ممّ يتكوّن النسيج: دراسة شاملة لبنية النسيج وأنواعه وتكوينه الفيزيائي والكيميائي

يُعد النسيج من أقدم الاكتشافات التقنية التي رافقت تطور البشرية منذ العصور الحجرية حتى يومنا هذا، حيث شكّل قاعدة أساسية في حياة الإنسان اليومية، بداية من استخدامه في تغطية الجسد وحمايته، مرورًا بتوظيفه في الأغراض المنزلية والصناعية، وانتهاءً بدوره المحوري في الصناعات التقنية والطبية الحديثة. يتكوّن النسيج من مجموعة من العناصر الفيزيائية والكيميائية التي تتشابك بطريقة منظمة لتُنتج خامة مرنة أو صلبة حسب الغرض المراد منه. ولا يقتصر فهم النسيج على مظهره الخارجي أو ملمسه فقط، بل يتطلب الغوص في تركيبته الدقيقة على مستوى الألياف والمكونات الجزيئية. يعتمد النسيج في بنيته الأساسية على الألياف، وتحدد هذه الألياف نوع النسيج وخصائصه ودرجة تحمّله وسلوكياته عند التعرض لعوامل مثل الحرارة والرطوبة والشدّ.

تعريف النسيج

النسيج هو مادة مرنة تتكوّن من مجموعة خيوط أو ألياف تمت معالجتها وتشابكها أو نسجها أو تلبيدها لتُنتج مادة تُستخدم في صناعة الملابس، والمفروشات، والأغراض التقنية، والمواد الطبية، والصناعات الفضائية. يتم تصنيع النسيج إما من ألياف طبيعية أو صناعية أو مزيج بينهما، وتختلف تقنيات إنتاجه تبعًا لنوع الألياف والمخرجات المطلوبة.

المكوّنات الأساسية للنسيج

1. الألياف (Fibers)

الألياف هي الوحدة الأساسية التي يتكوّن منها النسيج، وتُعتبر المكون البنيوي الأكثر أهمية. تأتي الألياف بأطوال وقطريات مختلفة وتُصنّف حسب مصدرها إلى:

• ألياف طبيعية:

  • ألياف نباتية: مثل القطن والكتان والجوت والقنب، وتُستخرج من أجزاء النباتات المختلفة (البذور، السيقان، الأوراق).

  • ألياف حيوانية: مثل الصوف (من صوف الأغنام)، والحرير (من ديدان القز)، وشعر الإبل والألبكة.

  • ألياف معدنية طبيعية: مثل الأسبستوس.

• ألياف صناعية:

  • ألياف صناعية من مصادر طبيعية: مثل الرايون الذي يُنتج من السليلوز الطبيعي.

  • ألياف صناعية بالكامل: مثل البوليستر، والنايلون، والأكريليك، وهذه تُنتج كيميائيًا من المركبات البتروكيميائية.

2. الخيوط (Yarns)

الخيط هو مجموعة من الألياف الملتفة حول بعضها بشكل منتظم، وتُعد الخيوط المكون الوسيط بين الألياف والنسيج النهائي. تصنّف الخيوط إلى:

• خيوط مفردة (Single yarns)

• خيوط متعددة الطبقات (Plied yarns)

• خيوط مركبة (Composite yarns)

3. البُنى النسيجية (Fabric Structures)

تتشكل البُنية النهائية للنسيج عبر تنظيم الخيوط بطرق مختلفة، وتُستخدم عدة تقنيات لتحقيق ذلك:

• النسيج المحاك (Woven fabrics): حيث يتم تشبيك خيوط السدى واللحمة بشكل متقاطع.

• النسيج المحبوك (Knitted fabrics): يتم عبر تكوين حلقات من الخيوط.

• النسيج غير المنسوج (Nonwoven fabrics): تُنتج هذه الأنسجة عبر ضغط أو لصق الألياف معًا دون نسجها أو حياكتها.

• نسيج التلبيد (Felt): يتم بتجميع الألياف وتلبيدها معًا باستخدام الرطوبة والحرارة والضغط.

التركيب الكيميائي للألياف

يتحدد سلوك النسيج إلى حد كبير وفقًا للتركيب الكيميائي للألياف المكوّنة له. وفيما يلي أشهر المركبات الكيميائية الداخلة في تركيب الألياف:

طرق تصنيع الأنسجة

النسيج بالحياكة (Knitting)

يتم فيه تكوين الحلقات من الخيوط بطريقة متتالية، ويُستخدم في إنتاج الأقمشة المرنة والمريحة مثل الملابس الداخلية والجوارب.

النسيج بالنول (Weaving)

يُستخدم النول لنسج خيوط السدى واللحمة في أشكال مختلفة مثل التّويل (twill)، والساتين (satin)، والنسيج البسيط (plain).

التلبيد (Felting)

يتم بدمج الألياف معًا عبر الحرارة والضغط والماء، وغالبًا ما يُستخدم لصناعة القبعات، والأقمشة الصناعية، والعوازل الصوتية.

النسيج غير المنسوج (Nonwoven)

تُستخدم فيه تقنيات مثل الربط الحراري، والربط الكيميائي، والإبرة لتشكيل طبقة متماسكة من الألياف دون استخدام أي خيوط.

تصنيف الأنسجة حسب الاستخدام

• أنسجة منزلية: مثل الستائر، وأغطية الأسرّة، والمفارش.

• أنسجة صناعية: تُستخدم في صناعة السيارات، والعزل الحراري، والفلاتر.

• أنسجة طبية: مثل الشاش، والأقمشة الجراحية، وأقمشة الزرع البيولوجي.

• أنسجة تقنية: مثل الأقمشة الذكية، وأقمشة العزل الحراري، وأقمشة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

خصائص الأنسجة الفيزيائية

• الوزن النوعي: يؤثر على مدى ثقل القماش.

• النفاذية: تتعلق بمدى سماح النسيج بمرور الهواء أو السوائل.

• المرونة: مدى قدرة النسيج على التمدد والعودة لشكله الأصلي.

• المتانة: مقاومة النسيج للتمزق والاهتراء.

• الثبات اللوني: قدرة النسيج على الاحتفاظ بلونه بعد الغسيل أو التعرض للشمس.

خصائص الأنسجة الكيميائية

• المقاومة الكيميائية: بعض الأنسجة تقاوم الأحماض أو القلويات، مثل البوليستر.

• قابلية الاحتراق: تختلف الأنسجة في مدى قابليتها للاشتعال، فالصوف مقاوم بطبيعته للحريق.

• التحلل البيولوجي: الألياف الطبيعية قابلة للتحلل، بينما الصناعية تحتاج لوقت أطول.

العلاقة بين نوع الألياف وخصائص النسيج

يتأثر النسيج بشكل كبير بنوع الألياف الداخلة في تركيبه. فمثلًا، الأقمشة القطنية تمتص الرطوبة بسرعة، وتُستخدم في الملابس الصيفية، في حين أن الأقمشة المصنوعة من البوليستر تُستخدم في الملابس الرياضية لكونها خفيفة الوزن وسريعة الجفاف. أما الأقمشة الصوفية فتُستخدم في الملابس الشتوية نظرًا لقدرتها على الاحتفاظ بالحرارة.

تقنيات حديثة في صناعة النسيج

• الأنسجة الذكية: تتفاعل مع البيئة المحيطة مثل درجة الحرارة والضوء والرطوبة.

• الأنسجة المانعة للبكتيريا: تُستخدم في التطبيقات الطبية والملابس الرياضية.

• الأنسجة المقاومة للماء: تُستخدم في إنتاج الملابس الخارجية والمعدات العسكرية.

• الأنسجة القابلة للتحلل: تُطوّر لمواكبة متطلبات الاستدامة البيئية.

تطبيقات النسيج المعاصر

• في صناعة الموضة: يُعد المكون الأساسي للأزياء والملابس الجاهزة.

• في الطب: تُستخدم الأنسجة في زراعة الجلد والأعضاء الاصطناعية.

• في الفضاء: تُصنع ملابس رواد الفضاء من ألياف فائقة المقاومة.

• في الزراعة: تُستخدم الأقمشة لتغطية النباتات وحمايتها من الآفات.

أثر النسيج على البيئة

تُشكّل صناعة النسيج تحديًا بيئيًا كبيرًا بسبب استهلاكها للمياه والطاقة، إضافة إلى التلوث الناتج عن الأصباغ والمواد الكيميائية. الألياف الصناعية خصوصًا، تُنتج كميات كبيرة من النفايات التي يصعب تحللها. ولذلك تتجه الصناعة الحديثة نحو:

• استخدام الألياف القابلة للتحلل.

• إعادة تدوير الأنسجة المستعملة.

• تصنيع أنسجة تعتمد على مصادر نباتية متجددة.

خاتمة

يتكوّن النسيج من شبكة متكاملة من الألياف التي تُنتج بطرق فيزيائية وكيميائية دقيقة تضمن تحقيق خصائص محددة تُلائم الاستخدام المقصود. ويتنوع النسيج حسب نوع الألياف، طرق تصنيعه، وخصائصه الفيزيائية والكيميائية، مما يجعل فهم بنيته ضروريًا في مجالات متعددة تبدأ من صناعة الملابس إلى التطبيقات الطبية والفضائية. ومع التطور العلمي، أصبحت صناعة النسيج أكثر تعقيدًا وذكاءً، مما يستدعي الاهتمام بتطوير أنسجة مستدامة وصديقة للبيئة.

المراجع:

1. Kadolph, S. J. (2010). Textiles (11th ed.). Pearson Education.

2. Shenai, V. A. (1995). Technology of Textile Processing. Sevak Publications.