الخواص النوعية لتيلة القطن (متانة القطن)

تعرف المتانة بانها مدى مقاومة الخامة لقوى القطع المختلفة (Breaking Forces) وغيرها من قوى القطع كقوى الشد المنظم والشد المفاجئ. وتقاس المتانة بطرق مختلفة فمنها ما تكون قيمته بالباوند للبوصة المربعة ومنها ما تكون بالغرام / كركس او غرام/ دنيار او غرام/ تكس وتكتب كما يلي علىالتوالي: - Gr/Grex و Gr/denier و Gr/Tex.

تعتبر متانة الشعرة من العوامل المحددة لمتانة الغزل خصوصا في حالة الغزل السميك علاوة على سهولة تشغيل الشعرات المتينة في عمليات الغزل المختلفة كما تعتبر من أهم المميزات التي ينفرد بها القطن بين الالياف المختلفة الطبيعية والصناعية خصوصا عند الابتلال فقد تزداد متانته عند الابتلال بنسبة تتراوح من 10 - 30٪ من متانته العادية في حين تفقد معظم الألياف الأخرى جزء من متانتها فقد تصل نسبة الضياع الى 65٪ ولهذه الخاصية أهميتها لدى المستهلك حيث تتأثر الانسجة للشد في الغالب وهي مبتلة اثناء الغسيل والكي والعرق في حين قد تصل متانة بعض الاقطان الى 7300 كغم / سم2 (100 ألف) باوند للبوصة المربعة او أكثر أي ما يقارب متانة الصلب. وتعتبر هذه الميزة اهم الميزات التي تدعم مركز القطن كمصدر رئيسي لصناعة المنسوجات. وقد يؤدي التقدم في ميدان الالياف الصناعية الى الحصول على ألياف أطول من ألياف القطن أو انعم منها أو أكثر مرونة ولكن ستحتفظ متانة شعرة القطن وخاصة عند الابتلال بمكانتها في هذه الخاصة.

ترجع متانة الياف القطن الفريدة في بابها الى تركيبها الخاص حيث تعتبر نقاط انعكاس اللولب السليلوزي مناطق ضعف الشعرة اما الشكل الشريطي الملتوي للشعرة (Convulvted ribon) فيجعلها تتماسك تماسكا قويا ويعطي الخيوط متانة تتناسب مع عدد هذه الالتواءات في وحدة الطول علما ان هذه الالتواءات لا توجد في الشعرات غير الناضجة كما يختلف عدد الالتواءات في انواع القطن المختلفة وتكون 300 ، 228 ، 192 ، 150 لاقطان سي أيلند ، المصرية ، الامريكية والآسيوية على التوالي.

كما يعطي الجدار الاولي للشعرة مرونة الشد في اتجاه محورها الطولي وفي نفس الوقت يعطيها المتانة في اتجاه القطر.

كذلك وجد ان كثرة التجعدات التي توجد على سطح الجدار الاولي تساعد على تماسك الشعرات فتزيد متانة الخيط المعمول منها.

اما الجدار الثانوي للشعرة فانه يعتبر من اهم مكونات المتانة الطولية لها فوجود السليلوز المتبلور المرتب Crystallite بصورة موازية لجدار الشعرة وبنسبة لا تقل عن 70% يعطي الشعرة المرونة في الاستطالة. وبالنظر لعدم وجود هذه الصفات في الالياف الصناعية مثل الياف الرايون لذلك فان متانتها لا تجاري متانة الياف القطن.

تتحدد متانة الشعرة في القطن بالتركيب الوراثي للنبات وتفاعل هذا التركيب مع العوامل البيئية ولذلك فان متانة الإقطان تختلف من نوع الى نوع ومن صنف الى صنف ضمن نفس النوع ومن بيئة الى بيئة اخرى. ولهذا السبب تجري البحوث المختلفة لغرض اختيار الاصناف ذات المتانة العالية وكذلك أفضل الظروف البيئية المناسبة لإنتاجها، ويتضح من العوامل الكثيرة التي تتحكم في متانة الشعرة بأنها صفة كمية Quantitative Character ولقد تبين لدى بعض الباحثين ان عدد الازواج التي تتحكم في هذه الصفة يتراوح من (4 - 5) ازواج على الاقل وان درجة التوريث لهذه الصفة في الهجين المستعملة حوالي 65%.

الطرق المستعملة في تقدير المتانة:

قد تجرى عملية فحص المتانة على الشعرة الواحدة او على خصلة من الشعر كما هو في المختبرات اما في المصانع فتجرى العملية على الخيوط الفردية وشلات الخيط وكذلك المنسوجات وان أهم اغراض فحص المتانة هي:

1- انتخاب الاصناف الممتازة والمحافظة على الاصناف التجارية.

2- في تحضير خلطات المنسوجات المختلفة.

3- في زيادة كفاءة التصنيع.

4- في ضبط عمليات الحلج والغزل لتقليل أثرها على اتلاف التيلة.

5- في تتبع مناطق انتاج الاقطان المتينة.

ويوجد في الوقت الحاضر عدد من الاجهزة التي تستعمل في قياس متانة التيلة وان أهم هذه الاجهزة هي جهاز برسلي والاستيلوميتر وكلمسن.

جهاز برسلي Pressley Strength Tester

لغرض فحص المتانة بهذا الجهاز يتم اختيار عينة ممثلة من القطن ثم تشد خصلة مسطحة بين اصابع اليد وتمشط بالمشط اولاً ثم بالمشط المثبت قرب الجهاز وبعد ذلك تثبت الخصلة بين فكي الجهاز وهما موضوعان في المثبت بعدها ينزل غطائي الفكين ويربط بمسمارها بالمفك (المفتاح) وبعد ذلك ينقل الفكين الى مكانها بالجهاز (الشكل التالي) وتحرك اليد الصغيرة لينزلق الثقل القاطع للخصلة فتسجل القراءة على الذراع عند القطع ثم تؤخذ خصلة الشعر وتوزن وبقسمة الثقل القاطع بالباوند على وزن الخصلة بالمليغرام يتم الحصول على ما يسمى بمعامل برسلي Pressley Index ونظراً لوجود نقاط ضعف في قياسات هذا الجهاز فقد حسن الجهاز تلافياً لذلك ويتضمن الجهاز المحسن تعديل بسيط ولكنه اساسي في تركيب الجزء الخاص بالفكين فقد اصبح هناك مجربين لتثبيت الفكين، احدهما يناسب الفكين ملتصقان تماماً أي ان المسافة بينهما عند التثبيت صفر وهي الحالة التي استعملت في الجهاز الاصلي ويعرف الاختبار حينئذ انه على مسافة صفر Zero gage اما المجرى الثاني فيناسب الفكين وبينهما مستطيل من المعدن سمكه 1/8 بوصة يسمى Spacer ويعرف الاختبار في الحالة الثانية بأنه على مسافة 1/8 بوصة One-eight inch gage وقد اظهرت الابحاث الاخيرة ان معامل التلازم بين متانة الشعرات مقاسة على مسافة 1/8 بوصة وبين متانة الغزل هي اعلى مما هو عليه في حالة قياس متانة الشعر على مسافة صفر. ويعلل Brown سنة 1954 هذه الظاهرة على ان الشد الخصلة من الشعر ممسوكة بالفكين بحيث تكون هناك مسافة حوالي 1/8 بوصة بينها هو يماثل طريقة الشد الذي تتعرض له شعرات خيوط الغزل.

جهاز برسلي والاجزاء المختلفة المكملة له

جهاز الاستيلوميتر: Stelometer

عند القياس بهذا الجهاز (الشكلين التاليين) يجب ضبطه قبل تشغيله من حيث الوضع الافقي وسرعة حركة الجهاز، بعدها تثبت قطعة معدنية في فكي جهاز برسلي لربطهما معا. ثم يثبت الفكان في مكانهما بالجهاز ويشغل للتأكد من انتظام السرعة في حدود 1 كغم/ ثانية كما يلزم التأكد من انه عند وجود مؤشر القوة Force Indicator عند 2 كغم يكون مؤشر الاستطالة Elongation Indicator عند رقم (2) على يسار الصفر ويستعمل مسمارين في اعلى الجهاز لضبط الجهاز في هذا الوضع. بعد ضبط الجهاز ثم يجري قطعها وقراءة تدريج القوة (الوزن بالكيلوغرام) وكذلك الاستطالة وذلك في حالتي الصفر وعلى مسافة 1/8 بوصة ثم توزن العينة وتحسب المتانة كما يلي: -

المتانة لوحدة الطول غم / كركس = (الثقل القاطع / كغم ) ÷ (الوزن / ملغم) × طول العينة بين الفكين / سم

علما ان طول العينة في حالة الصفر = 1,18 سم وفي حالة 1/8 بوصة = 1,50 سم اما الغرام/ كركس فهو يساوي وزن طول شعرة مقداره عشرة الاف متر بالغرامات. فاذا كانت متانة القطن على سبيل المثال هي 2.5 فان ذلك يعني ان الشعرة تتحمل ثقلا من طولها قدره (25) ألف متر لكي تنقطع. أما المتانة في صورة غم / تكس وهي الشائعة الاستعمال الآن فهي 1 / 10 غم / كريكس.

وقد حسبت العلاقة بين وحدة gram/grex ووحدة برسلي فوجد ان كل وحدة من الاولى تساوي (1,85) من وحدات الثاني ولكن نظراً لزيادة حركة الثقل القاطع في جهاز برسلي فيمكن الضرب في الرقم (2) للحصول على معامل برسلي، كما وتستخرج الاستطالة مباشرة عند قراءة المؤشر. والاستطالة امتداد الشعرة قبل انقطاعها، فاذا كانت الشعرات قليلة الاستطالة كان ذلك دليل على انها عرضة للقطع فجأة تحت تأثير الشد، اما إذا كانت الشعرات ذات قدرة على الاستطالة فأنها لا تنقطع حتى تتعدى قوة الشد المؤثرة على درجة استطالتها.

جهاز ستيلوميتر (منظر امامي)

جهاز ستيلوميتر (منظر خلفي)

تعتبر طريقة برسلي أسرع من طريقة الستيلوميتر الا ان الأخيرة أكثر دقة من الأولى عندما يراد تحويل معامل برسلي الى غم / كركس يضرب معامل برسلي × 0.536 وتقدر النتيجة بغرام / كريكس في حالة كون المسافة بين الفكين هي صفر اما اذا كانت المسافة بين الفكرين هي 1/8 البوصة فعندئذ يضرب العامل في 0.680 كما يمكن قياس المتانة بغرام / دينار والدنيار هو وزن 9000 متر بالغرامات. فاذا كانت متانة ليفة هي 3 غرام/ دينار فان ذلك يساوي 3 × 9000 أي 27 ألف متر ويقابل ذلك في قياس وحدة غرام / كريكس يساوي 3 × غرام / كريكس حيث ان 2.7 × 10000 = 27 ألف متر أيضا.