أقمشة مقاومة للهب: تعزيز الأداء والراحة

باعتبارها مادة مرنة معروفة براحتها وتعدد استخداماتها،أقمشة محبوكةوجدت الألياف النسيجية التقليدية استخدامات واسعة في الملابس، والديكور المنزلي، والملابس الواقية العملية. إلا أن هذه الألياف تميل إلى أن تكون قابلة للاشتعال، وتفتقر إلى النعومة، وتوفر عزلًا حراريًا محدودًا، مما يحد من انتشارها على نطاق أوسع. وقد أصبح تحسين خصائص مقاومة اللهب والراحة في المنسوجات محورًا رئيسيًا في هذه الصناعة. ومع تزايد التركيز على الأقمشة متعددة الوظائف والمنسوجات المتنوعة جماليًا، يسعى كل من الأوساط الأكاديمية والصناعية إلى تطوير مواد تجمع بين الراحة ومقاومة اللهب والدفء.

حالياً، معظمأقمشة مقاومة للهبتُصنع هذه الأقمشة إما باستخدام طلاءات مقاومة للهب أو طرق مركبة. غالبًا ما تصبح الأقمشة المطلية قاسية، وتفقد مقاومتها للهب بعد الغسيل، وقد تتلف مع الاستخدام. في المقابل، تتميز الأقمشة المركبة، رغم مقاومتها للهب، بأنها أكثر سمكًا وأقل تهوية، مما يؤثر سلبًا على الراحة. بالمقارنة مع الأقمشة المنسوجة، تتميز الأقمشة المحبوكة بنعومتها وراحتها الطبيعية، مما يسمح باستخدامها كطبقة أساسية أو كملابس خارجية. توفر الأقمشة المحبوكة المقاومة للهب، المصنوعة من ألياف مقاومة للهب بطبيعتها، حماية متينة من اللهب دون الحاجة إلى معالجة لاحقة، مع الحفاظ على راحتها. مع ذلك، يُعد تطوير هذا النوع من الأقمشة معقدًا ومكلفًا، نظرًا لارتفاع تكلفة الألياف المقاومة للهب عالية الأداء، مثل ألياف الأراميد، وصعوبة التعامل معها.

أدت التطورات الأخيرة إلىأقمشة منسوجة مقاومة للهبتُصنع هذه الأقمشة في الغالب باستخدام خيوط عالية الأداء مثل الأراميد. ورغم أن هذه الأقمشة توفر مقاومة ممتازة للهب، إلا أنها تفتقر غالبًا إلى المرونة والراحة، خاصةً عند ارتدائها مباشرةً على الجلد. كما أن عملية حياكة الألياف المقاومة للهب قد تكون صعبة؛ إذ تزيد صلابة هذه الألياف وقوة شدها من صعوبة إنتاج أقمشة محبوكة ناعمة ومريحة. ونتيجةً لذلك، تُعدّ الأقمشة المحبوكة المقاومة للهب نادرة نسبيًا.

1. تصميم عملية الحياكة الأساسية

يهدف هذا المشروع إلى تطويرقماشيجمع هذا النسيج بين مقاومة اللهب، وخصائص مضادة للكهرباء الساكنة، والدفء، مع توفير أقصى درجات الراحة. ولتحقيق هذه الأهداف، اخترنا بنية صوفية مزدوجة الجوانب. يتكون الخيط الأساسي من خيوط بوليستر مقاومة للهب بوزن 11.11 تكس، بينما يتكون خيط الحلقة من مزيج من الموداكريليك بوزن 28.00 تكس، والفيسكوز، والأراميد (بنسبة 50:35:15). بعد التجارب الأولية، حددنا مواصفات الحياكة الأساسية، والموضحة بالتفصيل في الجدول 1.

2. تحسين العمليات

2.1. تأثير طول الحلقة وارتفاع الغاطس على خصائص النسيج

مقاومة اللهب لـقماشيعتمد ذلك على خصائص احتراق الألياف وعوامل أخرى كبنية النسيج وسماكته ومحتواه من الهواء. في الأقمشة المحبوكة باللحمة، يمكن أن يؤثر تعديل طول الحلقة وارتفاعها (ارتفاع الحلقة) على مقاومة اللهب والعزل الحراري. تدرس هذه التجربة تأثير تغيير هذه المعايير لتحسين مقاومة اللهب والعزل.

باختبار توليفات مختلفة من أطوال الحلقات وارتفاعات الغاطس، لاحظنا أنه عندما كان طول حلقة الخيط الأساسي 648 سم وارتفاع الغاطس 2.4 مم، بلغت كتلة النسيج 385 غ/م²، وهو ما تجاوز الوزن المستهدف للمشروع. في المقابل، مع طول حلقة خيط أساسي 698 سم وارتفاع غاطس 2.4 مم، أظهر النسيج بنية أكثر مرونة وانحرافًا في الثبات بنسبة -4.2%، وهو ما لم يلبِّ المواصفات المستهدفة. ضمنت هذه الخطوة التحسينية أن طول الحلقة وارتفاع الغاطس المُختارين يُحسِّنان كلاً من مقاومة اللهب والدفء.

2.2.تأثيرات النسيجتغطية مقاومة اللهب

يؤثر مستوى تغطية النسيج على مقاومته للهب، خاصةً عندما تكون خيوطه الأساسية من ألياف البوليستر، التي قد تُشكّل قطرات منصهرة أثناء الاحتراق. إذا كانت التغطية غير كافية، فقد لا يفي النسيج بمعايير مقاومة اللهب. تشمل العوامل المؤثرة على التغطية: عامل التواء الخيط، ونوع الخيط، وإعدادات كامة الغاطس، وشكل خطاف الإبرة، وشدّ النسيج.

يؤثر شد الخيط عند سحبه على تغطية القماش، وبالتالي على مقاومته للهب. ويتم التحكم في هذا الشد من خلال ضبط نسبة التروس في آلية السحب، التي بدورها تتحكم في موضع الخيط في خطاف الإبرة. ومن خلال هذا الضبط، قمنا بتحسين تغطية خيط الحلقة على الخيط الأساسي، مما قلل من الفجوات التي قد تؤثر سلبًا على مقاومة اللهب.

3. تحسين نظام التنظيف

سرعة عاليةآلات الحياكة الدائريةتُنتج نقاط التغذية العديدة في هذه الآلة كميات كبيرة من الوبر والغبار. وإذا لم تتم إزالة هذه الملوثات على الفور، فقد تؤثر سلبًا على جودة النسيج وأداء الآلة. ونظرًا لأن خيوط المشروع الحلقية عبارة عن مزيج من ألياف قصيرة من الموداكريليك (28.00 تكس)، والفيسكوز، والأراميد، فإنها تميل إلى إطلاق المزيد من الوبر، مما قد يؤدي إلى انسداد مسارات التغذية، وتمزق الخيوط، وظهور عيوب في النسيج. لذا، فإن تحسين نظام التنظيف فيآلات الحياكة الدائريةيُعدّ ذلك أمراً ضرورياً للحفاظ على الجودة والكفاءة.

على الرغم من فعالية أجهزة التنظيف التقليدية، كالمراوح ومنافخ الهواء المضغوط، في إزالة الوبر، إلا أنها قد لا تكون كافية للخيوط قصيرة الألياف، إذ يُمكن أن يتسبب تراكم الوبر في انقطاع الخيوط بشكل متكرر. وكما هو موضح في الشكل 2، قمنا بتحسين نظام تدفق الهواء بزيادة عدد الفوهات من أربعة إلى ثمانية. يُزيل هذا التصميم الجديد الغبار والوبر بفعالية من المناطق الحساسة، مما يُؤدي إلى عمليات أنظف. وقد مكّنتنا هذه التحسينات من زيادةسرعة الحياكةمن 14 دورة في الدقيقة إلى 18 دورة في الدقيقة، مما يعزز بشكل كبير القدرة الإنتاجية.

من خلال تحسين طول الحلقة وارتفاع الغاطس لتعزيز مقاومة اللهب والدفء، وتحسين التغطية لتلبية معايير مقاومة اللهب، حققنا عملية حياكة مستقرة تدعم الخصائص المطلوبة. كما قلل نظام التنظيف المُطوَّر بشكل ملحوظ من انقطاع الخيوط الناتج عن تراكم الوبر، مما حسّن استقرار التشغيل. ورفعت سرعة الإنتاج المُحسَّنة الطاقة الإنتاجية الأصلية بنسبة 28%، مما قلل من أوقات التسليم وزاد الإنتاج.