نیازهای مصرف کنندگان و خواسته ها و انتظارات آنها از زندگی سالم تر و راحت تر هر روز بیشتر می شود حتی در مورد پوشاک. امروزه منسوجات را می توان به گونه ای عمل کرد که فرد را از انواع شرایط نامطلوب محافظت کند و در عین حال راحت باشد. خواص منسوجات و پیشنهاد آنها به طور فزاینده ای متنوع است. لباس‌ها می‌توانند مقاوم در برابر آب، ضد میکروبی، غیر قابل اشتعال و غیره باشند. این نوع خواص را می‌توان با ترکیبات شیمیایی خاصی که با تکنیک‌های مختلفی مانند پد، پوشش، غوطه‌وری و غیره به سطح الیاف چسبانده می‌شود، به دست آورد. وسیله ای برای اعمال پوشش ها و خواص مختلف بر روی منسوجات، میکروکپسولاسیون است.
کاربرد باحال میکروکپسول‌ها
- برای تولید فرش و لباس معطر
- برای افزایش ماندگاری رنگ‌های ترموکرومیک
فن‌آوری‌های میکروکپسوله فرصت‌های زیادی را برای بهبود خواص منسوجات یا دادن عملکردهای جدید به آنها ارائه می‌دهد. میکرو کپسولاسیون بسته بندی مواد میکرونیزه شده مایع یا جامد به شکل میکروکپسول است که بسته به روش کپسوله کردن اندازه آنها از کمتر از 1 میکرومتر تا بیش از 100 میکرومتر متغیر است.
میکروکپسول ها گرانول های کروی با ساختار هسته/پوسته متشکل از پوسته یا دیواره پلیمری هستند که یک هسته را در بر می گیرند. یک ماده هسته معمولاً به عنوان جزء عملکردی اصلی در ساختار هسته/پوسته عمل می کند و مواد پوسته، عایق از محیط و وسیله ای برای محافظت از هسته در برابر محیط است. به همین دلیل علاقه گسترده ای به فناوری میکروکپسول ایجاد شده است.
میکروکپسولاسیون فرآیندی است که در آن ذرات ریز یا پوششی برای ایجاد کپسول های کوچک با خواص مفید فراوان، قطرات را احاطه می کند. به طور کلی میکروکپسول از دو جزء اصلی تشکیل شده است:
- ماده فعال
یک ماده فعال ماده ای است که ممکن است به صورت مایع یا جامد باشد. همچنین به محتویات هسته، فازهای داخلی، کپسولاسیون ها، محموله ها یا پرکننده ها اشاره دارد.
2. پوسته دیوار
پوشش پلیمری که مواد فعال را احاطه می کند که ممکن است دیوار، پوسته، فاز خارجی، غشاء یا ماتریس نیز نامیده شود. ژلاتین یک ماده تشکیل دهنده دیوار رایج است اما پلیمرهای مصنوعی مانند پلی وینیل الکل، اتیل سلولز، پلی وینیل کلراید و سایر مواد نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. مکانیسم های آزادسازی محتویات هسته بسته به انتخاب مصالح دیوار و مهمتر از آن، استفاده نهایی خاص آن متفاوت است. محتوای هسته ممکن است با اصطکاک، فشار، تغییر دما، انتشار از طریق دیواره پلیمری، انحلال پوشش دیواره پلیمری، تجزیه زیستی و غیره آزاد شود.
دلایل استفاده از میکروکپسولاسیون بی شمار است. در برخی موارد، هسته باید از محیط اطراف جدا شود، مانند جداسازی ویتامین ها از اثرات بد اکسیژن، تاخیر در تبخیر یک هسته فرار، بهبود خواص جابجایی یک ماده چسبنده، یا جداسازی یک هسته واکنش پذیر از حمله شیمیایی. در موارد دیگر، هدف جداسازی کامل هسته نیست، بلکه کنترل سرعت خروج آن از میکروکپسول است، مانند رهاسازی کنترل شده داروها یا آفت کش ها. میکروکپسولاسیون مواد برای اطمینان از رسیدن مواد محصور شده به ناحیه عمل بدون تأثیر نامطلوب محیطی که از آن عبور می کند، متوسل می شود. دلایل اصلی کپسولاسیون به شرح زیر است.
- جداسازی اجزای ناسازگار
- تبدیل مایعات به جامدات با جریان آزاد
- افزایش پایداری (محافظت از مواد داخل میکروکپسول در برابر اکسیداسیون یا غیرفعال شدن در اثر واکنش در محیط)
- پوشاندن بو، طعم و فعالیت مواد کپسوله شده
- حفاظت از محیط اطراف
- آزادسازی کنترل شده ترکیبات فعال (رهاسازی پایدار یا تاخیری)
- انتشار هدفمند مواد کپسوله شده
میکروکپسول ها در نساجی در تولید منسوجات، پوشاک و پوشاک، برای بهبود ویژگی‌ها یا ارائه عملکردهای کاملاً جدید ارائه می‌شود که منجر به کاربرد وسیع‌تر و ارزش بازار بالاتر محصولات می‌شود. یکی از کاربردهای اولیه ریزپوشانی برای دستیابی به اثرات نوآورانه در پردازش نساجی، رنگینه‌ها و رنگدانه‌های ریز کپسوله‌شده برای چاپ و رنگرزی منسوجات خاص بوده است. انواع این مواد شامل رنگینه‌های محصور شده در میکروکپسول برای رنگرزی و چاپ دائمی منسوجات، و همچنین منسوجات تغییر رنگ بر اساس میکروکپسول‌های ترموکرومیک، رنگ‌های فتوکرومیک، و منسوجات الکتروکرومیک حاوی کریستال‌های مایع میکرو کپسوله‌شده هستند.
برای دستیابی به مقاومت در برابر شعله بادوام منسوجات، مواد بازدارنده آتش آلی یا معدنی میکروکپسوله شده و روی بسترهای نساجی اعمال می شوند. میکرو کپسولاسیون برای جلوگیری از ترشح یا تصعید مواد شیمیایی مقاوم در برابر آتش، برای جلوگیری از واکنش با پلیمرهای نساجی و/یا برای غلبه بر آب دوستی مواد استفاده شده است. این محصولات شامل لباس های حفاظتی آتش نشانی و نظامی و همچنین منسوجات برای داخل خودرو و خانگی است.
یکی از کاربردهای پررونق میکروکپسول ها در نساجی ، تولید منسوجات کاربردی برای تنظیم حرارت فعال است که در عایق‌سازی منسوجات، لباس‌های فنی و لباس‌های ورزشی استفاده می‌شود. اکثر منسوجات برای تنظیم حرارت از مواد تغییر فاز (PCM) استفاده می کنند، که در آن فرآیند تبادل حرارت دینامیکی در دمای نقطه ذوب رخ می دهد. برای غلبه بر مشکلات عملی انتقال فاز جامد به مایع، PCM ها باید میکرو کپسوله شده و به فرمولاسیون جامد تبدیل شوند. هنگامی که یک PCM تحت یک انتقال فاز جامد به مایع قرار می گیرد، انرژی به شکل گرمای نهان در دمای ثابت ذخیره می شود. انرژی گرمای نهان انباشته شده زمانی که PCM دوباره جامد می شود آزاد می شود و فرآیند انتقال برگشت پذیر رخ می دهد. PCM های آلی معمولی هیدروکربن ها یا لیپیدهای پارافینی با نقطه ذوب نزدیک به دمای بدن هستند. علاوه بر PCM های کلاسیک، مواد تبدیل انرژی فتوترمال نیز عملکردهای مشابهی را انجام می دهند. با جذب نور و تبدیل آن به انرژی حرارتی در منسوجات تنظیم کننده حرارت جاذب نور استفاده می شود.
برای جلوگیری از مشکلات پوستی ناشی از اشعه ماوراء بنفش، برخی از نویسندگان ترکیبات مصنوعی یا طبیعی جذب کننده اشعه ماوراء بنفش میکروکپسوله شده را در پارچه های کاربردی محافظ UV گنجانده اند. در سایر منسوجات فنی، میکروکپسول برای دستیابی به عملکرد های خاص، مانند بهبود جذب صدا، آب گریزی، ضد رسوب و سنجش زیستی آنزیمی استفاده شده است. حشره‌کش‌ها، کنه‌کش‌ها، دافع حشرات و ترکیبات ترکیبی دافع حشره‌کش زیستی در منسوجات برای کاهش فراریت، طولانی‌تر شدن رهاسازی و کاهش قابلیت شستشوی ترکیبات فعال از بسترهای نساجی استفاده شده‌اند.
برخی از ترکیبات معطر، مانند اسانس ها و اجزای آنها، نه تنها اثر خوشبویی را ارائه می دهند، بلکه محافظت ضد میکروبی نیز ارائه می دهند. از آنجایی که مایع، فرار و حساس به اکسیداسیون هستند، میکرو کپسوله سازی برای محافظت و تبدیل آنها به حالت جامد مورد نیاز است. مکانیسم‌های رهاسازی از انتشار آهسته در پوسته نفوذپذیر تا انتشار آنی ناشی از فشار یا ذوب متفاوت است. محصولات نساجی ضد میکروبی شامل ماسک‌های بهداشتی، کفش، لباس ورزشی، لباس‌های پزشکی و مواد با عملکرد زیستی است.
منسوجات بهداشتی زیست فعال عملکردهای مشابهی دارند. میکروکپسول ها باید از مواد طبیعی و زیست سازگار تشکیل شده و برای تماس مستقیم با پوست تایید شده باشند. نمونه هایی از منسوجات پزشکی عبارتند از آنتی بیوتیک های میکروکپسوله شده، متیل سالیسیلات، کانابیدیول، روغن های گیاهی ازن دار، روغن آهک و کیتوزان. میکروکپسول های لوازم آرایشی حاوی مواد فعال مراقبت کننده از پوست مانند روغن های ضروری و ویتامین ها هستند.
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها برای تحقیقات در زمینه کاربردی‌سازی میکروکپسول ها در نساجی ، تولید منسوجات زیست تخریب‌پذیر سازگار با محیط‌زیست حاوی میکروکپسول‌های زیست تخریب‌پذیر است. این منطقه تازه در حال ظهور است و هنوز تا حد زیادی ناشناخته است. انتخاب تکنیک‌ها و مواد برای تولید میکروکپسول‌ها و پوشش‌های زیست تخریب‌پذیر حتی محدودتر است، زیرا روش‌های پلیمریزاسیون شیمیایی و پلیمرهای مصنوعی عمدتاً قابل استفاده نیستند. یکی از موانع اصلی استفاده گسترده از میکروکپسول های زیست تخریب پذیر در منسوجات کاربردی، دوام و مقاومت نامطلوب آنها در برابر شستشو، سایش و نور است که از منظر مراقبت از منسوجات و عملکرد ماندگار بسیار مهم است. تحقیقات بیشتر باید امکان معرفی مواد زیست تخریب‌پذیر جدید برای پوسته‌های میکروکپسول و ترکیبات پوششی با ویژگی‌های تکنولوژیکی بهبودیافته یا استفاده از گروه‌های عاملی روی پوسته میکروکپسول برای ایجاد پیوندهای کووالانسی با گروه‌های عملکردی منسوجات زیست تخریب‌پذیر را بررسی کند تا چسبندگی بالاتری بین میکروکپسول و الیاف داشته باشد.
