ألياف صناعية

الألياف الاصطناعية ( أو الألياف الصناعية في الإنجليزية البريطانية ؛ انظر اختلافات التهجئة ) هي ألياف يصنعها الإنسان من خلال التخليق الكيميائي ، على عكس الألياف الطبيعية المستخرجة مباشرة من الكائنات الحية ، مثل النباتات كالقطن أو الفراء من الحيوانات. وهي نتاج أبحاث مكثفة أجراها العلماء بهدف محاكاة الألياف الحيوانية والنباتية الموجودة في الطبيعة . وبشكل عام، تُصنع الألياف الاصطناعية عن طريق بثق مواد مُكوِّنة للألياف عبر مغازل ، مما يُشكِّل ليفًا. وتُسمى هذه الألياف بالألياف الاصطناعية. كلمة "بوليمر" مشتقة من البادئة اليونانية "بولي" التي تعني "كثير"، واللاحقة "مير" التي تعني "وحدات مفردة". (ملاحظة: تُسمى كل وحدة مفردة من البوليمر مونومر).

اخترع هيلير دي شاردونيه ، المهندس والصناعي الفرنسي ، أول حرير صناعي ، أطلق عليه اسم "حرير شاردونيه". في أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر، كان شاردونيه يعمل مع لويس باستور على إيجاد حل للوباء الذي كان يفتك بديدان القز الفرنسية . أدى إهمال تنظيف انسكاب في غرفة التحميض إلى اكتشاف شاردونيه لمادة النيتروسليلوز كبديل محتمل للحرير الطبيعي. وإدراكًا منه لأهمية هذا الاكتشاف، بدأ شاردونيه بتطوير منتجه الجديد، ^{[ 1 ]} الذي عرضه في معرض باريس عام 1889. ^{[ 2 ]} كانت مادة شاردونيه شديدة الاشتعال، ولذلك استُبدلت لاحقًا بمواد أخرى أكثر استقرارًا.

طُوِّرت أول عملية ناجحة عام 1894 على يد الكيميائي الإنجليزي تشارلز فريدريك كروس وزميليه إدوارد جون بيفان وكلايتون بيدل. أطلقوا على الألياف اسم " فيسكوز ". ويعود ذلك إلى أن ناتج تفاعل ثاني كبريتيد الكربون مع السليلوز في وسط قلوي يُعطي محلولًا عالي اللزوجة من الزانثات . ^{[ 3 ]} أنتجت شركة كورتولدز البريطانية أول رايون فيسكوز تجاري عام 1905. واعتُمد اسم "رايون" عام 1924، بينما استُخدم اسم "فيسكوز" للإشارة إلى السائل العضوي اللزج المستخدم في صناعة كلٍّ من الرايون والسيلوفان . واكتُشف منتج مشابه يُعرف باسم أسيتات السليلوز عام 1865. يُعد كلٌّ من الرايون والأسيتات أليافًا اصطناعية، لكنهما ليسا اصطناعيين بالكامل، إذ يُصنعان من الخشب . ^{[ 4 ]}

طُوِّر النايلون ، أول ألياف صناعية بالمعنى الحرفي للكلمة، على يد والاس كاروثرز ، الباحث الأمريكي الذي انضم إلى شركة دوبونت الكيميائية عام 1927. ^{[ 5 ]} وكان أول نايلون هو نايلون 66، الذي تم تصنيعه في 28 فبراير 1935. ظهر النايلون لأول مرة في الولايات المتحدة كبديل للحرير بالتزامن مع بدء تطبيق نظام التقنين خلال الحرب العالمية الثانية . وقد طغى استخدامه المبتكر كمادة لصناعة جوارب النساء على استخدامات عملية أخرى، مثل استخدامه كبديل للحرير في صناعة المظلات وغيرها من الاستخدامات العسكرية كالحبال .

حصلت شركة جنرال إلكتريك الدولية على براءة اختراع أول ألياف بوليستر في بريطانيا عام 1928. ^{[ 6 ]} كما أنتجها الكيميائيان البريطانيان جون ريكس وينفيلد وجيمس تينانت ديكسون، العاملان في جمعية طباعة الكاليكو ، ^{[ 7 ] [ 8 ]} عام 1941. وقد أنتجا وحصلا على براءة اختراع لإحدى أوائل ألياف البوليستر التي أطلقا عليها اسم تيريلين ، والمعروفة أيضًا باسم داكرون ، والتي تضاهي النايلون أو تتفوق عليه في المتانة والمرونة. ^{[ 9 ]} وواصلت شركتا ICI ودوبونت إنتاج نسخهما الخاصة من هذه الألياف.

بلغ الإنتاج العالمي من الألياف الاصطناعية 55.2 مليون طن في عام 2014. ^{[ 10 ]}

تُشكل الألياف الاصطناعية نحو نصف إجمالي الألياف، ولها تطبيقات في جميع مجالات تكنولوجيا الألياف والمنسوجات. ورغم تقييم العديد من أنواع الألياف القائمة على البوليمرات الاصطناعية كمنتجات تجارية قيّمة محتملة، إلا أن أربعة أنواع منها - النايلون ، والبوليستر ، والأكريليك ، والبولي أوليفين - تُهيمن على السوق. وتُمثل هذه الأنواع الأربعة ما يقارب 98% من حجم إنتاج الألياف الاصطناعية، حيث يُشكل البوليستر وحده حوالي 60%. ^{[ 11 ]}

الألياف الاصطناعية غير قابلة للتحلل الحيوي، وقد تستغرق 200 عام أو أكثر لتتحلل، مما يساهم في التلوث طويل الأمد في مكبات النفايات والبيئة. ^{[ 12 ]} يمكن أن تُطلق كل دورة غسيل للملابس المصنوعة من الألياف الاصطناعية ما يصل إلى 700,000 ليف بلاستيكي دقيق ، والتي غالباً ما تدخل النظم البيئية البحرية وتساهم في تلوثها بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة. ^{[ 13 ]}

تشمل الألياف الاصطناعية الشائعة ما يلي:

• نايلون (1931)
• موداكريليك (1949)
• أوليفين (1949)
• أكريليك (1950)
• بوليستر (1953)

تشمل الألياف الاصطناعية المتخصصة ما يلي:

• أزلون

تشمل المواد الاصطناعية الأخرى المستخدمة في الألياف ما يلي:

• مطاط الأكريلونيتريل (1930)

تشمل الألياف الحديثة المصنوعة من مواد اصطناعية قديمة ما يلي:

• تُستخدم الألياف الزجاجية (1938) في:
  • العزل الصناعي، وعزل السيارات، وعزل المنازل ( الصوف الزجاجي )
  • تقوية المواد المركبة ( البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية ، الخرسانة المقواة بالألياف الزجاجية )
  • أوراق بحثية متخصصة في فواصل البطاريات والترشيح
• تُستخدم الألياف المعدنية (1946) في:
  • إضافة خصائص معدنية إلى الملابس لأغراض الموضة (عادة ما تكون مصنوعة من البلاستيك المركب ورقائق معدنية )
  • إزالة ومنع تراكم الشحنات الساكنة
  • توصيل الكهرباء لنقل المعلومات
  • توصيل الحرارة

• العشب الصناعي
• الخلايا الإيلاستيرية
• حبل
• مزيل للضوء

• المصدر الأصلي لهذه المقالة، ومعظم المقالات المتعلقة بالألياف الاصطناعية (المنسوخة بإذن)، هو مجلة "هول إيرث"، العدد 90، صيف 1997. www.wholeearth.com مؤرشفة في 6 يناير 2009 على موقع Wayback Machine