تقسيم الالياف Fiber Classification

نظرا لتعدد مصادر الالياف واستعمالاتها الكثيرة في مرافق الحياة المتعددة فان النظام الذي يمكن تقسيم الالياف بموجبه الى مجموعات يهدف الى تسهيل دراستها كما هو الحال في معظم الدراسات الاخرى. يختلف هذا النظام حسب مصدر الالياف او الطريقة التي يمكن تحضير الالياف بموجبها او بناء على مميزات او خصائص تركيبه يمكن بوساطتها تقسيم الالياف. يمكن الاستناد في تقسيم الالياف بصورة عامة على اساسين رئيسيين هما:

أولاً: التقسيم تبعا للاستعمالات الصناعية

يضع هذا التقسيم الالياف في مجاميع تبعا لاستعمالاتها وذلك بغض النظر عن منشئها او تركيبها وتقسم كل مجموعة من هذه المجاميع انواعا مختلفة من الالياف ولكنها تتمتع جميعا بصفة واحدة تجعلها صالحة لهذه الصناعة او تلك. وتقسم الالياف بصورة عامة تبعا لاستعمالاتها الى المجاميع الرئيسية التالية:

1- مجموعة الالياف المستعملة في الاغراض النسيجية

وتشمل الالياف الناعمة والخشنة المستعملة في صناعة النسيج كما تستعمل في ادق الالياف وأحسنها مثل شعرة القطن والصوف والحرير وألياف الكتان والجوت والجلجل والقنب والسيسال.

2- مجموعة الالياف المستعملة في عمل الحبال

وتشمل هذه المجموعة الالياف المستعملة في حبال السفن القوية بمختلف مستوياتها وفي اعمال الحزم والشحن وفي مختلف الاغراض الصناعية والزراعية ومن امثلتها الياف السيسال والكتان والقنب.

3- مجموعة الياف الفرش ومفارش الارض

ان ألياف هذه المجموعة تستعمل في صناعة الفرش والمكانس والمفارش الارضية ومن اهم الالياف المستعملة لهذه الاغراض الياف جوز الهند والياف النخيل.

4- مجموعة الالياف المستعملة في عمل الاكياس

تستعمل الياف الجوت في صناعة الاكياس المعدة لتعبئة القطن المجني في الحقل او الياف القنب او السيسال المستعملة في بعض دول العالم في تعبئة بعض المنتوجات الزراعية كالسكر والقهوة والحبوب.

5- مجموعة الياف الستائر والتنجيد

وتشمل هذه المجموعة الياف الكتان القصيرة والسيسال وكذلك الياف القطن والكابوك.

6- مجموعة الالياف المستعملة في صناعة الورق

تستعمل الياف بعض المحاصيل مثل الياف الكتان القصيرة المستعملة في صناعة بعض انواع الورق الخاص مثل ورق السكاير وتستعمل ايضا بعض المصادر السليلوزية المختلفة والشعرات القصيرة من القطن.

7- مجموعة الالياف المستعملة للأغراض الاخرى

مثل الالياف المستعملة في عمل الحصران والسلاسل والقبعات المنتجة من الياف السمار المر والسمار الحلو.

ثانيا: التقسيم المورفولوجي:

يتناول هذا التقسيم مجموعة الالياف المستعملة في النسيج حيث تعتبر هذه المجموعة من اهم المجاميع وذلك لاستعمال اليافها بنطاق واسع في الصناعات النسيجية ويستند هذا التقسيم على أساس منشأ الألياف.

لقد اتبعت تقسيمات كثيرة في هذا المجال على كل منها بتقسيم مجموعة معينة من الالياف وكانت هذه التقسيمات تتغير تبعا لاتساع مصادر الالياف واكتشاف الجديد منها ومن امثلة هذه التقسيمات تقسيم Hunt سنة 1939 للألياف الصناعية وتقسيم Mauersbarger سنة 1943 للألياف الصناعية ايضا وتقسيم Kirby سنة 1963 للألياف النباتية وتقسيم Oliney للألياف بصورة عامة. الا ان تقسيم سنة 1960 يعتبر من ابسط التقسيمات حيث قسم الياف النسيج الى ثلاثة مجموعات رئيسية هي:

1 - الالياف الطبيعية Natural fibers

2 - الالياف الصناعية Man-madr fibers

3 - مخاليط الالياف Fiber Blends

لقد انصب اهتمام الانسان في الوقت الحاضر على الالياف الصناعية التي تعددت مصادرها وموادها الاولية وطريقة تحضيرها. كما ان اهتمام المستهلك بمصدر هذه الالياف اخذ يقل مع الزمن حيث توجه الاهتمام بشكل أكبر الى ما يكتسبه النسيج من خواص تتلاءم مع احتياجات الانسان اليومية سواء اكان النسيج مخلوطا من عدة الياف طبيعية او صناعية دون النظر الى مصادرها الاصلية.

كما وانه يمكن تقسيم الألياف حسب تحملها للحرارة الى مجموعتين رئيسيتين الاولى تضم الألياف التي لا تتأثر او تلين بالحرارة والثانية تضم الألياف التي تتأثر او تلين بها، حيث تضم الاولى معظم الألياف الطبيعية وبعضا من الألياف الصناعية Thermoplastic fibers.

بينما تضم المجموعة الثانية معظم الألياف الصناعية Synthetic fibers

1- الألياف الطبيعية Natural fibers

هي تلك الالياف التي تقدمها الطبيعة للإنسان في صورة الياف صالحة للغزل وبالتالي للصناعات النسيجية وتعتبر هذه من اوسع الالياف انتشارا وأقدمها.

تنحصر مهمة الانسان في مثل هذه الالياف في استخراجها او اعدادها وقيامه بعمليات التنظيف او التنقية او التجهيز لعملية الغزل بصورة مباشرة وتضم هذه المجموعة من الالياف اهم الالياف التي يستعملها الانسان في حياته العامة والخاصة لسد كافة احتياجاته الضرورية في الكساء والملبس وتشمل شعرة القطن والصوف والحرير والكتان وغيرها.

تنقسم هذه المجموعة الى ثلاثة أقسام رئيسية تبعا لمنشئها:

آ - الالياف السليلوزية ( النباتية ) Cellulosic or Vegetative fibers

ب- الالياف البروتينية ( الحيوانية) Protein or animal fibers

ج - الألياف المعدنية Mineral fibers

آ - الالياف السليلوزية ( النباتية )

تعتبر هذه المجموعة من الالياف من أكبر مصادر الالياف واوسعها انتشارا في العالم وترجع هذه الالياف الى أصل نباتي ويعتبر السليلوز هو الاساس الرئيسي في تركيب هذا النوع من الالياف، حيث يتكون السليلوز من اجزاء مختلفة ولكنه يكون في صورة الياف في بعض هذه الاجزاء. ففي نبات القطن مثلا يوجد السليلوز في الاجزاء الرئيسية للنبات مثل الساق والاوراق والبذور والشعر ولكن الشعر فقط هو الالياف السليلوزية الهامة. وقد يختلط السليلوز بمواد لكنينية او بكتنية او شمعية. ومن المميزات الهامة لهذا النوع من الالياف قابليتها على الاشتعال بلهب اصفر مخلفة قليلا من الرماد وقابليتها الشديدة للتلف بواسطة الاحماض مع امكانية اكتسابها بعض الصفات التكنولوجية الخاصة عند معاملتها بالقلويات.

تتصف الانسجة المصنوعة من هذه الالياف بصفة عامة حيث تعتبر كمريحة عند الاستعمال وذلك لسهولة امتصاصها للرطوبة كما انها تتميز ايضا باحتفاظها بالمتانة او زيادتها عند ابتلالها بالماء ولا تتلف هذه الالياف عند تكرار عملية غسلها ولكن تختلف عن الالياف الصناعية لقلة معدل مطاطيتها او استطالتها بالإضافة الى سهولة كرمشتها عند الاستعمال.

ان هذا النوع من الالياف يضم الألياف الناعمة المتينة المستعملة في النسيج وكذلك الالياف الخشنة التي تستعمل في عمل الحبال بمختلف انواعها والالياف الخشنة القصيرة المستعملة في صناعة الفرش Brush making او الالياف الناعمة غير المتينة المستعملة في اعمال الحشو وغيرها. تنقسم الالياف النباتية من حيث منشئها او جزء النبات الذي توجد فيه الالياف الى الاقسام التالية:

1 - الالياف اللحائية  Bast fibers

2 - الالياف الورقية Leaf fibers

3- الالياف البذرية او الثمرية Seed or Fruit fibers

4 - الالياف الخشبية Wood fibers

5 - الالياف المتنوعة Miscellaneous fibers

1- الالياف اللحائية Bast fibers

تنتج هذه الالياف من خلايا المنطقة اللحائية Phleom cells في سيقان بعض النباتات ويطلق عليها ايضا الالياف اللينة Soft fibers تمييزا لها عن الالياف الورقية Leaf fibers.

توجد هذه الالياف في منطقة برنشيما اللحاء . Phleom parenchyma حيث تلي هذه الطبقة طبقات الكيوتيكل والبشرة والقشرة وتكون عادة على شكل حزم Bundles تحيط بطبقة اللحاء والكامبيوم ومنطقة الخشب الداخلية. كما ويختلف عدد الحزم الليفية حسب نوع النبات والارتفاع عن سطح الارض ويتراوح عددها عادة من 15 - 25 حزمة وتتكون كل حزمة من هذه الحزم من 10 - 40 خلية ليفية ذات شكل مغزلي طويل ومستدقة الطرفين يصل عرضها الى 30 ميكرون وطولها الى 30 مليمترا او أكثر وترتبط هذه الخلايا طوليا في خيوط ليفية يختلف طولها حسب نوع النباتات. ومن اهم نباتات هذه المجموعة الجوت والكتان والقنب والجلجل والرامي وان اهم هذه الانواع الخمسة هما الجوت والكتان وهذا الترتيب مبني على اساس نسبة المساحة العالية لكل منها حيث تبلغ 21,54 % و 3,63% على التوالي.

2- الالياف الورقية Leaf fibers

تنتج الالياف الورقية من الحزم الوعائية للأوراق ويطلق عليها ايضا بالألياف الصلبة او الخشنة Hard or Coarse fibers تمييزا لها عن الالياف اللحائية اللينة.

يقل عدد النباتات المنتجة للألياف الورقية كثيرا عن تلك المنتجة للألياف اللحائية ويعتبر السياسال من اهم نباتات هذا النوع من الالياف ويليه في الاهمية الياف نبات اباکا Abaca او ما يسمى بقنب مانيلا كما ان هناك نباتات الهينيوكوين Henequen او ما يسمى بسيسال كوبا. توجد الياف هذه المجموعة من النباتات حول الحزم الوعائية الطويلة للورقة حيث تتلف عروق الاوراق وتستعمل هذه الالياف لعمل الحبال او الانسجة السميكة.

3- الالياف البذرية أو الثمرية Seed or Fr fibers

تنتج هذه الالياف او الشعرات كنموات خارجية من سطح البذرة كالقطن والكابوك او من سطح الثمرة كألياف جوز الهند، ولا تستعمل معظم نباتات هذا القسم في اغراض الصناعات النسيجية باستثناء القطن حيث تعتبر اليافه من اهم هذه الالياف بل اهم الالياف النباتية عموما.

ونظرا لانفراد هذه الالياف ببعض المميزات كخفية الوزن او الكثافة وقابليتها للطفو على الماء لذلك فأنها تستعمل بكثرة في عمل اطواق وحزمة النجاة وحشو العوامات وحَشو بعض اللعب وتنضيد الوسائد. كما تستعمل الالياف الخشنة كألياف جوز الهند في عمل الحبال او الفرش. وقد قلت اهمية هذا القسم من الالياف الخفيفة التي تدخل في عمل الحشو والتنضيد وغيرها وذلك بعد التوسع الكبير في اكتشاف الألياف الصناعية البديلة حيث تم انتاج انواعا جديدة من المطاط الصناعي الخفيف الوزن. ومن انواع النباتات التي تدخل ضمن هذا القسم باستثناء القطن، الكابوك وجوز الهند وذيل القط والاسكلبياص.

- الالياف الخشبية Wood fibers

وهي الاوعية الخشبية او ما يسمى لباد الخشب وتستعمل في صناعة الورق.

الالياف المتنوعة Miscellaneous fibers

وتؤخذ هذه المجموعة من الالياف النباتية في بعض النباتات مثل الالياف المأخوذة من قواعد اوراق النخيل او سيقان بعض انواع الذرة البيضاء.

الالياف البروتينية (الحيوانية)

ان مصدر الالياف البروتينية او الحيوانية هي الحيوانات وتختلف عن الالياف النباتية وذلك بكون المادة الاساسية الداخلة في تركيبها هي البروتين ومن اهم الالياف الحيوانية هي الصوف بأنواعه المختلفة والحرير بأنواعه والاوبار او الشعر المأخوذ من الجمال والماعز وغيرها.

تتركب جميع الالياف البروتينية، بغض النظر عن طبيعة مصدرها، من وحدات الاحماض الامينية وتختلف نسبة الحامض الاميني باختلاف الألياف فالصوف مثلا وشعر الماعز تتكون من مجاميع معينة من البروتين يطلق عليها بالكيراتين (Keratin) كما انها تتفق في ارتفاع نسبة الحامض الاميني سستين فيها حيث يتميز هذا الحامض عن باقي الاحماض الامينية بوجود الكبريت مع العلم ان كمية الكبريت الداخلة في الالياف تختلف باختلاف نوع الليفة. فمثلا تكون نسبته في الصوف المارينو (4%) بينما تنخفض في الياف الموهير التركي (3%).

تتأتى اهمية البروتين في قابليته على التفاعل الكيمياوي مع الحوامض والقواعد حيث تعتبر هذه الصفة مهمة جدا في عمليات الصباغة. ومن المميزات الهامة لألياف الصوف التي تجعلها مرغوبة من ناحيتي الخواص الكيمياوية او الطبيعية كالمتانة والمرونة والمطاطية وخاصة عند ابتلال اليافها هي تركيب سلسلة البروتين بصورة عامة والكيراتين بصفة خاصة حيث يحوي الكيراتين على اتصالات عريضة بين السلاسل المكونة له وذلك بسبب وجود مجاميع من ثاني كبريتو السيستين (Cystine disulfide) وهذه مهمة في الصوف حيث يعزى لها الخواص المرغوبة في الصوف سواء الكيمياوية او الطبيعية كالمتانة والمرونة كما ان وجود الاحماض الاخرى مثل حامض Glutanic واللايسين Lysine مهمة جدا في التفاعل حيث تساعد الصوف على الاتحاد مع الاصباغ المختلفة. اما الحرير Silk فهو البروتين الطبيعي ويتكون من مركبي الفيبروين fibroin وحوالي 15 - 25 سيرسين Sericin ولكن عندما تغلي الياف الحرير يزول هذا المركب ويزول ايضا عند ازالة الاصماغ منه. لا تحتوي الياف الحرير على السيستين Cystine ولكنها تحتوي على احماض امينية منخفضة الوزن مثل الجليسين والالأنين والسيرسين وان سلسلة بروتين الحرير تحتوي على قليل من الروابط العريضة. كما ان الياف الحرير مرتفعة نسبيا في درجة الترتيب والتبلور وترجع المتانة العالية في الحرير الى هذه الصفة وكذلك الى الشكل التركيبي الى ليفة الحرير التي تكون ممتدة كثيرا.

جـ- الالياف المعدنية:

ان هذه الالياف هي محدودة الاهمية في صناعة النسيج ويعتبر الاسبستوس اهم هذه الالياف. وتؤخذ هذه من الصخور الطبيعية التي اخذت البلورات شكل الالياف ومن اهم مميزاتها هي قابليتها لمقاومة الحرارة والاشتعال وتوجد صخور الاسبستوس في كندا وقبرص. ومن الالياف المعدنية ايضا الياف الزجاج التي تطورت تطورا سريعا في السنوات الاخيرة وذلك لمميزاتها الهامة من حيث مقاومتها ايضا للحرارة والرطوبة والتعفن. كما تدخل هذه الالياف في بعض الاغراض الحربية. تختلف هذه الالياف عن بعضها البعض من حيث التركيب حيث يبدو الاسبستوس بلوريا بينما يبدو الزجاج غير بلوري وذلك عند الكشف عن بعضها من خلال الاشعة السينية.

2- الالياف الصناعية -made Fibers Man

هي تلك الالياف التي يلعب الانسان دورا هاما في صناعاتها من مواد مختلفة اذ لا تقدمها له الطبيعة على صورة الياف كما هو الحال بالنسبة للألياف الطبيعية تعتبر هذه الالياف حديثة العهد حيث تطورت بصورة متوازية بتطور علم الكيمياء ومن امثلة هذه الالياف هي الرايون والنايلون. تنقسم الالياف الصناعية الى مجموعتين هامتين هما:

آ- الالياف الصناعية المحولة Regenerated Fibers

وهي الالياف التي يحول الانسان فيها مادة الخام كالسليلوز النباتي المنتج من لب الخشب وزغب القطن او من المصادر السليلوزية المنتشرة بكثرة في الطبيعة الى الياف الحرير الصناعي ومنها رايون الفسكوز. او يأخذ الانسان البروتين الخام من المصادر النباتية او الحيوانية ويحوله الى الياف الصوف الصناعي ان لهذا الصوف الصناعي تسميات عديدة حسب الدولة المنتجة له ومنها الياف كيزئين اللبن التي انتجت في ايطاليا سنة 1924 واسمها التجاري اللانتيال (Lanital) والفيبرولين (Fibrolane)، ومن الالياف الصناعية المحولة الفيكارا (Vicara) المأخوذة من بروتين الذرة. كما واتخذت هذه الالياف تسميات تجارية اخرى في عدد من الدول مثل المانيا والمملكة المتحدة واليابان. وكان يصحب هذه الاكتشافات تحسين دائم في وسائل الانتاج والتصنيع بحيث تتلاءم مع الغرض الذي انتجت من اجله.

ب- الالياف الصناعية التركيبية

وهي تلك الالياف التي يقوم فيها الانسان بتركيب المادة الخام اولا من مكوناتها البسيطة (انواع التقطير الائتلافي للفحم والبترول) حيث تصنع منها عجائن وتحول هذه العجائن الى صورة الياف مثل النايلون والداكرون والبيرولين. ان من اهم مجاميع الالياف الصناعية التركيبية هي:

1- مجموعة عديد الآميد Polyamides

2- مجموعة عديد الاستر Polyester

3- مشتقات الاثيلين Ethylene derivatives

ليمثل المجموعة الاولى النايلون الذي يعتبر من منتجات الالياف التركيبية الذي ظهر للصناعة في عام 1938 من قبل احدى الشركات الامريكية ويسمى في المانيا بالبرلون وكان سابقا يعرف بألياف 66 وذلك لوجود 6 ذرات من الكاربون في الجانب القاعدي مع 6 ذرات كاربون اخرى في الحامض. يتم انتاج الياف النايلون بصورة عامة، من الفحم والماء والهواء، فالفحم يمدنا بالفينول والماء بالهيدروجين والهواء بالنتروجين وينتج منهما الامونيا.

يعتبر الاوكسجين ضروري جدا لإنتاج الاساس الحامض dibasic والامونيا لإنتاج ثنائي الآمين diamine تدخل جميع هذه التراكيب في انتاج النايلون وان تركيب النايلون الكيمياوي هو عديد الآميد polyamide ويمتاز هذا بمتانة عالية وان تركيبه المبسط سواء كان ذلك من الفحم او البترول. ويمكن انتاج حامض الأوبك من سيكلوهيكزانول وينتج من الفحم او يحضر من رابع هيدروفورال Tetrhydrofuran ويحضر هذا من الفورفورال ويمكن الحصول عليه من بقايا المحاصيل الزراعية كقشرة الرز او من قشور بذرة القطن وفستق الحقل او من سيقان الحنطة وذلك بمعاملة بقايا هذه المحاصيل بحامض الكبريتيك المخفف وذلك بعد امراره ببعض المعاملات الكيمياوية. اما مجموعة عديد الاستر فتمثلها الياف الداكرون والتيرلين التي انتجت في كل من الولايات المتحدة الامريكية وانكلترا. اما بالنسبة لمشتقات الاثيلين فتضم هذه المجموعة عددا واسعا من المركبات ذات الخواص الليفية ومن امثلتها البوليثين والارلون وتعتمد هذه على منتجات الفحم والبترول وهي مواد رخيصة ومتوفرة بكثرة في معظم الاقطار العربية، ويمكن للصناعة ان تنتج بكثرة اعداد لا حصر لها من المركبات ذات الخواص الليفية والتي يمكن استعمالها في عمليات الغزل والنسيج وهذه اتخذت لها تسميات مختلفة حسب الشركات التجارية المنتجة لها في العالم.

3- مخاليط الالياف: Fiber Blends

ان هذا النوع من الالياف عبارة عن مخاليط من عدة الياف طبيعية وصناعية وقد يضم المخلوط نوعين من الالياف الطبيعية كما في خلط الصوف مع شعرة القطن القصير او مخلوط الياف الكتان وشعرة القطن او قد يضم المخلوط ليفة طبيعية واخرى صناعية كما في خليط شعرة القطن والحرير الصناعي او شعرة القطن والنايلون او شعرة القطن والداكرون. حيث تكون مخاليط الالياف المختلفة أصلح بكثير من الالياف المنفردة من الناحية الاقتصادية كما في خلط الصوف والقطن في عمل البطانيات مثلا او الكتان والقطن كما في صناعة المفارش او الفوط وهذا الخليط من الالياف يكون بنسب مختلفة تحددها الصناعات النسيجية على اسس فنية واقتصادية تتطلبها مرحلة التطور في الصناعات النسيجية في الدول المتقدمة في هذا المجال.