جدول المحتويات
أصبح انبعاث الألياف الدقيقة من المنسوجات مصدر قلق بيئي متزايد الإلحاح، ليس فقط لأن الألياف الاصطناعية والطبيعية على حد سواء تساهم في تراكم المواد البلاستيكية الدقيقة في النظم البيئية، ولكن أيضًا لأن الآليات التي تؤدي إلى هذا الانبعاث متجذرة بعمق في علم المواد لبوليمرات المنسوجات نفسها. بالنسبة لمهندسي المنسوجات والمتخصصين في الاستدامة وفرق البحث والتطوير في صناعة الملابس، يتمثل التحدي الرئيسي في فهم سبب تساقط ألياف معينة أكثر بكثير من غيرها من الأقمشة على الرغم من أنها مصنوعة من مواد خام متشابهة، وكيفية تصميم أنظمة نسيج أكثر مقاومة بطبيعتها لتساقط الألياف طوال عمرها الإنتاجي.
فهم العلوم المادية الكامنة وراء تساقط السوائل
إن تساقط الألياف الدقيقة هو نتيجة لمجموعة من العمليات المترابطة، وهي التلف الميكانيكي الموضعي، والإجهاد التدريجي في ظل دورات الإجهاد المتكررة، والتقادم الحراري أو الكيميائي التدريجي لبنية البوليمر. وتعكس كل عملية من هذه العمليات استجابة النسيج لتقلبات درجة الحرارة والرطوبة التي تحدث أثناء التآكل والغسيل والتجفيف والتخزين (ويلكنسون وآخرون، 2025). هذه القوى الدافعة ليست مستقلة عن بعضها البعض، ولكنها تعزز بعضها البعض بطريقة يمكن أن تسرّع من تكسر الألياف بمرور الوقت. وقد أظهرت الأعمال الحديثة أن الملابس ذات التركيب الليفي المتشابه ظاهريًا يمكن أن تُظهر مع ذلك معدلات تكسّر تختلف في الحجم اعتمادًا على بنية الخيوط وكثافة النسيج وكيمياء التشطيب وسلامة البنية المجهرية المنقولة أثناء المعالجة (دي فالكو وآخرون، 2019). ويمكن أن تُعزى هذه الاختلافات، التي غالبًا ما تكون غير مرئية للعين المجردة، في نهاية المطاف إلى الاختلافات في البوليمر التحولات, الاستقرار الحراريومسارات التحلل – وهي خصائص يمكن قياسها بشكل جيد للغاية باستخدام تقنيات التحليل الحراري.
التقنيات الحرارية كأدوات للتنبؤ
مسعر المسح الضوئي التفاضلي (DSC), تحليل قياس الثيرموغرافيات الحرارية (TGA) و والتحليل الميكانيكي الحراري (TMA) يسلط كل منها الضوء على جوانب مختلفة من سلوك البوليمر وتوفر معًا صورة متعددة الأبعاد لثبات النسيج على المدى الطويل. على سبيل المثال، يوفر DSC معلومات مفصلة عن
يوفر TGA نظرة ثاقبة لسلوك التحلل متعدد المراحل للمنسوجات من خلال تحديد درجات الحرارة التي تبدأ عندها درجات الحرارة التي تبدأ عندها مواد التشطيبات والمواد اللاصقة ومكونات الإيلاستين والمواد المضافة الأخرى في التحلل. ونظرًا لأن هذه المكونات تساهم بشكل كبير في التماسك بين الألياف ومقاومة التآكل، يمكن أن يؤدي التدهور الحراري المبكر إلى إضعاف البنية قبل أن يصبح الفشل الميكانيكي واضحًا بوقت طويل. ومن ناحية أخرى، ترسم تقنية TMA خريطة الصلابة والتخميد المعتمدين على درجة حرارة الألياف، وتلتقط التحولات الدقيقة في التليين أو التصلب التي تسبق في كثير من الأحيان تفكك الألياف. وتسمح هذه التقنيات الحرارية مجتمعة للباحثين بالتنبؤ بالوقت الذي سيصبح فيه النسيج ضعيفاً ميكانيكياً، بدلاً من اكتشاف ذلك فقط عندما يصبح منفصلاً بالفعل.
التنفيذ العملي في البحث والتطوير في مجال المنسوجات
بالنسبة لفرق البحث والتطوير، يتيح دمج التحليل الحراري في استراتيجيات توهين الألياف الدقيقة اتخاذ قرارات أكثر استنارة في مراحل مختلفة من تطوير المنتج. يمكن تحسين اختيار المواد عن طريق اختيار البوليمرات التي لا تتطابق تحولاتها الحرارية مع ضغوط الغسيل. يمكن أن يؤكد اختبار TGA ما إذا كانت التشطيبات الوظيفية ستتحلل قبل الأوان، مما يساعد على ضمان الحفاظ على سلامة الطلاءات الواقية طوال فترة حياة الملابس. يمكن تحسين عمليات التصنيع، وخاصة السحب والإعداد الحراري والاسترخاء، من خلال تتبع كيفية تغيير هذه الخطوات للانتقالات الحرارية وربط هذه التغييرات بسلوك التآكل والتكوير. كما يمكن اختبار الألياف المعاد تدويرها والألياف الحيوية، والتي غالبًا ما تتعرض لإجهاد حراري كبير أثناء إعادة المعالجة، لتجنب الدفعات المتدهورة بشكل مفرط والتي تكون أكثر عرضة للتفتت (ويلكنسون وآخرون، 2025). وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون التحليل الحراري بمثابة أداة لمراقبة الجودة، مما يساعد على ضمان بقاء الخصائص ذات الصلة بالتساقط ضمن حدود معينة عبر الموردين والدفعات.
الخاتمة
يوفر التحليل الحراري جسرًا حاسمًا بين البنية الداخلية لبوليمرات المنسوجات وأدائها البيئي طويل الأجل. وتوفر تقنيات مثل DSC وTGA وTMA رؤية مفصلة حول استجابة الألياف لدرجة الحرارة والرطوبة والوقت، مما يتيح لصناعة النسيج الانتقال من القياس التفاعلي لإطلاق الألياف الدقيقة إلى تطوير مواد استباقية أقل عرضة للتساقط بطبيعتها. في حين أن النماذج التنبؤية لا تزال تتطور وتحتاج إلى معايرتها لمواد وظروف اختبار محددة، فإن الأدلة التي تم جمعها تسلط الضوء على أن الجمع بين الطرق الحرارية والاختبارات الميكانيكية واختبارات الغسيل يوفر إطاراً قوياً لتطوير منسوجات أكثر متانة مع سلوكيات أقل تساقطاً. وهذا يدعم كلاً من أهداف أداء الصناعة والتزاماتها البيئية. ويضمن أن تحافظ الملابس على سلامتها مع تقليل مساهمتها في التلوث البلاستيكي الدقيق العالمي.
المراجع
De Falco, F., Di Pace, E., Cocca, M. and Avella, M. (2019) “مساهمة عمليات غسيل الملابس الاصطناعية في التلوث البلاستيكي الدقيق”، التقارير العلمية، 9, 6633. https://www.nature.com/articles/s41598-019-43023-x
Hernandez, E., Nowack, B. and Mitrano, D.M. (2020) “تأثير العمر على إطلاق الألياف الدقيقة من البوليستر والملابس القطنية”، التلوث البيئي، 266، 115226.
Lant, N.J., Hayward, A.S., Peththawadu, M.M., Sheridan, K.J., Dean, J.R. (2020) “إطلاق الألياف الدقيقة من الغسيل الاستهلاكي الحقيقي المتسخ وتأثير منتجات العناية بالأقمشة وظروف الغسيل”، PLOS ONE, 15(6), e023333332. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0233332
Wilkinson, J., Willemse, M. and Silva, L. (2025) “مراجعة نقدية لإطلاق الألياف الدقيقة من المنسوجات: المصادر والعوامل المؤثرة وطرق الكشف واستراتيجيات الحد منها”، Chemosphere, 367, 143376. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2025.144394
