تثبیت چیست؟
در صنعت نساجی، فرآیند “تثبیت” به مجموعه‌ای از روش‌ها اطلاق می‌شود که با هدف حفظ ویژگی‌های فیزیکی و ابعادی منسوجات انجام می‌شود. این روش شامل اعمال حرارت، رطوبت، فشار یا مواد شیمیایی برای بهبود عملکرد، شکل و ظاهر نهایی پارچه است. تثبیت به کاهش چروکیدگی، ابرفتگی، پرزدهی و افزایش ثبات رنگ و دوام پارچه کمک می‌کند. انواع مختلف الیاف، از جمله الیاف طبیعی و مصنوعی، بسته به نیاز به تثبیت خاصی برای بهینه‌سازی ویژگی‌هایشان دارند.
انواع روش‌های تثبیت در نساجی:
- تثبیت حرارتی:
این روش با استفاده از بخار، آب داغ یا گرمای خشک پارچه را در دماهای بالا تحت حرارت قرار می‌دهد. معمولا برای الیاف مصنوعی مانند پلی استر که دارای ویژگی‌های ترموپلاستیک هستند، این روش مناسب است. در این حالت، پارچه در هنگام گرم شدن تغییر شکل می‌دهد و در نتیجه تثبیت می‌شود. - تثبیت تر:
در این فرآیند، از آب یا بخار برای تغییر ویژگی‌های ابعادی پارچه استفاده می‌شود. این روش به‌ویژه برای الیاف سلولزی مانند پنبه و کتان مناسب است که قابلیت جذب و آزادسازی رطوبت دارند و می‌توانند تحت شرایط خاص تغییر شکل دهند. - تثبیت شیمیایی:
در این فرآیند، مواد شیمیایی به پارچه افزوده می‌شود تا ویژگی‌های آن اصلاح شوند. مثلا رزین‌ها برای کاهش چروکیدگی، کنترل آبرفتگی و افزایش پایداری پارچه استفاده می‌شوند. برخی مواد شیمیایی نیز برای افزایش ثبات رنگ، مقاومت در برابر شعله و آب‌گریزی به کار می‌روند.
تثبیت حرارتی
تثبیت حرارتی باید پیش از هرگونه فرآیند مرطوب مانند رنگرزی انجام شود تا از بروز تغییر رنگ و چروکیدگی جلوگیری کند. اگر پس از فرآیندهای مرطوب تثبیت حرارتی صورت گیرد، ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی چون چین و چروک و پایداری کمتر شود. این فرآیند را می‌توان قبل یا بعد از شستشو، سفیدگری یا رنگرزی انجام داد. در این حالت، برخی از رنگ‌ها مانند رنگ‌های سفید ممکن است در اثر دمای بالا زرد شوند.
روش‌های مختلف تثبیت حرارتی:
- روش تماسی:
در این روش، پارچه با یک سطح فلزی گرم در تماس قرار می‌گیرد. گاهی اوقات این سطح فلزی از غلتک‌های فلزی پر شده با گاز یا دیاترم برای توزیع یکنواخت گرما استفاده می‌شود. - تثبیت با بخار:
این روش در تثبیت نخ‌های پلی استر و مخلوط‌های پلی استر-پنبه به‌ویژه برای لباس‌های پلی استری مانند تیشرت‌ها و بلوزها با استفاده از بخار اشباع در دمای 107 درجه سانتی‌گراد رایج است. - تثبیت حرارتی تر:
در این روش، پلی استر تحت آب داغ در دمای حدود 130 درجه سانتی‌گراد تثبیت می‌شود. این فرآیند باعث تورم الیاف و تغییراتی در ساختار پلی استر می‌شود. - تثبیت با ماشین استنتر:
در این روش، از دستگاه استنتر برای کشش، خشک کردن و تثبیت حرارتی پارچه‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه پارچه‌ها را تحت هوای گرم در دمای 175 تا 250 درجه سانتی‌گراد قرار می‌دهد. - روش مادون قرمز:
پلی استر با تابش اشعه مادون قرمز در طول موج‌های خاصی تثبیت می‌شود که با جذب این تابش‌ها توسط الیاف پلی استر، فرآیند تثبیت تکمیل می‌شود.
تثبیت حرارتی پارچه‌های مخلوط
- پارچه‌های پلی استر و پنبه:
این پارچه‌ها معمولاً در دمای 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه تثبیت حرارتی می‌شوند. اگر دمای تثبیت بیشتر از 200 درجه سانتی‌گراد باشد، ممکن است تغییر رنگ در قسمت سلولزی پارچه ایجاد شود. - پارچه‌های پلی استر و پشم:
برای تثبیت این پارچه‌ها از دستگاه استنتر با دمای 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه استفاده می‌شود. پارچه‌هایی با بیش از 40 درصد پلی استر باید تحت دماهای بالاتر تثبیت شوند تا از جمع‌شدگی جلوگیری شود. - پارچه‌های پلی استر و کتان:
این پارچه‌ها می‌توانند در دمای 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه روی استنتر تثبیت شوند.
مراحل تثبیت حرارتی
تثبیت حرارتی می‌تواند در سه مرحله انجام شود:
- تثبیت پارچه خام پیش از رنگرزی
- تثبیت پس از شستشو
- تثبیت پس از رنگرزی
این مراحل بستگی به نوع پارچه، نخ و ویژگی‌های مورد نظر دارند. اگر پارچه در حین تثبیت حرارتی تحت فشار یا دمای نادرست قرار گیرد، ممکن است دچار مشکلاتی مانند تصعید رنگ، چین و چروک یا کاهش ثبات شود.
خواص حرارتی منسوجات
خواص حرارتی منسوجات شامل عواملی مانند راحتی حرارتی، هدایت حرارتی و عایق بودن آنهاست که نقش مهمی در تولید پوشاک ورزشی، لباس‌های راحتی و منسوجات محافظتی دارد. این ویژگی‌ها تعیین‌کننده میزان انتقال گرما و انرژی در پارچه، حس گرما و سرما هنگام تماس با پوست و همچنین توانایی عایق بودن منسوجات هستند. این خواص را می‌توان از طریق روش‌های تحلیلی، عددی و تجربی ارزیابی کرد.
۱. هدایت حرارتی
هدایت حرارتی بیانگر میزان انتقال انرژی در یک منسوج تحت شرایط مشخصی از زمان، ضخامت و دما است. عواملی مانند جنس و ساختار الیاف، دما، فشار، چگالی و درجه بلورینگی در این پارامتر تأثیرگذارند. منسوجات دارای رسانایی بالا، گرما را بهتر منتقل می‌کنند، درحالی‌که منسوجات عایق، مقاومت بیشتری در برابر انتقال گرما دارند.
۲. مقاومت حرارتی
مقاومت حرارتی میزان مقاومت یک منسوج در برابر عبور انرژی حرارتی از یک سمت به سمت دیگر است. فاکتورهایی مانند جریان حرارت، هدایت حرارتی، ضریب انتقال حرارت و ضخامت منسوج بر این ویژگی تأثیر دارند.
۳. جذب حرارتی (راحتی حرارتی)
احساس گرما یا سرما هنگام تماس پارچه با پوست، نشان‌دهنده میزان جذب حرارتی آن است. اگر جذب حرارتی کم باشد، فرد حس گرمای بیشتری خواهد داشت و در صورت جذب بالاتر، حس سرما القا می‌شود.
۴. انتشار حرارتی
انتشار حرارتی به جریان انرژی و گرما از طریق هوا درون ضخامت پارچه گفته می‌شود.
۵. ظرفیت گرمایی ویژه
این ویژگی میزان انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از منسوج به اندازه یک درجه سانتی‌گراد را نشان می‌دهد. ظرفیت گرمایی در دو حالت اندازه‌گیری می‌شود:
- ظرفیت گرمایی در فشار ثابت (Cp)
- ظرفیت گرمایی در حجم ثابت (Cv)
همیشه مقدار Cp بیشتر از Cv است، زیرا تغییرات حجمی در نظر گرفته می‌شود. همچنین، افزایش کریستالینیتی باعث افزایش ظرفیت گرمایی ویژه خواهد شد.
