فهم النسيج المقاوم للماء والرطوبة

خلاصة. تستكشف هذه المقالة تطور تقنيات مقاومة الماء والنفاذية للرطوبة، وطرق معالجة الأقمشة المقاومة للماء والمسامية. وتشرح بالتفصيل المبادئ التقنية لهذه التقنيات، وتستعرض اتجاهات تطوير الأقمشة المقاومة للماء والمسامية من ثلاثة جوانب: الذكاءtel، وتعدد الوظائف، والإنتاج المستدام. بالإضافة إلى ذلك، تم وصف عمليات تصنيع الأقمشة المقاومة للماء والمسامية المختلفة، وطرق اختبارها. وتنتج شركة BEGOODTEX هذه التقنيات أقمشة عالية الجودة مقاومة للماء ومثبطة للهب من خلال التكنولوجيا المتقدمة، والتي تُستخدم على نطاق واسع في السيناريوهات اليومية والصناعية.

1. ملخص

الأقمشة المقاومة للماء والمسامية هي مواد تجمع بين مقاومة الماء والتهوية ومقاومة الرياح، بالإضافة إلى توفيرها خصائص عزل حراري. صُممت هذه الأقمشة لصد الماء تحت ضغط عالٍ، مع السماح للعرق بالمرور عبرها دون أن يتجمع أو يتكثف بين القماش وسطح الجلد. لا تقتصر فائدة الأقمشة التي تسمح بمرور الرطوبة على الأفراد الذين يعملون في ظروف قاسية كالبرد القارس أو المطر، بل تلبي أيضًا الطلب على الملابس المقاومة للماء، مثل معاطف المطر، والأقمشة الفاخرة في الحياة اليومية. وهذا يتيح فرصًا عديدة للنمو والتطور.

همعدل التبخر في ظل حالات النشاط المختلفة
حالة النشاط	شدة العمل (واط)	معدل التبخر (جم/24 ساعة)
ينام	60	2280
يجلس	100	3800
يمشي	200	7600
أسرع	300	11500
مشي سريع مع حمل خفيف	400	15200
حمل ثقيل، مشي سريع	500	19000
المشي بحمل زائد وبسرعة عالية	600~800	22800~38400
ولادة شديدة الكثافة	1000~1200	38000~45600

تطوير تقنية مقاومة الماء ونفاذية الرطوبة

لقد تطورت تكنولوجيا الأقمشة المقاومة للماء والمسامية من خلال ثلاث مراحل؛ تركزت في المقام الأول على الطلاء والأقمشة المصفحة، وثانياً على المواد عالية الكثافة.

بدأت المرحلة الأولى في الأربعينيات من القرن العشرين عندما تم معالجة الأقمشة المقاومة للماء والمسامية بشكل أساسي بمواد بوليمرية، مثل كلوريد البولي فينيل والبولي يوريثان، لتوفير خصائص مقاومة للماء ومسامية.

بدأت المرحلة التالية في سبعينيات القرن العشرين عندما بدأ الأفراد في استخدام ألياف البوليستر أو النايلون فائقة الرقة المقاومة للماء لإنشاء أقمشة كثيفة، ذات خصائص مقاومة للماء والرياح محسنة مقارنة بالمواد التقليدية المقاومة للماء والمسامية.

تمثل فترة الثمانينيات وحتى الآن المرحلة الثالثة من التطور في هذا المجال. في عام 1976، حققت الولايات المتحدة إنجازًا بارزًا عندما تمكنت من ابتكار نسيج متطور مقاوم للماء وجيد التهوية. وقد صُنع هذا النسيج من خلال دمج أغشية البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE).

أدى التطور المستمر للألياف إلى ظهور مجموعة متنوعة من الأقمشة عالية الكثافة التي تتميز بخصائص فائقة في مقاومة الماء والتهوية. وتتميز هذه الأقمشة بشكل أساسي بأنماط نسجها، وقد وجدت تطبيقات مستمرة بفضل التقدم المتواصل في تكنولوجيا الألياف فائقة النعومة.

طرق معالجة الأقمشة المقاومة للماء والمسامية

لقد تطورت تقنيات صناعة الأقمشة القابلة للتهوية بمرور الوقت لتشمل الطرق التالية.

نسيج عالي الكثافة

يمكن تحقيق ذلك بفعالية من خلال استخدام خيوط القطن أو ألياف صناعية فائقة النعومة لإنتاج أقمشة محكمة النسيج ذات كثافة عالية، مما يقلل من الفجوات بين الخيوط ويمنع تسرب قطرات الماء عبر سطح القماش. ورغم أن هذا النوع من الأقمشة قد لا يتفوق في بعض الخصائص نظرًا لطبيعته، إلا أنه يتميز بخصائص رائعة من حيث نفاذية الرطوبة، كما يوفر انسيابية ممتازة، بالإضافة إلى ملمس ناعم ومريح عند لمسه أو ارتدائه على الجلد.

قماش مطلي

باستخدام طرق الطلاء الرطب في إنتاج المنسوجات، يعمل عامل الطلاء على سدّ المسام الموجودة في سطح النسيج جزئيًا أو تقليلها، مما يُكسبه خصائص مقاومة للماء. ورغم انخفاض تكلفته، إلا أن هذا الأسلوب لا يُلبي تمامًا تحدي تحقيق التوازن بين نفاذية الرطوبة ومقاومة الماء وسهولة الغسل، وذلك بسبب قيود متأصلة فيه.

قماش مغلف

باستخدام مواد لاصقة وتقنيات تغليف متطورة، تُدمج طبقات من الأغشية المسامية الدقيقة أو المحبة للماء مع الأقمشة العادية لإنتاج أقمشة تسمح بمرور الهواء ومقاومة للماء، مع الحفاظ على خصائصها القابلة للغسل. تُعالج هذه الأقمشة المُغلفة بنجاح تحدي تحقيق التوازن بين نفاذية الرطوبة ومقاومة الماء وسهولة الصيانة.

2. المبدأ التقني للأقمشة المقاومة للماء والمسامية

طريقة هيكلية فائقة الكثافة

يتميز قماش BEGOODTEX المصنوع من القطن الخالص بنسيجه المحكم وأليافه الدقيقة الملتوية. يحتوي القماش على مسامات دقيقة بين الخيوط تسمح بتهوية جيدة. عند تبلل القماش، تنقبض ألياف القطن بسرعة، مما يؤدي إلى انغلاق المسامات بين الخيوط لمنع تسرب الماءtel. تساعد بنية القماش ذات الخلايا المغلقة ومعالجته الفريدة المقاومة للماء على منع تسرب مياه الأمطار، مما يجعله مناسبًا لصناعة أردية العمليات الجراحية والملابس الخارجية، وغيرها. وقد اعتمدت وكالة الدفاع اليابانية هذه التقنية في عام 1960 لتصنيع سترات نجاة مقاومة للماء.

طريقة تكنولوجيا المسام الدقيقة

تُصنع الأقمشة المقاومة للماء والمسامية ذات المسام الدقيقة من خلال مراعاة التباين في حجم قطرات الماء وجزيئات بخار الماء أثناء عملية التصميم. تُصمم المسام الدقيقة في النسيج بحيث لا يتسرب الماء من الجوانب، بينما تسمح للرطوبة بالخروج من الداخل. في الوقت نفسه، يسمح بخار العرق من الجسم بالمرور عبر هذه المسام الدقيقة، مما يجعلها مقاومة للماء ومسامية في آن واحد.

يُعرف هذا النسيج بقدرته الفائقة على مقاومة ضغط الماء والحفاظ على نفاذية الرطوبة والدفء، فضلاً عن مقاومته للرياح؛ إلا أنه يتطلب معالجة خاصة، ما يرفع تكلفة إنتاجه، وهو ما يُعدّ عيباً على حساب مزاياه على المدى الطويل. ومن المهم التنويه إلى أن المسام الدقيقة في النسيج قد تنسد مع الاستخدام المطوّل، ما يؤدي في النهاية إلى انخفاض نفاذية الرطوبة فيه.

طريقة تكنولوجيا الأغشية المحبة للماء الكثيفة

في مجال البحث العلميtel، ازداد الاهتمام بالأقمشة الغشائية المحبة للماء، والتي تتميز بكونها مقاومة للماء ومسامية في آن واحد. تستفيد هذه الأقمشة من خصائص الأغشية البوليمرية، إذ توفر عددًا كافيًا من المجموعات المحبة للماء لتكون بمثابة مسارات لمرور جزيئات بخار الماء. عندما تُحدث مستويات درجة الحرارة والرطوبة تدرجًا بين جانبي القماش، حيث تكون الرطوبة منخفضة، تنجذب جزيئات الماء إلى الجانب ذي الرطوبة العالية بفعل الروابط الهيدروجينية وقوى أخرى، ثم تنتقل عبر القماش إلى الجانب ذي الرطوبة المنخفضة لتتبخر عبر المجموعات المحبة للماء في سلاسل البوليمر. تتضمن هذه العملية سلسلة من الامتزاز على الجانب ذي الرطوبة العالية، تليها عملية إزالة الامتزاز على الجانب ذي الرطوبة المنخفضة، مما يُحقق المسامية من خلال آلية "الامتزاز والانتشار وإزالة الامتزاز".

3. اتجاهات تطوير الأقمشة المقاومة للماء والنفاذة للرطوبة

تطوير الأقمشة المقاومة للماء والمسامية باستخدامtelالاصطناعي

من المتوقع أن يُسهم ابتكار البولي يوريثان ذي الذاكرة الشكلية في تطوير طبقات طلاء مقاومة للماء ومسامية لمختلف المنتجات. تتراوح قدرة نسيج BEGOODTEX المطلي بالبولي يوريثان على مقاومة الماء بين 196 و392 كيلو باسكال (20000 إلى 40000 ملم ماء)، ونفاذية الرطوبة بين 8000 و12000 غرام لكل متر مربع يوميًا، بالإضافة إلى خصائص فعالة مضادة للتكثيف. تتكيف نفاذية هذا النسيج مع درجة حرارة جسم المستخدم، مما يجعله مناسبًا لمختلف البيئات والظروف.

تعدد وظائف الأقمشة المقاومة للماء والمسامية

يُعد ابتكار أنواع من الأقمشة المقاومة للماء والمسامية والمصممة خصيصًا لخصائصها الفريدة محورًا رئيسيًا في تطوير هذه الأقمشة اليوم.

إن دمج المكونات في محاليل طلاء البولي يوريثان لا يُحسّن فقط من نفاذية أغشية البولي يوريثان، بل يُضفي أيضًا خصائص مميزة على الأقمشة. فعملية دمج عناصر مثل الكيتين ومسحوق السليلوز في طلاءات البولي يوريثان تُعزز نفاذية الرطوبة في أغشية البولي يوريثان، وتُكسب الأقمشة خصائص طاردة للحشرات وقدرات تعقيم، بالإضافة إلى ملمس ناعم. علاوة على ذلك، يُمكن تعزيز وظائف الأغشية بإضافة جزيئات وظيفية نانوية، مما ينتج عنه أقمشة مقاومة للماء والتهوية، تتمتع بخصائص إضافية مثل الخصائص المضادة للبكتيريا ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية.

معالجة صديقة للبيئة للمنسوجات المقاومة للماء والمسامية

تعتمد معظم محاليل البولي يوريثان المستخدمة على المذيبات، سواءً أكانت تُصنع بالطرق الجافة أم الرطبة، وتحتوي عادةً على حوالي 70% من المذيبات العضوية مثل ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) والتولوين وميثيل إيثيل كيتون. قد تكون هذه المذيبات خطرة على العمال لكونها قابلة للاشتعال والانفجار، كما أنها تساهم في التلوث.

يُشكّل نسيج BEGOODTEX حاجزًا يسمح بمرور الهواء على الأقمشة. وذلك بتغليفه داخل النسيج وملء الفراغات بين الألياف بطبقة رقيقة جدًا من راتنج السيليكون، مما يُشكّل طبقة قوية قادرة على السماح بمرور الهواء مع منع تسرب الماء والرياح دون التسبب بأي ضرر بيئي.

4. عامل تشطيب مقاوم للماء ونفاذ للرطوبة وعملية التشطيب

مادة البولي يوريثان (PU) المقاومة للماء والمسامية للتشطيب

تتميز جزيئات البولي يوريثان بمجموعات قطبية وقوى تجاذب قوية فيما بينها، مما يجعلها مثالية لتكوين أغشية على الأسطح كالأقمشة، بخصائص متينة وقوية، فضلاً عن كونها مقاومة للماء وتسمح بمرور الهواء. ويعود هذا إلى سببين رئيسيين: أولاً، يُسهّل وجود المجموعات المحبة للماء في البولي يوريثان حركة جزيئات بخار الماء من المناطق ذات الرطوبة العالية إلى المناطق ذات الرطوبة المنخفضة عبر بنية تشبه السلم. ثانياً، يتكون البولي يوريثان من أجزاء صلبة تُشكّل مناطق غير متبلورة وأخرى متبلورة ضمن تركيبه. وتُظهر المناطق غير المتبلورة أجزاءً من سلاسل جزيئية، وتتميز بمستويات نشاط عالية تُسهّل دخول جزيئات الماء وانتقالها وانتشارها، مما يؤدي إلى زيادة نفاذية الرطوبة.

مادة تشطيب بولي أكريلات (PA) مقاومة للماء وقابلة للتهوية

منذ ثمانينيات القرن الماضي في اليابان، يعمل الخبراء على تحسين تدفق الهواء وامتصاص الرطوبة في الأقمشة المعالجة بطبقات بولي أكريليك إستر، وذلك باستخدام بوليمرات مشتركة ذات خصائص محبة للماء، مثل مجموعات الكربوكسيل والهيدروكسيل، المذابة في مذيبات عضوية متوافقة مع الماء، لصنع مواد لاصقة للطلاء. تُزال المذيبات بعد الطلاء، وتُصلَّب البوليمرات المشتركة بعملية معالجة بالماء الدافئ قبل تجفيفها وإزالة الماء منها لتكوين أغشية دقيقة المسام على الأقمشة. يُطبَّق هذا الطلاء اللاصق على الأقمشة باستخدام طريقة طلاء تسمح بنفاذية جيدة للهواء والرطوبة. مع ذلك، تتضاءل الفعالية بشكل ملحوظ عند استخدام طريقة الطلاء الجاف.

عملية تشطيب مقاومة للماء ونفاذة للرطوبة

تُشكّل الأقمشة المطلية بمواد تحتوي على مجموعات وظيفية طبقة عازلة صلبة كثيفة توفر حماية من الماء. ولتحسين نفاذية الرطوبة، تتمتع بعض المجموعات الوظيفية الموجودة في بوليمر الطلاء بقدرة على امتصاص بخار الماء وإطلاقه ونشره بكفاءة، مما يُسهم في تعزيز نفاذية الرطوبة.

توفر طلاءات البولي يوريثان مزايا مثل درجة حرارة التحول الزجاجي والقدرة على تعديلها بسهولة لتلبية الاحتياجات المحددة مع توفير قوة ومرونة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة؛ وهي تستخدم على نطاق واسع كطلاءات مقاومة للماء وقابلة للتهوية في تطبيقات مختلفة.

5. اختبار أداء الأقمشة المقاومة للماء والأقمشة المنفذة للرطوبة

اختبار نفاذية الرطوبة

تُستخدم ثلاث تقنيات أساسية لتقييم مدى قدرة الأقمشة على السماح بمرور الرطوبة من خلالها؛ طريقة الامتصاص الرطب، وطريقة التبخر، وطريقة المحاكاة.

طريقة امتصاص الرطوبة

تشمل طرق امتصاص الرطوبة طريقة القلب وطريقة الوضع الرأسي.

طريقة التبخير

تتضمن تقنية التبخر طريقة الطور الإيجابي للكأس وطريقة الطور السلبي للكأس لقياس كمية بخار الماء الذي يتحرك عبر مساحة من القماش على مدى فترة زمنية محددة في ظل ظروف معينة، مثل درجة الحرارة وسرعة الرياح.

طريقة المحاكاة

لتقييم مدى قدرة الألياف على التعامل مع الرطوبة أثناء تعرق الإنسان، في ظروف درجات حرارة ورطوبة مختلفة ضمن حيز معينtelيمثل نهج المحاكاة المستخدم لاختبار خصائص نفاذية الرطوبة للمنسوجات بدقة. في سيناريوهات أبحاث المحاكاة، تُعتبر الغرف البيئية المصممة للتحكم الدقيق في المناخ ضرورية الآن لإعادة خلق الظروف الجوية ومستويات النشاط البشري لتقييم معايير الراحة بفعالية.

اختبار أداء مقاومة الماء

يمكن تصنيف تقييم مدى قدرة الأقمشة على صد الماء، بعد خضوعها لمعالجات مقاومة للماء وقابلة للتهوية، إلى ثلاث مجموعات.

إحدى الطرق هي اختبار ضغط الماء، الذي يسمح بزيادة ضغط الماء تدريجيًا على أحد وجهي القماش وقياس ضغط الماء الساكن الذي يتحمله القماش حتى ظهور عدد محدد من قطرات الماء على الوجه الآخر. يُستخدم مقياس ضغط الماء YG312 لتقييم خصائص الأقمشة.

الطريقة التالية هي اختبار الرش، حيث يُسكب الماء أو يُرش باستمرار على النسيج المراد اختباره من ارتفاع وزاوية محددين. يساعد هذا الاختبار في تحديد المدة التي يستغرقها الماء لاختراق النسيج، وكمية الماء التي يمتصها النسيج بمرور الوقت، وكيفية تشكل بقع الماء على سطحه. تُستخدم هذه الطريقة لتقييم الأداء وفقًا للمعيار ISO 4920:2012

تتضمن الفئة الثالثة إجراء اختبار امتصاص الماء لتقييم مقدار الوزن الذي تكتسبه الأقمشة بعد خضوعها لمعالجات نفاذة للرطوبة عن طريق نقعها في الماء لفترة زمنية محددة؛ هذا النهج مباشر وسهل الاستخدام.

6. قماش بيجودتكس المقاوم للماء والمثبط للهب

بيجودتكس مقاوم للماء ومثبط للهب تكنولوجيا تُوفر هذه الأقمشة مزيجًا من الأمان والوظائف العملية، مما يجعلها ذات فائدة كبيرة في مختلف التطبيقات. وتُعالج هذه الأقمشة بتشطيبات متخصصة تُوفر لها مقاومة للهب والماء.

تشمل مزايا أقمشة BEGOODTEX المقاومة للماء والمثبطة للهب ما يلي:

• حماية مزدوجة:صُممت الأقمشة لمنع انتشار اللهب مع صد الماء في الوقت نفسه، مما يوفر طبقة مزدوجة من الحماية تعزز السلامة في الظروف الخطرة.
• متانة:تم تصميم خصائص مقاومة الماء واللهب لتحمل عمليات الغسيل المتعددة، مع الحفاظ على خصائصها الوقائية بمرور الوقت ومع الاستخدام.
• راحة: على الرغم من مستوى الحماية العالي الذي توفره هذه الأقمشة، إلا أنها مصممة أيضاً لتكون مريحة لمن يرتديها، وهو أمر مهم بشكل خاص بالنسبة للملابس الواقية.
• السلامة البيئية:تضمن شركة BEGOODTEX أن منتجاتنا تلبي معايير حماية البيئة، مما يجعلها آمنة وغير سامة لكل من المستخدم والبيئة.

تتنوع استخدامات أقمشة BEGOODTEX المقاومة للماء والمثبطة للهب، وتشمل ما يلي:

• ملابس واقية: مثالية للصناعات مثل التعدين، والغابات، والصناعات الكيميائية، والبترول، والحماية من الحرائق، حيث يتعرض العمال لمخاطر الحريق والظروف الرطبة.
• الديكور الداخلي:يستخدم في المنازلtel ستائرحيث يمكن أن تساهم الخصائص الوقائية للنسيج في السلامة العامة للمبنى.

بفضل الجمع بين خصائص مقاومة اللهب ومقاومة الماء، توفر أقمشة BEGOODTEX متنوع القدراتمحلول مثبط للهب التي تلبي احتياجات مختلف القطاعات، وتضمن السلامة والمتانة والراحة.