استخدام أكريلات البولي يوريثان المصنّع على مقياس النانو كلاصق في طباعة الأنسجة

لماذا تهمنا هذه القصة النسيجية

من ملابس الرياضة إلى ملايات السرير، تأتي معظم الألوان التي نراها على الأنسجة المطبوعة من جزيئات صلبة صغيرة تسمى الأصباغ. على عكس الألوان المذابة (الصبغات)، لا تلتصق هذه الأصباغ بالألياف طبيعياً، لذلك يعتمد المطبّعون على "لاصق" ليبقي اللون في مكانه. تستعرض هذه الدراسة عائلة جديدة من اللاصقات بحجم نانوي تهدف إلى جعل الطباعة أكثر إشراقاً وطول أمداً وأكثر صداقة للبيئة — باستخدام كميات أقل من المواد الكيميائية والطاقة مقارنةً بالعديد من المنتجات الحالية.

كيف يلتصق اللون بالقماش

في طباعة الأصباغ، تجلس جزيئات اللون على سطح القماش بدلاً من التغلغل فيه. ولمنعها من الانسلال أو الازالة بالغسيل، يخلط المصنعون الأصباغ مع سائل لاصق يتكوّن منه فيلم رقيق عند التسخين. قد تكون للاصقات التقليدية، المصنوعة غالباً من بوليمرات مشتقة من البترول، عيوب عدة: قد تتشقق أو تجعل القماش جامداً، تتطلب درجات حرارة عالية وأوقات معالجة طويلة، تتلاشى أو تصفر مع الزمن، ولا تكون دائماً صديقة للبيئة. وبما أن طباعة الأصباغ تُستخدم في أكثر من 80% من الأنسجة المطبوعة، فإن أي تحسينات صغيرة في كيمياء اللاصق يمكن أن تُحدث أثراً كبيراً على الراحة والمتانة والتكلفة والاستدامة.

لاصق نانوي جديد للأقمشة

عمل المؤلفون مع أربعة لواصق أكريلات بولي يوريثان متقاربة الصلة وتم تصنيعها على مقياس النانو. تُنتَج هذه اللاصقات أساساً بالتسخين بالموجات الدقيقة بدلاً من حمامات الزيت التقليدية، فتكوّن جزيئات صغيرة للغاية وموحدة — حتى بضع عشرات من النانومترات. استخدم الفريق هذه اللاصقات في معاجين طباعة مائية تحتوي على صبغة تجارية خضراء وطبّقوا المعاجين على ثلاثة أنواع نسيجية شائعة: قطن خالص، بوليستر خالص، ومزيج 50/50 من القطن–البوليستر. تمّت الطباعة بالشاشة المسطحة، تلاها تسخين مسيطر عليه عند درجات حرارة وأزمنة مختلفة لتثبيت فيلم اللاصق.

اختبار قوة اللون والمتانة

لتقييم الأداء، قاس الباحثون شدة اللون (مدى عمق وحدة المظهر) ومجموعة من خواص "الثبات"، بما في ذلك مقاومة الغسيل والتعرّق والفرك في حالتي الجفاف والرطوبة. تغيّرت تركيزات اللاصق من منخفضة جداً (5 غرامات لكل لتر من المعجون) حتى 25 غ/ل، وقارنوا هذه النتائج مع لاصق تجاري مستخدم على نطاق واسع والذي توصي الشركة المصنعة بجرعة 50 غ/ل. كما استكشفوا درجات حرارة التثبيت من 80 °م حتى 160 °م وأوقاتاً من 4 إلى 8 دقائق لإيجاد إعدادات عملية توفر الطاقة دون التضحية بالجودة.

ما كشفته الميكروسكوبات

قدمت صور الميكروسكوب الإلكتروني لعينات مطبوعة رؤية مقربة لكيفية تصرّف اللاصقات الجديدة على سطح النسيج. بدون أي لاصق، بقيت جزيئات الصبغة على شكل بقع معزولة يمكن إزالتها بسهولة بالغسيل. مع لواصق أكريلات البولي يوريثان النانوية، غطّت الألياف طبقة ناعمة ومستمرة تضم جزيئات الصبغة بشكل متساوٍ. ظهرت هذه الطبقة الموحدة على القطن والبوليستر والأقمشة المخلوطة، ما يدل على أن نفس الكيمياء يمكن أن تعمل عبر مجموعة واسعة من المواد المستخدمة في الملابس والمنسوجات المنزلية.

ألوان أكثر إشراقاً بمواد وطاقة أقل

عبر جميع الأقمشة، وفّرت اللاصقات النانوية كثافة لونية مساوية أو أعلى من المنتج التجاري مع استخدام خمس تركيز اللاصق فقط. على سبيل المثال، على القطن المطبوغ بجرعة 5 غ/ل من عدة لواصق نانوية، تجاوزت قيم قوة اللون تلك الناتجة عن اللاصق التجاري المستخدم بجرعة 50 غ/ل. لوحظت مزايا مماثلة على البوليستر ومخاليط القطن–بوليستر. كانت أفضل النتائج عند تثبيت الأقمشة عند نحو 140 °م لمدة 4 دقائق؛ رفع درجة الحرارة أو الزمن أكثر لم يقدّم إلا مكاسب طفيفة، ما يعني أن المصانع يمكنها توفير الطاقة. تراوحت مقاومة الغسيل والتعرّق بشكل عام من جيدة جداً إلى ممتازة. كان الفرك الجاف جيداً إلى جيد جداً لجميع الأقمشة، في حين ظل الفرك الرطب أكثر تحدياً للمواد الغنية بالبولِيستر لكنه تحسّن مع بعض اللاصقات الجديدة.

ماذا يعني هذا للأقمشة اليومية

بالنسبة لغير المتخصصين، استنتاج الدراسة هو أن هذه اللاصقات النانوية تعمل كلصق أكثر ذكاءً لطباعة الأقمشة. يمكنها تثبيت ألوان زاهية باستخدام مواد أقل وتسخين أقل شدة، مما يساعد على خفض التكاليف والأثر البيئي. وفي الوقت نفسه، تحافظ على المتانة أو تحسّنها بحيث تبقى الطباعة مشرقة بعد عمليات الغسيل والارتداء المتكررة. إذا تم تبني هذا النهج في الصناعة، فقد يؤدي إلى منسوجات مطبوعة أكثر راحة ومرونة تحافظ على مظهرها لفترة أطول مع عبء أخف على استهلاك الطاقة والمواد الكيميائية.

الاستشهاد: Haggag, K.M., El-Molla, M.M., El-Shall, F.N. et al. Use of nano-scale synthesized polyurethane acrylate as a binder in textile printing. Sci Rep 16, 10477 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42613-w

الكلمات المفتاحية: طباعة النسيج, لاصق الأصباغ, أكريلات البولي يوريثان, طلاءات نانوية, متانة الأقمشة