الخميس، 24 نوفمبر، 2016

تركيب الألياف

الألياف
الفصل الأول : تركيب الألياف
الألياف : أجسام دقيقة طولها  أكبر من سمكها لها بناء دقيق تمتاز بالمرونة و المتانة و الاستطالة.
معظم أجسام الكائنات تحتوى على ألياف  و قد تكون وحيدة الخلية مثل القطن أو عديدة الخلية مثل الكتان
فمنها ما يقاس بالسنتيمتر مثل القطن أو المتر مثل الحرير الذي يصل لآلاف الأمتار.
     الألياف            بوليمرات              مونومرات                ذرات

كربون + هيدروجين+أكسجين  بلمرة   جلوكوز    بلمرة     سيليلوز            تفرع لسلاسل طويلة          قطن           


كربون + هيدروجين+أكسجين  بلمرة جلوكوز  بلمرة     سيليلوز   تفرع لسلاسلقصيرة  فسكوزا

مثال توضيحي:
عند بناء حائط  يلزمنا حجارة صغيرة للبناء تسمى [مونومرات] الحائط المبنى يسمى [ بوليمرات]
عملية بناء الحائط و تجميعه تسمى [ بلمرة ] .
البلمرة : تفاعل يربط الجزيئات الصغيرة [المونميرات ] لتكوين جزيء كبير يسمى [بلمر] و تحتاج لضغط و الحرارة.
البولميرات : جزيئات كبيرة تنتج من اتحاد مجموعة من الجزيئات الصغيرة.
المونميرات : جزيئات صغيرة ينتج من اتحادها جزيء كبير يسمى بلمر.
أسباب اختلاف البوليمرات عن بعضها البعض
1-نوع المونومرات  2-  عدد المونومرات و انتظامها 3-  بناء السلاسل 4- قوة التجاذب داخل السلسلة الواحدة للبوليمر.
أنواع البوليمرات
أولاً البوليمرات الطبيعية:
1- المواد الكربوهيدراتية: [ماءات الكربون]
مركبات عضوية تتكون من الكربون و الهيدروجين و الأكسجين  مثل الجلايكوجين و النشا و السيليلوز
ابسط المركبات الكربوهيدراتية سكر الجلوكوز الذي نحصل علية من البناء الضوئي حسب المعادلة
ثاني أكسيد الكربون  + ماء                          سكر جلوكوز + أكسجين
السيليلوز:
سلاسل طويلة غير متفرعة يتكون من ألاف الجزيئات من الجلوكوز يستخدم كدعامة لهيكل و جدار الخلايا
    جلوكوز[مونمر طبيعى]             بلمرة [تجميع ]                سيليلوز [ بلمر طبيعى]

فوائد الألياف الطبيعية مثل السيليلوز
1- تحسين عملية الهضم 2- خفض الكولسترول في الدم 3- خفض الجلوكوز في الدم عند مرضى السكر
4- التقليل من الإصابة بسرطان الأمعاء 5-التقليل من السعرات الحرارية في الغذاء.
ثانياً البوليمرات الصناعية
1- البولي ايثلين  [C2 H4]  
* ايثلين  [مونمر صناعي ]   بلمرة[تجميع[            بولي ايثلين [بوليمر صناعي]     

 مثال : أكتب معادلة تصف بلمرة 4 جزيئات من الأثيلين

                          C8H16  بلمرة [تجميع]        4C2H4

أنواع البولي أيثلين

1- بولي ايثلين عالي الكثافة : 1- غير متفرع السلاسل 2-  مترابط و صلب  3- قوى و غير شفاف 4- عالي الكثافة .  يستخدم في عبوات التخزين و القناني البلاستيكية.
2- بولي ايثلين قليل الكثافة : 1- متفرع 2- قليل المتانة  و الترابط  3- شفاف  4-  قليل الكثافة . يستخدم في كفوف اليدين و رقائق التغطية .
الداينيما: سلاسل طويلة حوالي مليون جزيء من الأثيلين يستعمل في شباك الصيد و السترات الواقية للرصاص

ألياف البولي أثيلين  مبنية  من    بولي اثيلين    تتكون من   ايثلين  تتركب من   ذرات [ كربون + هيدروجين]

صفات الألياف
1- درجة التوصيل للحرارة:حسب تراعى عند اختيار الألياف  فالألياف التي تحجز الهواء بداخلها و لا تنقله تستعمل كعوازل حرارية لذلك تستخدم المصنوعات القطنية في الأغطية و المفارش.
2-المتانة: تعبر عن مدى تحمل الألياف للقوى المؤثرة عليها دون أن تنقطع . و من المصنوعات التي تصنع من ألياف قوية شبلك الصيد و فراشي الأسنان و المناطيد.
3- الاستطالة :تعبر عن قدرة الألياف علي التمدد دون  أن  تنقطع لأكبر مساحة  ممكنة . بزيادة الاستطالة تزيد جودة المنتج  مثل  مشدات  الأكواع  و الركب التي تتعرض للشد و الثني .
4- المرونة : تعبر عن قدرة الألياف علي استعادة شكلها  الأصلي بعد زوال القوة المؤثرة علية .و من هذه الألياف ثياب السباحة و الغوص مرنة و متينة
5- الامتصاص : تعبر عن قدرة الألياف علي استيعاب السوائل . و تحسب النسبة المئوية للامتصاص كما يأتى
نسبة الامتصاص = كتلة القماش رطباً – كتلة القماش جافاً   × 100% =
                                         كتلة القماش جافاً
أذا كانت نسبة الامتصاص 5% فأقل يكون القماش قليل الامتصاص  و أذا كانت أعلي من 5 % تكون عالية
الألياف الطبيعية مثل القطن  أكثر قدرة علي الامتصاص من الألياف الصناعية  مثل النايلون لوجود مواقع و فراغات في الألياف الطبيعية  أكثر  الصناعية  قادرة علي جذب الماء  .
6- القدرة علي التلوين: تعبر قدرة الألياف علي الالتصاق بالمواد الملونة. و هي صفة مهمة  في صناعة الألياف
تصنيف الألياف حسب مصادره
أولاً  الألياف الطبيعية
1- الألياف الطبيعية النباتية:[ ألياف السيليلوز]
سميت بألياف السيليلوز لان السيليلوز المادة الأساسية لهذه الألياف . ومنها  القطن والكتان و الجوت و القنب. 
أ- القطن :[ألياف بذرية]  90% سيليلوز و ماء و مواد شمعية تسهل الغزل . تعتمد صفات القطن علي
    1- طرق زراعية 2- العناية به 3- العوامل الخارجية كالشمس 4- طرق تصنيعه ومعالجتها صناعيا
لون القطن ابيض مائل للاصفرار و  كلما  ذادت نسبة السيليلوز ذادت  المرونة تجرى للقطن عملية تسمى مرسرة القطن [تحرير القطن] نسبة لجون  مرسر خطواتها:
1- غمر القطن في صودا كاوية 2- شد القطن3- إضافة محاليل مخففة  لتعادل الصودا الكاوية
 الهدف  من عملية المرسرة  للحصول علي قطن لامع ناعم و متين
ب- الكتان : [ألياف لحائية]  يستخدم في النسيج 71% سيليلوز  يتراوح  طول ألياف الكتان من 15 – 80 سم
لونه ابيض مصفر أقل مرونة  من القطن لان نسبة السيليلوز في الكتان أقل من السيليلوز في القطن .

ج- الجوت: [ ألياف لحائية]   قليل المرونة و قصيرة  يستخدم في الحبال و الأقمشة الخشنة و أكياس تعبئة المحاصيل و السجاد و الموكيت .
الألياف اللحائية : عبارة عن حزم ليفية توجد بين قشرة الساق و اللب الخشبي .
2- الألياف الطبيعية الحيوانية [ألياف البروتين ]
سميت ألياف البروتين لان البروتين يشكل المادة الأساسية مثل الحرير و الصوف و الكشمير و المهير
أ- الصوف [ألياف شعرية ]: تتكون من المادة بروتينيه  [الكراتين] المتكون من كربون + هيدروجين+ نيتروجين + كبريت  يتميز الصوف 1- المتانة 2- قدرة علي الاستطالة 3- امتصاص الرطوبة 4- حفظ الحرارة
فقد المسامية [ التلبد]  :عملية تحدث للصوف عند تعرضه للحرارة أو الماء الساخن فيصبح خشن الملمس و ينكمش ولا يعود لوضعه الطبيعي بسبب التصاق وتشابك الألياف بسبب انتفاخ المسامات و انغلاق المسامات الهوائية.
ب- الحرير[ألياف إفرازية ]: يتكون من المادة  البروتينية [الفبروين] و مادة السيرسين  يختلف الفبروين عن الكراتين في عدم وجود الكبريت في الفبروين و وجودة  باقي العناصر الكيميائية.
ينتج الحرير من دودة القز و يتراوح طول الخيط [  1365  - 1820 متر] تتعرض الشرانق لبخار الماء او الماء الساخن حتى لا تثقب الشرانق الشعيرات و تقطع خيوط الحرير و نحصل علية خيط مستمر  و لون ابيض.
ثانياً الألياف الصناعية
قام الكونت  هيلار شارد ونية بعمل  [ حرير الرايون أو حرير شارد ونية] وهو عبارة عن 1- معالجة القطن بمزيج من الكيميائيات و الكحول 2- تمرير القطن من خلال ثقوب صغيرة 3- يتبخر الكحول و ينتج  ألياف
 براقة كأنها تشع نوراً 
 أنواع الألياف الصناعية
أ- الألياف الصناعية المحورة
1- الألياف التحويلية السيليلولوزية : مثل الريون الذي نحصل علية من زغب القطن و لب الخشب .
2- الألياف التحويلية البروتينية: مثل الكازئين الذي نحصل علية من بروتين الحليب
 3- الألياف التحويلية المعدنية : الناتجة من الصخور المعدنية المستخدمة في البناء للعزل الحراري .
ب- الألياف الصناعية التركيبية : نحصل عليها من البلمرة مثل النايلون [بولي أميد ] و البوليستر و الأكريلك.

المطاط
1-ألياف المطاط الطبيعي [ لاستكس ] : يستخرج من شجرة الهيفيا و تحدث له عملية [فلكنة المطاط]: وهى عبارة عن خلط المطاط السائل مع الكبريت و تسخينه بمعزل عن الهواء .
يصنع منه المشدات لمرونته و استطالته لكن من عيوبه تأثره بالحرارة يغطى بالقطن لتسهيل امتصاص الأصباغ.
2-  ألياف المطاط الصناعي [سباندكس] :يحضر من معالجة البوليستر بمواد كيميائية و هو أكثر متانة من الطبيعي.
الألياف الضوئية
الألياف الضوئية: شعيرات رفيعة لا يتعدى سمكها الشعرة من الزجاج  أو البلاستيك تنقل الإشارات الضوئية .
أجزاء الليف الضوئية: 1- القلب: زجاج فائق النقاء يمثل طريق و مسار الإشارة الضوئية.
2- الغلاف الواقي:غلاف بلاستيكي يحمى الليف الضوئية من الكسر و الضرر.
3- العاكس: المادة التي تحيط القلب الزجاجي مصنوعة من الزجاج تعكس الضوء ليبقي داخل القلب الزجاجي
أنواع الألياف الضوئية
1- ألياف أحادية النمط : تحمل أشارة ضوئية واحدة فقط تستخدم في الهاتف و كوابل التلفاز.
2- ألياف متعددة الأنماط : تنقل أكثر من أشارة ضوئية  تستخدم في شبكات الحاسوب.
مميزات الألياف الضوئية: 1- قدرة عالية علي حمل المعلومات 2- الإشارات المرسلة محصنة ضد التشويش.
3- لا تحتاج ألي طاقة كبيرة لأن احتمال فقد الإشارة أثناء التوصيل قليل .
استخدامات الألياف الضوئية: 1- تستخدم في الانترنت و الحاسوب 2- صناعة الكاميرات الرقمية  ومنها الطبية 3- صناعة مجسات للتنقيب في باطن الأرض .