اخبار و مطالب روز نساجی: نوآوری در منسوجات

منسوجات کاربردی: طبقه‌بندی و کاربرد آن‌ها

Functional Textiles: Classification, Application and Market Review

1- معرفی

یکی از رشته‌های مهم در صنعت و علم مواد نساجی، منسوجات کاربردی است. منسوجاتی با مجموعه‌ای از ویژگی‌های یکپارچه جهت کنترل یا تغییر برخی از خواص و کمک به‌سلامت انسان و همچنین بر اساس کاربردشان به‌عنوان منسوجات کاربردی شناخته می‌شوند. منسوجات از این نوع، معمولاً با تمرکز بر عملکرد و نه جنبه زیبایی و مد تولید می‌شوند. عملکرد، تطبیق‌پذیری، سازگاری، انعطاف‌پذیری و تعامل در این منسوجات، همه از ویژگی‌های منسوجات هوشمند هستند. این منسوجات برخی از خواص مهم نظیر مدیریت دما، کنترل رطوبت، نظارت بر سلامت، راحتی ورزشی، خواص محافظتی، مقاومت در برابر سایش، خواص ضدباکتری، جذب رطوبت سریع و بسیاری از عملکردهای دیگر را ممکن است شامل شوند.

1-1 طبقه‌بندی منسوجات کاربردی

در جدول 1 انواع طبقه‌بندی منسوجات کاربردی به همراه کاربردهایی از آن‌ها آمده شده است.

2 انواع منسوجات کاربردی 

الف) منسوجات کاربردی با خواص دئودورانت  Deodorant

اصلاح زنجیره مولکولی پلیمر در حین پلیمریزاسیون، افزودن مواد افزودنی دئودورانت در طول فرایند اکستروژن الیاف و یا پوشش‌دهی یک ماده ضد بو یا دئودورانت بر روی سطح الیاف پس از فرایند ریسندگی و یا حتی بافندگی، همگی برای ساخت الیاف و یا منسوجات دئودورانت و ضد بو استفاده می‌شوند. ساده‌ترین روش انتقال دئودورانت در الیاف، استفاده از افزودنی دئودورانت به‌عنوان افزودن یک ماده در حین فرایند ریسندگی است. اختراع فعلی مربوط به یک ترکیب دئودورانت است که قادر به جذب و حذف مؤثر گازهای مبتنی بر گوگرد مانند مرکاپتان‌هاMercaptansاز هوای اتاق یا بوهای نامطبوع بوده و به‌عنوان محصولات لیفی شناخته شده که به رایحه‌های نامطبوع در هوای اتاق می‌چسبد. این دسته از منسوجات شامل یک‌پارچه دئودورانت با ترکیب ماده دئودورانت هستند که حداقل به بخشی از پارچه چسبیده‌اند. محصولات مراقبت از پرستاری، محصولات مراقبت‌های پزشکی یا بهداشتی، ملحفه‌ها، کفش، کالاهای ورزشی، پرده، فرش، اثاث و لوازم داخلی، منسوجات بی بافت و سایر محصولات الیافی نمونه‌هایی از منسوجات حاوی ماده فعال دئودورانت هستند. اختراع فعلی به طور دقیق‌تر به گسترش و تولید منسوجات و الیافی مانند لباس‌های پرستاری یا مراقبتی، لباس‌های زیر، باند، گاز، ماسک، پوشک، ملحفه‌های دئودورانت، تشک‌های دئودورانت، جوراب، روکش کفش و غیره اشاره دارد.

ب‌) منسوجات محافظ

منسوجات محافظ کاربردی رایج‌ترین و همه‌کاره‌ترین نوع منسوجات کاربردی هستند. در این راستا، عملکرد لباس می‌تواند به معنای تفاوت بین زندگی و مرگ برای کاربر باشد. این منسوجات می‌توانند به افراد اجازه دهند تا در مناطق خطرناک و اطراف آن کار کنند و از صدمات ناشی از خطرات مربوط به کار جلوگیری شود. بر اساس نوع و میزان تهدیدی که حفاظت در برابر مواد خطرناک را تعریف می‌کند، عملکرد حفاظتی را می‌توان به سه گروه تقسیم کرد. در هر موقعیت، الزامات فنی بسیار خاص و متنوع وجود دارد. شکل 3 کاربرد یک نمونه از منسوج محافظتی در برابر آتش و مواد مذاب را نشان می‌دهد.
شرایط محیطی بیش از حد (طبیعی یا مصنوعی)، مانند گرما یا سرمای شدید، آتش، باران، برف، گردوغبار، باد یا سایر تهدیدها، ماهیت تهدید در این راستا محسوب می‌شوند. نیاز اولیه در تولید منسوجات محافظ، طراحی منسوج محافظ از بدن در برابر قرارگرفتن در معرض عناصر محیطی خشن (مانند دما) بوده و سپس بررسی نوع عملکرد آن مانند مکانیزم عبور گرما و رطوبت متابولیک از بدن می‌باشد. برای مثال، لباس‌های غواصی، لباس‌های کوهنوردی و لباس‌های آتش‌نشانی به عایق قوی با حداقل وزن و حجم و همچنین طراحی ارگونومیک برای برآورده‌کردن الزامات حرکتی نیاز دارند.

شکل 1 منسوجات محافظ

پ) منسوجات کاربردی به‌عنوان حسگر زیستی

حسگرهای پوشیدنی با نظارت بر شخص پوشنده در محیط طبیعی، مراقبت‌های بهداشتی شخصی‌سازی شده را ارائه می‌کنند که چشم‌اندازی بسیار واقعی‌تر از یک محیط بالینی ارائه می‌دهد. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های این منسوجات این است که کاربر از وضعیت سلامتی خود بیشتر آگاه می‌شود که تأثیر قابل‌توجهی بر مراقبت‌های بهداشتی پیشگیرانه دارد. بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی از حسگرهای پوشیدنی در مراقبت‌های بهداشتی برای اهداف مختلف از جمله بیماری‌های قلبی عروقی استفاده کرده‌اند. سیگنال‌های فیزیولوژیکی مانند تعداد تنفس، ضربان قلب، ECG و دما به طور معمول توسط چنین برنامه‌هایی قابل‌کنترل است. حسگرهای فیزیکی آنهایی هستند که کیفیت‌های فیزیکی را به تکانه‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. علی‌رغم این واقعیت که حسگرهای شیمیایی پتانسیل ارائه انبوهی از اطلاعات در مورد سلامت کاربر را دارند، اما این نوع از حسگرها هنوز در این کاربردها مورداستفاده قرار نگرفته است. در این میان، بیو سنسورهای شیمیایی کاربردهای وسیعی در تحقیقات بالینی دارند و ممکن است اطلاعات بیشتری را در اختیار حسگرهای فیزیکی قرار دهند.

 
شکل 2 منسوجات کاربردی حسگر زیستی

ت‌) منسوجات  ورزشی

سازگارترین و روبه‌رشدترین بخش بازار منسوجات عملکردی، منسوجات ورزشی است. نیاز شدید به پوشاک ورزشی کاربردی در نتیجه تغییرات چشمگیر سبک زندگی، پیری سریع جمعیت، افزایش مشارکت ورزشی و افزایش آگاهی دررابطه‌با سلامتی انسان پدیدآمده است. جهت تولید منسوجات ورزشی روزمره، انواع پوشاک باارزش افزوده بالا و با ویژگی‌هایی مانند تنظیم دما و مدیریت رطوبت بدن، کشش، کاهش بو و ایجاد وزن سبک در دسترس است. منسوجات کاربردی ورزشی به منسوجاتی گفته می‌شود که عملکرد بدن را بهبود می‌بخشند و به ورزشکاران اجازه می‌دهند تا در بالاترین سطح بازی خود رقابت کنند. طراحی و مهندسی این منسوجات، به‌طورکلی بر اساس دو اصل هدایت می‌شود که شامل استفاده از مکانیزم فشرده‌سازی بر روی عضلات خاص برای بهبود جریان خون و همچنین استفاده از اصول آیرودینامیکیAerodynamic برای کاهش مقاومت هوا در ورزش‌هایی با سرعت بالا است. بسته به میزان اهمیت هر کدام از این دو مورد، هر دو مفهوم را می‌توان با هم یا جداگانه به کاربرد. برخلاف دیگر دسته‌بندی‌های منسوجات کاربردی، این دسته از منسوجات شامل جنبه مد و زیبایی نیز می‌شوند و از این نظر نیز حائز اهمیت هستند.

شکل 5 منسوجات ورزشی

ث‌) منسوجات کاربردی جهت بهبود ظاهر بدن

این دسته از منسوجات، هرگز به‌عنوان منسوجات کاربردی طبقه‌بندی‌نشده است؛ زیرا عملکرد اصلی آن بهبود ظاهر بدن است. گسترش این بازار در سال‌های اخیر با آگاهی بیشتر از سلامت و بدن در سراسر جهان و همچنین افزایش جمعیت در سنین بالا تقویت شده است. این لباس‌ها توسط مردان و زنان در سنین بالا و یا دارای اندامی کمتر ایده‌آل و به اصلاح فرسوده، به‌عنوان روشی سریع و غیرجراحی برای فرم‌دادن به بدن استفاده می‌شود. برای تولید این دسته از منسوجات نیز باید قوانین مربوط به طراحی و تولید رعایت شود.

این گروه از منسوجات بر اساس میزان فشار اعمالی به اندام‌های بدن، به جهت فرم دهی اندام‌های بدن استفاده می‌شوند. برای دستیابی به کیفیت‌های موردنیاز و بهبود کارایی این منسوجات، ترکیب پیچیده‌ای از فشرده‌سازی ترجیحی، طراحی لباس، وجود یا عدم وجود درزهای خاص و غیره موردنیاز است. شلوار، سوتین و لباس‌های زیر مختلف می‌توانند قسمت‌های بدفرم بدن را بهبود بخشند و شکم، کمر، باسن و ران‌ها را به‌دلخواه باریک و شکل بدهند.

2- طرح‌های لباس با عملکردهای متعدد

این دسته از لباس‌های کاربردی شامل برخی از پیچیده‌ترین مجموعه‌های لباس، مانند لباس‌های نظامی و لباس‌های فضایی می‌شوند که برای انجام چندین عملکرد پیچیده به طور هم‌زمان در نظر گرفته شده‌اند. برای تولید منسوجات کاربردی، از مواد مختلفی از جمله فلزات، سرامیک‌ها، غشاها، کامپوزیت‌ها، پلیمرهای با کارایی بالا و پارچه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. برای ساخت چنین سیستم پوشاکی، چندین حوزه تخصصی بین‌رشته‌ای با یکدیگر ادغام می‌شوند. تحقیقات بیشتری برای تولید سیستم‌هایی که کارآمدتر، سبک‌تر و دلپذیرتر باشند، در حال انجام است. لباس‌های نظامی باید در برابر آسیب‌های بالستیک و همچنین تهدیدات محیطی، رادیواکتیو، شیمیایی و بیولوژیکی خواص محافظتی را به عمل‌آورند. این منسوجات باید با بسیاری از عناصر جهت کاربردهایی مانند کلاه ایمنی، ماسک گاز، دنده بالستیک، جلیقه نجات، سیستم‌های خنک‌کننده و غیره سازگار باشند. همچنین امکان برقراری ارتباط در این منسوجات (GPS، مانیتورینگ و دستگاه‌های مجزا) باید فراهم باشد و در فعالیت‌های شدید برای مدت‌زمان طولانی، راحتی پوشش را به وجود آورد. یک لباس فضایی مدرن نمونه کاملی از یک منسوج کاربردی پیچیده است. این منسوجات از 18000 قطعه و 11 لایه تشکیل شده‌اند و باید همه امکاناتی که یک فضانورد برای زنده‌ماندن نیاز دارد از جمله اکسیژن، آب، تنظیم دما و حذف دی‌اکسیدکربن را تأمین کند. همچنین این منسوجات باید فشار داخلی پایدار و محافظت در برابر تشعشعات را فراهم کرده و در برابر ریز شهاب‌ها دچار آسیب نشود.

2-1 کاربرد منسوجات کاربردی بر اساس عملکرد

در جدول 2 برخی از کاربرد منسوجات کاربردی بر اساس عملکرد آن‌ها بیان شده است.

2-2 بازار منسوجات کاربردی

تقاضای فزاینده برای تولید منسوجات کاربردی در کاربردهایی مانند منسوجات ورزشی و غیره موردتوجه است. بازار جهانی منسوجات کاربردی با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، خودبه‌خود در صنایع نساجی و پوشاک و همچنین افزایش تقاضای مشتریان رشد کرده‌اند. از سوی دیگر، پارچه‌های کاربردی نسبتاً گران هستند و در دسته منسوجات گران‌قیمت و مدرن قرار می‌گیرند و توجه مصرف‌کنندگان منتخب را به خود جلب می‌کنند. در نتیجه، قیمت بالای این منسوجات ممکن است رشد بازار منسوجات کاربردی را در سراسر جهان محدود کند.
آمریکای شمالی، آمریکای لاتین، اروپا، آسیا و اقیانوسیه، خاورمیانه و آفریقا پنج منطقه اصلی هستند که بازار منسوجات کاربردی در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند. از نظر تولید، اروپا بیشترین سهم را در بازار منسوجات کاربردی دارد. این امر به رشد گسترده صنایع نساجی و پوشاک در آلمان، فرانسه، ایتالیا و بریتانیا و همچنین ایجاد نوآوری‌هایی با تکنولوژی بالا شده است. علاوه بر این، در مقایسه با اروپا، آمریکای شمالی بازار مناسبی برای تولید منسوجات کاربردی دارد. بازار منسوجات کاربردی در آسیا و اقیانوسیه، خاورمیانه و آفریقا پتانسیل زیادی دارد. انتظار می‌رود مالزی، تایوان، کره جنوبی، ژاپن و ترکیه امیدوارکننده‌ترین بازارها برای رشد بازار منسوجات کاربردی در جهان باشند.
همچنین گفته می‌شود که بین سال‌های 2015 و 2020، بازار منسوجات کاربردی به 58/33درصد افزایش می‌یابد. تا سال 2020، بازار منسوجات کاربردی در سراسر جهان به 72/4 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت. هند تولیدکننده پوشاک و منسوجات پیشرو و همچنین چهارمین صادرکننده بزرگ منسوجات در بازار بین‌المللی است. باتوجه‌به رشد و پیشرفت منسوجات کاربردی مورداستفاده در صنایع مختلف مانند خودرو، مد، مراقبت‌های بهداشتی، نظامی و ورزشی، بخش منسوجات کاربردی نرخ رشد سالانه ترکیبی CAGR) 30درصدی را از سال 2015 تا 2020 تجربه کرده‌اند.

3- نتیجه‌گیری

منسوجات کاربردی دنیای جدیدی از امکانات را در زمینه‌های مختلف توسعه داده‌اند. بسیاری از این کاربردها حیاتی بوده و ویژگی‌هایی با کارایی بالا را در زندگی انسان به وجود خواهند آورد. در سال‌های آینده، مواد نساجی مطمئناً با سرعتی باورنکردنی توسعه خواهند یافت. رشد و توسعه منسوجات کاربردی نه‌تنها به‌عنوان یک نیروی محرکه برای بهبود شرایط و کیفیت زندگی انسان و محیط‌زیست محسوب می‌شود، بلکه تقویت و رشد قابل‌توجهی را برای اقتصاد هر تولیدکننده به همراه خواهد داشت و به‌تدریج وابستگی هند و دیگر کشورها را به فناوری‌های وارداتی در این زمینه، کاهش می‌دهد.

منابع

1.Bio-sensing textiles – Wearable Chemical Biosensors for Health Monitoring by Shirley Coyle, Yanzhe Wu, King-Tong Lau, Sarah Brady, Gordon Wallace, Dermot Diam.
2. Functional clothing -Definition and classification by Deepti Gupta
3.Textile Functionalization -A review of materials, process and assessment by Mukesh Kumar Singh
4. ndian Journal of Fibre & Textile Research 36, December 2011, pp. 321-326
5.https://www.persistencemarketresearch.com/market-research/functional-textiles-market.asp
6.https://matmatch.com/resources/blog/functional-fabrics-adaptive-flexible-engineering-computing-platforms-of-the-future/

♦ منابع مرتبط :

►textilelearner.net/functional-textiles-types-application/

 
♦ لینک اشتراک گذاری :

https://b2n.ir/nassajyar982►

♦ مطالب پیشنهادی :

-منسوجات کاربردی در صنعت نساجی

-انواع الیاف با کارایی بالا: خواص و کاربردهای آن‌ها

-منسوجات و پوشاک کاربردی در صنعت نساجی

-منسوجات با کارایی بالا

.

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.