یکی از مهم‌ترین خواص در راحتی پوشش که موجب سازگاری پوشاک با بدن می‌شود، ویژگی آبدوستی پارچه استفاده شده در تهیه لباس است، هر چه جذب آب الیاف مورد استفاده در تولید تیشرت – لباس بیشتر باشد، احساس راحتی بیشتر است. خاصیت جذب رطوبت نه تنها منجر به جذب رطوبت از روی پوست و خنک نگه داشتن بدن می‌شود، بلکه باعث می‌شود پوشاک به عنوان نگه‌دارنده گرما و عاملی برای حفاظت بدن از تغییرات ناگهانی شرایط محیط مثل حرارت و رطوبت شناخته می‌شود.
تمام خواص فیزیکی و مکانیکی لیف، رنگرزی و عملیات تکمیلی، تحت تاثیر آب قرار داشته و پارچه با قابلیت جذب رطوبت بیشتر ، زیردست نرم تر و لختی بیشتری از خود نشان می‌دهد. در شرایط عادی سرعت جذب رطوبت توسط منسوج بیشتر از سرعت دفع رطوبت توسط بدن است اما در حین فعالیت فیزیکی و در حالتی که سرعت جذب رطوبت توسط منسوج کمتر از سرعت دفع رطوبت بدن است، رطوبت بین منسوج و بدن قرار گرفته که از راحتی منسوج می‌کاهد که پدیده‌ای ناخوشایند برای لباس است.
در این مقاله قرار است از پارچه پنبه‌ای که با فرآِند اتریفیکاسیون سطحی اصلاح شده تا ظرفیت و سرعت جذب رطوبت پارچه افزایش یابد صحبت کنیم.
تجربیات
مواد اولیه استفاده شده در این تحقیق شامل: مونو کلرواستیک اسید، سیدم هیدروکسید و اتانول از شرکت مرک آلمان است. پارچه 100% پنبه‌ای سفیدگری شده از آزمایشگاه رنگرزی کارخانه مطهری تهیه شده است. از دستگاه مایکروویو برای اصلاح سطحی استفاده شد.
ابتدا 0.45 گرم سدیم هیدروکسید در 5 میلی لیتر آب حل شد تا محلولی کاملا شفاف به دست آید، سپس در بشری جدا 0.5 گرم مونوکلرواستیک اسید در 35 میلی لیتر اتانول حل شد تا محلولی شفاف بدست آید. سپس محلول سدیم هیدروکسید به محلول مونوکلرو استیک اسید اضافه شد تا 40 میلی لیتر محلول کدر و سفید رنگ به وجود آید. سپس پارچه را در محلول قرار داده و درون دستگاه مایکروویو قرار داده می‌شود. قدرت امواج مایکروویو روی 490 وات و زمان روی 3 دقیقه تنظیم شد. پس از فرآیند پارچه با آب فراوان شسته شد و مورد بررسی قرار گرفت.
برای بررسی مقطع طولی الیاف از میکروسکوپ نوری استفاده شد. برای اندازه‌گیری زاویه تمام از دوربین سونی استفاده شد. ابتدا پارچه روی سطح صافی قرار داده شد و سپس با استفاده از سرنگ مخصوص، یک قطره آب روی سطح چکانده و تصویر قطره روی سطح ثبت شد. برای اندازه گیری زاویه تماس از نرم افزار تحلیل تصویر image j استفاده شد.
برای بررسی ایزوترم جذب رطوبت، پارچه‌ها را درون آون (فر) قرار داده و دمای آن روی 120 درجه سانتی گراد تنظیم شد، پارچه به مدت 1 ساعت در این شرایط قرار داده شدند. سپس پارچه‌ها از آون خارج شده و در دسیکاتور ( همراه مواد جاذب الرطوبه) قرار داده شد تا خنک شوند. سپس پارچه‌ها در شرایط محیطی قرار داده شدند و وزن آن‌ها در زمان‌های مختلف ثبت شد. سپس با استفاده از نرم افزار excell نمودار ایزوترم جذب رطوبت برای پارچه‌های اصلاح شده و نشده رسم شد. رطوبت نسبی و دمای محیط آزمایشگاه به ترتیب 25% و 30 درجه سانتی گراد بودند.
از طیف سنجی مادون قرمز FTIR برای بررسی ایجاد پیوند شیمیایی استفاده شد. از دستگاه مدل nexus 670 ساخت شرکت themonicolet آمریکا برای اندازه‌گیری طیف مادون قرمز استفاده شد.
نتایج و بحث
پارچه‌ها طبق روش ارائه شده اطلاح و توسط میکروسکوپ نوری بررسی شدند که نتایج آن در شکل 1 زیر آورده شده است.
همانطور که تصاویر نشان می‌دهند، الیاف پس از اصلاح حالت روبانی خود را از دست داده و به حالت کروی تغییر شکل داده‌اند. این تورم نشان دهنده واکنش بین سلولز و مونو کلرو استیک اسید میباشد. هنگامی که گروهی حجیم جایگزین گروه‌های هیدروکسیل سلولز می‌شود، زنجیرهای پلیمری از هم فاصله گرفته و باعث تورم لیف می‌شوند که در این تصاویر این پدیده کاملا مشهود است. البته باید به این نکته اشاره کرد که تنها با تصویر میکروسکوپ نوری نمی‌توان انجام واکنش شیمیایی را نتیجه گرفت، ویلی در کنار نتایج سایز آزمون‌ها می‌تواند نشان دهنده انجام واکنش باشد.
زاویه تماس طبق روش ذکر شده انجام شد و نتایج آن در شکل 2 آورده شده است.
تحلیل تصاویر نشان داد که زاویه تماس سطح اصلاح نشده 140 درجه و زاویه تماس پارچه اصلاح شده 30 درجه میباشد. این کاهش در زاویه تماس نشان دهنده آبدوست تر شدن سطح نسبت به حالت قبل میباشد. ا
ایزوترم جذب رطوبت در شکل زیر (3) گزارش شده است که نشان می‌دهد رطوبت بازیافته پارچه‌ی اصلاح شده و نشده پس از تعادل به ترتیب 5.5% و 3.5% بوده است، لذا می‌توان گفت اصلاح سطحی پارچه باعث افزایش 60% جذب رطوبت شده است. همچنین دیده می‌شود که سرعت جذب رطوبت نیز بیشتر شده است.
طیف مادون قرمز پارچه اصلاح شده و نشده در شکل 4 ( زیر) نشان داده شده است. همانطوگونه که در طیف مادون قرمز مشاهده می‌شود، وجود پیک در عددهای موجی 3350، 2900، 1429 نشان دهنده ساختار سلولز است. پس از اصلاح پارچه توسط امواج ماکروویو، پیکی در عدد 1590 به طیف اضافه شده است که نشان دهنده گروه عاملی COO میباشد. با توجه به این طیف می‌توان تایید کرد که مونو کلرو استیک اسید با سلولز واکنش و پیوند کوالانسی تشکیل داده است.
قسمت عمده پارچه پنبه‌ای از سلولز تشکیل شده است. سلولز مولکول بلندی است که ساختاری خشک و بسته دارد. گروه تشکیل دهنده آن D-1 و 4-B گلوکوپیرانوز میباشد که به وسیله پیوند بین کربن 1 و 4 به هم متصل می‌شوند. هر واحد انیدروگلوکز دارای 3 گروه هیدروکسیل میباشد که هر کروه هیدروکسیل توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی (مستقیم) تنها با یک مولکول آب را دارد.
پس از واکنش اتریفیکاسیون، گروه کربوکسیل جایگزین گروه هیدروکسیل سلولز می‌شود، این گروه عاملی توانایی ایجاد دو پیوند هیدروژنی با آب دارد که منجر به افزایش ظرفیت جذب رطوبت پارچه اصلاح شده می‌شود.
جمع بندی
اصلاح پارچه پنبه‌ای با اتریفیکاسیون سطحی با استفاده از انرژی مایکروویو انجام شد.نتایج بدست آمده از میکروسکوپ نوری و طیف سنجی مادون قرمز انجام واکنش شیمیایی بین سلولز و مونو کلرو استیک اسید را تایید می‌کنندو همچنین ایزوترم جذب رطوبت افزایش 60% در جذب رطوبت نهایی را نشان داد. همچنین اندازه گیری زاویه تماس نشان داد که زاویه تماس پارچه پس از اصلاح از 140 به 30 درجه کاهش یافته است که دلیلی دیگر برای آبدوست شدن سطح میباشد.
