسبت به نانوذرات نقره در تکمیل ضد میکروبی نیز مقرون به صرفهتراند وخواص محافظت در برابر پرتوفرابنفش بهتری ایجاد میکنند. این تکمیل برای الیاف پلیپروپیلن مصرفی درفرش میتواند حائز اهمیت باشد[17].
3-3 بهبود رنگپذیری الیاف با استفاده از فناورینانو
با کمک فناوری نانو میتوان سطح الیاف طبیعی نظیر پشم، ابریشم، پنبه و جوت را به گونه ای تغییر داد که سبب افزایش قدرت رنگی و ثبات رنگی الیاف شود. فناوری نانو همچنین از پتانسیل بالایی برای بهبود خواص رنگی و فیزیکی الیاف مصنوعی برخوردار است. نانو موادی نظیردرختسانها، سیکلودکسترینها، رس، کیتوسان و ذرات فلزی در این زمینه مورد استفاده قرار میگیرند.
سیکلودکسترینها برای اصلاح سطحی پارچه های پنبه ای،پلیاستری، پشمی، پلیپروپیلنی و غیره به منظور افزایش جذب رنگزا توسط پارچه و بهبودثبات شستشویی استفاده شده اند. بهبودثبات سایشی منسوجات رنگشده با این مواد نیزدر برخی موارد گزارششده است[5-7].
پلیپروپیلنایمینوپلیآمیدوآمیندو از جمله پلیمرهای درختسان پرکاربرد با گروه انتهایی آمین است. وجود گروه های انتهایی زیاد باعث شده تا این مواد کاربرد زیادی در اصلاح منسوجات نایلونی داشته باشند. از سوی دیگر استفاده از این مواد در منسوجات پنبه ای، پشمی و غیره علاوه بر بهبود رنگرزی، خواص ضد میکروبی منحصربهفردی نیز به همراه دارد [8, 9]. این مواد با اندازه مولکولی کوچک، بهراحتی درون لیف نفوذ میکنند و رمقکشی وتثبیت رنگهای راکتیو روی الیاف اصلاح یافته را بهبود میبخشند[9].
محققان نشان داده اند که عمل کردن پارچه پشمی،ابریشمی و پنبه ای با نانو ذرات نقره علاوه بر خواص ضد میکروبی، استحکام کششی و عمق رنگی این پارچه ها را نیزبهبود میبخشد[10].
3-4- بهبود آهار نخ تار ریسندگی
فناوری نانو فرصتی جدید برای بررسی و ایجاد ویژگیهای منحصر به فرد در موادافزودنی شیمیایی نخ تار ایجاد میکند. اندازه کوچک و مساحت سطحی بالای این مواد در نخ موجب تغییرخواص نخ میشود. تلاشهای صورت گرفته برای بهبودخواص نخ با آهارهای تجاری متداول هنوز موفقیتهای پایداری را ایجاد نکرده است. افزودن نانومواد به مواد آهار سبب نفوذ نانوذرات درون دسته الیاف و بهبودچسبندگی لیف و عملکرد بافندگی میشود[25]. افزودن نانوذرات SiO2 به آهار نشاسته موجب افزایش چسبندگی آهار به الیاف پنبه و پلیاستر میشود. در پژوهشی مقدار بهینه نانوذرات افزوده شده برای بهبود چسبندگی حدود 0-1- 5/% عنوان شده است [26]. در نوآوری ثبت شده در سال 2009 به شماره CN101545204 A از نانو مواد در آهار نشاسته استفاده شد. در این نوآوری، از نانو سل سیلیکا، آلومینا و تیتانیوم با اندازه ذرات 1-300 نانومتر در نسبت وزنی 1-30% آهار نشاسته استفاده شد.نمونه ای از آهار نخ تار پلیاستر پیشنهاد شده در این نوآوری عبارت است از نانو سیلیکا 1/1%، نانو تیتانیوم 4/1 %، نانو آلومینا 1%، واکس 2%، رزین پلیاسترمایع 15%، پلیوینیل الکل 30% و نشاسته اصلاح شده 5/49% [27].
شرکتZydex® مواد آهاری ویژه ای را حاوی نانوذرات روانه بازار کرده است. برای مثال، محصول R3000NAJ F رزین پلیاستر با وزن مولکولی بالا حاوی نانوذرات است که برای آهارزنی نخ پلیاستر چندفیلامنتی بسیار ظریف تولید شده است. این رزین برای بافندگی فیلامنتهای ظریف درماشینهای جت هوا و پروژکتایل[1] مناسب است [28].
- جمع بندی
ارتقاء خواص کفپوشهای نساجی و ایجاد ویژگیهای نوین نظیر ضد آب و لکه، ضد بو، خودتمیزشوندگی، ضد میکروب وکندسوزی از جمله اهداف جدید صنایع تولید کفپوش در جذب مشتری و ماندگاری در بازارهای داخلی و جهانی است. در این زمینه فناورینانو با قابلیت ایجاد خصوصیات ذکر شده درکفپوشها از اهمیت ویژه ای برخوردارمیباشد. با استفاده از فناوری نانو میتوان خواص کفپوشهای نساجی را در هر یک از مراحل زنجیره تولیدآنها از قبیل تولید الیاف، ریسندگی، رنگرزی و تکمیل تحت تأثیر قرار داد.
[1] کاظمی. شاهین،ارزیابی آینده بازار جهانی فرش و کفپوشها،مجله کهن،شماره 19، 1392.
[2] K. K. Goswami. (2009). Advanced in carpet manufacture.
[3] Avaliable from: http://www.centexbel.be/files/PDF_files/patentalert2010-08-floorcovering.pdf.
[4] 付孔辉, etal., “Nanoselenium containing fire resistant polypropylene fiber and application thereof,” 2010.
[5] L. Balogh, et al., “Dendrimer-silver complexes and nanocomposites as antimicrobial agents.,” Nano Letters vol. 1, pp. 18-21, 2001.
[6] Y. El-Ghoul, et al., “Improved dyeability of polypropylene fabrics finished with beta cyclodextrin-citric acid polymer,” polymer Journal, vol. 42, pp. 804- 811, 2010.
[7] B. Voncian, et al., “beta cyclodecxtrin as retarding reagent in polyacrylonitrile dyeing,” Dyes and Pigments, vol. 74, pp. 642- 646, 2007.
[8] S. M. Burkinshaw, et al., “The use of dendrimers to modify the dyeing behaviour of reactive dyes on cotton,” Dyes and Pigments, vol. 47, pp. 259- 267, 2000.
[9] A. A. Zolriasatein, et al., “The application of poly(amidoamine) dendrimers for modification of jute yarns: preparation and dyeing properties,” Journal of Saudi Chemical Society, vol. 19, pp. 155- 162, 2015.
[10] S. Shahidi, et al., “Surface modification methods for improving the dyeability of textile fabrics,” ed: INTECH, 2013, pp. 35-40.
[11] R. Perumalraj, “Effect of silver nanoparticles on wool fiber,” International Scholarly Research Network, pp. 1-4, 2012.
[12] http://sekisuinct.co.jp/masa/en/index.html, .
[13] M. Taheri, et al., “Effect of zirconium dioxide nanoparticles as a mordant on properties of wool with thyme: dyeing, flammability and antibacterial,” Oriental Journal of Chemistry, vol. 31, pp. 85- 96, 2015.
[14] A. Nazari, et al., “Nano tio2 as a new tool for mothproofing of wool: protection ofwool against anthrenus verbasci,” Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 52, pp. 1365- 1371, 2013.
[15] A. Nazari, et al., “Mothproofing of wool fabric utilizing ZnO nanoparticles optimized by statistical models,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 20, pp. 4207- 4214, 2014.
[16] http://www.microban.com/what-we-do/by-product/categories/carpet
[17] S. Parthiban, “Self cleaning garments,” www. fiber2fashion.com.
[18] Avaliable from: https://www.ceracoatunlimited.com/products.php.
[19] 陈. 陈少军, “Autibiotic mildew-proof carpet,” 2001.
[20] 孟家光, “Collating technique for nano self cleaning carpet,” 2005.
[21] 不公告发明人, “Nanometer silver anti-mildew spray,” 2012.
[22] K. M. Shojaei, et al., “The stabilization of nano silver on polyester filament for a machine made carpet,” Material in Technology vol. 49, pp. 461- 165, 2015.
[23] Avaliable from: http://www.isna.ir.
[24] Avaliable from: http://www.atlashali.com.tr/index.html.
[25] J. Lark, G, “Warp sizing: taking advantage of a necessary process,” presented at the ITMA 2015, Milano, 2015.
[26] Z. Zhu and Z. Xiong, “Effect of starch/sio2 nanoparticle blends on the adhesion of starch to fibers for warp sizing,” AATCC Review, vol. 8, pp. 45- 48, 2008.
[27] 杨川辉, “Size for spinning warp sizing,” China Patent CN101545204 A, 2009.
[28] Avaliable from: http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=377, .
——————————————–
[1] Projectile
———————————————————————
تهیه و تنظیم:
- گروه ترویج صنعتی نانو نساجی
بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو
====================================================================================
[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]
[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]
====================================================================================
