nasajnews.com

تاریخچه نساجی در ایران

صنعت نساجی تا کنون قدمتی 10000 ساله دارد. انسانهای نخستین اولین نساج های روی زمین بودند آنها با پوشش گیاهان طبیعی اولین لباسها و تن پوشها را برای خود ساختند. انسانها به تدریج پیشرفت نموده و از پوست حیوانات و جانوران برای پوشش بدن خود استفاده نموده اند. انسانهای نخستین به این فکر افتادند که میتوان با تلفیقی از پوششهای گیاهی و جانوری برای خود لباس تهیه نمایند. به مرور لباسهای بافته شده گیاهی با استفاده از گیاهان میله ای جایگزین پوشش های تلفیقی شد. سپس کنف شناسایی و قابلیت های آن شناخته شد. ابتدا گیاه کنف با همان شکل طبیعی خود درپوششها بکار می رفت. اما به مرور گیاه کنف تجزیه و به رشته ها و تار و پود های مجزا تبدیل و از این تار و پود ها در بافت لباسها استفاده شده است.

 در فلات ایران نیز صنعت نساجی قدمتی دیرینه دارد. کشف آثاری چون چنبر های دوک از جنس گل رس و یا سنگ در قسمتهایی از کاشان نشانه وجود و قدمت دیرینه این صنعت در ایران باستان است. مادها اولین قومی بودند که در ایران اقدام به تهیه لباسهای قومی و سنتی نمودند و در واقع متولی صنعت نساجی در ایران شدند. آنها با ابزار سنتی اقدام به تهیه پارچه های علفی، پوستی، پشمی، که از نظر جنس و مواد اولیه بسیار مقاوم بود نمودند. مادها در بافندگی، از پشم، کتان، و دیگر الیاف گیاهی استفاده نموده و علاوه بر ریسندگی و ساختن نخ با مالیدن پشم نمد های بسیار خوبـی ساختند و از آن در لباس، زیر انداز، پـوشش اســـبان و ستوران استفاده نمودند. نمــونه این لباسها و زیر انداز ها بر نقشهای تخت جمشید فراوان است.

پیشرفت این صنعت با گوناگونی رنگها وارد مرحله ای تازه شد. پارچه های گوناگون با رنگهای مختلف و از جنسهای خشن و نرم ساخته شد. با به وجود آمدن بازار و گسترش آن در کشورهای همسایه، جاده ابریشم، و تجارت ملتها، صنعت ریسندگی و بافندگی ایران قانونمند و شکل سازمانی و تازه ای به خود گرفت و سلیقه ها و فرهنگ های دیگر ملل نیز وارد این صنعت شد. ریسندگی و بافندگی جزئی از فرهنگ ایران زمین شد. تا جائیکه که تقریباً بافندگی پارچه، فرش، و دوزندگی لباسهای اعضاء خانواده جزئی از شخصیت زن ایرانی بوده است.

با ورود هنر از طریق زنان به صنعت بافندگی و ریسندگی آموزش نیز وارد این عرصه شد. به شکلی که واژه " اوستا و شاگرد " مرسوم شده و همه سعی در کسب مقام "اوستا کاری " در این حرفه را داشتند. این سعی و تلاش موجبات رشد این صنعت را فراهم آورد.

اوستاکاران با آموزش های مختلف، نخ ها، تار ها، پود ها، گره ها و ساخت رنگهای مختلف گیاهی و صنعتی کار گاههایی دایر نمودند و به مرور بازار سنتی نساجی ایران پدیدار گشت. بازار قماش یزد، قماش اصفهان، قماش تهران، قماش تبریز و غیره به وجود آمد. و پارچه های چیت، چلوار،

متقال، مخمل، ماهوت، کریشه، آغبانو، زربافت، کشمیر بافته شد.

در سالهای 1850 تا 1860 با انقلاب صنــعتی در اروپا و ورود ماشین آلات به تـولید، این حرفه نیز از روشهای دستی و سنتی به روشهای مکانیکی تغییر نمود و با استفاده از ماشین آلات ریسندگی و بافندگی کارخانجات جدید ساخته شد. تولیدات انبوه آغاز و پارچه ها متنوع و گوناگون جهت مصارف مختلف تولید شد.

در این میان پارچه های صنعتی نیز تولید و به بازار آمد. لباس کار کارخانجات تولیدی، لباسهای نظامی، لباسهای بیمارستانی، لباسهای خدماتی، لباس فرم موسسات ، شرکتها، ادارات، هتل ها، لباس های مشاغل خاص، لباسهای نسوز، لباسهای ضد آب و ضد مواد شیمیایی خاص از گروه پارچه های صــــنعتی می باشد.

www.nasajnews.com

نکاتی درباره ی حفاظت منسوجات

تاثير رنگينه بر حفاظت منسوجات در برابر پرتوهاي فرابنفش

رنگ پارچه ممکن است اثر چشمگیری بر حفاظت در برابر پرتو فرابنفش داشته باشد. خصوصیات جذب رنگ در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی، رنگ و عمق شید پارچه را تعیین می کند.

بسیاری از رنگها، طیف جذبی به ناحیه فرابنفش گسترش یافته، و آنها را مواد جاذب پرتو فرابنفش بالقوه ای می سازد. بنابراین، رنگینه ها با توجه به موقیعت و شدت باند جذبی رنگینه در ناحیه فرابنفش (280-400 nm) دارای پتانسیل افزایش میزان UPF پارچه ها هستند.

موقعیت و شدت باندهای جذبی می¬توانند، به ترتیب، به میزان رنگینه در پارچه و در وسعت بیشتر، بر ساختار شیمیایی وابسته است.

چندین تحقیق، فاکتور حفاظت در برابر پرتو فرابنفش(UPF) پارچه¬های رنگ شده را بررسی کرده اند و نتیجه گرفته اند که رنگ می¬تواند نقش مهمی در کاهش انتقال UVR بازی کند.

آقای پالیتروپ وابستگی UPF خصوصیات جذبی UVR رنیگنه¬ها را نمایش طیف انتقالی دو رنگینه Ci Direct Red 6 و Ci Asid Yellow 44 بیان کرد.

میزان UPF پارچه های رنگ شده تعیین نگردید، اما پیشنهاد شد که رنگ قرمز می¬تواند بهبود چشمگیری در UPF پارچه داشته باشد زیرا این رنگ در زیر طول موج 350 ننومتر جذب داشت درحالیکه رنگینه زرد، پیک انتقالی در 310-330 nm داشت، که به طرز موثری اشعه های UV-B را جذب نمی¬کرد.

آقای هیلفیکر گزارش دادند مدلی که برای پیش بینی میزان UPF پارچه ها توسعه یافته بر اساس عواملی از قبیل نوع پارچه، ضخامت، تخلخل و نوع و غلظت مواد جاذب پرتو فرابنفش بوده، همچنین می¬تواند پیش بینی کمی اثر رنگینه های کاربردی و مواد سفید کننده نوری یا دیگر مواد با باند جذبی در ناحیه فرابنفش استفاده کرد.

بیشتر مطالعات صورت گرفته بر حفاظت در برابر پرتو فرابنفش پارچه های رنگ شده، خصوصیات جذبی رنگینه ها را مشخص نکردند. در عوض، آنها معمولاً به فام یا نام تجاری با اندکی ارجاع به ساختار و طبقه شیمیایی نسبت داده شده اند.

تعمیم حدود تاثیر رنگینه بر حفاظت در برابر پرتو فرانبفش به بیشتر فام محدود شده بود تا طبقه و ساختار شیمیایی، که جذب پرتو فرابنفش رنگینه را تعیین می کرد. برای مثال، محققان نتیجه گرفتند که برای پارچه های با ساختار و رنگینه مشابه، پارچه های تیره تر یا با غلظت رنگینه بالاتر به میزان UPF بالاتری منجر می شوند.

همچنین نتایج نشان داد که رنگ پارچه ممکن نیست که یک پیش بینی کننده خوبی برای حفاظت در برابر پرتو فرابنفش باشند. همچنین گزارش شده است که رنگهای سیاه، آبی دریایی و سبز تیره حفاظت در برابر پرتو فرابنفش را بیشتر از شیدهای رنگی بسیار روشن افزایش می دهند.

در مطالعات اولیه صورت گرفته توسط محقق بر تاثیر انتخاب رنگینه مستقیم بر حفاظت در برابر پرتو فرابنفش نشان داد که بسیاری از رنگینه ها سبب افزایش ذاتی در UPF البسه پنبه ای چاپ شده شدند. وسعت افزایش به غلظت رنگینه و خصوصیات جذبی رنگینه در ناحیه فرابنفش وابسته است.

نتایج همچنین نشان داد که رنگ پارچه الزاماً پیش بینی کننده حفاظت در برابر پرتو فرابنفش خوبی نباشند زیرا رنگینه های داخل نوع خاصی از فام در درجه فراهم ساختن حفاظت به طرز محسوسی متفاوتند.

کاربرد منسوجات مقاوم

منسوجات مقاوم در برابر مواد شیمیایی محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، پیشرفت‌های چشمگیری در توسعة روش‌های مبتنی بر فناوری نانو برای لایه‌های منسوجات هوشمند داشته‌اند، که نه تنها خواص و کارآیی‌های اولیه و ایمنی نظامی بدون از دست رفتن سهولت استفاده را دارا می‌باشند، بلکه می تواند طیف وسیعی از کاربردهای دیگر را نیز داشته باشند.

دکتر "هاینستروزا" استادیار دانشکده مهندسی نساجی، شیمی و علوم این دانشگاه، در زمینه توسعه منسوجات مقاوم شیمیایی با اتصال نانولایه‌ها به الیاف طبیعی، پیش قدم بوده است.

این لایه‌ها که فقط 20 نانومتر، ضخامت دارند و از پلیمرهای گوناگونی ساخته شده‌اند، قادرند اشیائی را که از لایه‌ها می‌گذرند کنترل کنند. این فرآیند، انتقال انتخابی نامیده می‌شود.

وی افزود:‌"این لایه‌ها برای اهداف شیمیایی مختلفی ساخته‌ شده‌اند. ما می‌توانیم به طور خاص مواد شیمیایی جنگی نظیر گاز اعصاب یا خردل یا مواد شیمیایی صنعتی را در این لایه‌ها مسدود یا گرفتار کنیم در حالیکه هنوز هم هوا و رطوبت می‌توانند از این پارچه عبور کنند و تنفس را امکان‌پذیر نمایند."

مواد شیمیایی زمانی‌که با پلیمرهای الیاف پیوند می‌خورند (می‌چسبند)، مسدود و گرفتار خواهند شد و این مواد پلیمری در حقیقت از مواد جاذب افزودنی‌های شیمیایی ساخته شده‌اند.

این پارچه را می‌توان در پوشاک و البسه‌ای که سطح محافظت بالایی دارند، به کار برد.

می‌توان صدها نانولایه را به یک لیف بدون تأثیرگذاری بر کاربرد آسانش متصل کرد. این ایده در صنایع نیمه هادی نیز آزمایش شده است، اما تاکنون به ساخته‌های انعطاف پذیر متصل نشده‌‌اند.

نانو لایه‌ها بوسیلة نیروی الکترواستاتیکی، شبیه آنچه که آهن‌ربا بسته به میزان شارژ الکترومغناطیسی جذب می‌کند، به الیاف طبیعی می‌چسبند.

موارد گوناگونی جهت کاربرد این فناوری در تولید منسوجات هوشمند وجود دارد: مانند دستکش‌هایی با پوششی از داروهای ورم مفاصل، یونیفرم‌های نظامی پوشیده شده با لایه‌های ضد باکتری جهت ممانعت از سرایت بیماریهای ناشی از جراحت، صفحات ضد باکتری برای تخت‌خوابهای موجود در زیر دریایی‌ها جهت ممانعت از گسترش بیماری و لباس‌های محافظ مناسب در مقابل چندین مادة شیمیایی و میکروبی جنگی.

دیگر کاربردهای این فناوری شامل پارچه‌های پوشیده شده با پلی الکترولیت‌های ضد خارش و نیز دستمال‌های پوشیده شده با داروهای ضد حساسیت می‌باشد.

www.nasajnews.com

تکمیل کالای نساجی

به مجموعه عملیات و مراحل انجام شده بر روی پارچه با هدف بالا بردن کیفیت و مرغوبیت آن را تکمیل کالای نساجی می‌گویند.

در تولید فرآورده‌های نساجی، تکمیل به تمام مراحلی اطلاق می‌شود که نخ، پارچه و منسوجات کشباف طی می‌کنند تا ظاهری بهتر، کارایی بی‌نقص و زیر دستی لطیف و متناسب داشته باشند. عملیات تکمیل، بعد از تولید کالای نساجی اعمال می‌گردد.

در صنعت نساجی و پوشاک، تکمیل بر روی پارچه به منظور افزایش درخشندگی، نرمی، زیبایی، ثبات دائمی، اتوپذیری و نظایر آن صورت می‌گیرد. همچنین مقاوم کردن پارچه در برابر آتش، آب و حشراتی نظیر بید از دیگر اهداف تکمیل کالای نساجی است.

تکمیل کالای نساجی در مراحل مختلف تولید پارچه انجام می‌شود، این مراحل ممکن است پس از بافندگی پارچه و یا پس از رنگرزی و چاپ رخ دهد، به همین منظور تکمیل کالای نساجی توسط مهندسین این صنعت به تقسیم بندی‌های مختلفی مثل تکمیل مقدماتی و نهایی و یا تکمیل موقت، دائم و ثابت تعریف شده‌است

در عملیات تکمیل، پارچه تحت اعمال شیمیایی و مکانیکی قرار می‌گیرد و علاوه بر این که ارزش تجاری آن بالاتر می‌رود، مشتری پسندتر نیز می‌شود. پارچه‌ها با توجه به نوع و جنس‌شان، از عملیات خاص تکمیلی برخوردار می‌باشند. پارچه‌های با جنس الیاف گیاهی، حیوانی و یا مصنوعی هر کدام عملیات تکمیلی خاص خود را می‌طلبند

واژه تکمیل ترجمه واژه انگلیسی فینیشینگ (Finishing) می‌باشد که در صنایع و دانشگاه‌های مرتبط در ایران نیز به همین نام رایج شده است.

دسته‌بندی

فرآیندهای گوناگون و پرشمار تکمیل کالای نساجی به سه گروه اصلی تکمیل مقدماتی، تکمیل مکانیکی و تکمیل نهایی یا تکمیل عالی تقسیم‌بندی می‌شوند.

منظور از تکمیل مقدماتی، عملیاتی است که کالای خام را برای رنگرزی و چاپ و یا عرضه به صورت سفید آماده می‌سازد. تکمیل مکانیکی و یا عالی مجموعه عملیاتی هستند که بر روی کالای سفید (رنگرزی نشده) و یا رنگی انجام می‌شوند.

هدف از تکمیل مکانیکی و عالی ایجاد بعضی از خواص مثل افزایش خاصیت ایزرولاسیون گرمایی، ضدچروک، ضد آب، ضد لغزش و غیره می‌باشد. این نوع تکمیل ممکن است به صورت شیمیایی و یا مکانیکی انجام گردد.

www.nasajnews.com

نگاهي اجمالي بر تكسچرايزينگ

مقدمه

بخش هاي مختلف صنعت نساجي مانند ريسندگي، بافندگي، رنگرزي و چاپ از قرن ها پيش متداول بوده است، ولي تکسچرايزينگ پس از توليد فيلامنت ها يا الياف ممتد مصنوعي جهت ايجاد خواص مطلوب به‌کار گرفته شده است. با توجه به‌اينکه توليد انبوه الياف مصنوعي‏ ازسال1940 ميلادي‌آغازگرديد مي‌توان دريافت‌که تکسچرايزينگ يکي از اعضاء جوان صنعت نساجي است که بخش زيادي از تحقيقات را به خود معطوف ساخته و در آينده نيز پيشرفت هاي زيادي خواهد کرد.‏

لغت تکسچرايزينگ از تکسچر يا منسوج مشتق شده است که بيان کننده مجموعه خواص منسوجات از نظر زيردست، ظاهر و نوع بافت است. به هر حال تکسچرايزينگ را مي‌توان مجموعه عمليات هايي در جهت مناسب ساختن فيلامنت هاي مصنوعي براي توليد منسوجات تعريف نمود.

 نخ هاي فيلامنتي صاف به علت نداشتن حجم براي توليد پوشاک مناسب نيستند و به‌طورکلي کاربردهاي محدودي دارند. تکسچرايزينگ در دهه 60 و 70 ميلادي با سرعت زيادي رشد نمود و باعث بکارگيري بيشتر الياف مصنوعي با کاربردهاي وسيع شد. اين محدوده شامل تريکو بافي، پتو و کفپوش ها و مبلمان و ... است.‏

آشنايي

الياف طبيعي معمولاً داراي مقداري تجعد يا فر و موج در طول خود است که در نتيجه آن الياف حجيم مي‌شوند. حجيم بودن الياف از نقطه نظر هايي بسيار مطلوب است زيرا باعث افزايش قدرت عايق بندي گرمايي منسوجات مي‌شود ولي الياف مصنوعي با توجه به نوع توليد آن غالباً داراي سطح صاف و سطح قاعده مدور هستند.

پارچه هايي که با فيلامنت هاي صاف بافته مي‌شوند لغزنده بوده و به بدن مي چسبند و قدرت عايق بندي حرارتي کمي دارند، همچنين قادر به انتقال رطوبت و عرق بدن نبوده و در کل پوشش مطبوعي ندارند. البته الياف مصنوعي نسبت به الياف طبيعي داراي مقاومت سايشي بيشتري هستند و راحت تر شستشو و خشک مي‌شوند. از اين رو جهت استفاده از الياف مصنوعي در مصارف نساجي لازم است که اين الياف داراي فر و موج شده يا حجيم شوند.

 تکسچرايزينگ اين عمليات را به روش هاي گوناگون انجام مي دهد. بدين وسيله الياف مصنوعي داراي خاصيت فنريت در نخ هاي استرچ، انتقال رطوبت بهتر، حجيم تر، عايق گرمايي مي‌شوند. و در کل روش هاي مختلف حجيم کردن الياف مصنوعي اغلب از خاصيتي از اين الياف به نام ترموپلاستي آن ها استفاده مي‌کنند. خواص ترموپلاستي به معناي آن است که الياف مصنوعي در اثر حرارت نرم شده و قابليت تغيير فرم پيدا مي‌کنند.البته اليافي که خاصيت ترموپلاستيک ندارند را نيز مي‌توان توسط هواي فشرده حجيم کرد.

تقسيم بندي روش هاي تکسچرايزينگ

نخ هاي استرچ

1- جعبه‌تراکمي : جهت الياف ظريف بوده وبا فشرده‌شدن الياف دريک جعبه وحرارت به‌صورت زيگزاگ ‌درمي‌آيد.

‏2- جت هواي داغ : توليد نخ ‏BCF‏ براي موکت - شکل موج ها محدب است و سرعت توليد بالا.

‏3- لبه : مارپيچي.

‏4- بافت و شکافت : توليد نخ هاي کرپ و با تجعد کماني.

‏5- چرخ دنده : نياز به چله پيچي دارد و زيگزاگ مي‌شود.

‏6- ضربه اي : پرتاب الياف روي سطح سوزني و سبب ازدياد حجم الياف مي‌شود.

‏‏7- تاب حقيقي : به صورت سه مرحله اي و توسط آپ توئيستر انجام مي‌شود. هزينه بالا و سرعت کم.

‏‏8- تاب مجازي : متداول ترين روش.

‏‏ نخ هاي حجيم (غير استرچ)

1- هوايي : به هم ريختن نظم موازي الياف توسط دمش هوا و ثبت حرارتي اين حالت (نخ هاي کاموا)

2- هاي بالک : از خاصيت جمع شدگي الياف خصوصاً اکريليک استفاده مي‌شود. دو جزء جمع شونده و غير جمع شونده مخلوط شده و پس از استراحت دادن يک جزء که خواص جمع شوندگي داردکوتاهتر شده و جزء ديگر را جمع کرده و به صورت حلقه و فر و موج در مي آورد. در اين حالت جزء جمع شونده به مغزي نخ رفته و جزء غير جمع شونده سطح نخ را تشکيل مي دهد.

‏ نخ هاي مرکب (دو جزئي)

1- نخ هاي مغزي دار : نخ هاي لايکرا که يک جزء نخ معمولي با يک رشته کش بسيار ظريف تابيده يا ريسيده شده است.

‏2- نخ هاي پوشيده شده‏

‏3- نخ هاي مخملي : نخ مغزي توسط چسب پوشيده شده و الياف ديگر توسط بار الکتريکي به آن مي چسبد.

‏4- مرکب هوايي

يکي ديگر از روش هاي استفاده از الياف مصنوعي در سيستم هاي متداول ريسندگي و کاربردهاي خاصي که نياز به استفاده از الياف حجيم با فر و موج براي حفظ خواص گرمايي مثل کاربرد تريکوهاي کاموايي يا پتو است. برش اين الياف در حد الياف طبيعي مثلاً طول پشم مي‌باشد.

روش هاي تکسچرايزينگ برش الياف فيلامنتي به الياف بريده يا ‏staple‏ (روش کشش برشي/ روش برش) است. فيلامنت ها در کارخانه توليد الياف مصنوعي به صورت دسته الياف يکسره يا تاو (‏tow‏) توليد مي‌شوند.

‏ تبديل برشي : دسته الياف ‏tow‏ به صورت يک صفحه صاف به بخش برش ماشين مبدل وارد شده و توسط غلطک تيغه داري به طول دلخواه برش مي‌کند. در اين روش الياف تحت نيروي زيادي قرار نگرفته و استحکام و جمع شدگي آن تغييري پيدا نمي کند. علاوه بر آن طول برش و الياف کوتاه تشکيل شده قابل کنترل است.سپس طي چند مرحله گيل باکس الياف مخلوط و تاپس يا فتيله تشکيل مي‌شود.

‏ تبديل کششي : در اين روش گرچه مشابه روش قبلي الياف فيلامنتي به صورت الياف بريده در مي آيد ولي به علت مکانيزم خاص برش به تحت کشش است در الياف گسيختگي ايجاد شده و طول هاي مختلفي بدست مي‌آيد. البته با تغيير فاصله غلطک ها مي‌توان طول الياف مختلفي بدست آورد. از مزاياي اين روش مي‌توان به عدم محدوديت نمره ‏tow‏ و عدم نياز به تغيير تيغه برش مثل روش قبلي براي هر طول برش اشاره کرد.

در تبديل کششي هميشه مقداري الياف کوتاه توليد مي‌شود که چندان مطلوب نبوده و باعث کاهش کيفيت نهايي محصول مي‌شود. به علت نيروي زيادي که در مرحله کشش به الياف وارد مي‌شود خصوصيات ليف از جمله استحکام و جمع شدگي الياف تغيير خواهد کرد. سطح مقطع ليف نيز تا حدودي تغيير شکل مي دهد.

البته افزايش جمع شدگي به علت کاربرد خاصي که الياف مي‌تواند داشته باشد مطلوب است. به عنوان مثال در کاربرد نخ توليدي با اين الياف در سيستم راشل (پتو) جمع شدگي مطلوب بوده و از موارد دلخواه در توليد نخ است. نخ هاي هاي بالک ‏HB) high bulk‏) يا هاي شرينکيج ‏HS (high shrinkage‏) توسط اين روش توليد مي‌شوند. همان طورکه قبلاً گفته شد ضريب پوشانندگي و قدرت عايق بندي گرمايي منسوجات تا حدود زيادي تابع حجم ليف است.

 مهمترين عامل تعيين کننده حجم يک نخ، فرم و طرز قرار گرفتن الياف در ساختار نخ است. در توليد نخ هاي (هاي بالک) از خاصيت جمع شدگي متفاوت اجزاء مختلف نخ استفاده مي‌شود. معمول ترين و مهمترين الياف براي توليد نخ هاي بالک اکريليک است. دو جزء جمع شونده و غير جمع شونده توسط گيل باکس به هر نسبت دلخواه مخلوط مي‌شوند و پس از ريسندگي بنابر محصول نهايي که پتو يا نخ کاموا مي‌تواند باشد در اثر حرارت خشک يا بخار استراحت داده مي‌شود.

در صورتي که از اين نخ پتو توليد شود در اثر بخاري که پس از مرحله چاپ براي تثبيت رنگ به آن زده مي‌شود جزء جمع شونده کوتاه تر شده و پتو توپر به نظر مي رسد. در صورتي که توليد نخ کاموا باشد نخ کلاف پيچي شده و در اثر رنگرزي جمع شده و حجيم تر مي‌شود. به علت تفاوت درصد انقباض در جزء نخ حالت حجيم شدن رخ مي دهد. بعد از اين مرحله استراحت وزن نخ افزايش مي يابد.

ميزان ازدياد حجم بعد از استراحت به درصد الياف مخلوط شده، ميزان تاب، زمان استراحت و ساير تکنيک هاي ريسندگي بستگي دارد. ازدياد تاب باعث کاهش حجم و جلوگيري از حرکت الياف در اثر جمع شدگي مي‌شود.

به علت ميل زياد الياف ظريف و کوتاه به توليد پيل و پرز سطحي بهتر است از الياف بلند و با ظرافت کمتر استفاده شود. البته ازدياد کشش در مرحله مبدل کششي و تثبيت آن توسط اتو يا سطوح حرارتي تا مرحله اي باعث افزايش جمع شدگي مي‌شود و پس از آن باعث کاهش درصد جمع شدگي خواهد شد.

جزء غير جمع شونده که با الياف جمع شونده مخلوط مي‌شود مي‌تواند از اليافي برش خورده بدون استفاده از اتو يا صفحات حرارتي يا بخار خورده باشد يا اينکه از الياف طبيعي استفاده شود.

www.nasajnews.com

مدول الاستیک (Elastic modulus)

مدول الاستیک یا مدول الاستیسیتهmodulus of elasticity ، یک تعریف ریاضی است از تمایل ذاتی اجسام برای تغییر شکل الاستیک ( غیر دائمی) زمانی که نیرویی به آن وارد می شود. مدول الاستیک به صورت فیزیکی برابر شیب منحنی تنش کرنش در ناحیه تغییر شکل الاستیک می باشد.

به طوری که λ مدول الاستیک می باشد و همچنین واحد آن همان واحد تنش می باشد.

بر اساس چگونگی اعمال تنش و کرنش انواع مدول الاستیک تعریف می شود. که در قسمت زیربه سه نمونه از مهم ترین آنهااشاره می کنیم:

مدول یانگ Young Modulus: که الاستیسیته کششی را شرح می دهد و تمایل جسم به تغییر شکل در راستایی که نیرو وارد می شود را توصیف می کند. اغلب به عنوان حالت ساده از مدول الاستیک به کار می رود.

مدول برشیShear Modulus: یا مدول سختی( rigidity) تمایل جسم به برش (تغییر شکل در حجم ثابت) در برابر نیروی وارد بر آن است ( تغییر شکل در حجم ثابت )، مدول برشی زیر شاخه ای از ویسکوزیته می باشد.

مدول حجمی(k) Bulk Modulus: که الاستیسیته حجمی را توصیف می نماید، یا تمایل جسم را به تغییر شکل در تمام جهات را زمانی که نیرویی ثابت در تمام جهات وارد می شود؛ این پارامتر تنش حجمی را بر کرنش حجمی تعریف می کند. و این عکس فشار پذیری است. مدول حجمی، حالت سه بعدی مدول یانگ را توصیف می نماید.

مدول یانگ Young Modulus

در مکانیک جامدات، مدول یانگ را به عنوان مدول کششی tensile elasticity می شناسند، که معیاری از سختی مواد الاستیک همسانگرد( ایزوتروپیک) isotropic می باشد. مدول یانگ به عنوان نسبت تنش تک محوری بر کرنش تک محوری در محدوده قانون هوک تعریف می شود.

این نسبت می تواند به صورت تجربی از شیب منحنی تنش-کرنش طی آزمایش کشش بر روی نمونه به دست آید.

به طور معمول و نه دقیق، مدول الاستیک یا مدول الاستیسیته نیز نامیده می شود، زیرا مدول یانگ معمول ترین مدول الاستیک می باشد، به هر حال دیگر مدول های الاستیک عبارت اند از: مدول حجمی و مدول برشی.

واحد: مدول یانگ نسبت تنش که بر حسب پاسکال می باشد، بر کرنش که بی بعد است می باشد؛ بنابراین مدول یانگ همان واحد تنش را داراست.

کاربرد:

مدول یانگ این اجازه را می دهد تا رفتار یک تیر ساخته شده از مواد الاستیک ایزوتروپ تحت نیروی کششی یا فشاری محاسبه شود. به عنوان مثال، می تواند برای پیش بینی مقدار ازدیاد طول میله تحت کشش و یا کمانش آن تحت فشار، استفاده شود. بیشتر محاسبات نیاز به اطلاع از دیگر خصوصیات ماده همچون، مدول برشی، دانسیته و نسبت پواسون دارد.

خطی و غیر خطی:

برای بیشتر مواد، مدول یانگ اساسا در یک بازه کرنش، ثابت است. این مواد خطی نامیده می شوند و از قانون هوک تبعیت می کنند. مثال هایی برای مواد خطی می توان به فولاد، الیاف کربن اشاره کرد و موادی همچون شیشه، لاستیک و خاک مواد غیر خطی نامیده می شوند.

مواد جهت دار:

مدول یانگ همواره در جهات مختلف یک ماده یکسان نیست. بیشتر فلزات و سرامیک ها، به همراه بسیاری دیگر از مواد، ایزوتروپ می باشند( همسانگرد)؛ خصوصیات مکانیکی این مواد درتمام جهات یکسان است. به هر حال، فلزات و سرامیک ها با یک خلوص مشخص تولید می شوند و فلزات اماده سازی مکانیک می شوند تا ساختار بلوری جهتی خویش را به دست آورند. این مواد غیرایزوتروپ می شوند

و مدول یامگ می تواند تغییر کند برحسب جهت نیروی وارده به آن. غیر ایزوتروپی را می توان به راحتی در کامپوزیت ها دید. به طور مثال، الیاف کربن مدول بسیار بالاتری نشان می دهند زمانی که نیرو موازی الیاف وارد میشود در مقابل نیروی وارد در جهت عمود.

سختیStiffness

تعریف:

سختی ،k، یک جسم معیاری است از مقاومتی که در یک جسم الاستیک در برابر تغییر شکل رخ می دهد( خمش، کشش و یا فشرده شدن).

طوری که P نیروی ثابت وارد شده بر جسم است و δ جابجایی ایجاد شده بر اثر نیروی وارد شده ( به عنوان مثال، تغییر شکل یک تیر، یا تغییر در طول یک فنر کشیده شده ) در سیستم ISI واحد سختی بر حسب نیوتن بر متر گزارش می شود.

هر دوی نیرو و جابجایی، بردار می باشند، در واقع ارتباط این دو توسط ماتریس سختی ایجاد می شود.

البته سختی پیچشی نیز همچون سختی می باشد با این تفاوت که به جای نیرو کوپل پیچشی و به جای جابجایی، تغییر زاویه استفاده می شود.

ارتباط با الاستیستی:

در واقع، مدول الاستیک همان سختی نیست. مدول الاستیک یک خصوصیت از مواد تشکیل دهنده می باشد؛ در حالی که سختی یک خصوصیت از مواد صلب می باشد. بنابراین، مدول جز خواص شدتی مواد است؛ سختی ، به عبارت دیگر خواص مقداری مواد صلب است که به ماده و شکل و شرایط مرزی آن وابسته است. ( خواص شدتی به خصوصیاتی گفته می شود که به مقدار و اندازه ماده وابسته نیست، در حالی که خواص مقداری مواد به مقدار و اندازه ماده وابسته است ). به طور مثال، برای یک المانی که تحت کشش و یا فشار است، سختی محوری آن عبارت است از:

می باشد که A سطح مقطع، E مدول الاستیک ( مدول یانگ ) و L طول المان است.

در حالت خاص کشش یا فشار بدون قید تک محوری، مدول یانگ می تواند به عنوان معیاری از سختی یک ماده فرض شود.

موارد استفاده در مهندسی:

سختی یک ساختار به عنوان مهم ترین اصل در بسیاری از موارد کاربرد مهندسی به شمار می آید، بنابراین مدول الاستیسیته اغلب به عنوان اصلی ترین خصوصیات ماده در زمان انتخاب مورد بحث قرار می گیرد. یک مدول الاستیسیته بالا مطلوب است زمانی که تغییر شکل ماده نامطلوب است، در حالی که یک مدول الاستیسیته پایین زمانی که انعطاف پذیری ماده مورد نیاز است، مطلوب می باشد.

موارد کاربرد در نخ

1- مدول یانگ Young Modulus

همانطور که می دانیم، نخ به علت دارا بودن ساختمانی پیچیده و هم چنین تقسیم بندی این ساختمان جز مواد گسسته و نیز به علت رفتار غیر الاستیک الیاف تشکیل دهنده آن، بررسی و مطالعه مکانیکی آن بسیار مشکل است.

همانطور که در بخش قبل صحبت شد، مدول یانگ به عنوان اصلی ترین خصوصیت ماده مورد بررسی قرار می گیرد. همانطور که اشاره شد مدول یانگ برای مواد الاستیک به شیب اولیه منحنی تنش- کرنش اطلاق می شود، این در حالی است که رفتار نخ در این بخش ابتدایی نیز غیر خطی است، که در بسیاری از مطالعات خطی فرض می شود.

در نخ مدول یانگ در ابتدا به مدول یانگ خود الیاف وابسته است و در نخ ایده ال به شبب تاب وارده هندسه ساختار نیز بر این ارتباط اثر گذار خواهد بود.

2- سختیStiffness

در بیشتر موارد می توان به جای سختی از rigidity نیز استفاده نمود که از ضرب ممان اینرسی( و خصوصیتی هندسی دیگر) در مدول یانگ یا مدول برشی به دست آید، در این جا نیز برای نخ قسمت هندسی مربوط به هندسه ساختار و نحوه قرار گیری الیاف در ساختمان نخ می باشد و بخش دوم نیز مربوط به جنس الیاف وابسته است.

www.nasajnews.com

ريسندگي الکتريکي

الكتروريسندگي ‏(‏ES‏) روشي براي توليد نانوالياف از طريق اعمال ميدان الكتريكي بر يك جت سيال پاشيده شده است. امروزه نانوالياف پليمري به دليل كاربردهاي فراوان بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. اين مواد داراي خواص مكانيكي، الكتريكي و بيولوژيكي بهبود يافته مي‌باشند كه مي‌توان آن را متأثر از مساحت سطحي بالا و بهبود ساختار الياف دانست. از جمله كاربردهاي مختلف نانوالياف مي‌توان به كاربرد آنها در زمينه‌هاي *****هاي غشائي، لباس‌هاي محافظ، تجهيزات الكترونيكي و نوري، كاربردهاي بيوپزشكي و كامپوزيت‌هاي تقويت شده اشاره كرد.

نانوالياف پليمري به دليل كاربردهاي فراوان و ويژگي‌هاي خاصي كه در اين ابعاد پيدا مي‌كنند مورد توجه صنايع مختلف قرار گرتفه‌اند. از جمله اين كاربردها مي‌توان كاربردهاي پزشكي وتصفيه را نام برد. از اين رو توليد نانوالياف پليمري با استفاده از يك روش نسبتاً ساده اما كارآمد، بسيار مفيد خواهد بود.

تشكيل نانوالياف پليمري از جت يك سيال در يك ميدان الكتريكي را فرآيند ‏ES‏ مي‌نامند. اين فرآيند اولين بار در سال 1930 ميلادي براي توليد نانوالياف پليمري بكار گرفته شد. الياف توليد شده در آن زمان به دليل مقدار كم توليد، جهت‌گيري ناموزون، خواص مكانيكي پايين و توزيع متفاوت قطر الياف به دست آمده، مورد توجه زيادي قرار نگرفت. ‏

محلول يا مذاب پليمري پاشيده شده از يك جت با قطر در محدوده ميلي‌متر در اثر ولتاژ بالاي اعمال شده حاوي بار سطحي مي‌گردد. سپس اين سيال باردار،‌ در اثر عبور از ميدان الكتريكي در حدود‎ 1-3KV/cm‎‏ تحت تأثير قرار گرفته و تجمع بار بر روي سطح جت باعث مي‌شود كه نيروهاي دافعه الكترواستاتيكي بر نيروهاي كشش سطحي غلبه كند.

 اثر اين نيرو، بسته به شرايط سيستم باعث تخريب، خمش، چرخش و كشيدگي الياف شده و اجتماع اين پديده‌ها يا تك‌تك آنها باعث تبديل يك جت سيال با قطر ميلي‌متري به يك يا چندين جت سيال با قطر در محدوده نانومتري مي‌شود. كنترل خواص الياف نيازمند شناخت دقيق فرآيند خروج سيال از يك منفذ ميلي‌متري و تبديل آن به رشته‌هاي پليمري است كه قطر آنها در حد نانومتري مي‌باشند. ساختار جت خروجي از نازل نيز به شكل مخروط معروف تيلور مي‌باشد.

كاربردهاي روش ‏ES

يكي از كاربردهاي اين روش كه مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است دست‌يابي به حفاظت آئروسلي منسوجات است كه براي انجام اين كار از روكش دادن اين منسوجات توسط الياف بسيار‏ نازك (در حد نانو) با فرآيند ‏ES‏ استفاده مي‌گردد. از اين فرآيند در *****اسيون آئروسلي نيز استفاده شده كه ضخامت نانوالياف كشيده شده بر روي سطح خلل و فرج *****هاي معمولي يا پارچه‌ها تأثير قابل ملاحظه‌اي بر كيفيت عمل *****اسيون دارد.

در اين روش افزايش مساحت سطحي به همراه انعطاف‌پذيري و مقاومت جهت‌دار بسيار بالا، باعث توسعه كاربرد اين نانوالياف در محدوده وسيعي از صنايع از البسه گرفته تا تقويت‌كننده‌ها در ساختارهاي هوافضايي را شامل مي‌شود. همچنين از اين نانوالياف براي توليد كامپوزيت‌ها استفاده شده و موجب شده است كه آنها داراي استحكام بالايي باشند.

از اين مواد در توليد حسگرها نيز استفاده شده است. كاربرد ديگر نانوالياف در مهندسي نساجي براي توليد پليمرهاي زيست سازگار مي‌باشد . ‏Ortiz‏ و همكارانش يك روش ساده براي توليد الكترودهاي فلزي با فاصله ميكروني را بيان كردند كه در اين روش در عرض چند دقيقه، با استفاده از يك دستگاه مولد ولتاژ بالا و يك تبخير كننده حرارتي، اين الكترودها توليد مي‌شوند.

در يك تحقيق انجام گرفته توسط ماتسوموتو و همكارانش از فرآيند ‏ES‏ براي توليد الياف مبادله كننده يوني استفاده شد. اين فرآيند كاربردهاي ديگري در زمينه سيستم‌هاي رهايش دارو جهت ايجاد شرايط لازم براي رسانش دارو به هدف در زمان مناسب،‌ به مقدار لازم و به صورت رهايش كنترل شده در محل مورد نظر را داشته است. در يك كار تحقيقاتي انجام گرفته در دانشگاه ‏Yale‏ توسط ‏Gomez‏ و همكارانش از اين فرآيند براي توليد نانوذرات پروتئين استفاده كردند.

حلال بكار گرفته شده در اين سيستم محلول اتانول- آب بود و ذرات توليدي در حد نانومتر بودند. از ديگر كاربردهاي اين فرآيند پوشش دادن ساختارهاي نانو- ميكروي هيبريدي آلي- معدني بر روي هدف عايق شده مي‌باشد كه توسط ‏Matsumoto‏ و همكارانش انجام گرفت و اليافي با قطر تقريبي 600‏nm‏ به دست آمد.

 ‏Radriguez‏ و همكارانش نيز يك كاربرد ديگر از فرآيند ‏ES‏ را براي توليد الياف نانو و ميكرو با استفاده از مخلوط پليمر و ذرات گرافيت ارائه كردند. همچنين در يك روش ارائه شده توسط ‏Gupta‏ و همكارانش از الكتروريسندگي همزمان دو محلول پليمري براي توليد نانوالياف دو جزئي استفاده شده است.

انواع روش‌هاي ‏ES

فرآيند اكسترود كردن نيازمند راندن يك مايع با ويسكوزيته مناسب، از ميان نازلي با قطر كم براي تشكيل يك پليمر نيمه جامد به صورت پيوسته مي‌باشد . پليمرهايي كه در فرآيند ES‏ براي اكسترود شدن و توليد الياف بكار مي‌روند ابتدا بايد به صورت سيال درآيند تا قابليت اكسترود شدن و پاشش را داشته باشند.

 اين عامل را مي‌توان به صورت مذاب (اگر پليمر مصرفي سنتزي ترموپلاستيك باشد) و يا با حل كردن در حلال مناسب (اگر پليمر مورد نظر از نوع سلولزي ترموپلاستيك باشد) بكار برد. در صورتي كه نتوان از هيچ يك از اين دو روش استفاده كرد بايد با يكسري اعمال شيميايي آنها را به فرم محلول يا مشتقات ترموپلاستيك تبديل كرد. به طور كلي 4 روش متداول براي ‏ES‏ وجود دارد كه در زير آورده شده است:

1- ريسندگي‌ تر ‏

اين روش براي پليمرهايي استفاده مي‌شود كه بتوان آنها را در يك حلال مناسب حل كرد. چون محلول مستقيماً از طريق نازل اكسترود مي شود تا بر روي بستر رسوب كند، اين فرآيند را ريسندگي‌ تر مي‌نامند.

2- ريسندگي خشك ‏

در اين روش براي جامد كردن الياف پليمري تشكيل شده، محلول پليمري را بعد از پاشش، تحت اثر جريان گاز بي‌اثر يا هوا قرار مي‌دهند تا حلال آن تبخير شود. براي اين كار پاشش محلول پليمري به يك منطقه گرم شده انجام مي‌شود تا در آن حلال تبخير شده و از محيط خارج شود. عناصر گرم كننده هيچ تماس يا برخوردي با محلول پليمري پاشيده شده ندارند و تنها براي اعمال حرارت لازم براي آسان كردن حذف حلال بكار گرفته مي‌شوند.

3- ريسندگي مذاب

در اين فرآيند پليمر مورد نظر را تا دماي بالاي نقطه ذوب گرم مي‌كنند تا به صورت مذاب درآمده و سپس از طريق نازل، اكسترود و پاشيده شود. دراين روش بعد از پاشش الياف، از سرد كردن براي تبديل آن به فرم جامد استفاده مي‌كنند. در اين روش نازل را مي‌توان به انواع اشكال هندسي (گرد، مربع، چند ضعلي و ...) طراحي كرد.

4- ريسندگي ژلي ‏

اگر پليمر در طول فرايند اكسترود كردن، حالت يك مايع واقعي را به خود نگرفته باشد، از اين روش استفاده مي‌كنند كه در آن زنجيره‌هاي پليمري به شكل مايع بلوري از نقاط مختلف زنجير به هم متصل مي‌شوند. اين عمل، توليد يك نيروي زنجيري قوي را باعث مي‌شود كه موجب افزايش قابل ملاحظه استحكام كششي آنها مي‌شود.

ريسندگي الکتريکي روشي براي توليد الياف پليمري با قطر نانومتري است. اين روش سالها شناخته شده بود و برخي از مصارف محدود را در *****ها داشت، اما اکنون توجه جديدي را به خود جلب کرده است. در اين فناوري مايعات باردار شده به صورت جريانهاي کوچکي به درون يک ميدان الکتريکي کشيده ‌شده، و سپس به صورت الياف پليمريزه مي‌شوند. مواد ديگري مانند نانوذرات يا حتي نانولو‌له‌ها را مي‌توان در اين الياف جاي داد.

ريسندگي مذاب

در روش ريسندگي مذاب، پليمر به شکل مذاب با ويسکوزيته بالا درآمده و داخل محفظه فلزي که رشته‌ساز ناميده مي‌شود قرار مي‌گيرد سپس با اعمال نيرو به سمت سوراخ‌هاي ريز انتهاي محفظه هدايت مي‌شود. سوراخ‌هاي مذکور به طور معمول دايره‌اي بوده ولي ممکن است اشکال متفاوتي نيز داشته باشند. پليمر مذاب از اين منافذ خارج شده، خنک مي‌شود و بوسيله دستگاه چرخنده بصورت الياف جمع مي‌گردد.

اليافي که از اين روش به وجود مي‌آيند قطري در حدود چند صدنانومتر دارند.‏

www.nasajnews.com