پارچه های 3 بعدی

[Astraea 25351]

پارچه های سه بعدی پارچه هائی با ساختار به طور معمول حلقوی بوده که از اتصال دو پارچه جدا از هم به وسیله نخ های متصل کننده (نخ های ایجاد کنندهٔ فاصلهٔ بین دو پارچه) با سختی خمشی متفاوت از نخ مورد استفاده در پارچه های سطحی ایجاد می شوند. معمولاً جنس نخ های متصل کننده منوفیلامنت پلی استر یا پلی آمید هستند و نوع نخ پارچه های سطحی با توجه به کاربرد نهائی پارچه می تواند پلی استر، نایلون و یا پلی پروپیلن باشد

هر دو طرف پارچه از لحاظ تراکم، طرح، جنس و... می تواند مشابه و یا متفاوت باشد. شکل ۱) نمائی از سطح مقطع این پارچه ها را نشان می دهد.

برای بافت این پارچه ها بر روی ماشین های راشل به حداقل پنج میله راهنما احتیاج می باشد. فاصله بین دو پارچه، توسط فاصله بین دو میله سوزن تعین می گردد که با توجه به موارد استفاده متفاوت می باشد.

● خصوصیات پارچه های سه بعدی

این پارچه ها به علت داشتن ساختمان سه بعدی و همچنین فضای خالی بین دو سطح پارچه، دارای خصوصیات متنوعی نظیر گردش هوای کافی داخل پارچه، قابلیت برگشت پذیری بی نظیر پس از اعمال نیرو، قابلیت جذب رطوبت به داخل ساختمان پارچه، نفوذپذیری هوا، قابلیت انتقال بخار آب از سطح پارچه، سبکی و.. می باشند. این خصوصیات کاربردهای متنوعی را برای این پارچه ها فراه کرده است. مقاومت فشاری این پارچه ها تحت تأثیر نمره منوفیلامنت، زاویه آنها و تراکم پارچه می باشد. همچنین ضخامت های متفاوتی برای این پارچه ها قبل دسترس می باشد که البته سازندگان مختلف ماشین آلات بافت این نوع پارچه ها، برای مصارف مختلف، به طور تخصصی ماشین مناسب را پیشنهاد می کنند.

[Astraea 25351]

صنایع اتومبیل سازی

همگام با توسعه صنایع خودرو در دنیا و تولید روزافزون انواع خودرو، برای ایجاد راحتی و آسایش مصرف کنندگان، به بخش های داخلی خودرو توجه بیشتری می شود. در این میان صندلی خودرو نقش مهمی در جلب نظر مشتری و راحتی او در سفرهای طولانی دارد. علاوه بر طراحی شکل ظاهری صندلی، نوع منسوجات مورد استفاده در آن به منظور جذب رطوبت بدن و جلوگیری از خستگی زودرس نیز اهمیت دارد.

پارچه های سه بعدی دو جداره در قسمت های مختلف یک اتومبیل به کار می روند. از جمله مواردکاربرد این پارچه ها در صنایع خودرو روکش صندلی، لایه داخلی صندلی به جای فوم ها، به عنوان لائی در ستون ها، داشبورد، سقف ماشین، درب های ماشین و قسمت های مشابه دیگر می باشد. روش های قدیمی برای تولید صندلی، استفاده از قطعات منسوج یا اسفنج و متصل کردن آنها توسط دوخت و روکش کردن آن توسط پارچه پودی بوده است. نکته مهم در تولید صندلی، هماهنگی طراحی آن با بدن انسان است تا شرایط راحتی بدن را فراهم سازد. شکل ۲ و ۳ نمونه هائی از کاربردهای پارچه های سه بعید در صندلی خودرو را نشان می دهد.

در کار تحقیقاتی که بارتلز و همکارانش [۱] در مؤسسه تحقیقاتی هونشتاین در آلمان، روی راحتی صندلی هواپیما انجام دادند، به این نتیجه رسیدند که استفاده از پارچه هیا سه بعدی دوجداره به جای فوم های قالب بندی شده معمول در صندلی، راحتی بیشتری را برای مسافران به وجود می آورد (مقاومت در برابر عبور بخارآب آنها حدود ۴۰% کمتر از فوم ها مشاهده شد).

نتایج بالا با استفاده از روش مدل سازی پوست با اندازه گیری مقاومت آنها در برابر بخار آب، بدست آمد. همچنین آنها با استفاده از روش کیفی و با استفاده از افراد مختلف نیز چنین نتیجه گرفتند که تمایل به عرق کردن، موقعی که این پارچه ها در صندلی به کار برده شده خیلی کمتر از حالتی است که از فوم ها استفاده شده است.

کانده و همکارانش [۲] با بررسی این پارچه ها بیان می کند. با توجه به اینکه راحتی صندلی اتومبیل ارتباط بسیار نزدیکی با ساختار صندلی و میزان چرخش هوا دارد و با توجه به آزمایشات صورت گرفته روی مواد مختلف مورد استفاده در صندلی اتومبیل، پارچه های سه بعدی دارای چرخش هوای چندین برابر بیشتر نسبت به ساختارهای چند لایهٔ ساندویچی (Sandwich Iaminated) بوده و امروزه بیشتر از آنها در این زمینه استفاده می شود.

 

● کاربرد در منسوجات پزشکی

استفاده از منسوجات برای کاربردهای پزشکی، سابقه طولانی دارد. مهمترین کاربرد آنها در پزشکی در بانداژها، چسب های زخم و منسوجات اتاق عمل می باشد. پارچه های تاری پودی و منسوجات بی بافت در این زمینه، پارچه های سه بعدی می باشند. مزیت پارچه های سه بعدی برای کاربرد در منسوجات پزشکی در داشتن حالت بهینه به لحاظ برگشت پذیری بعد از اعمال فشار و همچنین توزیع فشار وارده به آن می باشد. همچنین انتقال رطوبت و حرارت تولید شده توسط بدن به لایه داخلی خود و نگهداشتن این دو در حد قابل قبول برای بدن می باشد. از جمله مزیت های دیگر آنها، قابلیت شستشوی آنها با مواد ضدعفونی و حفظ کردن حالت خود پس از شستشو می باشد [۳].

داشتن فاصله مناسب بین دو لایه پارچه و ثبات ابعادی و مقاومت فشاری خوب، جهت حصول اطمینان از گردش هوای کافی و کنترلدرجه حرارت بدن از جمله مزایا و ویژگی هائی می باشد که پارچه های سه بعدی را برای کاربرددر لائی و رویه تشک ها و یا استفاده در ویلچرها مناسب ساخته است. قابل ذکر است خصوصیات ذکر شده احتمال ابتلا به زخم های بستر در بیمارانی که دوره درمان طولانی مدت دارند و یا افرادی که روی صندلی های چرخ دار می بایست باشند را کاهش می دهد. [۳ و ۴].

هیده و همکارانش [۴]، با استفاده از تغیرات در ساختار پارچه، ضخامت و نوع نخ مصرفی آزمایشاتی را روی این پارچه ها انجام داد و نتایج حاصله را با تشک های معمولی مقایسه کرده و نتیجه گرفت که استفاده از پارچه های سه بعدی برای روکش تشک، خطر ابتلا به زخم های بستر را تا حدود ۲۵% کاهش می دهد.

[Astraea 25351]

کاربرد در پوشاک و لباس های ورزشی

در حال حاضر استفاده از پارچه های حلوقی تاری سه بعدی برای افزایش احساس راحتی بیشتر در کفش های ورزشی بسیار رایج شده است. این پارچه با توجه دارا بودن قابلیت نفوذ و خروج هوا در هنگام ورزش، در تولید کفش های ورزشی بسیار مناسب می باشند. این کفش ها با توجه به قابلیت بازگشت آنها، از انعطاف پذیری و نرمی خاصی برخوردار می باشند. ضمن اینکه از لحاظ وزن و راحتی نیز قال مقایسه با انواع دیگر کفش ها نیستند. تعریق حاصل از پوست بدن می تواند از طریق لایه داخلی پارچه جذب شده و به لایه میانی پارچه انتقال داده شود. سپس با تبخیر سطحی از لایه خارجی موجب خنک شدن بدن گردد. این در حالی است که به واسطه عبور رطوبت به لایه میانی، پوست بدن تماس کمی با رطوبت داشته و احساس راحتی مناسبی برای فرد حاصل می گردد. خصوصیات ذکر شده سبب شده که علاوه بر کاربرد این پارچه ەا در کفش های ورزشی، از آنها برای تولید کیف، کوله پشتی، البسه ورزشی، زانو بند و آرنج بندهای مخصوص ورزش اسکیت و ژاکت های مخصوص کوه نوردی نیز استفاده شود. شکل ۴ نمونه هائی از کاربردهای این از پارچه ها را برای مصارف ورزشی و پوشاک نشان می دهد.

● استفاده در پوشاک مقاوم در برابر حرارت

یکی دیگر از کاربردهای پارچه های سه بعدی به عنوان آستری در لباس های آتش نشان ها می باشد که از مقاومت حرارتی بالائی می بایست برخوردار باشند. برای این منظور لازم است تا طبق استاندارد DIN EN ۵۳۳، این پارچه ها ویژگی های زیر را دارا باشند:

ـ گرمای تولید شده توسط آتش و یا منبع دیگر را به بدن انتقال ندهند و یا کمترین حالت انتقال را داشته باشند.

ـ خصوصیات ابعادی خود را پس از شستشو از دست ندهند.

ـ به اندازه کافی گرم و سبک باشند.

ـ راحت بوده و هنگام استفاده از آن بدن در شرایط راحتی مناسبی قرار گیرند و آزادی حرکت بدن را مختل نسازند.

در مجموع رفتار فیزیولوژیکی و راحتی پوشش لباس های محافظ عامل های بسیار مهمی می باشند. در برری که مؤسسه تحقیقات ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA ۴) انجام داده مشخص شده که بیش از نیمی از مرگ آتش نشان ها دهنده اهمیت مسأله راحتی پوشش و انتقال حرارت این پارچه ها می باشد. یکی از فاکتورهای مهم در رفتار فیزیولوژیکی منسوجات قابلیت آنها به نگهداری و انتقال رطوبت به سطوح داخلی خود می باشد، تا از به وجود آمدن یک لایه مرطوب روی سطح بدن جلوگیری شود و در نهایت احساس راحتی مناسبی برای فرد حاصل آید. در این زمینه پارچه های سه بعدی دارای شرایط ایده الی می باشند.

از جمله موارد کاربرد دیگر پارچه های سه بعدی همراه با خواص محافظتی، در روکش های ضد آتش برای تشک های بیمارستان ها، خانه های پرستاری، خانه های سالمندان و هتل ها می باشد. برای استفاده این پارچه ها در موارد ذکر شده، پارچه باید دارای خواص زیر باشد:

ـ مقاوم در برابر شعله ور شدن

ـ ثبات ابعادی و فشارپذیری مناسب

ـ جذب و انتقال رطوبت

ـ حفظ فاصله مناسب بین دو لایه پارچه برای حصول اطمینان از گردش هوای کافی و کنترل درجه حرارت بدن

ـ رفتار خوش آیند و مناسبی با پوست بدن داشته باشد

ـ زیر دست خوبی داشته و قابل شستشو باشد

با توجه به ساختار پارچه های سه بعدی و حبس فیزیکی مقدار قابل توجهی از هوا بین دو سطح پارچه، سبب شده که این پارچه ها خواص مطلوبی از لحاظ عایق حرارتی از خود نشان دهند.

هایده [۵] روی خواص آتش پذیری این پارچه ها آزمایشاتی انجام داد. برای این کار دو سری از این پارچه ها را به صورت زیر تولید کرده و آنها را طبق استاندارد DIN EN ۴۶۹ در برابر درجه حرارت زیاد قرار داده و طبق جدول ۱ نتایجی را بدست آورد. برای این کار از دو سری پارچه استفاده کرد:

BG۱ با الیاف Nomex نوع Delta با وزن تقریبی gr/m۲۱۹۵

BG۲ با الیاف Nomex نوع II با وزن تقریبی gr/m^۲ ۲۶۵

همان طور که در جدول مشاهده می شود هر دو نمونه که مواد اولیه آنها طبق استاندارد ذکر شده تهیه شده بود، ملزومات یک پارچه را از لحاظ ضد آتش بودن بدون هیچ گونه مشکلی برآورده می کند.

[Astraea 25351]

نتیجه گیری

این پارچه ها به علت داشتن ساختمان سه بعدی و همچنین فضای خالی بین دو سطح پارچه، دارای خصوصیات متنوعی نظیر گردش هوای کافی داخل پارچه، قابلیت برگشت پذیری بی نظیر پس از اعمال نیرو، قابلیت جذب رطوبت به داخل ساختمان پارچه، نفوذپذیری هوا، قابیت انتقال بخار آب از سطح پارچه، سبکی و... می باشند. با توجه به این خصوصیات کاربردهای متنوعی را برای این پارچه ها فراهم کرده است که با توجه به نحوه کاربرد این نوع از پارچه ها می ةوان با تغییر هر یک از پارامترهای آن به خواص مورد نظر دست یافت. اما به طور اعم استفاده از این نوع پارچه ها در کاربردهای فنی مانند پوشاک ورزشی، لباس های محافظ، صنایع اتومبیل سازی و کامپوزیت ها را می توان به عنوان یک مزیت اشاره کرد

[Astraea 25351]

مطالب بالا برگرفته از:

تهیه و تنظیم: مهندس روح‌الله باقرزاده، دکتر مجید منتظر، دکتر مسعود لطیفی

پی‌نوشت:

کارشناس ارشد مهندسی تکنولوژی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

استادیار و عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

استاد و عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

مراجع:

۱) Nolkmar T. Bartels, "Thermal comfort of airplane seats: influence of different seat materials and the use of laboratory test methods" , Applied Ergonomics, ۳۴ (۲۰۰۳), ۳۹۳-۳۹۹

۲) K.Kunde, "Spacer fabrics _ their application and future opportunities" , Melliand Textileberichte international Textile Reports, ۲۰۰۴, E ۱۱-۱۲

۳) U.Wollina, M.Heide, W.Muller - Litz, D.Obenauf, J.Ash, "Functional Textiles in Prevention of Chronic Wounds, Wound Healing and Tissue Engineering" Textile and the skin, ۲۰۰۳, vol ۳۱, pp ۸۲ - ۹۷.

۴) Marianne Heide, Dirk Zschenderlein, Dr. Uwe Mohring, Three - Dimensional Spacer Fabrics in Medicine" , ۴ th international Confernece innovation and Modelling of the Clothing Engineering Processes - IMCEP ۲۰۰۳.

۵) M.Heide, "Spacer fabric with the specific protective characteristics", Melliand Textileberichte International Textile Reports, ۶ , ۲۰۰۰ , E ۱۲۴ - ۱۲۵ماهنامه نساجی امروز

[Astraea 25351]

نوعی پارچه های سه بعدی (spacer fabric) مقاوم در برابر نفوذ اب از یکسو با قابلیت عبور بخار اب از سوی دیگر با دارا بودن خواص ضد میکروب در دانشکده مهندسی نساجی امیر کبیر تولید شد .

پارچه های سه بعدی که از اتصال 2 پارچه جدا از هم به وسیله ی نخ های متصل کننده (نخ ایجاد کننده فاصله بین دو پارچه )با سختی خمشی متفاوت از نخ مورد استفاده در پارچه های سطحی ایجاد می شوند.معمولا جنس نخ های متصل کننده منوفیلامنت های پلی استر یا پلی استر نایلون یا پلی پروپین است.

هر دو طرف پارچه از لحاظ تراکم طرح و جنس می تواند مشابه یا متفاوت باشد که لایه های این نوع پارچه به صورت همزمان تولید و مبهم متصل میشوند.

این پارچه ها به واسطه ی داشتن ساختار سه بعدی و همچنین فضای خالی بین 2 سطح پارچه دارای خصوصیات متنوعی نظیر گردش هوای کافی داخل پارچه قابلیت برگشت پذیری بی نظیر پس از اعمال نیرو قابلیت جذب رطوبت به داخل ساختمان پارچه نفوذ پذیری هوا قابلیت انتقال بخار اب از سطح پارچه و سبکی هشتند.

این خصوصیات کاربردهای متنوعی را برای پارچه ها فراهم کرده است که کاربرد در صنایع اتومبیل سازی به عنوان روکش های صندلی و یا به عنوان عایق صوتی و حرارتی در کف و بدنه اتومبیل منسوجات پزشکی شامل روکش تخت های بیمارستانی و ویلچر ها لباس های ورزشی پارچه های مقاوم در برابر حرارت و پارچه های محافظ به عنوان لایه ی محافظ برای جلوگیری از ضربه و خش از ان جمله هستند.

از سویی استفاده از مواد ضد میکروب در این پارچه ها به معنای مرگ میکرو ارگانیزم ها بوده و جلوی اسیب های ناشی از رشد انها را نظیر کاهش استحکام٬ بوی نامطبوع ٬کاهش شید٬ و فام رنگی اهمیت دارد.

با توجه به اینکه اندازه یذرات اب چندین برابر ذرات بخار اب است با استفاده از عملیات تکمیلی و تغییر ساختار و کشش سطحی پارچه تلاش شده ساختار پارچه به گونه ای طراحی شود که ذرات اب نتواند از پارچه از ان عبور کند و در عین حال ذرات بخار اب از ان عبور کند به این منظور مواد تکمیلی با ساختارهای شیمیایی متفاوت در غلظت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

[Astraea 25351]

اين پارچه ها را كه ميتوان پارچه هاى چند لایه(شکل روبرو) نيز ناميد٬ مانند یک ساندویچ ٬ از دو سطح یا پارچهء بموازات هم تشکیل شده اند که توسط یک لایه واسطه به هم متصل شده اند. لایه داخلی یا واسطه میتواند به شکلهای متفاوتی مانند تیوب و یا شکلهای مهندسی دیگری بافته شود که گسترش دامنه کاربرد آنرا به دنبال دارد.

اگر چه استفاده از این نوع پارچه ها روز به روز در حال افزایش است٬ اما تاریخچه ابداع این روش تولید منسو جات ٬ به سال ۱۸۶۸ میلادی باز میگردد. ایده این روش تولید برای بافت تشکهای بافته شده با ماشین های بافندگی با دو بستر سوزن به ثبت رسیده

است. این پارچه ها در حقیقت همان پارچه های پرزداری هستند که به دو لایه مجزای پرزدار بریده نشده اند

معمولا پارچه های پرز دار از دو لایه مجزا تشکیل شده اند که توسط نخ پرز به متصل شده اند.شکل زیر نمایی از ماشین راشل دو میله سوزن را برای بافت پارچه های پرز دار استفاده می شود٬ را نشان می دهد.

در این روش ٬ ۴ میله راهنمای نخ کار بافت لایه های زیرین و بالایی را بر روی دو میله سوزن متفاوت انجام می دهند و یک میله راهنمای نخ عمل اتصال این دو لایه را با نخ پرز بر عهده دارد. این نخها پس از تولید پارچه توسط تیغه ای بریده و دو پارچه پرز دار تولید می شود. چنانچه این نخ بریده نشود در این صورت پارچه تولیدی یک پارچه چند لایه و یا سه بعدی است.

پارچه های تولید شده بر روی ماشین های تریکو و یا کتن به دلیل انکه دارای یک میله سوزن هستند ٬ مانند پارچه های یکرو سیلندر حلقوی پودی است. اما پارچه های تولیدی بر روی ماشین های پیچیده تر با دو میله سوزن ٬ مانند پارچه های اینترلاک حلقوی پودی است. بنابر این پارچه های چند لایه و یا سه بعدی نمی توانند بر روی ماشین های تریکو بافته شوند. ماشین های راشل هر دوی لایه خارجی این پارچه ها را بطور همزمان بر روی دو میله سوزن متفاوت تولید می کنند. بنابر این این امکان وجود دارد که هر کدام از لایه ها با طرحها و ساختارهای مختلفی بافته شود. هر دو لایه توسط یک نخ واسط که به طور منظم از یک میله سوزن به میله سوزن دیگر در حرکت است٬ بافته می شود. ماشین های راشل امروزی با توجه به محدوده وسیعتری از نخها را تحت پوشش قرار می دهند ٬ سرعت بالای دارند و توانایی تنظیم فاصله دو لایه خارجی را دارند٬ قابلیت بالایی برای تولید پارچه های چند لایه دارند.