أداء النسيج

^يشير علم الجمال إلى مظهر وجاذبية المنتجات النسيجية؛ ويشمل لون ونمط وملمس المادة . ^{[ 9} ]

تشير المتانة في المنسوجات إلى قدرة المنتج على تحمل الاستخدام؛ أي المدة الزمنية التي يُعتبر فيها المنتج مناسبًا للاستخدام المقصود. ^{[ 9 ]}

لا تقتصر فوائد المنسوجات على الأداء الوظيفي فحسب، بل تشمل أيضًا توفير الراحة والحماية. يشير مصطلح "الراحة" إلى حالة من الرفاهية البدنية أو النفسية، حيث تشمل إدراكاتنا واحتياجاتنا الفسيولوجية والاجتماعية والنفسية. بعد الطعام، تأتي الملابس في المرتبة الثانية من حيث تلبية هذه الاحتياجات. ^{[ 10 ]} توفر الملابس الراحة على مستويات متعددة، بما في ذلك الجوانب الجمالية واللمسية والحرارية والرطوبة والضغط. ^{[ 11 ]}

• الراحة الجمالية: ترتبط الراحة الجمالية بالإدراك البصري الذي يتأثر باللون، ونوعية القماش، والتشطيب، والتصميم، وملاءمة الملابس، وتوافقها مع الموضة. وتُعدّ الراحة على المستوى الجمالي ضرورية للرفاه النفسي والاجتماعي. ^{[ 12 ] [ 13 ]}
• التنظيم الحراري لدى الإنسان والراحة الفسيولوجية الحرارية: تُعرف الراحة الفسيولوجية الحرارية بقدرة نسيج الملابس على تحقيق التوازن بين الرطوبة والحرارة بين الجسم والبيئة المحيطة. وهي خاصية من خصائص المنسوجات تُوفر الراحة من خلال الحفاظ على مستويات الرطوبة والحرارة في حالتي الراحة والنشاط لدى الإنسان. ويؤثر اختيار نوع النسيج بشكل كبير على راحة مرتدي الملابس. تتميز ألياف النسيج المختلفة بخصائص فريدة تجعلها مناسبة للاستخدام في بيئات متنوعة. فالألياف الطبيعية تسمح بمرور الهواء وتمتص الرطوبة. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} أما العوامل الرئيسية التي تؤثر على الراحة الفسيولوجية الحرارية فهي بنية النسيج، ومعدل انتقال الحرارة والرطوبة. ^{[ 20 ]}
  • الراحة الحرارية: تُعدّ الراحة الحرارية أحد المعايير الأساسية لتلبية احتياجاتنا الفسيولوجية. ففعالية الملابس في تبديد الحرارة تُعطي مرتديها شعورًا معتدلًا، لا شديد الحرارة ولا شديد البرودة. تتراوح درجة الحرارة المثلى لراحة سطح الجلد بين 28 و30 درجة مئوية (82 و86 درجة فهرنهايت) ، أي درجة حرارة معتدلة. يتفاعل الجسم مع الحرارة عند انخفاضها أو ارتفاعها عن هذه الدرجة المعتدلة؛ إذ يُصبح الشعور بعدم الراحة أقل من 28 درجة مئوية وأعلى من 30 درجة مئوية. ^{[ 21 ]} تُحافظ الملابس على التوازن الحراري، فتُبقي الجلد جافًا وباردًا، وتُساعد على منع ارتفاع درجة حرارة الجسم مع تجنّب حرارة البيئة المحيطة. ^{[ 22 ] [ 23 ]}  
  • راحة الرطوبة: تعني راحة الرطوبة منع الشعور بالبلل. ووفقًا لبحث أجرته شركة هوليز، يصبح الشعور بعدم الراحة عندما تكون نسبة الرطوبة في الجسم تتجاوز 50% إلى 65%.
• الراحة اللمسية : هي مقاومة الشعور بعدم الراحة الناتج عن احتكاك الملابس بالجسم. وترتبط بنعومة وخشونة وليونة وصلابة نسيج الملابس. قد تختلف درجة الشعور بعدم الراحة اللمسية بين الأفراد، وذلك تبعًا لعوامل مختلفة، منها الحساسية، والدغدغة، والوخز، وتهيج الجلد، والبرودة، ووزن النسيج، وبنيته، وسماكته. توجد تشطيبات سطحية محددة (ميكانيكية وكيميائية) تُحسّن الراحة اللمسية، مثل سترات الصوف والملابس المخملية. تُستخدم مصطلحات مثل ناعم، وملتصق، وصلب، وثقيل، وخفيف، وقاسٍ، ولزج، وخشن، ووخز لوصف الأحاسيس اللمسية. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}
• راحة الضغط: هي استجابة مستقبلات الضغط في جسم الإنسان (الموجودة في الجلد) للملابس. تتميز الأقمشة المحتوية على الليكرا براحة أكبر بفضل هذه الاستجابة وراحة الضغط الفائقة. تتأثر هذه الاستجابة الحسية ببنية القماش: ضيق، فضفاض، ثقيل، خفيف، ناعم، أو صلب. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

يشير مصطلح الحماية في المنسوجات إلى مجال تطبيق واسع حيث يكون الأداء (الوظيفي) أكثر أهمية من القيم الجمالية.

• أداء الحماية من الأشعة فوق البنفسجية في المنسوجات، ^{[ 29 ]} توجد اختبارات لتحديد قيم الحماية من الأشعة فوق البنفسجية الضارة . ^{[ 30 ]}
• المنسوجات المقاومة للهب ^{[ 31 ]}
• أداء المنسوجات في مقاومة الماء ^{[ 32 ]}
• مقاومة الماء ^{[ 33 ]}
• منسوجات مقاومة للبرد والرياح ^{[ 33 ]}
• حماية المنسوجات من البكتيريا والفيروسات. ^{[ 34 ]} تُعدّ المنسوجات المضادة للفيروسات استغلالًا إضافيًا لاستخدام الأسطح المضادة للميكروبات ، وهي قابلة للتطبيق على كلٍّ من المنسوجات الطبيعية والاصطناعية . وبفضل خصائصها المضادة للفيروسات، قد تُعطّل هذه الأسطح الفيروسات المغلفة بالدهون . ^{[ 34 ]} توجد طرق اختبار مُحددة لتقييم أداء المنسوجات المضادة للفيروسات. ^{[ 35 ]}
• سترة واقية من الرصاص

تُعرف قدرة المنتج النسيجي على الاحتفاظ بمظهره بعد استخدامه وغسله وكيه باسم الاحتفاظ بالمظهر. ^{[ 9 ]}

تُعرف المعالجة اللازمة للحفاظ على مظهر المنتجات النسيجية بالعناية. تحتاج هذه المنتجات إلى التنظيف والكي للحفاظ على مظهرها، ويشمل ذلك كيفية غسلها وتجفيفها. ^{[ 9 ]} تأخذ ملصقات العناية بالمنتجات النسيجية في الاعتبار أداء كل مكون، بالإضافة إلى طرق التصنيع. ^{[ 36 ]}

يتأثر ذلك بمجموعة متنوعة من العناصر. تشمل تكلفة المنتج النسيجي تكاليف المواد الخام والتصنيع والصيانة. ^{[ 9 ]}

لكل منتج نسيجي أثرٌ على البيئة . ويُعدّ مدى الضرر الذي تُلحقه المنسوجات بالبيئة أثناء التصنيع والعناية والتخلص منها مفهومًا أساسيًا لمدى صلاحية المنسوجات للاستخدام. ^{[ 9 ]} للمواد التي تُحسّن أداء المنسوجات تأثيرٌ بالغٌ على البيئة وصحة الإنسان . ولا شكّ أن مثبطات اللهب الهالوجينية، والمواد الطاردة للبقع المعالجة بمركبات الكربون المشبعة بالفلور، والأقمشة المضادة للميكروبات المحتوية على التريكلوسان أو التريكلوربان أو الفضة، تُسهم بشكلٍ كبير في تلوث البيئة. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

بشكل أساسي، لكل ليف ونسيج خصائص مميزة، ويتم اختيارها بناءً على مدى ملاءمتها للغرض المطلوب. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} لدى المستخدمين خمسة معايير أساسية للأداء، تشمل المظهر، والراحة، والمتانة، وسهولة الصيانة، والتكلفة. ^{[ 48 ]} تختلف توقعات الأداء هذه عن تلك الخاصة بالمنسوجات المتخصصة. ونظرًا للمتطلبات التقنية والقانونية العالية لهذه المنتجات، تخضع هذه المنسوجات عادةً لاختبارات صارمة لضمان استيفائها لمتطلبات الأداء الدقيقة. ومن الأمثلة على المجالات المختلفة:

• يجب أن تتمتع الملابس الرياضية بهذه الخصائص: القوة، والتحكم في الرطوبة ، والمرونة ، والراحة الحرارية .
• تتطلب المنسوجات العسكرية الحماية من الظروف الجوية القاسية. ويتطلب السترة الواقية من الرصاص مقاومة منخفضة للصدمات. وقد يكون التمويه ضرورياً. ^{[ 49 ]}
• يجب أن تكون ملابس مكافحة الحرائق مقاومة للهب ^، ومقاومة للحرارة، وخفيفة الوزن. كما أن مقاومة الماء والرؤية الواضحة من متطلبات ملابس الحماية . ولا ^{يوجد مقاس واحد يناسب جميع رجال الإطفاء، بل} يعتمد ذلك على الدور والمهام الموكلة إليهم.
• تتطلب المخاطر المهنية درجة محددة من الحماية. ^{[ 49 ]}
• تحتاج المنسوجات الطبية إلى ملابس مزودة بحواجز وأسطح مضادة للميكروبات، مثل بدلات غرف الأبحاث وبدلات المواد الخطرة .
• تتطلب الإلكترونيات القابلة للارتداء في المنسوجات الإلكترونية المرونة بالإضافة إلى إمكانية غسلها. (انظر تكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء و Hexoskin .)
• تتطلب الدروع الواقية للجسم (الملابس الواقية المصممة لامتصاص أو صد الهجمات الجسدية) معايير أداء محددة .
• تُصنع بدلات الغوص من النيوبرين والمطاط البوتيل . يعمل النيوبرين الرغوي في البدلة على عزل الجسم حرارياً. ^{[ 51 ]}
• تتطلب المنسوجات المستخدمة في صناعة السيارات أداءً محدداً في مختلف أجزاء السيارة. فيما يلي أنواع الألياف المختلفة المستخدمة في مناطق مختلفة من المقصورة الداخلية للسيارة:

قسم أو جزء من السيارة	استهلاك الأقمشة بالمتر المربع [ 52 ]	المادة [ 53 ]	خصائص الألياف	توقعات الأداء من المواد المستخدمة [ 53 ]
الوسائد الهوائية	3.5	نايلون مطلي بالسيليكون أو النيوبرين من الداخل	قوي، مرن، متين، ومستقر من حيث الانكماش	يجب أن تتمتع هذه القطعة بقدرة على الاحتفاظ بالهواء عند نفخها، وأن تكون قوية بما يكفي لتحمل الصدمة دون أن تتمزق.
التنجيد	10.0	النايلون والبوليستر	مقاومة التآكل	مقاومة عالية للتآكل لتحمل احتكاك الأجسام المنزلقة والركاب، وللحفاظ على شكل المقاعد ونعومتها. يجب أن تكون الألوان ثابتة في مواجهة أشعة الشمس والاحتكاك لضمان ثباتها.
السجاد	4.0	نايلون	قوي ومتين ومقاوم للتآكل	يجب أن تكون المادة قوية بما يكفي لتحمل الاحتكاك، وأن تكون متينة ومرنة.
صُندُوق	4.0–5.0	نايلون	قوي ومتين ومقاوم للتآكل	قوي بما يكفي لتحمل الاحتكاك، مضاد للميكروبات
حزام الامان	0.5	بوليستر
هيدلاينر	4.0–6.0	يلتصق النسيج المركب / المخلوط /المغلف برغوة البولي يوريثان المذابة	قوي، عازل	الجماليات، والملمس، والصلابة، وتقليل الضوضاء

تُعدّ قوة الشد ، ومقاومة الانفجار، والراحة الحسية ، والراحة الحرارية ، وانتقال الحرارة ، ومقاومة الماء ، ومعدل نفاذية بخار الماء، ونفاذية الهواء، والتكوّر ، والانكماش ، والبهتان ، وثبات اللون ، والملمس، من بين معايير الأداء. ^{[ 5 ] [ 54 ] [ 55 ]}

تُصنّع الألياف عالية الأداء خصيصًا لتحقيق خصائص فريدة، مثل مقاومة أعلى للحرارة، وقوة استثنائية، ونسبة عالية بين القوة والوزن، وصلابة، وقوة شد، ومقاومة للمواد الكيميائية أو الحريق. ^{[ 69 ] [ 70 ]} تُستخدم هذه الألياف عالية الأداء في الملابس الواقية (PPE) لما تتمتع به من خصائص استثنائية، مثل مقاومة المواد الكيميائية ومقاومة الحريق. ^{[ 71 ]}

• Aramid fiber, namely Kevlar, a strong, abrasion-resistant, durable material with high performance. Fiber and fabric engineering can optimize the functionality of the materials.^[72] Kevlar and Nomex which is a flame-resistant meta-aramid material, are used together in advanced bomb suits. The suit helps bomb disposal soldiers from threats associated with improvised explosive devices, including those related to fragmentation, blast overpressure, impact, heat, and flame.
• Carbon fibers have several advantages including high stiffness, high tensile strength, low weight to strength ratio, high chemical resistance, high temperature tolerance and low thermal expansion.^[73][74]
• Polybenzimidazole fiber, also known as PBI, has high thermal stability, flame resistance, and moisture recovery, making it suitable for use in protective clothing. PBI are usually yellow to brown solid infusible up to 400 °C or higher.^[75] PBI is also used in Space suits. In 1969, the United States Air Force selected polybenzimidazole (PBI) for its superior thermal protective performance after a 1967 fire aboard the Apollo 1 spacecraft killed three astronauts.^[76] In the early 1970s USAF laboratories experimented with polybenzimidazole fibers for protective clothing to reduce aircrew deaths from fires.^[77]
• Silicon carbide fiber composed of Silicon carbide is used for bulletproof vests.
• UHMWPE (Ultra-high-molecular-weight polyethylene) is a high abrasion and wear resistance material suitable for durability, low friction, and chemical resistance.^[71]

Finishing improves appearance and performance.^[78]

صُمم أول معطف مطري حديث مقاوم للماء بعد حصول الكيميائي الاسكتلندي تشارلز ماكنتوش على براءة اختراع عام 1824 لنسيج قماش مشمع جديد ، وصفه بأنه "قماش مطاطي هندي"، مصنوع من خلال وضع طبقة من المطاط المُلين بالنفثا بين قطعتين من القماش. ^{[ 92 ] [ 93 ]} إن استخدام التشطيبات عالية الأداء ليس مفهومًا جديدًا؛ فالقماش الزيتي هو أول قماش مطلي معروف . يُستخدم زيت بذر الكتان المغلي في صناعة القماش الزيتي، وقد استُخدمت الزيوت المغلية منذ عام 200  ميلادي. ^{[ 94 ]} أما "التشطيبات الخاصة" أو " التشطيبات عالية الأداء " فهي تلك التي تُحسّن أداء المنسوجات لاستخدام نهائي محدد. ^{[ 95 ]} تُساهم التشطيبات عالية الأداء في مجالات متنوعة، إذ تُتيح هذه التشطيبات معالجة المنسوجات بخصائص مختلفة، قد تكون مُعاكسة لطبيعتها أو خصائصها الأصلية. تُضيف التشطيبات الوظيفية قيمة تتجاوز ملمس القماش وجمالياته. ^{[ 4 ] [ 5 ]} يمكن لبعض التشطيبات أن تغير الأداء بما يتناسب مع الراحة الحرارية (التنظيم الحراري)، ومضاد للميكروبات، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، وسهولة العناية (أقمشة قطنية مقاومة للتجعد)، وطارد للحشرات، إلخ. ^{[ 96 ]}

تُعدّ تقنية النانو في صناعة النسيج فرعًا من علوم النانو، حيث تُستخدم الأنظمة الجزيئية ذات الحجم النانوي (1-100 نانومتر ) في مجال النسيج لتحسين الأداء أو إضافة وظائف جديدة إليه. وتجمع تقنية النانو بين مجالات علمية متنوعة، مثل علم المواد ، والفيزياء ، والكيمياء ، وعلم الأحياء ، والهندسة . على سبيل المثال: النانويُعدّ طلاء المنسوجات (بأسطح ذات بنية مجهرية دقيقة بما يكفي للتداخل مع الضوء المرئي ) لأغراض المحاكاة الحيوية، طريقةً جديدةً للتلوين البنيوي دون استخدام الأصباغ . ^{[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]}

انظر المزيد حول الأقمشة النانوية

يمكن لبعض التقنيات أن تغير خصائص سطح المنسوجات.

البلازما حالة شديدة التفاعل تُنشّط الركيزة، ويُحسّن السطح المؤكسد للنسيج المُعالج بالبلازما عملية الصباغة مع تقليل الآثار البيئية. كما يُمكن استخدام البلازما لمعالجة المنسوجات للحصول على خصائص مقاومة للماء والزيوت. قد يكون للغازات المختلفة في نفس الألياف تأثيرات أخرى، ويتم اختيار غازات مُختلفة للحصول على نتائج مُختلفة. ^{[ 107 ]}

يُستخدم تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للإشعاع (الليزر) لتعديل الخصائص الهيكلية والسطحية للمنسوجات، بالإضافة إلى إضفاء ملمس مميز عليها. ^{[ 107 ]}

تُستخدم المنسوجات ثلاثية الأبعاد في تطبيقات متنوعة، مثل المنسوجات العسكرية، والسترات الواقية من الرصاص، والملابس الواقية، وتصنيع المواد المركبة ثلاثية الأبعاد، والمنسوجات الطبية. ومن الأمثلة على ذلك أقمشة الفواصل ثلاثية الأبعاد، التي تُستخدم في علاج الجروح. ^{[ 108 ]}

تقيّم طريقة الاختبار المقاومة الحرارية ونفاذية بخار الماء للأقمشة، والتي تؤثر على راحة الملابس. ^{[ 113 ] [ 114 ]}

• ISO 11092:2014 (اختبار التأثيرات الفسيولوجية - اختبار قياس المقاومة الحرارية ومقاومة بخار الماء) ^{[ 115 ]}
• ASTM F1868 (اختبار لقياس المقاومة الحرارية والتبخرية) ^{[ 116 ]}

معدل انتقال بخار الماء، والذي يسمى أيضًا معدل انتقال بخار الرطوبة (MVTR)، هو طريقة لاختبار أو قياس نفاذية حواجز البخار .

• ASTM F2298 – 03 (اختبار لمواد الملابس مثل الملابس الواقية والصفائح والأغشية) اختبار مماثل من قبل جمعية المعايير اليابانية هو JSA – JIS L 1099. ^{[ 117 ]}

تُستخدم طريقة اختبار نفاذية الهواء لقياس قدرة الهواء على المرور عبر المواد النسيجية. ^{[ 118 ]}

• طريقة الاختبار البديلة ASTM D737-96 هي
• ISO 9237:1995

يُستخدم اختبار امتصاص الرطوبة أو إدارة الرطوبة لاختبار خصائص إدارة الرطوبة مثل قدرات امتصاص الرطوبة وكفاءة التجفيف.

• طريقة اختبار AATCC رقم 195
• ISO 13029:2012 ^{[ 119 ]}

تُستخدم طريقة اختبار Qmax لتقييم الإحساس بالدفء والبرودة على سطح القماش، ولتحديد الإحساس الحراري الفوري الذي يُشعر به عند ملامسة القماش لسطح الجلد لأول مرة. ^{[ 120 ] [ 121 ]}

المانيكان الحراري هو جهاز لتحليل التفاعل الحراري بين جسم الإنسان وبيئته. وهو يُقيّم الراحة الحرارية وخصائص العزل للملابس، مثل معدات الحماية العسكرية. ^{[ 122 ] [ 123 ]}

يقيس نظام تقييم كاواباتا الخصائص الميكانيكية للمنسوجات، مثل قوة الشد ، وقوة القص ، والاحتكاك السطحي، والخشونة. ويتنبأ هذا النظام باستجابات الإنسان ويفهم إحساسه بالنعومة. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدامه لتحديد خصائص انتقال الحرارة العابرة المرتبطة بإحساس البرودة الناتج عند ملامسة الأقمشة للجلد أثناء ارتدائها. ^{[ 124 ] [ 125 ]}