چرا الیاف طبیعی پشم بهتر از الیاف مصنوعی است؟

 

 

الیاف پشم و کاربردهای آن

دکتر جف نایلور

فناوری نساجی و الیاف CSIRO

معرفی

به دنیای جذاب الیاف پشم خوش آمدید. ساختار شگفت انگیز پشم باعث بسیاری از خصوصیات باشکوه می شود.

با نگاهی دقیق به الیاف پشم ، لایه به لایه ساختارهای مرتب شده آشکار می شود. الیاف پشم فقط یک مخلوط آمورف از "مولکول های پشم" نیست.

این بسیاری از لایه های ساختار کلید ثروت از ویژگی های الیاف پشم است.

در این سخنرانی برخی از خصوصیات اصلی را خلاصه خواهیم کرد.

دانش پشم برای طراحان و خرده فروشان

الیاف پشم و کاربردهای آن: دکتر جف نایلور

گرما

احتمالاً اولین چیزی که با ذکر کلمه "پشم" به ذهن خطور می کند گرما است.

چندین دلیل خوب برای این امر وجود دارد. در روزهای اولیه پردازش منسوجات ، تجهیزات ریسندگی و بافندگی بسیار پیچیده تر از امروز بود.

چین و چروک زیاد پشم به این معنی بود که می توان آن را به راحتی در نخهای نرم و مودار چرخاند تا پارچه های ضخیم و عایق که در بازار لباس تحت سلطه بودند ، قبل از جهانی شدن حرارت مرکزی. خاصیت فیزیکی منسوجات مسئول گرما عایق حرارتی است.

 گرما از طریق منسوجات با نرخی که توسط اختلاف دما بین دو وجه پارچه و عایق حرارتی خود نساجی تعیین می شود ، جریان می یابد.

بدن انسان برای حفظ زندگی باید دمای مرکزی یا هسته را در یک باند کاملاً باریک در حدود 35 درجه سانتیگراد حفظ کند.

 در شرایط سرد ، اختلاف دما بین بدن و اطراف می تواند بسیار زیاد باشد.

ما لباس می پوشیم تا میزان اتلاف گرما را تا حدی کاهش دهیم که امکان پذیر باشد

مکانیسم کنترل داخلی ما برای حفظ دمای هسته امن ، پوشیدن و درآوردن لباس در صورت لزوم.

منسوجات عمدتا از هوا تشکیل شده اند ، که عایق بسیار بهتری نسبت به الیاف است ، بنابراین در غیاب حرکت هوا قابل توجه ، عایق حرارتی تا حد زیادی تابعی از ضخامت پارچه است.

دو لایه از هر نساجی معین دو برابر و همچنین یک ، سه عایق سه بار و غیره. شهرت دیرینه پشم برای گرما را می توان به دلیل انعطاف پذیری و انعطاف پذیری بالای آن دانست ، که در کنار هم ویژگی های عایق عالی پارچه های بافتنی و دوونا را در بسته بندی ارائه می دهد که دارای وزنی سبک است ، در برابر پوست احساس لطافت می کند و دارای رطوبت برجسته است ، ترکیبی که توسط هیچ فیبر دیگری قابل تکرار نیست.

برخی از الیاف مصنوعی با یک هسته یا هسته توخالی اکسترود می شوند ، که ادعا می شود مقدار هوای محبوس شده در منسوجات را افزایش می دهد. این الیاف به طور کلی برای تولید مواد عایق مورد استفاده قرار می گیرند که نسبت فیبر نسبت به حجم کل معمولاً کمتر از یک درصد و اغلب بسیار کمتر است. حتی اگر هسته 50٪ سطح مقطع الیاف را تشکیل دهد ، مقدار هوای بی حرکت درون الیاف نسبت به حجم هوای موجود در ساختار بی اهمیت است ، بنابراین خصوصیات عایق بندی این مواد تفاوت قابل توجهی با الیاف معمولی گرمای پشم جنبه دیگری دارد که در بین مواد عایق بندی منحصر به فرد و بسیار مناسب لباس زمستانی است.

لباسهای پشمی هنگامی که از محیط گرم داخل خانه به زمستان سرد و مرطوب خارج می شوند ، گرما تولید می کنند.

 این تأثیر در پنج یا ده دقیقه اول پس از قدم زدن در بیرون بیشتر دیده می شود ، اما چند ساعت طول می کشد.

این کیفیت را می توان ناشی از تنظیم مجدد زیاد و سریع مقدار بخار رطوبت درون الیاف پشم دانست که از محیط گرم و خشک داخلی به محیط سرد و مرطوب خارج می شود. انرژی گرمای آزاد شده به راحتی برای یک فرد مشهود مشخص نیست.

این واقعیت که باعث افزایش مداوم دمای کل لباس می شود تا تغییر سریع در نزدیکی پوست ، که برای تحریک سنسورهای دمای پوست مورد نیاز است.

با این حال ، به طور فعال شوک حرارتی بدن را هنگام انتقال از داخل به خارج کاهش می دهد.

مواد تغییر فاز به طور فزاینده ای با منسوجات ترکیب می شوند تا نوعی بافر حرارتی در برابر سرما را فراهم کنند.

به طور معمول ، این ها موم های پارافینی با نقطه ذوب نزدیک به دمای بدن هستند که وقتی جامد می شوند ، گرمای نهان همجوشی را آزاد می کنند تا هنگام محافظت در فضای باز یا پایین آمدن درجه حرارت ، از آن در برابر سرما محافظت کنند.

 این موم در کره های اکریلیک محصور شده است که به عنوان پوشش به منسوجات زده می شود و یا با برخی از پلیمرهای مصنوعی خارج می شود.

 لازم به یادآوری است که انرژی گرمایی موجود در این مرحله کمتر از یک دهم انرژی آزاد شده توسط پشم است زیرا در تغییر رطوبت از کاملاً خشک به اشباع تبدیل می شود.

 پشم یک بافر طبیعی قدرتمند است.

آب در پشم

پشم را می توان به عنوان یک فیبر "فعال" در نظر گرفت. این ماده می تواند بخار رطوبت را جذب کرده و جذب کند. این فرایند نوعی واکنش تعادل است.

میزان رطوبت موجود در فیبر نتیجه تعادل فیزیکی-شیمیایی بین رطوبت نسبی سطح فیبر ، دما و مقدار آب موجود در فیبر است. در صورت تغییر رطوبت یا دما ، رطوبت فیبر به سرعت دوباره به حالت تعادل جدید می رسد.

مولکول های بخار آب جذب شده توسط پشم به مکان های شیمیایی خاصی در ساختار متصل می شوند و مقداری از انرژی خود را به عنوان گرما از دست می دهند.

بیشتر این انرژی از تراکم م effectiveثر بخار آب متحرک حاصل می شود ، اما برخی از آن از پیوند شیمیایی ضعیف مولکول های آب به این مکان ها ناشی می شود. وقتی این روند معکوس شد ، انرژی از فیبر گرفته می شود تا آب پیوند خورده را دوباره به حالت متحرک تبدیل کند. بنابراین جذب رطوبت توسط پشم با افزایش رطوبت ، دمای فیبر افزایش می یابد و رطوبت بدنبال کاهش رطوبت باعث کاهش آن می شود.

 مقدار گرمای درگیر کاملاً قابل توجه است. یک کیلوگرم خشک پشم قرار داده شده در اتمسفر هوای اشباع شده از رطوبت ، تقریباً همان گرما را که با پتو برقی که به مدت هشت ساعت کار می کند ، آزاد می کند.

یک نمونه خوب از این امر این است که یک مشت پشم (الیاف ، نخ یا پارچه) را که در اجاق خشک شده است بگذارید و اجازه دهید در شرایط خشک خنک شود. هنگامی که به آرامی از اتمی ساز با آب پاشید ، پشم گرمای کافی آزاد می کند تا باعث بالا رفتن درجه حرارت آن شود به اندازه 10–12oC.

از آنجا که پشم در مقایسه با سایر الیاف پوشاک ظرفیت زیادی در جذب بخار آب دارد ، توانایی منحصر به فردی در تعامل با این تغییرات دارد به گونه ای که باعث می شود شرایط پوست برای فرد پوشیده تر باشد (نگاه کنید به شکل 1).

چنین تغییراتی می تواند در محیط خارج از لباس یا در اقلیم داخلی لباس رخ دهد.

بین شرایط آب و هوایی که به طور معمول در زمستان و تابستان تجربه می شود و بین شرایط آب و هوایی لباس در هنگام استراحت و فعالیت تفاوت های زیادی وجود دارد.

پشم می تواند با این شرایط سازگار شود ، مزایایی مانند گرما هنگام جابجایی در فضای باز در آب و هوای سرد و مرطوب و خنک شدن در آب و هوای گرم و مرطوب را فراهم می کند.

بخار آب از طریق پوست پخش می شود یا از سطح پوست تبخیر می شود از طریق لباس به محیط منتقل می شود زیرا در غلظت رطوبت هوا از داخل به خارج کاهش می یابد.

 افزایش تعریق رطوبت لباس را افزایش می دهد و باعث می شود که پشم مقداری از رطوبت آزاد شده را بگیرد تا به سطح تعادل بالاتری برسد. این جذب بخار رطوبت اضافی به افزایش آشکار میزان رطوبت از دست رفته از هوای مجاور پوست کمک می کند ، به همین دلیل موادی که از نظر توانایی جذب بخار رطوبت متفاوت هستند ، به نظر می رسد که برای استفاده کنندگان از تنفس متفاوت است. شهرت پشم به عنوان الیافی که به ویژه تنفس می کند به این دلیل است که ظرفیت بخار بالای رطوبت آن را قادر می سازد تا در چنین شرایطی به طور موثرتری پاسخ دهد.

نشستن پشم برای مدت طولانی راحت است زیرا باعث می شود تا محیط میکروسکوپی در پشت و باسن ایجاد شود.

رطوبت آزاد شده توسط آن قسمتهای بدن در تماس با صندلی یا مبلمان اتاق نشیمن نمی توانند به راحتی به اطراف فرار کنند ، و می توانند به احساس لختگی منجر شوند. صرف نظر از اینکه از آن به عنوان پارچه تودوزی استفاده شود یا از پارچه شلوار یا دامن که بین بدنه و تودوزی قرار گرفته است ، پشم باعث افزایش رطوبت می شود و احتمال ناراحتی را کاهش می دهد.

یک کیلوگرم پشم خشک که در اتمسفر هوای اشباع شده از رطوبت قرار می گیرد ، تقریباً همان گرمای آزاد شده توسط پتو برقی را که به مدت هشت ساعت کار می کند ، آزاد می کند.

محافظت در برابر رطوبت

تمام الیاف نساجی قادرند بخار رطوبت را از هوای اطراف خود جذب و جذب کنند زیرا سطح رطوبت در این هوای مجاور بالا و پایین می شود - خاصیتی که به عنوان رطوبت شناخته می شود.

پشم تقریباً 35٪ از توده خشک خود را در رطوبت 100٪ جذب می کند ، که بیش از هر فیبر دیگر است.

مولکول های جداگانه آب در ساختار الیاف منتشر و خارج می شوند ، به طور آزاد به گروه های شیمیایی متصل می شوند که به آب میل می کنند. از آنجا که پشم دارای ساختار شیمیایی بسیار پیچیده ای است ، دارای بسیاری از این مکان های اتصال نسبت به پلیمرهای مصنوعی ساده یا سلولز است و بنابراین رطوبت سازترین فیبرهای پوشاک است.

وزن آب موجود در فیبر که به عنوان درصدی از وزن خشک بیان می شود به عنوان بازیابی شناخته می شود. بین بازیابی و شرایط غالب در هوای اطراف ، به ویژه رطوبت نسبی و درجه حرارت کمتر ، یک رابطه ثابت وجود دارد. برای پشم ،

بازیابی از تقریباً صفر در هوای خشک تا حداکثر حدود 35٪ در هوای اشباع شده متفاوت است.

اشباع مجدد پنبه ، بعدی ترین فیبر رطوبت دار ، از 24٪ است. ارقام بازیابی مربوط به برخی از الیاف نساجی رایج در جدول 1 نشان داده شده است. اکثر الیاف مصنوعی اشباع مجدد زیر 10٪ دارند. برخی اصلاح شده اند تا با افزودن گروه های جذب کننده آب به ستون فقرات پلیمر ، مجدداً بهبود یابند ، اما این پیشرفت اندک است.

پلی استر معمولی در اشباع کمتر از 1٪ آب جذب می کند. برای پلی استر اصلاح شده ، این حدود 5٪ افزایش می یابد. نمودار نشان داده شده در شکل 1 ، تصویری ساده از روابط مختلف رطوبت بازیابی به نسبی برای پشم ، پنبه و پلی استر را نشان می دهد.

توانایی الیاف نساجی در واکنش منفعل به تغییرات در محیط خارجی باعث ایجاد خاصیت راحتی سایش می شود که به عنوان بافر کننده رطوبت شناخته می شود و بیشتر به عنوان تنفس شناخته می شود.

بافر بخار رطوبت فرآیندی است که به موجب آن لباس های نزدیک پوست با افزایش رطوبت بدن رطوبت موجود در میکرو اقلیم به دام افتاده را جذب کرده و با کاهش رطوبت آن را آزاد می کنند. با کاهش سرعت تغییر ، نساجی به طور موثری اثر را در پوست ایجاد می کند.

احساسی که در نتیجه تغییرات خارجی در پوست ایجاد می شود ، هم به سرعت و هم به میزان تغییر بستگی دارد. پوست انسان در تشخیص سطح واقعی دما و رطوبت در سطح خود بسیار خوب نیست اما نسبت به تغییر ، حتی بسیار حساس است

تغییرات کوچک با تغییرات سریع تر می تواند به یک واکنش حسی قوی تر ، یعنی آگاهی بیشتر از تغییر ، افزایش یا کاهش دما را در هر ثانیه تشخیص دهد. در طول فعالیت بدنی ، سطح رطوبت در لباس است.

افزایش و سقوط میکرو آب و هوا ، اغلب بسیار سریع. هرچه اثر بافر بیشتر باشد ، فرد کمتر از تغییر آگاه است و بنابراین سطح راحتی درک شده او بهبود می یابد.

از آنجا که پشم ظرفیت بیشتری از هر الیاف دیگر برای ذخیره بخار رطوبت دارد ، در الیاف پوشاک از نظر توانایی کنترل رطوبت هوای اطراف بی نظیر است.

نمودار نشان داده شده در شکل 2 نشان می دهد که چگونه صورت داخلی پشم یک لباس Sportwool سرعت افزایش بخار رطوبت در میکرو آب و هوای لباس را نسبت به یک محصول پلی استر معادل کاهش می دهد.

این داده ها از میکروکلیم پوستی ورزشکارانی که در یک اتاق آب و هوایی ورزش می کنند به دست آمده است. اثر Sportwool در کنار پوست باعث کاهش چشمگیر آگاهی از رطوبت می شود.

رطوبت و خشک شدن

ادعایی که اغلب توسط صنایع الیاف مصنوعی استفاده می شود این است که ظرفیت عظیم پشم برای نگه داشتن رطوبت از ضررهاست زیرا آب موجود در فیبرهای نزدیک پوست منجر به احساس رطوبت می شود.

دیگر اینکه این رطوبت باعث خشک شدن نساجی پشم کندتر از مواد مصنوعی می شود. در حقیقت هیچ چیز نمی تواند فراتر از حقیقت باشد.

بخار رطوبت موجود در داخل الیاف پشم از نظر شیمیایی متصل می شود. نه به عنوان یک مایع در داخل الیاف رفتار می کند و نه به عنوان یک مایع به سطح فیبر خارج می شود.

تحقیقات نشان داده است که رطوبت پشم تأثیر مفیدی در درک رطوبت پارچه های پشمی دارد. برای منسوجات قابل مقایسه با وزن و ضخامت معادل حاوی مقادیر مساوی آب اضافی (بیشتر از مقدار معمول در اثر بازیافت اثر) ، پشم همیشه خشک تر از مواد مصنوعی است. در شرایط کم رطوبت محیط تفاوت آشکار است و با افزایش رطوبت یا افزایش رطوبت پارچه کمتر می شود.

این رفتار را می توان از نظر تبادلات گرما و رطوبت که هنگام تماس پارچه های مرطوب با پوست اتفاق می افتد ، توضیح داد. در بیشتر مواقع ، رطوبت اضافی از پارچه تبخیر می شود ، بنابراین دمای آن پایین تر از محیط است

پوست در دمایی بالاتر از محیط قرار خواهد گرفت. احساس رطوبت را می توان به کاهش دما در هنگام تماس با پوست نسبت داد - هر چه افت و سرعت بیشتر ، پارچه را احساس می کند. با جذب رطوبت اضافی به الیاف ، پشم دارای یک است.

میزان کمتری از تبادل رطوبت با محیط اطراف نسبت به مواد مصنوعی رطوبت کمتر و درجه حرارت بالاتر را قبل از تماس با پوست حفظ می کند. بنابراین افت دمای پوست که در هنگام تماس اتفاق می افتد کمتر است و پارچه احساس خشکی می کند.

با پارچه هایی که کاملاً مرطوب هستند ، میزان تبخیر رطوبت فقط توسط شرایط آب و هوایی اطراف تعیین می شود. خشک شدن هر دو پارچه از یک منطقه که به همان میزان آب داشته باشند ، بدون توجه به نوع فیبر درگیر این امر در نمودار 5 نشان داده شده است. در هر حالت شیب خط که در واقع میزان از دست دادن رطوبت است ثابت است.

کل زمان لازم برای خشک شدن پارچه به میزان آب موجود در آن در آغاز فرایند خشک شدن بستگی دارد.

الیاف هیدروفوبیک مانند پلی پروپیلن در مقایسه با الیاف کاملاً آب دوست ، مانند پنبه ، پس از غوطه وری کامل مقدار کمی آب را در خود نگه می دارند و به نظر می رسد در نتیجه زودتر خشک می شوند.

  با این حال فیلم های پلی پروپیلن که برای بسته بندی پلاستیک استفاده می شود به طور منظم تصفیه می شوند تا آنها را آب دوست بدست آورند تا جوهرهای چاپی مورد استفاده برای برچسب زدن را حفظ کنند.

یکی از عوامل کلیدی که بر میزان آب نگهداری شده در پارچه ها تأثیر می گذارد ، انرژی سطح فیبر است. شیمی سطح الیاف به یک حوزه پیشرفته علوم نساجی تبدیل شده است و امروزه یکی از جنبه های مهم بسیاری از محصولات نساجی است. تقریباً می توان شیمی سطح هر الیاف را تغییر داد تا انرژی سطح آن در هر نقطه ای از حد شدید آبگریز و به شدت آب دوست باشد.

  پارچه های پشمی را می توان با استفاده از فلوئورکربن ها تصفیه کرد تا باعث شود آب آنها خیلی کم حفظ شود و به همان سرعتی که خشک می شود ، خشک شود و یا با مواد آب دوست درمان شود تا به طور موثر تری برای محصولات مانند لباس ورزشی عرق کند. می توان گفت پارچه های دو لایه مانند Sportwool مزایای هر دو را به دست می آورند.

فتیله

حرکت آب مایع در لباس ، معروف به فتیله سازی ، با اصول فیزیکی کاملاً مختلفی نسبت به جذب بخار رطوبت و دفع آن ، همراه است.

حرکت مولکول های بخار آب از طریق ساختار شیمیایی داخلی فیبراست .

فتیله فقط شامل سطح خارجی فیبر است. اگر آب مایع را به آبگریز (منفجر کننده آب) جذب کند ، می تواند از آب دوست باشد (آب دوست).

میلیون ها فضای هوایی کوچک بهم پیوسته بین الیاف وجود دارد که پارچه های نساجی را تشکیل می دهند. تراز موازی الیاف در نخ ها و ابعاد کوچک فیزیکی فضاهای بین آنها به این معنی است که رفتار فتیله سازی پارچه با اصول مشابه فسیل مایعات در مویرگ ها اداره می شود.

عوامل اصلی در این فرآیند ، جذب بین مایع و سطح الیاف (معروف به انرژی سطح فیبر) و اندازه فیزیکی خود مویرگ ها است.

انرژی سطح تعدادی از الیاف طبیعی و مصنوعی عمومی در جدول 2 نشان داده شده است.

اکثر الیاف پوشاک دارای انرژی سطح مشابه هستند ، به استثنای الیاف سلولزی مانند پنبه ، کتان و کتان. انرژی سطح بالای الیاف سلولزی دلیل استفاده گسترده آنها برای محصولات جاذب آب مانند حوله های حمام و حوله های چای است. اصلاح رفتار فتیله سازی با افزایش یا کاهش انرژی سطح فیبر نسبتاً آسان است. پارچه های فعال ورزشی ، مانند Sportwool ، معمولاً با استفاده از مواد آب دوست درمان می شوند تا انرژی سطح آنها افزایش یابد و از این رو عملکرد فتیله سازی افزایش یابد. در انتهای دیگر طیف ، از پلیمرهای آبگریز مانند سیلیکون ها و فلوروکربن ها برای کاهش انرژی سطح پارچه ها استفاده می شود تا به طور کلی فتیله برای استفاده های نهایی مانند لباس باران متوقف شود.

در حالت طبیعی خود ، سطح خارجی الیاف پشم با لایه ای از لیپیدها یا مواد مومی پوشیده شده است که نسبتاً آبگریز هستند. پارچه های پشمی ساخته شده از الیافی که تحت شیمیایی قرار نگرفته اند تمایل به آب فتیله شدن ندارند و یا این کار را ضعیف انجام می دهند.

برخی از محصولات پشم سنتی که قبل از درمان های سطح مدرن در دسترس بود ، شامل پوشاندن پارچه با یک چربی طبیعی برای جلوگیری از خارج شدن آب بود.

این ترفندی بود که ماهیگیران اسکاندیناوی بر روی دستکشهای پشمی استفاده می کردند. اگر لیپیدها توسط فرآیندهایی مانند کلرزنی یا اکسیداسیون با تیمارهای پلاسما از بین بروند ، سطح فیبر کاملاً آب دوست می شود.

پارچه های پشمی که به این روش درمان می شوند ، آب را کاملاً فتیله می کنند.

پارچه های پشمی تمیز شده با ماشین اغلب به طور قابل توجهی بهتر از معادل های درمان نشده فتیله می شوند. به عنوان مثال پشم مورد استفاده در صورت داخلی Sportwool با شستشوی دستگاه شسته می شود.

پارچه های پشم ورزشی پس از ساخت با یک ماده آب دوست که کمی سطح انرژی پشم را افزایش می دهد ، اما انرژی سطح صورت پلی استر خارجی را افزایش می دهد ، درمان می شوند. این تفاوت در انرژی سطح چیزی است که مسیر اصلی را هدایت می کند

رفتار فتیله ای Sportwool همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است.

فتیله سازی همچنین عامل اصلی خشک شدن پارچه ها است. این تصور غلط رایج است که پارچه های مصنوعی زودتر از نمونه های طبیعی خود خشک می شوند. در حقیقت میزان تبخیر از پارچه ها صرفاً به شرایط آب و هوایی غالب بستگی دارد و کاملاً مناسب است ومستقل از الیاف درگیر.

  زمان خشک شدن با توجه به مقدار آب موجود در پارچه که باید تبخیر شود تعیین می شود. پارچه هایی که پس از شستشو و چرخش خشک می شوند ، پارچه هایی که به شدت آب بیشتری در خود نگه می دارند و خشک شدن آنها بیشتر از پارچه هایی است که ضعیف تر هستند.

مقاومت در برابر لکه ، ضد آلودگی و تمیز کردن آسان

 همه پارچه های خاک با استفاده از آلودگی ممکن است به چندین روش از جمله ریختن تصادفی لکه های مایع ، جاذب ساکن خاک و گرد و غبار و رسوب مجدد خاک در هنگام شستشو و خشکشویی صورت گیرد. همه این مشکلات کثیفی بسته به نوع الیاف و کاربرد آن در میزان کمتری یا کمتر اتفاق می افتد. به عنوان مثال ، برای روکش مبلمان ، رنگ آمیزی و رسوب خاک خشک منتقل شده از هوا و لباس مهم است ، در حالی که برای پوشاک ، رنگ آمیزی مایع از اهمیت بیشتری برخوردار است.

کالاهایی که از پشم ساخته می شوند به طور طبیعی ضد آب هستند. این به این دلیل است که سطح پشم دارای پوشش مومی و لیپیدی بسیار نازکی است که از نظر شیمیایی با سطح پیوند خورده است. لایه پیوند خورده بر روی مقیاس های همپوشانی سطح الیاف گسترش می یابد و با تمیز کردن ، شستشو یا پردازش به راحتی نمی توان آن را از بین برد. نتیجه این لایه سطحی این است که الیاف پشم از نظر طبیعی بیشتر از سایر الیاف نساجی دارای سطح انرژی کم هستند.

جدول 2 نشان می دهد که انرژی سطح پشم کمتر از پنبه ، نایلون یا پلی استر است و با سطح آبگریز پلی پروپیلن قابل مقایسه است. این بدان معناست که قطرات آب به آرامی روی سطح پشم لمس می شوند و قبل از جذب شدن در پارچه مهره می شوند و می غلتند. این اجازه می دهد تا زمان ریختن مایعات از پارچه پشمی قبل از ایجاد لکه های دائمی پاک شود. با استفاده از یک لایه فلوئوروشیمیایی که انرژی سطح فیبر را بیشتر کاهش می دهد ، می توان محافظت بیشتری کرد

مواد شیمیایی فلور مقاومت در برابر آب و لکه های پایه روغنی ایجاد می کنند و به طور گسترده ای برای پارچه های داخلی و پارچه ای که شستن آنها دشوار است ، استفاده می شود.

انرژی کم سطح پشم همچنین در مقایسه با اکثر الیاف دیگر میزان برداشت خاک خشک را کاهش می دهد. این خصوصاً برای پوشش کف مهم است. آلودگی فرشهای ساخته شده از الیاف مختلف در شکل 8 مقایسه شده است ، که به وضوح نشان می دهد که پس از جاروبرقی پشم خاک کمتر از الیاف نایلون یا اکریلیک را حفظ می کند.

الیاف پشم کمتر از سایر الیاف فرش خاک گرفته و پاک می شود. ذرات خاک (قطر 2–5 میکرون) در تق تق بین الیاف نایلون و اکریلیک نگهداری می شود. به عدم تأثیر نسبی جاروبرقی برای از بین بردن خاک توجه کنید.

شکل 8: کثیف شدن الیاف فرش: پشم ، اکریلیک و نایلون.

یکی از جنبه های مهم حفظ ظاهر برای کالاهای پوشاک ، توانایی پارچه برای آزاد کردن خاک در هنگام شستشو یا خشکشویی است.

کاملاً مشهود است که حذف خاک به طور کلی از الیاف آبگریز مانند پلی استر دشوارتر است و می تواند پس از شستشو و خشکشویی به پارگی پارچه منجر شود. این پدیده که "خاکستری" نامیده می شود ، به دلیل تجمع خاک خشک و روغنی در سطح الیاف است. اگرچه سطح پشم در شرایط محیطی آبگریز است ، الیاف به راحتی رطوبت را جذب می کند و در شستشو متورم می شود و یک سطح آب دوست می دهد که باعث آزاد شدن خاک می شود. شوینده های مدرن شامل اجزایی برای کمک به آزادسازی خاک هستند و همچنین مواد نهایی برای آزادسازی خاک برای پارچه ها در دسترس است تا از بین بردن خاک روغنی و خشک در هنگام شستشو تقویت شود.

در سال های اخیر ، درمان های ضد لک هم برای پوشاک و هم برای پوشش کف محبوب شده اند. هدف از این اتمام ها از بین بردن لکه های باقیمانده پارچه ای است که دچار ریختن مواد غذایی و مایعات شده است.

  در فرشها ، این امر با دفع نشتهای آبی و روغنی با استفاده از پایان فلوروشیمیایی و دوم با محدود کردن انتشار و احتباس لکه های اسیدی (به عنوان مثال مواد رنگی خوراکی و آشامیدنی) درون فیبر از طریق لایه مقاوم در برابر لکه (مسدود کننده لکه) که در هنگام رنگ آمیزی به فیبر اعمال شده است.

پوشاک پشم اغلب فقط با استفاده از یک ماده شیمیایی فلوئوروشیمیایی درمان می شود تا باعث دفع لکه های آبی و روغنی شود. اتمام فلوئوروشیمیایی که اخیراً توسعه یافته است ، از دوام عالی در برابر شستشو و خشکشویی برخوردار است و بسیاری از آنها می توانند در یک محیط آبی دوباره تغییر جهت دهند تا انرژی سطح سطحی را افزایش داده و در نتیجه آزاد سازی خاک را تسهیل می کند. کالاهای بافته شده و بافتنی تصفیه شده می توانند استانداردهای عملکرد ضد آب و ضد لک را برای محصولات مراقبت آسان بدون مواد شیمیایی اضافی مسدود کننده لکه برآورده کنند.

ترکیبی از خاصیت دفع آب در برابر طبیعی پشم و مقاومت در برابر خاک با مواد مقاوم در برابر لکه های مدرن می تواند کالاهایی پشمی تولید کند که در برابر لکه ها مقاوم بوده و به راحتی تمیز می شوند و با حفظ ظاهر بیشتر در طول چرخه عمر محصولات خود ، تمیز می شوند.

مقاومت در برابر شعله

مثلث آتش نشانی در شکل 9 نشان می دهد که برای پشتیبانی از احتراق به سه جز نیاز است. وجود سوخت ، اکسیژن و گرما همه ضروری هستند. هر یک از این سه مورد را بردارید و آتش خود را خاموش می کند.

از میان الیاف نساجی که به طور معمول وجود دارد ، پشم مقاوم در برابر شعله است. پشم دارای پیچیده ترین ساختار الیاف است که از طریق تکامل بهینه شده و از آن برای محافظت حرارتی پستانداران استفاده می شود. چندین عامل در این ساختار همچنین در برابر مقاومت در برابر شعله طبیعی پشم نقش دارند.

به طور خاص ، در مقایسه با سایر الیاف مشترک ، پشم دارای ویژگی های زیر است:

  • دمای اشتعال بالا (570-600 درجه سانتیگراد) ،
  • یک شاخص اکسیژن محدود کننده بالا (25-26٪) ،
  • گرمای کم احتراق و آزاد شدن گرمای کم
  • مقدار زیاد نیتروژن (14٪)
  • میزان رطوبت بالا
  • ذوب یا چکه نمی کند
  • این یک ذغال سنگ عایق خود ساخته که از گسترش بیشتر شعله جلوگیری می کند.

در حالی که اکثر الیاف نساجی پلیمرهایی هستند که عمدتا حاوی کربن و هیدروژن هستند ، که می توانند به راحتی بسوزند ، پشم همچنین حاوی مقادیر زیادی ازت و گوگرد است. در حقیقت ، بسیاری از افزودنی های ضد حریق که برای مواد دیگر استفاده می شوند ، دارای مقدار زیادی نیتروژن هستند. بنابراین پشم برای تسریع در احتراق به سطح اکسیژن بیشتری در جو اطراف احتیاج دارد.

غلظت محدود اکسیژن مورد نیاز برای حمایت از احتراق پشم در آزمایشات استاندارد بالاتر از غلظت اکسیژن محیط در هوا (21٪) است. بنابراین ، اشتعال پشم دشوار است ، اما هنگامی که آن را مشتعل کرد ، شعله به آرامی گسترش می یابد و خاموش شدن آن آسان است.

الیاف پشم از سلولهای کراتینه شده جمع می شوند. سلولهای قشری کشیده در مرکز فیبر توسط لایه ای از سلولهای کوتیکول از محیط محافظت می شوند.

این سلولهای لایه خارجی حاوی مقادیر زیادی گوگرد هستند. علاوه بر این ، فیبر توسط یک مجموعه غشای سلولی که به آرامی با هم پیوند خورده است ، نگه داشته می شود. هنگامی که پشم تا نقطه احتراق گرم می شود ، این ساختار تمایل به کف دارد ، و یک لایه عایق از مواد پیرولیز شده را فراهم می کند که گرما و اکسیژن را از سوخت جدا می کند.

به دلیل ویژگی های طبیعی اشتعال پذیری کم ، پشم به طور سنتی در بسیاری از کاربردهای فنی ، از لباس شب و لباس محافظ گرفته تا حمل و نقل و الزامات نظامی خاص ، فیبر انتخاب شده است.

ساختار و تراکم پارچه (جرم در واحد سطح) ، همراه با طراحی محصول در نظر گرفته شده ، پارامترهای مهمی در هنگام بررسی عملکرد قابل اشتعال محصولات نساجی هستند. پارچه های سنگین تر و متراکم تر با سطح صاف ، همراه با هوا به جز طرح ها ، بهترین عملکرد را دارند.

جامعه علمی گسترده تری از آتش سوزی اکنون تشخیص داده است که میزان انتشار گرما خطر واقعی را در شرایط واقعی آتش سوزی تعیین می کند و آزمایش های مختلفی برای اندازه گیری این خاصیت ایجاد شده است. به عنوان مثال ، الیافی مانند پنبه ، که گرمای احتراق کمی دارند ، دارای سرعت نسبتاً بالایی از انتشار گرما هستند که میزان گسترش آتش و شدت سوختگی را تعیین می کند. پشم هم گرمای احتراق کمی دارد و هم سرعت آزاد شدن گرما کم است.

جدول 5 خلاصه ای از خصوصیات قابل اشتعال الیاف انتخاب شده را ارائه می دهد ، اگرچه مقادیر واقعی بسته به روش های آزمایشی به کار رفته متفاوت است.

جدول 3: خلاصه ای از خصوصیات قابل اشتعال فیبر. مقررات فزاینده ای در حال حاضر حتی برای برخی از کاربردها حتی الیاف قابل اشتعال ذاتی مانند پشم را نیز باید با مواد بازدارنده شعله درمان کرد. اینها شامل لباس شب کودکان ، وسایل خانگی و تجاری ، وسایل حمل و نقل عمومی و لباس محافظ است.

مقاومت در برابر شعله تمام منسوجات ، از جمله محصولات پشمی ، با درمان های شیمیایی انتخاب شده می تواند بهبود یابد. در ابتدا ، درمان های ضد حریق پشم بر اساس اشباع بورات ها ، فسفات ها و تا حدی محدود ، ترکیبات آلی فسفر بود که بیشتر با الیاف سلولزی مرتبط هستند.

معرفی الزامات سختگیرانه تری برای اثاثیه هواپیمایی ناشی از بررسی استانداردهای عمومی هواپیمایی بود که همزمان با انتشار هواپیماهای جسم گسترده در اوایل دهه 1970 بود. بسیاری از درمانهای قابل اشتعال موجود در آن زمان نیازهای جدید را برآورده نمی کنند ، بنابراین دبیرخانه بین المللی پشم یک درمان جدید ضد شعله بر اساس واکنش نمک زیرکونیوم یا تیتانیوم با پشم ایجاد کرد.

مجموعه ای از درمان ها ، بر اساس این دو فعال ، سرانجام تحت عنوان عمومی Zirpro ساخته شد تا انواع استاندارد های قابل اشتعال و ادعاهای مراقبت را پوشش دهد. تیمارهای زیرپرو را می توان با مقاومت در برابر شعله با مقاومت در برابر انقباض ، دفع روغن و آب و در بعضی موارد ، رنگرزی ترکیب کرد.

درمان های زیرپرو بر اساس فرسودگی نمک های زیرکونیوم یا تیتانیوم با بار منفی ، تحت شرایط اسیدی ، بر روی پشم دارای بار مثبت انجام می شود. این نتیجه در رسوب تنها حدود 3٪ از بازدارنده های شعله در داخل الیاف با اثر ناچیز بر خواصی مانند دسته است.

  این روش های درمانی باعث تثبیت و پیوند بیشتر ساختار پروتئین می شوند. بهترین روش های درمانی بی رنگ هستند ، خصوصیات طبیعی پشم را تغییر نمی دهند ، مانند جذب دسته و رطوبت ، و در نزدیکی سطح فیبر رسوب می کنند. این تیمارها تمایل به افزایش و تقویت کف عایق تولید شده در اثر تجزیه پشم توسط گرما دارند. پشم تصفیه شده زیرپرو همچنین از دوام خوبی در برابر شستشو و خشکشویی برخوردار است.

از زمان معرفی Zirpro ، چندین کلاس مختلف بازدارنده شعله برای پشم ساخته شده است ، که یکی از آنها براساس استفاده از اهدا کنندگان هالوژن بسیار موثر است. هالوژن های موجود در تیمارها با روندهای رادیکال آزاد که شعله را حفظ می کنند تداخل می کنند. استفاده از اهداکنندگان هالوژن اکنون با تغییر در محدود شده است

قانون محیط زیست که بر لزوم توسعه گزینه ها تأکید می کند. علیرغم کمبودهای زیست محیطی ، هالوژنها و مشتقات آنها هنوز نقش متنوع و مهمی در درمان مقاومت در برابر شعله بسیاری از محصولات ، نه فقط منسوجات ، دارند. تیمارهای جایگزین مبتنی بر ترکیبات فسفره هستند که تمایل دارند دمای تجزیه حرارتی منسوجات را کاهش دهند و به سوخت فرار قبل از رسیدن دمای اشتعال اجازه فرار دهند.

تحقیقات اخیر در مورد بازدارنده های شعله بر ایجاد عوامل ضدعفونی متمرکز شده است. این عوامل صفات عقب ماندگی شعله را با تشکیل یک لایه ذغال عایق با مقاومت حرارتی بالا ترکیب می کنند. اگرچه در اصل برای سلولزیک ها تولید شده است ، اما القا int کننده های خاص پشم اکنون برای افزایش خصوصیات مقاومت در برابر شعله و تشکیل زغال سنگ از پشم فرموله شده اند.

ویژگی های طبیعی مقاومت در برابر شعله پشم ، در دسترس بودن روش های درمانی مقاوم در برابر شعله و توانایی ترکیب پشم با الیاف مقاوم در برابر شعله ، آینده خوبی را برای پشم در محصولات نهایی کاملاً مشخص ، فنی و بدیع تضمین می کند.

خیاطی ، پارچه ، سبک و تنظیمات

یکی از مزایای بزرگ پشم این است که می توان آن را به روش های مختلفی شکل داد و ست کرد ، و این رمز و راز زیبا بودن قابلیت انعطاف پذیری پشم ، حفظ پارچه و فرسایش در آن است. الیاف مصنوعی را گرما تنظیم می کند ، در حالی که پشم را می توان با روش های مختلفی تنظیم کرد ، از شرایط گرم شیمیایی که برای تنظیم و فرم دادن به مو استفاده می شود ، تا بخار و فشار در دمای بالا برای شکل دادن به لباس های صنعتی. این تنوع انتخاب در هنگام تنظیم باعث ایجاد "هنر" در پایان دادن به پارچه های پشمی می شود ، و این جایی است که پشم به قابلیت تزئین زیبای خود دست می یابد.

خیاطی سهولت در ساخت پارچه به شکل سه بعدی دلخواه و شکل حفظ شده در هنگام سایش است. پارچه های پشمی را می توان به راحتی با فشار دادن بخار تشکیل داد و با خنک شدن ، شکل پارچه حفظ می شود. این فرآیند ساده سازندگان پوشاک را قادر می سازد بدون درز ، درزهای مسطح ، چین های تیز و ساختارهای پیچیده ای مانند شانه های کت دار را به خوبی تولید کند. چین و چروک های ایجاد شده در طی سایش را می توان با فشار دادن بخار یا اتو به راحتی از بین برد.

تشکیل چین یا شکل در پارچه های پشمی با فشار بخار معمولاً به عنوان مجموعه ای منسجم یا موقتی شناخته می شود ، زیرا با فشار بیشتر یا اجازه می دهد پارچه در آب آرام بگیرد ، می توان آن را به راحتی از بین برد. برای تنظیم پارچه پشمی هم آب و هم دما لازم است. هرچه میزان رطوبت یا "بازیابی" پارچه کمتر باشد ، درجه حرارت مورد نیاز بالاتر است.

این رابطه بین بازیابی و دمای مورد نیاز برای تنظیم به عنوان "دمای انتقال شیشه" شناخته می شود. شکل 10 را ببینید در بالای منحنی ، پشم لاستیکی یا پلاستیکی را نشان می دهد

خواص آن را می توان به راحتی شکل داده و تنظیم کرد ، اما تغییر شکل پشم آن پایین تر و سخت تر است و از نظر علمی ، مانند یک ماده "شیشه ای" رفتار می کند. پدیده مشابهی در الیاف مصنوعی و سایر مواد بی شکل رخ می دهد ، اما برای اکثر الیاف مصنوعی که رطوبت بسیار کمتری نسبت به پشم دارند ، از انتقال شیشه فقط با استفاده از گرما می توان گذشت. علاوه بر این ، برای پشم ، انتقال شیشه فقط در مناطق "ماتریس" حساس به آب از فیبر اتفاق می افتد ، و "رشته های" غیر حساس به آب تحت تأثیر قرار نمی گیرند ، و این دوباره اجازه می دهد تا درجه بالایی از کنترل برای دستیابی به نتایج مطلوب باشد.

شکل 10: تنظیم منسجم / موقت پشم.

تشکیل یک چین یا شکل در ناحیه لاستیک و خنک شدن در ناحیه شیشه ای در حالی که شکل را حفظ می کند ، پارچه را تنظیم می کند و این شکل حفظ می شود تا زمانی که دوباره از دمای انتقال شیشه عبور کند. این مجموعه را می توان با بخار دادن و به دنبال آن خنک کردن به دست آورد

(پیکان عمودی در شکل بالا) ، یا با خیساندن و خشک شدن پارچه (پیکان افقی). در فرآوری ، از تنظیم انسجام بخارپز برای از بین بردن نشاط نخ های پشمی و یا اتصال نخ پشمی به صورت حرارتی استفاده می شود.

این نمودار همچنین نشان می دهد که در صورت استفاده نکردن بخار ، اتو کشیدن لباس پشمی دشوار است. با استفاده از اتوی گرم ، پارچه خشک می شود و نمی توان از دمای انتقال شیشه فراتر رفت ، مگر اینکه از درجه حرارت بسیار بالا استفاده شود. با افزایش بازیافت از محلول پاشش آب یا بخار ، از دمای انتقال شیشه فراتر رفته و می توان به راحتی چین و چروک ها را از بین برد یا چین ها را وارد کرد. یک منحنی و رفتار مشابه در مورد موی انسان رخ می دهد که مو را قادر می سازد موقتاً به سبک خاصی تنظیم شود ، به عنوان مثال ، فر.

انقباض آرامش همچنین ممکن است با کشش بیش از حد و تنظیم منسجم در ابعاد کشیده شده جدید ، به یک لباس یا پارچه وارد شود. این شکل حفظ می شود تا زمانی که پارچه خیس شود یا بخارپز شود. پس از این اتفاق ، پارچه یا لباس دوباره به ابعاد آرام خود جمع می شود. مقدار کمی از انقباض ریلکسیشن در پارچه های بافته شده مطلوب است زیرا در قالب تولید به شکل لباس کمک می کند. با این حال ، جمع شدن بیش از حد آرامش ممکن است به اندازه لباس و تغییر شکل لباس منجر شود.

شکل 11: تنظیم دائمی پشم.

پشم همچنین ممکن است با تنظیم مجدد اتصالات عرضی پیوند دی سولفید که فیبر پشم را تثبیت می کند ، به طور دائمی شکل گرفته یا تنظیم شود (شکل 11 را ببینید). مجموعه دائمی تنظیم می شود که پس از آرامش در آب در دمای 70 درجه سانتیگراد به مدت تقریبی 15 دقیقه باقی می ماند.

این بدان معنی است که این مجموعه دائماً در شرایطی بیشتر از شرایطی است که لباس پشمی معمولاً هنگام استفاده با آن روبرو می شود. به عنوان مثال ، شستشوی ماشین.

عملیات تنظیم دائمی برای تغییر دائمی ضخامت پارچه ، انتقال ثبات ابعادی و ایجاد دسته و درپوش مورد نیاز استفاده می شود. تنظیم دائمی پارچه پشمی نیاز به کنترل مجدد و دما دارد به روشی مشابه مجموعه منسجم. با این حال ، برای بازیابی خاص ، دما باید باشد

 70 درجه سانتیگراد گرمتر از آنچه برای مجموعه منسجم لازم است. شکل 12 یک منحنی را نشان می دهد که درجه حرارت و بازیابی مجدد آن برای انتقال پشم دائمی ظرف چند دقیقه کافی است. این منحنی فقط شاخص است ، زیرا موقعیت واقعی آن می تواند بین انواع مختلف پشم ، درمان های قبلی و شرایط فرآیند متفاوت باشد. از نمودار مشخص است که مجموعه دائمی را می توان در آب گرمتر از حدود 70 درجه سانتیگراد بدست آورد و در هنگام رنگ آمیزی در 100 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

چین و چروک های ناخواسته هنگام رنگ آمیزی دائمی بوده و از بین می روند. همچنین می توان از مجموعه دائمی برای انتقال خواص دلخواه به پارچه پشمی استفاده کرد.

رایج ترین شکل تنظیم دائمی مرطوب ، خرچنگ مداوم است. این عملیاتی است که در آن پارچه ای مرطوب بین غلتک گرم (تا 160 درجه سانتیگراد) و تسمه نفوذناپذیر قبل از اینکه سریع در آب سرد خاموش شود ، تا یک دقیقه در دمای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد گرم می شود.

شکل 12: تنظیم دائمی پشم.

جدا کردن فشار یک روش خشک کردن است که در پایان روال اتمام برای تنظیم دائمی پارچه انجام می شود. پارچه را با یک پارچه بسته بندی شده روی یک استوانه سوراخ دار پیچیده و تحت فشار در دمای حدود 125 درجه سانتیگراد بخار می دهیم. همانطور که در نمودار نشان داده شده است ، این فرآیند تنها در صورتی مثر خواهد بود که بازیافت پارچه در طی فرایند بخار زدن به حدود 20٪ برسد.

این فرآیند اصطکاک بین نخهای موجود در بافت را به حداقل می رساند و برای تولید ویژگی های نرم ، لطیف و عالی پارچه های پشمی استفاده می شود.

بهبود چین و چروک ، انعطاف پذیری ، حفظ شکل ورسیدگی

پشم دارای پیچیده ترین ساختار در بین الیاف طبیعی و مصنوعی است و همین امر عملکرد چشمگیر آن را به عنوان متنوع ترین الیاف برای استفاده در لباس به آن می دهد.

ویژگی های مطلوب الیاف که در پوشاک از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند ، پارچه ، دستگیره ، دفع و جذب رطوبت (برای تنظیم میکرو آب و هوای فرد استفاده کننده) و از همه مهمتر ، انعطاف پذیری و کشش برای ایجاد دوام بهتر و بهبود خوب چین و چروک برای یک تخت و هوشمند ظاهر. پشم در همه این مناطق برتری دارد و همچنان فیبر انتخابی برای لباس های متناسب با درجه یک است.

در حالی که ساختار الیاف پشم با بسیاری از اجزای گسسته پیچیده به نظر می رسد ، با فرض اینکه فیبر به عنوان یک ماده ترکیبی دو فاز رفتار می کند ، خواص مکانیکی آن به طور کلی قابل درک است. در واقع ، بلورهای نفوذناپذیر آب کراتین α در یک فاز ماتریس آمورف جاسازی شده است. میکرو کریستالیت ها حدود 30٪ از حجم فیبر را تشکیل می دهند.

اینها سفت و بسیار کشسان هستند. فاز ماتریس بیشتر باقیمانده فیبر را تشکیل می دهد. در صورت خشک بودن سخت است اما می تواند آب موجود در جو را جذب کرده و نرم شود. الیاف پشم مانند یک کامپوزیت تقویت شده با مقاومت ذاتی ، کشش و مقاومت رفتار می کند و با رطوبت محیط اطراف خواص آن تغییر می کند.

این ساختار ترکیبی دو فاز حساس به رطوبت با ویژگیهای عملکردی منحصر به فرد خود برای تولید پوشاک با کیفیت بالا ، پشم را فراهم می کند.

جدول 4: مقاومت نسبی الیاف مختلف نساجی.

یکی از آسانترین خواص مکانیکی فیبر برای اندازه گیری ، قدرت آن است - نیروی مورد نیاز برای شکستن فیبر. در مقایسه با سایر الیاف معمول لباس ، مقاومت یک الیاف پشم پایین تر است.

با این حال ، برای پوشاک و منسوجات داخلی ، حفظ ظاهر (به عنوان مثال ، مقاومت در برابر محو شدن ، کیسه گذاری ، سوراخ کردن و جمع شدن) و دسته پارچه بسیار مهم تر از استحکام است زیرا وقتی الیاف به پارچه یا لباس تبدیل شوند ، به ندرت در اثر شکستگی از بین می روند نتیجه قدرت ناکافی.

  عمر مفید یک لباس با ترکیبی از بسیاری از خواص از جمله مقاومت الیاف ، ساختار پارچه و نخ ، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت و از دست دادن شکل تعیین می شود.

احتمالاً مهمترین عاملی که منجر به تمایل به بازنشستگی لباس می شود ، مد است و حتی در اینجا ، لباسهای پشمی با رنگ غنی و خیاطی کلاسیک اغلب از لباسهای ساخته شده از الیاف کمتر دوام می آورند.

جدول 5: درصد کشش قبل از شکستن فیبر.

پشم نه به دلیل استحکام بلکه به دلیل سفت بودن و کشیدگی بسیار خوب می پوشد ، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. الیاف پشم همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، هنگام جذب آب ، کشش و سفتی بیشتری پیدا می کند.

جدول 6: رفتار تنش - تنش الیاف پشم در انواع مختلف دوباره به دست می آید. *

هنگام خیس شدن ، یک الیاف پشم را می توان تا 30 extended بدون آسیب رسانید. وقتی نیرو برداشته شود ، فیبر ابعاد اصلی خود را به طور کامل بازیابی می کند. اگر الیاف یا لباس پشمی در زمان خشک شدن کشیده شود ، می توان از بخارپز یا مرطوب با آب برای سرعت بخشیدن به بهبودی استفاده کرد.

این توانایی منحصر به فرد به دلیل خاصیت ترکیبی فیبر و توانایی عناصر الاستیک کامپوزیت برای تغییر ساختاری برگشت پذیر از مارپیچ α to به یک ساختار β ورق به عنوان α-مارپیچ به تدریج آشکار زمانی که فیبر بین دو تا 30 ong کشیده است. این فرآیند به عنوان انتقال آلفا به بتا شناخته می شود و می باشد

در شکل 13 نشان داده شده است.

شکل 13: انتقال آلفا به بتا.

در هنگام سایش ، یک جز essential اساسی برای راحتی این است که لباس بتواند انعطاف پذیر باشد و به راحتی با هر شکلی که به پارچه تحمیل می شود مطابقت داشته باشد ، و سپس هنگام برداشتن نیرو ، بلافاصله به یک ظاهر صاف و هوشمند پاسخ دهید. پشم به دلیل اصطکاک کم بین نخ ها ، بهبود فوری بالایی دارد. فقط وقتی چین و چروک پارچه برای مدت زمان طولانی در یک محیط گرم و مرطوب تغییر شکل داده شود ، چین و چروک می خورد.

  حتی در این شرایط بهبود چین و چروک پشم از اکثر الیاف دیگر همانطور که مشاهده می شود ، برتر است

در مقایسه های نشان داده شده در جدول 7.

جدول 7: بازیابی چین و چروک الیاف مختلف (در محیط مرطوب).

بهبود چین و چروک پشم توسط رشته های الاستیک موجود در فیبر و خواص الاستیک ویسکوییت در مناطق ماتریس الیاف مسلط است. عناصر الاستیک الیاف بلافاصله کشیده و بازیابی می شوند اما مناطق چسبناک فیبر با از بین بردن نیرو ، تغییر شکل و بازیابی را به تأخیر می اندازد. آویختن لباس پشمی یک شبه در محیط مرطوب ، به عنوان مثال در حمام ، می تواند باعث بهبودی نواحی چسبناک شود. این یک روش بسیار موثر برای از بین بردن بیشتر چین و چروک های پشم است. در مقابل ، پارچه های پنبه ای ، مگر اینکه تحت درمان شیمیایی قرار بگیرند ، اصطکاک زیادی بین نخ و الیاف دارند ، بنابراین در صورت تغییر شکل بلافاصله چین و چروک های پارچه با شانس کمی برای بهبودی ، تغییر می کند.

پارچه های پشمی به دلیل نرمی ، دسته و پارچه ای معروف هستند. پارچه پارچه توانایی آویز شدن در چینهای برازنده است. این توسط تعدادی از عوامل تعیین می شود ، از جمله وزن پارچه ، ضخامت ، سختی و خمش. این خصوصیات پارچه به خصوصیات الیاف منفرد و فعل و انفعالات آنها با سایر الیاف و نخ های پارچه بستگی دارد. در سطح الیاف ، پشم بسیار انعطاف پذیر است و به اندازه سایر الیاف سفت نیست ، و همین امر آن را به الیافی ایده آل برای تولید پارچه های نرم و نرم تبدیل می کند.

جدول 8: سختی انواع الیاف نساجی.

پس از بافت ، پارچه پشمی از طریق روشهای مختلفی انجام می شود که در مجموع "اتمام" نامیده می شود ، که به منظور توسعه خواص نهفته پارچه های پشمی و خراب برای پاسخگویی به نیازهای مصرف کننده طراحی شده است.

 این فرایندها باید به روش مناسب و به ترتیب دقیق برای دستیابی به خصوصیات پارچه مورد نظر انجام شود.

 از اهمیت ویژه ای آن دسته از عملیات (به عنوان مثال ، رنگ آمیزی قطعه ، خرچنگ و کاهش فشار) است که الیاف پشم را به طور دائمی در هندسه جدید خود در پارچه تنظیم می کند.

از آنجا که ، در سطح ریزساختار ، پشم یک ماده کامپوزیتی حساس به رطوبت است و از آنجا که ساختار شیمیایی پیچیده ای نیز دارد ، گزینه های موجود برای دستگاه پرکننده پشم بسیار بیشتر از گزینه هایی است که در اختیار دستگاه های تصفیه کننده الیاف دیگر است.

 هنر پیچیده پایان دادن به پشم اجازه می دهد تا الیاف پشم به طور دائمی در پیکربندی جدید خود قرار گیرند ، بنابراین تعامل یا اصطکاک بین الیاف و نخ ها به حداقل می رسد. این یکی از دلایل نرم بودن پارچه های پشمی و ویژگی های خوب بازیابی شکل است و مصرف کنندگان باهوش همیشه می توانند پارچه و دسته عالی مرتبط با پارچه های پشمی با کیفیت بالا را تشخیص دهند.

جذب بو و مواد سمی

ساختار منحصر به فرد و خاصیت جذب رطوبت پشم ، آن را به طور طبیعی در برابر ایجاد بوی بدن مقاوم می کند. ساختار شیمیایی پیچیده آن به شما این امکان را می دهد تا عوامل سمی مضر را از هوا ، مانند موارد مرتبط با سندرم ساختمان بیمار ، با انتشار مجدد کمی یا بدون انتشار بخارات ، متصل کند.

جذب بو

تعریق نوعی روش طبیعی است که بدن انسان در واکنش به شرایط گرم یا ورزش های شدید دمای خود را تنظیم می کند و برخی از افراد به طور طبیعی بیش از دیگران تعریق می کنند. بدن به طور مداوم از طریق غدد عرق (در حدود 3،000،000 از آنها) رطوبت را در سراسر سطح خود ترشح می کند و این عرق به طور معمول سریع تبخیر می شود. عرق به خودی خود بویی ندارد اما اگر چند ساعت روی پوست بماند ، باکتری ایجاد می شود و اغلب منجر به بوی بدن می شود.

بسیاری از ورزشکاران شدید با استفاده طولانی مدت از لباس ، مانند کوهنوردان ، در مقایسه با الیاف ساخته شده توسط بشر ، بویژه برای لباسهایی که نزدیک پوست هستند ، بوی بسیار کمتری در لباسهای پشمی ایجاد کرده است. شرکت های متخصص در لباس های فعال در فضای باز از ویژگی های طبیعی پشم ، مانند جذب رطوبت ، راحتی و تنفس ، بلکه همچنین کنترل بوی و خاصیت جذب کنندگی آن برای تهیه طیف وسیعی از محصولات لایه ای با کارایی بالا استفاده می کنند.

چندین روش مختلف وجود دارد که پشم می تواند از ایجاد بوی بدن جلوگیری و کنترل کند. اینها به شیمی منحصر به فرد و فیزیک الیاف پشم بستگی دارد

مثال:

  • الیاف طبیعی مانند پشم ، به دلیل خاصیت جذب کننده رطوبت ، به پوست اجازه می دهد "نفس بکشد". با این کار رطوبت سطح پوست از بین می رود. الیاف مصنوعی این خاصیت جذب رطوبت را ندارند. رطوبت موجود در داخل الیاف پشم است و باعث می شود شرایط روی سطح پوست برای عمل باکتری کمتر شود
  • سطح فیبر آبگریز است و باکتریها نفوذ نمی کنند. پشم یک محیط ضعیف برای رشد باکتری ها فراهم می کند. آب مورد استفاده در فیبر برای میکروب ها در دسترس نیست
  • ساختار مقیاس سطح الیاف پشم سطح را ناهموار و اتصال میکروب ها به آن را دشوار می کند. برخی شواهد نشان می دهد که سطح الیاف در معرض از دست دادن مواد لبه مقیاس ، اثر ضد باکتری دارد
  • لایه بیرونی اپتیکول دارای غلظت بالایی از یک اسید چرب C21 منحصر به فرد است که به سطح متصل شده است. حدس و گمان هایی وجود دارد که این لایه اسیدی محدود شده دارای خواص ضد باکتری است
  • پشم دارای یک شیمی داخلی پیچیده است که به طور بالقوه به آن اجازه می دهد بوهای اسیدی ، اساسی و گوگردی را بهم پیوند دهد. اینها از اجزای مهم بوی بدن هستند
  • در شرایط رطوبت بالا و در آب ، پشم از یک انتقال شیشه ای عبور می کند که سرعت جذب و دفع آن را به طرز چشمگیری افزایش می دهد. مصنوعی این اثرات را در آب و در شرایط سایش طبیعی نشان نمی دهد.

شکل 14: جذب و دفع بوها.

اگر پوست در حالت گرم و عرق کرده باشد ، پشم رطوبت را جذب می کند و این ممکن است باعث شود بیش از حد لیوان باشد تا زمانی که از دمای انتقال شیشه بیشتر شود. در این مرحله سرعت انتشار مولکول های کوچک و بزرگ به الیاف پشم افزایش می یابد و بوی آن را سریعتر جذب می کند. وقتی بدن خنک می شود و رطوبت تبخیر می شود ، فیبر به زیر منحنی انتقال شیشه می افتد و سرعت انتشار کاهش می یابد.

فیبر به طور موثری بوها را به دام می اندازد. هنگامی که لباس شسته می شود ، حتی در شرایط ملایم ، دمای آب شستشو کافی خواهد بود تا فیبر بتواند دوباره از طریق انتقال شیشه عبور کند ، سرعت انتشار را افزایش دهد و مولکول های بو را از فیبر به داخل آب آزاد کند. اجزای بو شسته می شوند.

حتی قبل از شستشو ، آزمایش های سایش نشان داده است که جوراب های پشمی پس از سایش به دلیل کمبود بو ، به خصوص درصورت مقایسه با مواد مصنوعی ، در شرایط مختلف از فعالیت کم تحرک تا ورزش ترجیح داده می شوند. از بو بوجود نمی آید و وقتی بوجود می آید در فیبر محبوس می شود.

پس از شستشو ، جوراب های پشمی همچنین کمتر بوی بد را حفظ می کنند حتی اگر شرایط شستشو نسبت به الیاف دیگر سردتر باشد. انتقال شیشه حساس به آب ، انتشار بوهای به دام افتاده را تضمین می کند.

جذب آلاینده های هوای داخلی کیفیت هوای داخل (IAQ) تحت تأثیر بسیاری از موارد از جمله کیفیت هوای خارج ، افراد و فعالیت های آنها ، گرمایش و تهویه ، مصالح ساختمانی ، اتمام ، مبلمان و پوشش کف است. آلودگی های هوا ، به ویژه ترکیبات آلی فرار (VOC) ، می توانند توسط بسیاری از منابع داخلی تولید شوند.

پشم یک پروتئین طبیعی است که از 18 اسید آمینه تشکیل شده است. این ساختار فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای دارد و 60٪ اسیدهای آمینه دارای زنجیره های جانبی واکنشی هستند. این شیمی پیچیده توانایی اتصال پشم با چندین ماده سمی در هوا را فراهم می کند.

سه آلاینده مهم که به عنوان خطرات بهداشتی در هوا ذکر شده اند ، دی اکسید گوگرد (SO2) ، فرمالدئید و دی اکسید نیتروژن (NO2) هستند.

دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن محصولات جانبی فرآیندهای احتراق شامل سوخت هایی مانند فرآورده های نفتی و ذغال سنگ و

توسط لوازم خانگی ، آتش سوزی و اگزوز وسایل نقلیه تولید می شوند.

مطالعات دی اکسید نیتروژن نشان داده است که وجود فرش پشمی می تواند تأثیر قابل توجهی در کاهش غلظت نیتروژن دی اکسید داشته باشد. مقایسه فرشهای پشمی و نایلونی جذب سریع دی اکسید نیتروژن را نشان داد ، در حالی که پشم جذب غلظت های مختلف را نشان می دهد. با این حال ، هنگام گرم شدن ، فرش نایلونی دو برابر فرش پشمی دوباره NO2 منتشر می کند.

فقط با استفاده ازآزمایش نخ فرش ، از بین بردن هرگونه اثر جذب مواد پشتی ، میزان جذب توسط نخ فرش پشمی منجر به غلظت NO2 در مقایسه با نخ نایلون 12 برابر شد.

شکل 15: جذب دی اکسید نیتروژن توسط نخ فرش پشم و نایلون.

دی اکسید گوگرد

مطالعات مقایسه میزان جذب SO2 توسط الیاف پشم ، پنبه ، ویسکوز ریون و نایلون نشان داد که نایلون و ریون خیلی سریع اشباع می شوند و همراه با پنبه پس از 90 دقیقه ، جایی که پشم به حالت ثابت می رسد ، میزان جذب آن تقریبا صفر است  و در این زمان میزان جذب کم است. اثر مفید طولانی مدت فرش پشمی به دلیل پتانسیل بالای ترکیب اسید پشم در نظر گرفته شد. علاوه بر این ، SO2 یک گاز کاهنده است و در برخی شرایط واکنش های سولفیتولیز در پیوندهای دی سولفید پشم ممکن است باشد. از آنجا که جذب دی اکسید گوگرد توسط پشم یک واکنش شیمیایی است ، جذب برگشت ناپذیر است و کمتر از 1٪ SO2 جذب شده روی یک فرش در معرض در طی دو ساعت آزاد می شود.

فرمالدئید

سطح فرمالدئید در هوای داخلی اغلب می تواند از حد توصیه شده فراتر رود ، زیرا فرمالدئید معمولاً در محصولات چوبی با رزین مانند نئوپان استفاده می شود. فرمالدئید با هیدرولیزهای رزین به آرامی آزاد می شود و با افزایش دما و رطوبت واکنش فرمالدئید نسبت به پروتئین هایی مانند پشم واکنش بالایی دارد. با زنجیره های جانبی واکنشی روی زنجیره های پروتئینی واکنش برگشت ناپذیری نشان می دهد و انتشار مجدد رخ نمی دهد. پشم قادر است به طور مثر و دائمی فرمالدئید را از هوای داخل خارج کند. در صورت افزایش دما و رطوبت و افزایش میزان انتشار فرمالدئید ، پشم واکنش بیشتری نشان داده و فرمالدئید را با سرعت بیشتری جذب می کند.

تحقیقات نشان داده است که جذب سریع فرمالدئید توسط پشم در دو غلظت زیاد و پایین نشان داده شده است. آزمایشات عملی شامل استفاده از پشم به عنوان اثاثیه داخلی از جمله فرش یا دیوار پوش ساختمانهای آلوده کاهش غلظت فرمالدئید را به کمتر از 05/0 ppm (کمتر از توصیه های WHO) نشان داده اند.

نتیجه

این سخنرانی برخی از مزایای بسیاری را که می توان از استفاده از پشم بدست آورد نشان داد.

بیشتر خواندن

Leeder، John D. (1984) Wool - Nature’s Wonder Fiber، Ocean Grove، Vic: Australasian

ناشران نساجی و جی دی لیدر.

مورتون ، W.E. و Hearle ، J.W.S. (1993) خصوصیات فیزیکی الیاف نساجی ، 3rd edn ، منچستر ، انگلستان: موسسه نساجی.

ریپون ، جان و همکاران. (2003) "Wool" ، در دائرcالمعارف علم و فناوری پلیمر ، نیویورک: ناشران Interscience.

سیمپسون ، W.S (2002) "فرآیندهای شیمیایی برای ظهور و عملکرد پیشرفته" در پشم: علم و فناوری ، سیمپسون ، W.S. و کراشاو ، جی اچ (ویراستار) ، موسسه نساجی ، CRC Press: کمبریج ، انگلیس ، ص 215–324.

جانسون ، N.A.G. و دیگران (2003) "پشم به عنوان یک فیبر فنی" ، در J. Text. Inst.، Vol. 94 قسمت 3 ، صفحات 26–41.

مقدمه ای بر صنعت پشم استرالیا الیاف پشم و کاربردهای آن: دکتر جف نایلور

 

The wool fibre and its applications

Dr Geoff Naylor

CSIRO Textile and Fibre Technology

Warmth

Probably the first thing that springs to mind when the word ‘wool’ is mentioned is warmth.

There are several good reasons for this. In the early days of textile processing, spinning and weaving equipment were far less sophisticated than they are today.

Wool’s high crimp meant that it could be easily spun into soft, hairy yarns to make the thick, insulating fabrics that dominated the clothing market at a time before central heating became universal.

The physical property of textiles responsible for warmth is thermal insulation. Heat flows through textiles at a rate determined by the difference in temperature between the two faces of the textile and the thermal insulation of the textile itself.

The human body must maintain a central or core temperature within a quite narrow band around 35oC in order to sustain life. In cold conditions the difference in temperature between the body and the surroundings can be quite large. We wear clothing to reduce the rate of heat loss to a level that enables our internal control mechanism to maintain a safe core temperature, putting on and taking off garments as necessary.

Textiles consist largely of air, which is a much better insulator than fibres, so in the absence of substantial air movement thermal insulation is largely a function of fabric thickness. Two layers of any given textile insulate twice as well as one, three insulate three times as well and so on. Wool’s long-standing reputation for warmth can be attributed to its high natural bulk and elasticity, which together give wool knitwear and doonas excellent insulating characteristics in a package that is light in weight, feels soft against the skin and has outstanding moisture buffering, a combination that cannot be duplicated by any other fibre.

Some synthetic fibres are extruded with a hollow core or cores, which is claimed to increases the amount of air trapped within the textile. These fibres are generally used for the manufacture of insulating materials where the proportion of fibre relative to the total volume is typically below one per cent, and often much lower. Even if the core makes up 50% of the cross-section of the fibre, the amount of immobilised air within the fibre is trivial in relation to the volume of air within the structure, so the insulating properties of these materials is not significantly different from that of conventional fibres.

There is another aspect to wool’s warmth that is unique amongst insulating materials and very relevant to winter wear. Wool garments actively generate heat when taken from warm indoor environments into the cold and wet of the outdoors in winter. The effect is most noticeable in the first five or ten minutes after stepping outside, but lasts for several hours.

This quality can be attributed to a large and rapid re-adjustment of moisture vapour content within the wool fibre when taken from a warm, dry indoor environment to cold, moist outdoor environment. The heat energy released is not readily obvious to a wearer, due to the fact that it causes a steady rise in temperature of the whole garment rather than a rapid change near the skin, which would be needed to stimulate skin temperature sensors.

However, it actively reduces the thermal shock on the body during the transition from indoors to outdoors.

Phase change materials are increasingly being combined with textiles to provide a form of thermal buffering against cold. Typically, these are paraffin waxes with a melting point close to the temperature of the body, which release latent heat of fusion when they solidify to give a level of protection against cold when moving outdoors or when the temperature falls.

The wax is encapsulated in acrylic spheres that are applied to the textile as a coating or co-extruded with some synthetic polymers. It is worth bearing in mind that the thermal energy available from this transition is less that one tenth of that released by wool as it changes in moisture content from totally dry to saturation. Wool is a powerful natural buffer.

Water in wool

Wool can be regarded as an ‘active’ fibre; it is able to absorb and desorb moisture vapour as conditions around it change. This process is a form of equilibrium reaction. The amount of moisture held in the fibre is the result of a physico-chemical balance between the relative humidity at the fibre surface, the temperature and the amount of water already in the fibre. If either the humidity or temperature changes, the fibre moisture content quickly re-adjusts to a new equilibrium.

Water vapour molecules absorbed by wool attach to specific chemical sites within the structure, losing some of their energy as heat. Much of this energy comes from the effective condensation of the mobile water vapour, but some results from the weak chemical bonding of water molecules to these sites. When this process is reversed, energy is taken from the fibre to convert the bound water back into a mobile state. Thus moisture absorption by wool as humidity rises increases the fibre temperature, and moisture release following a decrease in humidity lowers it. The amount of heat involved is quite significant. A kilogram of dry wool placed in an atmosphere of air saturated with moisture releases about the same amount of heat as that given off by an electric blanket running for eight hours.

A good demonstration of this is to take a loose handful of wool (fibre, yarn or fabric) that has been oven dried and allowed to cool under dry conditions. When lightly sprayed with water from an atomiser, the wool will release enough heat to cause its temperature to rise by as much as 10 12oC.

Because wool has such a large capacity to absorb water vapour compared with other apparel fibres it has a unique ability to interact with these changes in ways that make conditions at the skin feel more favourable to the wearer (see Figure 1). Such changes can occur in the environment outside the clothing or in the internal clothing microclimate. There are large differences between the climate conditions normally experienced in winter and summer and between clothing microclimate conditions during rest and activity. Wool is able to adjust to these conditions, providing benefits such as warmth when moving outdoors in cold, damp climates, and cooling in warm, humid climates.

Figure 1: Regain – Relative humidity relations for wool, cotton and polyester.

Water vapour diffused through the skin or evaporated from the skin surface passes through clothing to the environment because there is a decrease in the concentration of moisture in the air from inside to outside. An increase in sweating increases the humidity in the clothing and causes wool to take up some of the moisture released in order to adjust to a higher equilibrium level. This uptake of additional moisture vapour contributes to an apparent increase in the rate of moisture lost from within the air adjacent to the skin, which is why materials that differ in their ability to absorb moisture vapour feel to wearers as though they ‘breathe’ differently. Wool’s reputation as a fibre that breathes particularly

well is due to the fact that its high moisture vapour capacity enables it to respond more effectively in such situations.

Wool is comfortable to sit on for long periods because it buffers the microclimate around the back and buttocks. Moisture released by those parts of the body in contact with a chair or lounge furniture cannot readily escape to the surroundings, and can lead to a feeling of clamminess. Regardless of whether it is used as the upholstery material or the trouser or skirt fabric sandwiched between the body and the upholstery, wool buffers the rise in moisture, reducing the likelihood of discomfort.

A kilogram of dry wool placed in an atmosphere of air saturated with moisture releases about the same amount of heat as that given off by an electric blanket running for eight hours.

Moisture buffering

All textile fibres are able to absorb and desorb moisture vapour from the air around them as the moisture levels in this adjacent air rise and fall – a property known as hygroscopicity. Wool absorbs almost 35% of its dry mass at 100% humidity, which is more than any other fibre.

Individual water molecules diffuse in and out the fibre structure, loosely binding to chemical groups that have an affinity for water. Because wool has a highly complex chemical structure it has many more of these binding sites than simpler synthetic polymers or cellulose and is thus the most hygroscopic of all apparel fibres.

The weight of water in the fibre expressed as a percentage of the dry weight is known as the regain. There is a fixed relationship between regain and the prevailing conditions in the surrounding air, particularly relative humidity and to a lesser extent, temperature. For wool, regain varies from almost zero in dry air up to a maximum of about 35% in saturated air.

The saturation regain of cotton, the next most hygroscopic fibre, is of the order of 24%. Corresponding regain figures for some of the more common textile fibres are shown in Table 1. Most synthetic fibres have saturation regains below 10%. Some are modified to improve regain by adding water-attracting groups to the polymer backbone, but the improvement is small. Conventional polyester absorbs less than 1% water at saturation. For modified polyester, this rises to about 5%. The graph shown in Figure 1 provides a simple illustration of the different regain-to-relative-humidity relations for wool, cotton and polyester.

Table 1: Various fibres at saturation regain.

The ability of textile fibres to passively respond to changes in the external environment gives rise to the wear comfort property known as moisture buffering, more widely known as breathability. Moisture vapour buffering is the process whereby clothing near the skin absorbs moisture from the trapped microclimate as body humidity rises and releases it as the humidity falls. By slowing down the rate of change the textile effectively buffers the effect at the skin.

The sensation generated at the skin as the result of external changes depends on both the rate and magnitude of the change. Human skin is not very good at detecting actual levels of temperature and humidity at its surface but is extremely sensitive to change, even very small changes. It is capable of detecting increases or decreases in temperature as low as 0.01oC per second, with more rapid changes achieving a stronger sensory response, that is, a greater awareness of the change. During physical activity, moisture levels in the clothing microclimate rise and fall, often quite rapidly. The greater the buffering effect, the less the wearer is conscious of change and thus their perceived comfort level is improved.

Because wool has a greater capacity than any other fibre to store moisture vapour, it is unique among apparel fibres in its ability to exert control over the humidity of the air around it. The graph shown in Figure 2 shows how the wool inner face of a Sportwool garment slows the rate of moisture vapour increase in the clothing microclimate relative to an equivalent polyester product. This data was obtained from the skin microclimate of athletes exercising in a climate chamber. The effect of Sportwool next to the skin is a significantly reduced awareness of moisture discomfort.

Figure 2: Sportwool slows the rate of increase of moisture vapour during exercise.

Figure 3: Wool’s hygroscopicity.

Dampness and drying

A claim often used by the synthetic fibre industry is that wool’s enormous capacity for holding moisture is a disadvantage because water in the fibre near the skin leads to feelings of dampness. Another is that this moisture causes wool textiles to dry more slowly than synthetics. In fact, nothing could be further from the truth.

Moisture vapour held inside the wool fibre is chemically bound. It does not behave as a liquid inside the fibre nor does it move out onto the surface of the fibre as a liquid.

Research has shown that wool’s hygroscopicity has a beneficial effect on the perception of dampness in wool fabrics. For comparable textiles of equivalent weight and thickness containing equal amounts of excess water (more than would normally be present due to regain effects), wool will always feel drier than synthetics. In low ambient humidity conditions the difference is obvious, becoming less so as the humidity increases or the moisture content of the fabric increases.

             

Figure 4: Wool socks. Wool socks are known for their comfort properties. Research has shown that

woollen socks have advantages over socks made of other fibres specially in resisting the build-up of

dampness, clamminess and odour.

This behaviour can be explained in terms of the heat and moisture exchanges that take place when damp fabrics come into contact with the skin. In most situations excess moisture will be evaporating from the fabric so its temperature will be lower than ambient, whereas the skin will be at a temperature that is higher than ambient. Dampness sensations can be attributed to a drop in temperature during skin contact – the greater and more rapid the drop, the damper the fabric feels. By absorbing excess moisture into the fibres, wool has a lower rate of moisture exchange with the surroundings than less hygroscopic synthetics and maintains a higher temperature prior to skin contact. Thus the drop in skin temperature that occurs during contact is less and the fabric feels drier.

With fabrics that are completely wet, the rate of moisture evaporation is determined solely by the surrounding climate conditions. Any two fabrics of the same area that contain the same amount of water will take the same time to dry in a given environment, regardless of the type of fibre involved. This is illustrated by the graph in Figure 5. In each case, the slope of the line which is actually the rate of loss of moisture is constant. The total time taken for the fabric to dry depends on the amount of water in it at the start of the drying process.

Figure 5: Rate of drying for four fabrics.

Hydrophobic fibres like polypropylene retain very little water after complete immersion when compared to strongly hydrophilic fibres, such as cotton, and appear to dry more quickly as a result. Yet polypropylene films used for plastic wrapping are regularly treated to make them hydrophilic so that they retain the printing inks used for labelling.

One of the key factors that influences the amount of water retained in fabrics is fibre surface energy. Fibre surface chemistry has become quite an advanced area of textile science and today is an important aspect of many textile products. It is possible to vary the surface chemistry of almost any fibre so that its surface energy is anywhere between the extremes of strongly hydrophobic and strongly hydrophilic. Wool fabrics can be treated with fluorocarbons to make them retain very little water and dry just as quickly as any socalled quick-drying synthetics, or treated with hydrophilic agents to make them wick sweat more effectively for products such as sportswear. Bi-layer fabrics such as Sportwool can be said to gain the advantages of both.

Figure 6: Moisture vapour absorbed by wool fabric.

Wicking

The movement of liquid water in clothing, known as wicking, is governed by quite different physical principles to moisture vapour absorption and desorption, which are associated with the movement of water vapour molecules through the internal chemical structure of the fibre.

Wicking only involves the external surface of the fibre. This surface can range from being either hydrophilic (water loving) if it attracts liquid water to hydrophobic (water hating) if it is water repellent.

There are millions of tiny interconnected airspaces between the fibres that make up textile fabrics. The parallel alignment of fibres in yarns and the small physical dimensions of the spaces between them mean that fabric wicking behaviour is governed by similar principles to the wicking of liquids in capillaries.

 The key drivers in this process are the attraction between the liquid and the fibre surface (known as the fibre surface energy) and the physical size of the capillaries themselves.

The surface energy of a number of generic natural and synthetic fibres is shown in Table 2.

Most apparel fibres have similar surface energy, with the notable exception of cellulosic fibres such as cotton, linen and flax. The high surface energy of cellulosic fibres is the reason they are used widely for water absorbing products such as bath towels and tea towels. It is relatively easy to modify wicking behaviour by increasing or decreasing fibre surface energy. Active sportswear fabrics, such as Sportwool, are commonly treated with hydrophilic agents to increase their surface energy and hence increase wicking performance. At the other end of the spectrum, hydrophobic polymers such as silicones and fluorocarbons are used to reduce the surface energy of fabrics to stop wicking altogether for end-uses such as rainwear.

Table 2: The surface energy of natural and synthetic fibres.

In its natural state, the outer surface of the wool fibre is covered with a layer of lipids or waxy materials that are relatively hydrophobic. Wool fabrics manufactured from fibres that have not been chemically treated do not tend to wick water or do so poorly. Some traditional wool products used before modern surface treatments were available involved coating the fabric with a natural grease to keep water out. This was a trick used on wool gloves by Scandinavian fishermen. If the lipids are removed by processes such as chlorination or oxidised by plasma treatment, the fibre surface becomes quite hydrophilic.

Wool fabrics treated in this way wick water quite well.

Machine-wash treated wool fabrics often wick noticeably better than their untreated equivalents. The wool used on the inner face of Sportwool, for example, is machine-wash treated. Sportwool fabrics are treated after manufacture with a hydrophilic agent that slightly increases the surface energy of the wool but substantially increases the surface energy of the outer polyester face. This difference in surface energy is what drives the oneway wicking behaviour of Sportwool as shown in Figure 7.

Wicking is also a key factor in the drying of fabrics. It is a popular misconception that synthetic fabrics dry more quickly than their natural counterparts. In fact the rate of evaporation from fabrics depends solely on the prevailing climate conditions and is quite independent of the fibres involved. Drying time is determined by the amount of water in the fabric that must be evaporated. After a wash and spin-dry cycle fabrics that wick strongly retain more water and take longer to dry than poorly wicking fabrics.

Figure 7: The wicking behaviour of Sportwool.

Stain resistance, anti-soiling and easy clean

All textiles soil with use. Soiling may occur in number of ways including accidental spillage of liquid stains, static attraction of dirt and dust and re-deposition of soils during laundering and dry-cleaning. All of these soiling problems occur to a greater or lesser extent depending on the fibre type and the application; for example, for upholstery, staining and deposition of dry airborne and clothing-borne soil is important, while for apparel, liquid staining is more important.

Goods made from wool are naturally water repellent. This is because the surface of wool has a very thin waxy, lipid coating chemically bonded to the surface. The bonded layer extends over the overlapping scales on the surface of the fibres and cannot easily be removed by scouring, washing or processing. A consequence of this surface layer is that wool fibres have a naturally low energy surface compared to most other textile fibres.

Table 2 illustrates that the surface energy of wool is lower than cotton, nylon or polyester and is comparable with the hydrophobic surface of polypropylene. This means that water droplets touched lightly on the surface of wool will bead and roll off before being absorbed into the fabric. This allows time for liquid spills to be wiped from a wool fabric before they can cause permanent staining. Further protection can be provided by application of a fluorochemical finish which reduces the surface energy of the fibre further.

Fluorochemicals impart resistance to water and oily-based stains and are extensively used for corporate apparel and upholstery fabrics that are difficult to wash.

The low surface energy of wool also reduces the degree of dry-soil pick-up compared to most other fibres. This is particularly important for floor coverings. The soiling of carpets made from different fibres is compared in Figure 8, which clearly demonstrates that wool retains less soil after vacuuming than either nylon or acrylic fibre.

Wool fibres soil less and vacuum-clean better than other carpet fibres. Soil particles

(2–5 microns in diameter) are held in the interlobal concavities of Nylon and Acrylic fibres

Note the relative ineffectiveness of the vacuuming for removing the soil.

Figure 8: Soiling of carpet fibres: wool, acrylic and nylon.

An important aspect of appearance retention for apparel goods is the ability of a fabric to release soil during laundering or dry-cleaning. It is well known that soil removal is generally more difficult from hydrophobic fibres such as polyester and can lead to dulling of fabrics after washing and dry-cleaning. This phenomenon, called ‘greying’, is due to accumulation of dry and oily soil on the surface of fibres. Although the surface of wool is hydrophobic under ambient conditions, the fibre readily absorbs moisture and swells in the wash to give a hydrophilic surface that facilities soil release.

Modern detergents include components to assist soil release and soil release finishes are also available for fabrics to enhance the removal of oily and dry soil during laundering.

In recent years, stain-resist treatments have become popular for both apparel and floor coverings. The aim of these finishes is to eliminate residual staining of a textile that has suffered spillage of food and liquids. In carpets, this is achieved by first repelling aqueous and oily spills using a fluorochemical finish and, second, by restricting diffusion and retention of acidic stains (for example, food and drink colorants) into the fibre through a stain resist (stain-blocker) layer applied to the fibre during dyeing.

Wool apparel is often treated only with a fluorochemical to provide repellency to aqueous and oily stains. Recently developed fluorochemical finishes have excellent durability to laundering and dry-cleaning and many are able to reorient in an aqueous environment to increase the interfacial surface energy and thus facilitate soil release. Treated woven and knitted goods can thus meet stain and water repellent performance standards for easy-care products without additional stain blocker chemicals.

The combination of wool’s natural water repellency and soil resistance with modern stain resist finishes can thus produce wool goods that are stain resistant and easy-clean with enhanced appearance retention throughout their product life cycle.

Flame resistance

The fire triangle in Figure 9 shows that three components are required to support combustion. The presences of fuel, oxygen, and heat are all essential. Remove any one of the three and the fire self-extinguishes.

Figure 9: The fire triangle.

Of the normally encountered textile fibres, wool is the most flame resistant. Wool has the most complex fibre structure optimised through evolution to provide thermal protection to mammals. Several factors in this structure are also responsible for wool’s natural flame resistance.

Specifically, compared with other common fibres, wool has the following qualities:

  • a high ignition temperature (570–600 °C),
  • a high limiting oxygen index (25–26%),
  • a low heat of combustion and low heat release
  • a high nitrogen content (14%)
  • a high moisture content
  • it does not melt or drip
  • it forms a self-insulating char that prevents further flame spread.

While most textile fibres are polymers containing mainly carbon and hydrogen, which can burn easily, wool also contains high levels of nitrogen and sulphur. In fact, many fire retardant additives used for other materials are high in nitrogen. Wool, therefore, requires higher levels of oxygen in the surrounding atmosphere to accelerate combustion. The limiting concentration of oxygen required to support combustion of wool in standard tests is higher than the ambient oxygen concentration in air (21%). Therefore, it is difficult to ignite wool, but once it is ignited, the flame spreads slowly and is easy to extinguish.

Wool fibres are assembled from keratinised cells. The elongated cortical cells in the centre of the fibre are protected from the environment by a layer of cuticle cells. These outer layer cells contain high levels of sulphur. In addition, the fibre is held together by a lightly crosslinked cell membrane complex. When wool is heated to the point of combustion this structure tends to foam, providing an insulating layer of pyrolysed material separating heat and oxygen from the fuel.

Due to its natural low flammability characteristics, wool has traditionally been the fibre of choice in many technical applications, ranging from nightwear and protective garments to transportation and specialised military requirements.

Fabric structure and density (mass per unit area), together with considered product design, are important parameters when considering the flammability performance of textile products. Heavier and denser fabrics with a flat surface, together with air excluding designs, are known to give the best performance.

The wider fire science community now recognises that the rate of heat release determines the real hazard in actual fire situations and various tests have been developed to measure this property. For example, fibres such as cotton, which have a low heat of combustion, have a relatively high rate of heat release that determines fire spread rate and burn severity.

Wool has both a low heat of combustion and a low rate of heat release.

Table 5 provides a relative summary of the flammability properties of selected fibres, although the actual values vary depending on the test methods employed.

Table 3: Relative summary of fibre flammability properties

Increasingly severe regulations now require even inherently low flammability fibres such as wool to be treated with flame retardants for some applications. These include children’s nightwear, domestic and commercial furnishings, public transport and protective clothing.

The flame resistance of all textiles, including wool products, can be improved by selected chemical treatments. Initially, fire retardant treatments for wool were based on the impregnation of borates, phosphates and, to a limited degree, organic phosphorus compounds, which are more commonly associated with cellulosic fibres.

The introduction of stricter flammability requirements for airline furnishings resulted from a review of general aviation standards, which coincided with the release of wide bodied aircraft in the early 1970s. Many flammability treatments available at the time did not satisfy the new requirements, so the International Wool Secretariat developed a new flame retardant treatment based on the reaction of zirconium or titanium salts with wool. A suite of treatments, based on these two actives, was eventually developed under the generic title of Zirpro, to cover a variety of flammability standards and care claims. The Zirpro treatments can be combined with flame resistance with shrink resistance, oil and water repellency and in some instances, dyeing.

Zirpro treatments are based on the exhaustion of negatively charged zirconium or titanium salts, under acid conditions, onto positively charged wool. This results in the deposition of only about 3% of flame retardant inside the fibre with negligible effect on properties such as handle. These treatments stabilise and further crosslink the protein structure. The best treatments are colourless, do not alter wool’s natural properties, such as handle and moisture adsorption, and tend to be deposited near the surface of the fibre. These treatments tend to increase and strengthen the insulating foam produced as wool is decomposed by heat.

 Zirpro treated wool also has good durability to washing and dry-cleaning. Since the introduction of Zirpro, several different classes of flame retardants have been developed for wool, one of which is based on the application of highly effective halogen donors. The halogens in the treatments tend to interfere with free radical processes that maintain the flame.

The use of halogen donors is now restricted by changes to environmental legislation stressing the need to develop alternatives. In spite of the environmental shortcomings, halogens and their derivatives still form a diverse and important role in the flame-resist treatment of many products, not just textiles. Alternative treatments are based on phosphorous compounds, which tend to lower the thermal

decomposition temperature of the textile allowing the volatile fuel to escape before the ignition temperature is reached.

Recent research into flame retardants has focussed on the development of intumescent agents. These agents combine the attributes of flame retardance with the formation of a high thermal resistance insulating char layer. Although originally developed for cellulosics, wool-specific intumescents have now been formulated to enhance the natural flame-resist and char formation properties of wool.

Wool’s natural flame-resist properties, the availability of alternative flame-resist treatments and the ability to blend wool with flame-resist fibres ensures a good future for wool in highly specified, technical and novel end products.

Tailorability, drape, style and setting

One of the great advantages of wool is that it can be shaped and set in multiple ways, and this is the secret of wool’s wonderful tailorability, drape and shape retention in wear.

Synthetic fibres are set by heat, whereas wool can be set and shaped by a variety of methods, from the chemically assisted warm conditions used to set and shape (perm) hair, to high temperature steam and pressure used to shape garments industrially. This variety of choices on setting gives rise to the ‘art’ of finishing of wool fabrics, and this is where wool achieves its beautiful tailorability.

Tailorability is the ease by which a fabric can be formed into the desired three-dimensional shape and the shape retained during wear. Wool fabrics can be readily formed by steam pressing, and on cooling the shape of the fabric is retained. This simple process enables garment makers to produce flat seams, sharp creases and well formed complex structures, such as shoulders in jackets, without puckering. Wrinkles formed during wear can be easily removed by steam pressing or ironing.

The forming of creases or shape in wool fabrics by steam pressing is usually referred to as cohesive or temporary set, as it can readily be removed by further pressing or allowing the fabric to relax in water. Both water and temperature are required to set a wool fabric. The lower the moisture content or ‘regain’ of the fabric the higher the temperature required.

This relationship between regain and temperature required for setting is known as the ‘glass transition temperature’. See Figure 10. Above the curve, wool displays rubber or plasticlike properties and it can be readily shaped and set, but below the curve wool is stiffer and more difficult to deform, and in scientific terms, behaves as a ‘glassy’ material. A similar phenomenon occurs in synthetic fibres and other amorphous materials, but for most synthetic fibres which absorb much less moisture than wool, the glass transition can only be exceeded by use of heat. In addition, for wool, the glass transition only occurs in the water sensitive ‘matrix’ regions of the fibre, and the water insensitive ‘filaments’ are unaffected, and again this allows a high degree of control to achieve desired outcomes.

Figure 10: Cohesive/temporary setting of wool.

Forming a crease or shape in the rubber region and cooling into the glassy region while holding the shape will set the fabric, and this shape will be retained until the glass transition temperature is again exceeded. This set can be achieved by steaming followed by cooling (vertical arrow in figure above), or by wetting and drying the fabric (horizontal arrow). In processing, cohesive setting by steaming is also used to remove twist liveliness of wool yarns or thermally splice a wool yarn. The diagram also indicates why it is difficult to iron a crease out of a wool garment if no steam is used. Using a hot iron, the fabric dries out and the glass transition temperature cannot be exceeded unless an extremely high temperature is used. With an increase in regain from a spray of water or shot of steam, the glass transition temperature is exceeded and wrinkles can readily be removed or creases inserted. A similar

curve and behaviour occurs for human hair enabling hair to be temporary set in particular style, for example, curls.

Relaxation shrinkage may also be introduced into a garment or fabric by overstretching and cohesive setting the new stretched dimensions. This shape will be retained until the fabric becomes wet or is steamed. Once this happens, the fabric or garment will shrink back to its relaxed dimensions. A small amount of relaxation shrinkage is desirable in woven fabrics as it aids in the moulding of garment shape during manufacturing. However, excessive relaxation shrinkage may lead to garment sizing and garment deformation problems.

Figure 11: Permanent setting of wool.

Wool may also be permanently shaped or set by rearrangement of the disulfide bond crosslinks that stabilise the wool fibre (see Figure 11). Permanent set is set that remains after relaxation in water at 70°C for approximately 15 minutes. This means that the set is permanent to conditions in excess of those that a wool garment would normally encounter during use; for example, machine washing.

Permanent setting operations are used to permanently change the thickness of a fabric, impart dimensional stability and confer the required handle and drape. Permanent setting of a wool fabric requires control of both regain and temperature in a similar manner to cohesive set. However, for a given regain, the temperature needs to be about 70°C hotter than that required for cohesive set. Figure 12 depicts a curve above which the temperature and regain are sufficient for imparting permanent set to wool within a few minutes. This curve is indicative only, as its actual position can vary between different wool types, previous treatments and process conditions. From the diagram it is clear that permanent set can be obtained in water hotter than about 70°C and will occur during dyeing at 100°C.

Creases and wrinkles inadvertently introduced during dyeing will be permanent and therefore difficult to remove. Alternatively, permanent set can be used to impart desired properties to wool fabric. The most common form of wet permanent setting is continuous crabbing. This is an operation in which a wet fabric sandwiched between a hot (up to 160°C) roller and an impermeable belt is heated to temperatures above 100°C for up to one minute, before being rapidly quenched in cold water.

Figure 12: Permanent setting of wool.

Pressure decatisting is a dry finishing procedure carried out at the end of the finishing routine to permanently set the fabric. The fabric is wrapped onto a perforated cylinder with a wrapping cloth and steamed under pressure at a temperature of around 125°C. As indicated in the diagram, this process will only be effective if the regain of the fabric rises to around 20% regain during the steaming process. This process minimises the friction between the yarns in the fabric structure and is used to develop the soft, supple, and excellent drape characteristics of wool fabrics.

In other applications, chemical reducing agents can be used to break the disulphide bonds in wool to allow permanent setting to occur under milder conditions. The Siroset process allows permanent creases and pleats to be set into wool fabrics in a normal pressing operation. This process has been in constant use by the world’s wool processors for several decades.

Wool has a unique ability to be cohesively and temporarily set under a wide variety of conditions to produce an infinite variety of effects. Wool science has now added understanding to the traditional art and craftsmanship of textile finishers and tailors, but the aim of the work is the same, to produce the world’s best garments with the unique handle, drape and performance characteristics of wool.

Wrinkle recovery, resilience, shape retention and handle

Wool has by far the most complex structure of all of the natural and synthetic fibres and this gives it outstanding all-round performance as the most versatile of all fibres to use in apparel.

The desirable attributes of fibres that are especially important in apparel are drape, handle, moisture desorption and absorption (to regulate the microclimate of the wearer) and, most importantly, resilience and extensibility to provide improved durability and good wrinkle recovery for a flat and smart appearance. Wool excels in all of these areas and remains the fibre of choice for top-of-the-range tailored apparel.

While the structure of the wool fibre appears complex with many discrete components, its mechanical properties are generally understood by assuming that the fibre behaves as a two-phase composite material. In essence, water-impenetrable crystallites of α-keratin are embedded in an amorphous matrix phase. The micro-crystallites make up around 30% of the fibre volume. These are stiff and highly elastic. The matrix phase makes up most of the rest of the fibre. It is tough when it is dry, but can absorb water from the surrounding atmosphere and becomes soft. The wool fibre behaves like a reinforced composite with intrinsic strength, elasticity and toughness, and its properties change with humidity of its surroundings. This moisture-sensitive two-phase composite structure provides wool with its unique array of functional attributes ideally suited to the production of high quality apparel.

Table 4: Relative strength of various textile fibres.

One of the easiest mechanical properties of a fibre to measure is its strength – the force required for fibre breakage. Compared to other common apparel fibres the strength of a wool fibre is generally inferior. However, for apparel and interior textiles, appearance retention (for example, resistance to fading, bagging, pilling and shrinkage) and fabric handle are much more important than strength because once the fibres are made into a fabric or garment they rarely fail by breakage as a result of inadequate strength. The useful life a garment will be determined by a combination of many properties including fibre strength, fabric and yarn structure, abrasion resistance, toughness and loss of shape.

Probably the most important factor that leads to the desire to retire garments is fashion, and even here, wool garments with their rich colours and classic tailoring will often outlast garments made from lesser fibres.

Table 5: Percentage of stretch before fibre breakage.

Wool wears well, not because of its strength but because it is tough and highly extensible, as shown in Figure 5. This extensibility allows a wool fibre to stretch and absorb the energy of loads applied during wear with minimal breakage or damage. Wool fibres become more elastic and less stiff as they absorb water, as shown in Figure 6.

Table 6: The stress – strain behaviour of wool fibres at various regain.*

When wet, a wool fibre can be extended up to 30% without damage. When the force is removed the fibre will recover its original dimensions completely. If a wool fibre or garment is stretched while dry, steaming or wetting with water can be used to speed up the rate of recovery. This unique ability is due to the composite nature of the fibre and the ability of the elastic elements of the composite to undergo a reversible structural change from an α−helix to a β-sheet structure as the α-helices progressively unfold when the fibre is elongated between two and 30%. This process is known as alpha to beta transition and is illustrated in Figure 13.

Figure 13: Alpha to beta transition.

During wear, an essential component for comfort is the ability of a garment to be pliable and conform easily to whatever shape is imposed upon the fabric, and then respond immediately to a flat and smart appearance when the force is removed. Wool has a high immediate recovery due to low friction between the yarns. It only wrinkles when the fabric is held deformed for a long period of time in a hot and humid environment. Even under these conditions the wrinkle recovery of wool is superior to most other fibres as can be seen in the comparisons shown in Table 7.

Table 7: Wrinkle recovery of various fibres (in a humid environment).

The wrinkle recovery of wool is dominated by the elastic filaments in the fibre and the visco-elastic properties of the matrix regions of the fibre. The elastic elements of the fibre stretch and recover immediately but the viscous regions of the fibre delay both the deformation and recovery when the force is removed. Hanging a wool garment overnight in a humid environment, for example, in the bathroom, can enhance the recovery of the viscous regions This is a very effective method for removing most wrinkles in wool. In contrast, cotton fabrics, unless they are chemically treated, have high friction between yarns and fibres so when deformed the fabric wrinkles immediately with little chance of recovery.

Wool fabrics are renowned for their softness, handle and drape. The drape of a fabric is its ability to hang in graceful folds. This is determined by a number of factors, including fabric weight, thickness, stiffness and bending properties. These fabric properties depend on the properties of the individual fibres and their interactions with other fibres and yarns in the fabric. At the fibre level, wool is very pliable and not as stiff as other fibres, which makes it an ideal fibre for producing soft handling fabrics.

Table 8: Stiffness of various textile fibres.

After weaving, a wool fabric is taken through a number of procedures, collectively called ‘finishing’, which are designed to develop the latent properties of woollen and worsted fabrics to meet consumer requirements. These processes must be carried out in the appropriate manner and in a precise order to achieve the desired fabric properties. Of particular importance are those operations (for example, piece dyeing, crabbing and pressure decatising) that permanently set the wool fibres in their new geometry in the fabric.

Because, at the microstructure level, wool is a moisture-sensitive composite material and because it also has a complex chemical structure, the options available to a wool finisher are much greater that those available to finishers handling other fibres. The complex art of wool finishing allows the wool fibres to be permanently set in their new configuration, so that interaction or friction between fibres and yarns is minimised. This is one of the reasons wool fabrics are soft handling and have good shape recovery characteristics, and discerning consumers can always recognise the excellent drape and handle associated with high quality wool fabrics.

Odour and toxics absorption

Wool’s unique structure and moisture absorption properties make it naturally resistant to the build-up of body odours. Its complex chemical structure also allows it to bind harmful toxic agents from air, such as those associated with sick building syndrome, with little or no re-emission of the vapours.

Odour absorption

Sweating is a natural way that the human body regulates its temperature in response to hot conditions or strenuous exercise, and some people naturally sweat more than others. The body continuously secretes moisture through sweat glands (about 3,000,000 of them) all over its surface and this sweat normally evaporates quickly. Sweat itself has no odour, but if it remains on the skin for a few hours, bacteria develop and often lead to body odour.

Many extreme athletes with long-term uses for clothing, such as mountaineers, have reported far less odour build-up in wool garments than man made fibres, especially for garments worn close to the skin. Companies specialising in active outdoor wear are using the natural attributes of wool, such as moisture absorption, comfort and breathability, but also its odour control and absorbing properties, to provide a range of high performance layered products that can be used from next-to-skin wear through to outerwear.

 

There are several different ways that wool can prevent and control the development of body odour. These depend on the unique chemistry and the physics of the wool fibre, forexample:

  • natural fibres such as wool, because of their moisture absorbing properties, allow the skin to ‘breathe’. This removes moisture from the skin surface. Synthetic fibres do not have these moisture absorption properties. The moisture is taken up inside the wool fibre, making conditions on the skin surface less favourable to bacterial action
  • the fibre surface is hydrophobic and cannot be penetrated by bacteria. Wool provides a poor environment for the growth of bacteria. Water bound within the fibre is not available for microbes to utilise
  • the scale structure on the surface of the wool fibre makes the surface uneven and difficult for microbes to attach to it. There is some evidence that the fibre surface exposed by loss of scale-edge material has an anti-bacterial effect
  • the very outer layer of the epicuticle has a high concentration of a unique C21 fatty acid bound to the surface. There is speculation that this bound acid layer has antibacterial properties
  • wool has a complex internal chemistry that potentially allows it to bind acidic, basic and sulphurous odours. These are important components of body odour
  • in high humidity conditions and in water, wool passes through a glass transition that dramatically increases its rate of absorption and desorption. Synthetics do not show these effects in water and under normal wear conditions.

Figure 14: Absorption and desorption of odours.

If skin is in a hot and sweaty state, wool absorbs the moisture and this may cause it to exceed the glass until it exceeds the glass transition temperature. At this point the rate of diffusion of small and large molecules into the wool fibre increases and it absorbs odour faster. When the body cools down and the moisture evaporates, the fibre falls below the glass transition curve and the rate of diffusion slows. The fibre effectively ‘traps’ the odours. When the garment is laundered, even under mild conditions, the temperature of the wash water will be sufficient to allow the fibre to again pass through the glass transition, increasing the rate of diffusion and releasing the odour molecules from the fibre into the water. The odour components are washed away. Even before washing, wear trials have shown that wool socks were preferred for lack of odour after wear, especially when compared with synthetics, in conditions ranging from sedentary to sporting activity. Odours are prevented from developing, and when they do form, they are trapped in the fibre.

After washing, wool socks also were perceived to retain fewer odours even though the wash conditions were cooler than for other fibres. The water sensitive glass transition ensures release of trapped odours.

Absorption of indoor air pollutants

Indoor Air Quality (IAQ) is affected by many things including outdoor air quality, people and their activities, heating and ventilation, building materials, finishes, furnishings and floor coverings. Air contaminants, particularly volatile organic compounds (VOC), can be generated by many indoor sources.

Wool is a natural protein made up of 18 amino acids. It has a complex physical and chemical structure, and 60% of the amino acids have reactive side chains. This complex chemistry provides wool with the ability to bind with several toxicants in air. Three important pollutants cited as health hazards in air are sulphur dioxide (SO2), formaldehyde and nitrogen dioxide (NO2). Sulphur dioxide and nitrogen dioxide are byproducts of combustion processes involving fuels such as petroleum products and coal, and are produced by domestic appliances, open fires and vehicle exhausts.

Nitrogen dioxide

Studies have shown that the presence of wool carpet can have a significant effect in reducing concentrations of nitrogen dioxide. Comparison of wool and nylon carpets showed rapid initial absorption of nitrogen dioxide, with the wool showing improved uptake at varying concentrations. However, upon heating, the nylon carpet re-emitted twice as much NO2 as the wool carpet.

Testing using the carpet yarn only, removing any absorption effect from backing materials, found the sorption by the wool carpet yarn resulted in a 12 times lower concentration of NO2 when compared with nylon yarn.

Figure 15: Absorptionof nitrogen dioxide by wool and nylon carpet yarn.

Sulphur dioxide

Studies comparing the rate of sorption of SO2 by wool, cotton, viscose rayon and nylon fibres found that nylon and rayon became saturated very quickly and, together with cotton, had an absorption rate of almost zero after 90 minutes, where wool reached a steady state at a low level of sorption at this time. The prolonged beneficial effect by wool carpet was considered to be due to the high acid-combining potential of wool. In addition, SO2 is a reducing gas and sulphitolysis reactions at the disulphide bonds in wool may be possible under some circumstances. Because the sorption of sulphur dioxide by wool is a chemical reaction, the uptake is irreversible, with less than 1% of the absorbed SO2 on an exposed carpet being released over a two-hour period.

Formaldehyde

Formaldehyde levels in indoor air can often exceed recommended levels, as formaldehyde is commonly used in resin-based wood products such as chipboard. The formaldehyde is slowly released as the resin hydrolyses, and emissions increase with temperature and humidity. Formaldehyde has a high reactivity to proteins such as wool. It reacts irreversibly with reactive side chains on the protein chains and re-emission does not occur. Wool is able to effectively and permanently remove formaldehyde from indoor air. If the temperature and humidity increase and increase the rate of emission of formaldehyde, wool becomes more reactive and absorbs the formaldehyde even faster.

Research has shown a rapid sorption of formaldehyde by wool at both high and low concentrations. Practical trials involving the use of wool as indoor furnishings such as carpet or wall coverings in contaminated buildings have demonstrated the reduction of formaldehyde concentration to less than 0.05 ppm (lower than WHO recommendations).

Figure 16: Sustainability of indoor air quality improvement.

Conclusion

This lecture has illustrated some of the many benefits that can be obtained from using wool.

Further reading

Leeder, John D. (1984)Wool – Nature’s Wonder Fibre, Ocean Grove, Vic : Australasian Textile Publishers and J.D. Leeder.

Morton, W.E. and Hearle, J.W.S. (1993) Physical Properties of Textile Fibres, 3rd edn, Manchester, UK : The Textile Institute.

Rippon, John et al. (2003) ‘Wool’, in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, New York : Interscience Publishers.

Simpson, W.S. (2002) ‘Chemical Processes for Enhanced Appearance and Performance’ in Wool: Science and Technology, Simpson, W.S. and Crawshaw, G.H. (Ed.), The Textile Institute, CRC Press: Cambridge, England, pp. 215–324.

Johnson, N.A.G. et al. (2003) ‘Wool as a Technical Fibre’, in J. Text. Inst., Vol. 94 Part 3, pp.26–41.

 

 

 


منبع :
تعداد بازدید:68
محصولی فراموش شده به نام پشم
انسان ماقبل تاریخ ، که خود را با پوست گوسفند می پوشاند ، سرانجام ساخت نخ و پارچ...
1400/02/25

چرا الیاف طبیعی پشم بهتر از الیاف مصنوعی است؟
به دنیای جذاب الیاف پشمی خوش آمدید. ساختار شگفت انگیز پشم و محصولات پشمی باعث ب...
1400/02/21

20 چیزی که از پشم نمی دانستید ...
نکاتی شگفت انگیز از پشم گوسفند که تابه حال نمی دانستید!
1400/02/19

%25 خواب بهتر در رختخواب پشمی
پس از بررسی و نتایج تحقیقات متعدد تاریخی و میدانی معلوم شد، بوی نامطلوب پشم و ه...
1399/06/06

کلیه حقوق مادی و معنوی محتویات این سایت محفوظ است