اعداد الطالبه : حصه سعود الفهيد .
طالبة ماجستير بالمستوى الثالث مسار تصميم وانتاج الملابس

اشراف الدكتورة : سها احمد عبدالغفار أستاذ التشكيل على المانيكان
بجامعة القصيم

.......................

ولدت المواد المركبة في مجالات عديدة بسبب خفة وزنها وتتألف هذه المواد من ألياف ذات مقاومة كبيرة وجسوءة مرتفعة مثل ألياف الزجاج وألياف الكربون وألياف الكيفلر مغمورة في مادة لدنة او مبلمرة او راتنج خفيفة الوزن مثل البوليستر والايبوكسي .

تؤلف القالب او المادة الرابطة بين الالياف كما تقوم بنقل اجهادات القص بين الالياف وتأمين الحماية لها من أي صدمات خارجية ومن اهم المزايا التي تتصف بها المواد المركبة مرونة التصميم بها .

ان الالياف الطبيعية من أصل نباتي معروفة قديماً في صناعة الملابس والحبال ويحصل عليها من ساق النباتات .

والالياف الطبيعية ليس لها مقاومة كمقاومة الياف الكربون او الياف الكيفلار , لكن بعضها لها من جسوءة ألياف الزجاج وبعضها لها مقاومة نوعية ( مقاومة مقسومة على الكثافة ) أكبر من المقاومة النوعية لألياف الزجاج .

أما عند الكلام عن الكلفة فان انتاج الياف الزجاج تصل الى ثلاث اضعاف كلفة انتاج الالياف الطبيعية وكلفة انتاج الياف الكربون والكيفلار تصل غلى ثلاثين ضعفاً .

ولم يكن عالم الازياء بعيد عم سطوة التقنية الحديثة . فبالاضافة الى دور التقنية التقليدي في تصنيع الات واجهزة لحياكة الملابس , ودورها في تقديم وتصنيع اقمشة وانسجة عالية المتانة والنعومة بالاضافة الى الكثير من الادوار التي لعبت في التكنولوجيا دوراً هاماً في خدمة الانسان . وتسهيل حياتة اليومية ولم يقف هذا التطور الى حد معين بل تم توظيفه في عالم الملابس .

والملابس المضادة للرصاص الية عملها تتمثل في وجود اضافات في الالياف تم وضعها في النسيج المستخدم في صناعة السترات الواقية من الرصاص .( محمود نديم : 2005 )

الياف الكيفلار

الياف الكيفلار متعددة الاستخدامات

هي الياف صناعية من البارا اراميد وهي قوية وخفيفة وتشبة الياف الاراميد الاخرى مثل نومكس وتكنورا .يستخدم عن طريق غزله الى حبال او نسجه الى اقمشة

يمكن اعتبار أن اكتشاف الكيفلار هو محض صدفة. كانت كووليك يعمل في شركة

DuPont للمواد الكيميائية، حيث كان يعمل على تطوير ليف يستخدم كمقوي خفيف الوزن لإطارات السيارات، عندما لاحظت أن بأن مزج القليل من بعض البوليميرات التي كان تعمل بها، قد شكلت محلولا رقيقاً وضبابياً. لم يعطى لهذا المحلول أهمية، مع ذلك فقد أرسلت عينة من المحلول لاختبارها، وقد وجد أنّ هذه المادة أقوى بكثير من ألياف أخرى كالنايلون. على الرغم من أنها لم تتابع لاحقاً تطوير تطبيقات الكيفلار، لن تكن تلك التطبيقات ممكنة بدون اكتشافها.

الكيفلار هو بوليمير، مادة مكونة من سلسلة طويلة من جزيئة ذات سلسلة طويلة، بحيث تكونت السلسلة من المئات من الجزيئات الأصغرت، تدعى المونوميرات. المونوميرات المستخدمة لتشكيل الكيفلار هي 1,4-فينيلين ثنائي الأمين وكلوريد التيرفتاويل. إنّ تسمية “كيفلار” هي الاسم

التجاري للبوليمير، تسميته الكيميائية هي

بولي بارافينيلين تيرفتالآميد. هذا هو مايحدث عادة

مع بوليميرات أخرى، التفلون Teflon الموجود في الأواني

وقدور القلي، له الاسم الكيميائي بولي تترافلويو إيتيلين

إن المقاومة الحرارية للكيفلر عالية مقارنة بالبوليمرات الأخرى، كما أنه يحافظ على قوة الشد ورجوعيته في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -196°م. ومن الملاحظ أن قوة الشد له تزداد بشكل طفيف في درجات الحرارة المنخفضة. عند ارتفاع درجة الحرارة عن حد معين، تبدأ مقاومة الشد في الانخفاض بما يصل إلى 10-20%، وتزداد هذه النسبة عند التعريض للحرارة العالية لعدة ساعات. على سبيل المثال فإن الكيفلر يفقد 10% من قوة الشد عند تعريضه لدرجة حرارة 160°م لمدة 500 ساعة، أما عند تعريضه لـ260°م فإنه يفقد 50% من مقاومة الشد بعد 70 ساعة فقط

الرابطة الهيدروجينية في كيفلر

خصائص الياف الكيفلار :

عندما تغزل الياف كيفلر تنتج الياف ذات مقاومة شد كبيرة وذات كثافة نسبية وعند استخدامة كمواد منسوجة فانة مناسب لحبال ارساء السفن .

تستخدم الياف الكيفلار في تصنيع السترات الواقية ولاتستخدم الياف الكيفلر في الاستخدامات الخارجية دون حماية من ضوء الشمس .

إنّ خواص الكفلار مناسبة تماماً لاستخداماته. للمبتدئين، إن كثافته هي أقل من الفولاذ 7.8 يعني ذلك بأنه خفيف الوزن بالمقارنة. هو أيضاً أقوى بـ 5 مرات من الفولاذ على أساس مساواة الوزن. تأتي قوته من القوى ما بين الجزيئية ما بين السلاسل المتراصفة على بعضها لألياف بوليمير الكيفلار. تسمى هذه القوى ما بين الجزيئية بالروابط الهيدروجينية hydrogen bonding إنّ التآثر الكهرومغناطيسي ما بين بعض ذرات الهيدروجين يؤثر في ذرة اوكسيجين أخرى. هناك قوة إضافية مشتقة من تآثر التراصف ما بين الحلقات العطرية السداسية وذلك بين السلاسل المتجاورة على عكس المواد البلاستيكية الأخرى، يتفكك الكيفلار عند درجات حرارة عالية مابين 427-482⁰Cإنّ نقطة ضعف الكيفلار الوحيدة هي قوة الانضغاط. إنّ قوته للشد (الإجهاد التي تتحمله المادة عندما تطبق قوة تجعلها تمتط) مرتفع جداً، لكن قوته للانضغاط (الإجهاد الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تنكسر) هو 1/10 من إجهاد الشد. لهذا السبب لا يستخدم الكيفلار لتطبيقات تتطلب قوة ضغط عالية، مثل المواد البنائية

المواد اللاصقة ومانعات التسرب، وعوازل مصنوعة من الياف الكفلار

قوية ومقاومة للحرارة الألياف دوبونت الكفلار يساعد على تحسين التحكم اللزوجة ومحركات قيمة لإنتاج المواد اللاصقة ومانعات التسرب، والطلاء. وتطبيقات البلاستيك المقوى بالألياف، دوبونت الكفلار يساعد على توفير أفضل السيطرة اللزوجة وخفض التكاليف. A thixotrope ليفي، الكفلار يثخن أو يبني اللزوجة من خلال التوجه عشوائي والتشابك البدني من الألياف والألياف الصغيرة

تساعد هذه الآلية متغيرة الانسيابية المدمج في توفير السيطرة اللزوجة العالية التي لا يتأثر معالجة أو الشيخوخة.لأن الألياف الكفلار مثل هذا الأداء القوي، وهناك حاجة أقل إلى حد كبير في تحقيق خصائص متغيرة الانسيابية مساوية لتلك التي يمكن الحصول عليها مع غيرها من المواد، مثل السيليكا غاضبا، وبالتالي تقليل التكاليف. بالإضافة إلى ذلك، كيفلر هو المثل الأعلى لمجموعة كاملة من درجات الحرارة، من التجميد إلى 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت)، وخاملة في المواد الكيميائية الأكثر شيوعا، بما في ذلك المذيبات العضوية

DUPONT BRANDS

اشتهر استخدامه في الباليستية ومقاومة للطعنة الدروع الواقية للبدن، وينسب كيفلر ® الألياف العلامة التجارية الأراميد مع المساعدة على إنقاذ آلاف الأرواح. خفيفة الوزن وقوية للغاية، انها تستخدم لجعل مجموعة متنوعة من الملابس والاكسسوارات، ومعدات أكثر أمانا، وأكثر خفض مقاومة ودائم.

التطبيقات المعروفة للكيفلار :

أغلب التطبيقات المعروفة للكيفلار هي واقيات الرصاص، وواقيات الجسم، لكن أيضاً يملك استعمالات لا تحصى. يستخدم في لوحات القيادة وأجنحة الطائرات المقاتلة، لاسيما المقاتلة Eurofighter، وأيضاً حاويات الوقود لسيارات الفورمولا 1، من أجل تجنب تمزق الحاوية عند التكسر. تستخدم أيضاً في الملابس الواقية من النيران والقفازات من أجل استخدامها في لاستخدامات عامة. الكابلات والحبال هي أيضاً من ضمن تطبيقات الكيفلار، تستخدم في الجسور المعلقة، كونه أقوى من الفولاذ ولا يتآكل. في النهاية، يستخدم أيضاً في الرياضة، حيث تضاف طبقات لريش البينغ بونغ لجعلهم أكثر خفة ولتحسين قوة ارتدادها. يستخدم أيضاً في أوتار بعض مضارب التنس

سترات واقية للرصاص مصنوعة من الياف الكيفلر

بدلات واقية للرصاص

بدلة واقية للجسم مصنوعة من نسيج الكيفلار

مقاوم للأشعة فوق البنفسجية,

بدلات رسمية مصنوعة من الكيفلار

قطعة نسيج من الكيفلار

قطعة من قماش الكيفلار تصنع لملابس رجل الاطفاء

الألياف المقاومة للاحتراق

مع التطور التجاري للبولي أوليفين المنتظم، دخل تاريخ النسيج في فصل جديد، و يعود فضل ذلك إلى ستيفاني كواليك، من ديو بونت. لدى إعادة تمحيص كيمياء النايلون في عام 1957، قامت بدراسة البولي أميدات الناجمة عن أحماض أروماتية ( حلقات كاربون مغلقة )، و أمينات أروماتية، و ليس النظام الأليفاتي السابق ( سلاسل كربون مفتوحة ) و الذي كان يستخدم في النايلون العادي.

للنايلون الأروماتي بنية هيكلية صلبة لأن الحلقات المتتالية ذات درجة محدودة من ناحية الحرية في الحركة و ذلك على خلفية البنية الأصلية و المتراكمة. مثل هذه النايلونات الأروماتية لا تذوب بسهولة و لكن من السهل تذويبها في أنظمة مذيبة مغايرة و ينجم عن ذلك محلول عالي الكثافة. و بالعمل ضمن أنظمة من هذا النوع، لاحظت كواليك، و هي تحاول تذويب بوليمرات أخرى عديدة،أنها وصلت إلى نقطة، حيث أن إضافة بوليمرات أخرى، ينتج عنها سائل أقل كثافة و ليس محلول الفيسكوس.

عند هذا الحد، نجم عن المحلول بريق نتيجة تشكل طور سائل – كريستالي. و إن غزل الألياف من هذا النظام الكريستالي السائل قاد إلى زيادة ملحوظة في المتانة و الصلابة، و هذا المنتوج المصنع بتلك الطريقة تم تسويقه باسم ” كيلفار”. و الألياف المغزولة من محلول السائل – الكريستالي كانت تبدي عموما متانة عالية و معامل صلابة عالية مع مطاطية مرتفعة .

بمقدور المرء أن يتخيل طور السائل – الكريستالي حيث أن قضيب البوليمرات المستقيم ينتظم في شبكة تشبه عيدان الثقاب أو ” نكاشات الأسنان ” حينما تصف مع بعضها البعض. و إن التعرض للشد أثناء أو بعد الغزل هو أكثر تأثيرا في الحصول على انتظام جزيئي جيد و متانة ألياف عالية في وحدة الوزن ( المتانة الذاتية ) مع معامل مطاطية.

و كنتيجة للانتظام عالي الدرجة، مثل هذه الألياف تصبح ممتازة بعد الشد و لكن ضعيفة بعد الضغط و تنخفض درجة استطالتها و متانتها عند كل عقدة. و معظم المواد تميل إلى خفض متانتها إذا تعرضت للشد بعد ربطها في عقدة، مع مواد أقوى هي بالعادة ذات فقد أعلى. و في جميع الحالات كلما كانت الألياف مصنعة من محاليل سوائل كريستالية تزيد من متانتها و صلابتها إلى حد واضح. و علاوة على ذلك، للـ “كيفلار” مقاومة ممتازة ضد النار و هو لا يحترق حتى بالتلامس المباشر مع لهب البروبان.

إن الطبيعة المقاومة للنار في الكيفلار التي تقترن بمتانة عالية و صلابة مرتفعة جعلت منه مادة يقع عليها الاختيار لصناعة قمصان ضد الرصاص، و معاطف رجال الإطفاء، و سوى ذلك من الأدوات التي تستخدم في الحماية. و بالتوصل إلى تفهم إمكانية الاستخدامات الجديدة لمواد عالية من ناحية الأداء، تحركت صناعة الألياف بسرعة لتصنيع ألياف مبتكرة و غريبة أخرى. على سبيل المثال، صنعت شركة سيلانيزألياف PBI( بولي بينز إيميدازول ) ( 7 ) لها مقاومة فائقة ضد التعرض للسان اللهب و تستخدم في إنتاج قفازات خاصة بالعمل قرب معادن منصهرة و من أجل بذات رجال الفضاء.