اختصاصی بسپار/ به مناسبت آغاز سال تحصیلی: کوله های متحرک در خیابان های شهر
بسپار/ ایران پلیمر اول مهر که میرسد، خیابانها شکل دیگری پیدا میکنند. میان هیاهوی صبحگاهی، بچههای کوچکی را میبینیم که کولهپشتیهای بزرگتر از جثهشان را به دوش انداختهاند. آنقدر که گاهی خود بچهها پشت کولهها گم میشوند و انگار خیابان پر شده است از کولهپشتیهای متحرک! قدمهای کوتاه، بندهایی که روی شانهها جابهجا میشوند و کیفهایی که با هر حرکت بالا و پایین میروند؛ تصویری آشنا از آغاز سال تحصیلی.
برای بسیاری از این بچهها، مدرسه هنوز بیشتر از آنکه با درس و مشق تعریف شود، با ذوق باز و بسته کردن کوله، کشیدن زیپها، چسباندن و جدا کردن بستها و کشف جیبهای پنهان آن معنا پیدا میکند. کولهپشتی برای آنها فقط وسیلهای برای حمل کتاب نیست؛ گنجینه کوچکی است که هر روز با شوق بازش میکنند و دوباره میبندند.
اما همین وسیله رنگارنگ و دوستداشتنی، از نگاه علم پلیمر، مجموعهای از مواد و اجزای مهندسیشده است. از الیاف پلیمری پارچه و فومهای ضربهگیر گرفته تا زیپها، سگکها، نخهای دوخت و پوششهای محافظ. هر جزء باید وظیفهای مشخص انجام دهد و در کنار اجزای دیگر، کولهای بسازد که هم سبک و بادوام باشد و هم از پس ماهها استفاده روزانه بربیاید.
پارچهای که فقط پارچه نیست
اگر کولهپشتی را از نزدیک بررسی کنیم، نخستین لایه مهم آن، پارچه بیرونی است. پارچهای که باید وزن محتویات را تحمل کند، در برابر ساییدگی ناشی از تماس با نیمکت و دیوار دوام بیاورد و در عین حال، بیش از اندازه سنگین نباشد.
در بسیاری از کولهپشتیهای مدرسه، این پارچه از الیاف پلیاستر یا پلیآمید (نایلون) ساخته میشود. هر دو از خانواده بسپارهای گرمانرم هستند که میتوان آنها را به الیاف پیوسته و مقاوم تبدیل کرد. پلیاستر، بهویژه پلیاتیلن ترفتالات (PET)، به دلیل پایداری ابعادی، مقاومت مناسب در برابر نور خورشید و حفظ رنگ، در تولید کیف و کولهپشتی کاربرد گستردهای دارد. پلیآمید نیز به دلیل چقرمگی و مقاومت سایشی مناسب، در پارچههایی به کار میرود که باید سایش و کشش بیشتری را تحمل کنند. البته دوام نهایی فقط به نام بسپار وابسته نیست؛ ظرافت نخ، بافت پارچه، تراکم، پوشش سطحی و کیفیت دوخت نیز تعیینکنندهاند.
شاید روی برچسب بعضی کولهها با عددهایی مانند ۳۰۰D یا ۶۰۰D روبهرو شویم. این عددها به دنیر نخ اشاره دارند، واحدی برای بیان جرم ۹۰۰۰ متر نخ. بنابراین، دنیر بالاتر معمولاً نشاندهنده نخ سنگینتر است، نه لزوماً پارچهای که در همه شرایط مقاومتر باشد. برای قضاوت درباره دوام کوله، باید ساختار پارچه و عملکرد آن در آزمونهای کشش، پارگی و سایش را نیز در نظر گرفت.
لایه پنهان، فومهایی برای آسایش شانهها
آنچه کوله را از یک کیسه ساده متمایز میکند، فقط پارچه بیرونی آن نیست. در بخش پشتی و بندهای شانه، معمولاً از لایههایی نرم و انعطافپذیر استفاده میشود تا فشار ناشی از حمل کتاب و وسایل را کاهش دهند و تماس کوله با بدن راحتتر باشد.
در این بخشها، فومهای پلییورتان (PU) و اتیلن-وینیل استات (EVA) از مواد رایجاند. فوم پلییورتان با ساختار سلولی خود میتواند قابلیت بالشتکی و جذب انرژی مناسبی فراهم کند. EVA نیز به دلیل سبکی، انعطافپذیری و قابلیت شکلدهی، در لایههای ضربهگیر و پدهای کولهپشتی کاربرد دارد. عملکرد این فومها به چگالی، ساختار سلولی، ضخامت و فرمولبندی آنها وابسته است. بنابراین هر فوم نرمی الزاماً برای هر بخش کوله مناسب نیست.
در کولههای مدرسه، این لایهها علاوه بر آسایش، به حفظ شکل بندها و بخش پشتی کمک میکنند. با این حال، وجود پد بهتنهایی به معنای ارگونومیک بودن کوله نیست. طراحی مناسب، تنظیم بندها و وزن کلی کیف نیز اهمیت دارند.
زیپ، قطعهای کوچک با کاری بزرگ
برای بچهها، باز و بسته کردن زیپ کوله گاهی خودش بخشی از لذت شروع مدرسه است؛ اما از دید مهندسی، زیپ یکی از اجزایی است که هر روز بارها تحت تنش و سایش قرار میگیرد.
زیپ کولهپشتی معمولاً از سه بخش اصلی تشکیل میشود: دندانهها یا زنجیره زیپ، نوار پارچهای و کشویی که دو ردیف دندانه را به هم متصل یا از هم جدا میکند. در زیپهای پیچی، رشتهای از پلیآمید یا پلیاستر به نوار پارچهای متصل میشود؛ در برخی زیپهای دندانهقالبی نیز از بسپارهایی مانند پلیاستال یا پلیاکسیمتیلن (POM) استفاده میشود. کشویی ممکن است فلزی یا پلیمری باشد.
پلیآمید در زیپهای پیچی به دلیل انعطافپذیری و مقاومت سایشی کاربرد دارد. پلیاستال نیز به دلیل سختی، پایداری ابعادی و اصطکاک مناسب، برای ساخت دندانههای قالبی و برخی قطعات حرکتی انتخاب میشود. کیفیت زیپ تنها به جنس دندانهها وابسته نیست؛ طراحی کشویی، اتصال دندانهها به نوار، کیفیت دوخت و مقاومت در برابر چرخههای مکرر باز و بسته شدن نیز بر عمر آن اثر میگذارند.
بندها، سگکها و بستهایی که بار مدرسه را نگه میدارند
بندهای کولهپشتی، برخلاف ظاهر سادهشان، باید نیروی کششی ناشی از وزن محتویات را تحمل کنند. بخش پارچهای آنها اغلب از نوارهای بافتهشده پلیاستر یا پلیآمید ساخته میشود. این نوارها باید در برابر کشش و سایش مقاوم باشند و در محل اتصال به بدنه نیز با دوخت تقویتشده مهار شوند.
در محل تنظیم طول بندها، سگکها و قطعاتی به نام تنظیمکننده بند به کار میروند. بسیاری از این قطعات از پلیاستال (POM) یا پلیآمید ساخته میشوند. پلیاستال به دلیل سختی، اصطکاک نسبتاً کم و پایداری ابعادی برای قطعاتی که باید حرکت کنند و در جای خود بمانند، مناسب است. پلیآمید نیز به دلیل چقرمگی و مقاومت مکانیکی در برخی سگکها و اتصالات کاربرد دارد. انتخاب ماده باید با توجه به شکل قطعه، ضخامت، بار وارده و شرایط مصرف انجام شود.
در بعضی کولهها، بستهای قلابوحلقهای نیز دیده میشوند.؛ همان بستهایی که کودک با یک کشیدن ساده بازشان میکند و با فشردن دوباره میبندد. در این سامانه، دو سطح با ساختارهای متفاوت به هم متصل میشوند: یک سطح دارای قلابهای ریز و سطح دیگر دارای حلقههای الیافی است. درگیری این دو سطح، اتصال موقتی ایجاد میکند که با جدا کردن آنها از هم آزاد میشود. قلابها و حلقهها میتوانند از پلیآمید یا پلیاستر ساخته شوند. این بستها برای جیبهای کوچک و بخشهایی که نیاز به باز و بسته شدن سریع دارند، کاربردیاند. هرچند دوام آنها به کیفیت الیاف، آلودگی سطح و تعداد چرخههای استفاده وابسته است.
آستر، نخ دوخت و پوششی که باران را پس میزند
درون کولهپشتی، آستر پلیمری از وسایل و کتابها محافظت میکند و به تمیز ماندن فضای داخلی کمک میکند. این لایه نیز اغلب از پلیاستر یا نایلون ساخته میشود. درزها و نقاطی که بندها به بدنه متصل میشوند، از بخشهای پراهمیت کوله هستند؛ زیرا نیروهای واردشده در این نواحی متمرکز میشوند. نخهای دوخت پلیاستری یا پلیآمیدی، همراه با الگوی دوخت و تقویت مناسب، در تحمل این نیروها نقش دارند. حتی پارچهای مقاوم هم اگر در محل اتصال بندها درست دوخته نشده باشد، ممکن است خیلی زود از کار بیفتد.
بسیاری از کولهها برای افزایش مقاومت در برابر نم و باران، پوششهایی از پلییورتان (PU) یا پلیوینیل کلرید (PVC) روی پارچه دارند. این پوششها میتوانند نفوذ آب را کاهش دهند، اما نباید هر کوله دارای پوشش را کاملاً ضدآب دانست. کیفیت پوشش، درزها، زیپها و نحوه ساخت محصول، همگی بر میزان محافظت در برابر آب اثر میگذارند.
کولهای که بعد از زنگ آخر هم باقی میماند
کولهپشتی، مثل بسیاری از محصولات پلیمری، با یک پرسش مهم در پایان عمر خود روبهروست: پس از آنکه زیپش از حرکت میایستد، بندش پاره میشود یا دیگر برای صاحب کوچکش جذاب نیست، چه سرنوشتی پیدا میکند؟
ترکیب چند ماده در یک محصول، از پارچه و فوم گرفته تا پوششها، قطعات سخت و فلزی، میتواند بازیافت آن را دشوار کند؛ بهویژه اگر جداسازی اجزا آسان نباشد. استفاده از پلیاستر بازیافتی (rPET)، طراحی قطعات قابل تعویض و افزایش عمر مصرفی کوله، از راهکارهایی هستند که میتوانند به کاهش مصرف مواد نو و پسماند کمک کنند. البته بازیافتی بودن یک جزء، بهتنهایی به معنای بازیافتپذیری کل کوله نیست.
اول مهر، خیابانها پر میشوند از همان کولههای متحرک، از بچههایی که با شوق، زیپ کیفشان را باز میکنند تا ببینند چه چیزی در انتظارشان است. شاید برای آنها کوله فقط جای کتاب و دفتر باشد، اما برای صنعت بسپار، هر بند و زیپ و لایه آن، حاصل انتخابی مهندسی است.
و چه زیباست که علم، گاهی نه در آزمایشگاهی دور از دسترس، بلکه روی شانههای کوچک کودکی قدمزنان به مدرسه میرود.
منابع:
www.backpacksfactory.com/blog/backpack-hardware-guide
www.tamador.com/es/what-is-a-backpack-made-of
Deuter Sport GmbH. GearLab: Materials and Technologies. Deuter, Germany
