The new SP8xB dual temperature spin beam concept ensures the strict temperature separation between polymer type A and polymer type B.

اخبار و مطالب روز نساجی: تکنولوژی در ماشین آلات نساجی

شرکت oerlikon مفاهیم جدیدی را برای ریسندگی نخ های فیلامنتی دو جزئی ارائه می دهد.

Oerlikon offers new system concepts for spinning bicomponent filament yarns

 Günter Schütt و Susanne Beyer دو مفهوم ریسندگی برای تولید اقتصادی نخ‌های فیلامنتی دوجزئی باکیفیت بالا، راه‌حل‌های مناسبی را برای همه کاربردها نوید می‌دهند. اگرچه نخ های دو جزئی حدود 50 سال است که مورد استفاده قرار می گیرند و پدیده جدیدی نیستند، در چند سال گذشته شاهد افزایش مداوم تقاضا بوده ایم (مثلا با اوج های مکرر در سال 2015 که مرتبط با صنعت مد می باشد). دلایل این توسعه بسیار متنوع است. علاوه بر روندهای فعلی مد، راه حل های جدید و بسیار کارآمد برای تولید منسوجات مانند  پارچه های گردباف، هزینه های تولید را کاهش می دهد.

هر سطح مقطع ویژگی های خاصی را به نخ های دو جزئی می دهد

نخ های دو جزئی طیف وسیعی از مقاطع ممکن را ارائه می دهند. به طور کلی، این نخ ها از دو پلیمر مختلف تشکیل شده اند که به آنها ویژگیهای خاصی می دهد. هرکدام از نخ های دو جزئی با سطح مقطع مربوط به خود، برای کاربرد خاصی تولید می شوند. در اینجا، چهار مقطع شناخته‌شده عبارتند از: غلاف هسته (Core-sheath) ، مجاور( Side-by-side) ، (شبیه به تقسیم بندی پای (Segmented-pie) و جزایر در دریا(Islands-in-the-sea).

مقاطع مختلف، خواص متنوع نخ را تضمین می کند

مقاطع غلاف هسته و کنار هم به طور معمول استفاده می شوند و اغلب در نخ های الیاف کوتاه به کار گرفته می شوند. در حالی که دو مقطع دیگر عمدتا نخ های فیلامنتی هستند. نخ‌های دو جزئی غلاف هسته اغلب به ‌عنوان الیاف پیوند دهنده برای بی بافت ها استفاده می‌شوند، از طرف دیگر هنگام تولید نخ‌های دو جزئی کنار هم بر روی اثر خود چین‌خوردگی/ کریمپ (self-crimpimg effect) متمرکز می شود. مقاطع تقسیم بندی پای و جزیره‌ای در دریا عمدتا برای تولید الیاف سوپر میکروفایبر با اندازه کمتر از dpf 3/0 ساخته می‌شوند. (dpf=denier per filament).

گسترده ترین سطح مقطع هسته-غلاف است. کاربردهای این سطح مقطع بسیار متنوع است. مقاطع غلاف هسته عمدتا به عنوان الیاف کوتاه یا فیلامنتی پیوسته در محصولات اسپان باند استفاده می شود. کاربردهای اصلی در ادامه توضیح داده شده است.

الیاف دو جزئی یا فیلامنت های دو جزئی اغلب به عنوان الیاف یا فیلامنت های پیوند دهنده برای اتصال الیاف و فیلامنت های دیگر به یکدیگر استفاده می شوند. به عنوان مثال، در مورد منسوجات بی بافت، پلیمر غلاف یک لیف کوتاه/ استیپل دو جزئی در یک کوره/آون ذوب می شود. نقطه ذوب پلیمرهای غلاف کمتر از پلیمر هسته است و در نتیجه پلیمر مورد استفاده در الیاف هسته در نقاط تماس می‌چسبند. در اینجا، غلاف معمولا کاملا حل شده و در نتیجه به عنوان یک چسب عمل می کند. برای اطمینان از چسبندگی کافی، نسبت پلیمر غلاف به هسته نسبتا بالا و در حدود 50٪ است. از ترکیبات پلیمری پرکاربرد (هسته/غلاف) می توان به PET/CoPET (نقطه ذوب پایین) و PP/PE اشاره کرد.

در مورد الیاف و فیلامنت هایی با خواص ویژه، به منظور دستیابی به خواص ویژه، افزودنی ها یا مستربچ های رنگ و یا موادی مانند دی اکسید تیتانیوم (TiO2) به پلیمر غلاف اضافه می شوند. این مواد می توانند پلیمرهای کاربردی برای ایجاد خواص آبگریزی و یا آنتی باکتریالی باشند. پلی اتیلن یک انتخاب محبوب به عنوان غلاف برای الیاف و فیلامنت ها است که برای محصولات بهداشتی با هدف بهبود زیردست آنها استفاده می شود. در اینجا، نسبت غلاف به کل مواد پلیمری بین 10 تا 30 درصد است و این نسبت برای پایین نگه داشتن هزینه های افزودنی ها و مستربچ ها تا حد امکان کم در نظر گرفته می شود.

بخش بسیار بالایی از هزینه های تولید الیاف و رشته ها به مواد اولیه نسبت داده می شود. یکی از گزینه‌های مناسب برای کاهش هزینه‌ها، تولید الیاف و رشته‌هایی با پلیمرهای ارزان‌تر در هسته، مانند پلیمر درجه B یا مواد بازیافتی است. پلیمرهای درجه یک و گران‌تر غلاف را تشکیل می‌دهند که نسبت آن تقریبا کم و بین 10 تا 30 درصد است. ترکیبات متداول به همین منظور عبارتند از RPET/PET، PP/PP و RPA6/PA6.

خارج از مرکز بودن هسته

یکی از ویژگی های خاص مقطع های هسته-غلاف، الیاف با هسته های خارج از مرکز است. این موضوع منجر به ایجاد اثر خود چین خوردگی می شود. پس از ریسندگی، فیلامنت ها در یک خط کشیده می شوند. خروج پلیمر هسته از مرکز منجر به سطوح مختلفی از کشش شده و باعث ایجاد چین و چروک در الیاف یا فیلامنت ها می شود.

ریسندگی پلیمرهایی با حساسیت کمتر می تواند با دستگاه استاندارد SP8xB bico انجام شود.

همین موضوع در مورد مقاطع عرضی (مجاور)  اتفاق می افتد. با استفاده از پلیمرهای مختلفی مانند PP/PE، PET/PE، PET/CoPET و یا پلیمرهای مشابه اما با ویسکوزیته متفاوت (PET/PET، PP/PP) این خاصیت قابل دستیابی است. الیاف و فیلامنت های با مقطع مجاور عمدتا به صورت مقطع دایره ای یا دایره ای توخالی تولید می شوند. با این حال تولید سایر سطح مقطع ها نیز امکان پذیر است. به عنوان مثال، یکی از  پارچه‌های نساجی رایج که از نخ‌های دو جزئی با سطح مقطع کنار هم بافته می‌شود، پارچه‌های کبریتی هستند.

نخ های ظریف: میکروالیاف دو جزئی

سطح مقطع جزیره ای ( (sea/island یک گروه از میکروالیاف / فیلامنت های دو جزئی را تشکیل می دهد. آنها به عنوان الیاف کوتاه برای تولید چرم مصنوعی یا به عنوان فیلامنت هایی برای کاربردهای نساجی مانند پارچه مخمل تولید می شوند. ترکیبات پلیمری معمول جزیره ای PET/CoPET و PA/CoPET هستند. پس از فرآیند تولید الیاف یا فیلامنت، پلیمر دریا در محلول قلیایی حل می شود، بنابراین تنها پلیمر جزیره باقی می ماند. این فرآیند منجر به تولید فیلامنت های میکرو با نمره نخ های کمتر از dtex 03/0 می شود. معمولا در بازار نساجی، 37 جزیره در هر فیلامنت استاندارد در نظر گرفته می شود، با این حال تولید فیلامنت هایی با حداکثر 91 جزیره نیز در دستگاه Oerlikon Neumag امکان پذیر است. در این حالت چگالی سوراخ های روی رشته ساز کاهش می یابد. الیاف و فیلامنت هایی با نسبت پلیمر دریا 30 درصد قابل اطمینان هستند. با وجود اینکه استفاده از نسبت های پایین تر نیز ممکن است، اما این موضوع می تواند منجر به لخته شدن فیلامنت های جزیره شود.

سطح مقطع های پای یا پرتقالی (Segmented-pie or orange-shaped)گروه دوم میکروالیاف / فیلامنت های دو جزئی را تشکیل می دهند. این سطح مقطع ها بیشتر در کاربردهای فیلامنت یا اسپان باند و کمتر در الیاف کوتاه یافت می شوند. فیلامنت های دارای 16 بخش بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، رشته های متشکل از 32 یا 64 بخش نیز می توانند تولید شوند. رشته‌های قابل تقسیم مکانیکی از PET/PA6 ساخته شده‌اند: این پلیمرها چسبندگی کمی بین یکدیگر دارند و می‌توانند به راحتی از یکدیگر جدا شوند. در مورد منسوجات بی بافت، جداسازی با استفاده از جت آب و یا برای محصولات نساجی از طریق فرآیند رنگرزی انجام می شود. در گذشته، نسبت مواد اغلب 50/50 بود. با این حال، با توجه به افزایش هزینه ها نسبت PA6 به طور مداوم در طول زمان کاهش یافته است و اکنون حدود 20٪ در نظر گرفته می شود.

فناوری مورد تقاضا برای نخ های پرکاربرد و پرطرفدار

پایداری فرآیند تولید نخ های دو جزئی شدیدا تحت تاثیر اختلاف فشار در بخش ریسندگی(spin pack) است: هرچه این اختلاف فشار کمتر باشد، فرآیند پایدارتر است. کیفیت پلیمر مورد استفاده نیز به همین اندازه مهم است. یک پلیمر پایدار، با کیفیت خوب و ثابت که حساسیت خاصی به تغییرات دما ندارد، پایداری فرآیند ریسندگی را تضمین می کند. تفاوت کم ویسکوزیته در مواد و توزیع وزن مولکولی باریک از الزامات دیگر برای یک فرآیند دو جزئی قابل اعتماد است.

Oerlikon Barmag و Oerlikon Neumag از اواسط دهه 1980 سیستم‌هایی را برای تولید نخ‌های الیاف کوتاه و نخ‌های فیلامنتی دو جزئی تامین می‌کنند و از این رو می‌توانند از دانش و تخصص فرآیندی گسترده استفاده کنند. این دو دستگاه قبلا هم مجهز به سیستم هایی برای تولید BCF، POY، FDY و اسپان باند را با ماشین آلات تولید دو جزئی بودند. در اینجا، تمرکز اولیه بر چهار سطح مقطعی است که قبلا ذکر شد.

پیچیدگی الزامات سیستم ها و فرآیندها به طور فزاینده ای در حال افزایش است. نسبت‌های اختلاط 70/30 برای مدت های طولانی استاندارد بوده است، اما نسبت‌های اختلاط بزرگ‌تر - مانند 90/10 برای نخ‌های دو جزئی غلاف هسته - به طور گسترده ای در حال افزایش هستند. به همین ترتیب، استانداردهایی مانند کنترل‌های دمای ویژه جداگانه ای برای هر نوع پلیمر و یک پنجره  از فرآیندهای  گسترده  در مقابل شرکتهای Oerlikon Barmag و Oerlikon Neumag در نظر گرفته می شود.

جنبه های مختلف سیستمی

با در نظر گرفتن تمام جنبه های سیستم دو جزئی، انتقال دما برای پلیمرهای مختلف A و B را می توان به طور جداگانه در طول بخش ریسندگی تنظیم کرد. به عبارت دیگر، این تنظیمات برای اکسترودر، فیلتر مذاب و مسیرهای پلیمرها تا بخش ریسندگی انجام می شود.

بسته به نوع پلیمر، توصیه می شود که دماها به طور سازمان دهی شده تری جدا شوند. با در نظر گرفتن این جنبه ها، دماها دقیقا تا زمان رسیدن پلیمرها به بخش ریسندگی از هم جدا می شوند؛ به‌ ویژه برای مسیرهای ورودی مذاب، پمپ‌های ریسندگی و اکثر مسرهای مذاب از پمپ‌های ریسندگی به بخش ریسندگی.

بسته به جنبه های مختلف سیستم، انتقال دما برای پلیمر B از نظر طول متفاوت است . صرف نظر از این، دو پلیمر در واحد ریسندگی به هم می رسند. در اینجا، با توجه به ویسکوزیته هر پلیمر، یک سطح دمایی مشترک به دست می آید. برای اطمینان از کیفیت ریسندگی یکنواخت، نسبت ویسکوزیته پلیمرها نباید زیاد متفاوت باشد. در مورد فرآیندهای تولید فیلامنت های با سطح مقطع مجاور، تفاوت های اساسی در ویسکوزیته منجر به خطاهای ریسندگی می شود. به عنوان مثال، یکی از این خطاها dog legs است که منجر به خمیدگی جریان مذاب درست زیر رشته ساز می شود.

سیستم تک دما

این جنبه از سیستم شامل انتقال دمای جداگانه پلیمر تا مرحله ورودی به بخش ریسندگی است. وضعیت شروع: پلیمر A (مثلا PET) دمای فرآیندی بزرگتر یا مساوی با پلیمر B (مثلا PA6) دارد. به طور کلی، مسیرهای توزیع پلیمر A و بخش ریسندگی دارای دماهای یکسانی هستند. آنها اغلب به یک مدار HTM متصل می شوند.

دستگاه جدید دو دمایی SP8xB جداسازی دقیق دمایی بین پلیمر A و B را تضمین می کند.

با این حال، جداسازی سیستماتیک دما که در مورد سیستم دمای دوگانه امکان پذیر است، همیشه ضروری نیست. برای برخی از فرآیندهای دو جزئی - مانند استفاده از پلیمر بازیافتی یا پلیمر درجه B در هسته و پلیمر درجه یک در غلاف، دمای فرآیند یکسان تنظیم می شود. برای برخی از الیاف کوتاه و اسپان باند ها، انتقال دما نیز مانند سیستم تک دما است، با این حال دمای فرآیند بسیار متفاوت است. یک نمونه از این الیاف PET/PE غلاف هسته است: دمای پردازش برای PET حدود 295 درجه سانتیگراد و حدود 210 درجه سانتیگراد برای PE است. ریسندگی این دو پلیمر کنار یکدیگر امکان پذیر است زیرا پلی اتیلن نسبتا به دماهای بالاتر حساس نیست و زمان های ماندگاری به دلیل توان عملیاتی پایین است.

سیستم دو دمایی

اصل مهم در این مفهوم انتقال جداگانه پلیمر است که هر کدام دارای سیستم کنترل دمای خاص خود تا قبل از بخش ریسندگی هستند. جداسازی دمایی سازمان دهی شده در مورد پلیمرهایی که تمایل بالایی به تخریب دارند مانند PS، TPU، و چندین پلیمر اصلاح شده مانند CoPET، CoPA6، CoPP و غیره مهم است.

به عنوان مثال، تشکیل مونومر PA6 به طور تصاعدی نسبت به دمای فرایند افزایش می یابد. برای پلیمرهای حساس، لازم است که زمان ماندگاری در بخش ریسندگی و در دمای بالا تا حد امکان کوتاه باشد . با توجه به طراحی سیستم دمای دوگانه، زمان ماندگاری جزء B در محدوده دمایی جزء A به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

در مورد سیستم دمای دوگانه، پمپ های ریسندگی و سیستم های توزیع مذاب برای جزء B در یک محفظه جداگانه قرار دارند و همچنین به مدار HTM خود نیز متصل است. انتقال به محفظه که در بخش ریسندگی قرار دارد، به طور مدام با حرارت دهی انجام می شود. در سازه‌های استاندارد که به این صورت عمل نمی کنند، مذاب در مناطق حرارت دهی نشده یخ می‌زند و لخته هایی از پلیمر در فرآیند تولید شکل می گیرد.در نتیجه این موضوع به عنوان یک ایراد اساسی به شمار می رود. این جریان مذاب را مسدود می کند که کل سیستم را متوقف می کند.

SP8xB: ریسندگی ویژه برای نخ های فیلامنتی دو جزئی حساس

به کمک جنبه های جدید این سیستم ریسندگی، پلیمرهای حساس اکنون می توانند برای ساختن نخ های دو جزئی فیلامنتی استفاده شوند. اساس فناوری جدید سیستم دمای دوگانه باشد که بالاتر به آن اشاره شد. با این کار می توان کیفیت و ویسکوزیته پلیمرها را مطابق با الزامات فرآیند مربوطه به دقت تنظیم کرد. جداسازی دقیق سیستم های گرمایشی HTM برای هر دو مسیر پلیمری و پمپ ریسندگی، کمترین آسیب ممکن را به هر نوع پلیمر تا زمان ترکیب شدن در بخش ریسندگی  فراهم میکند و از این رو شرایط بهینه ریسندگی را تضمین می کند.

سیستم جدید مبتنی بر ریسندگی SP8x است و مزایای متعددی از جمله صرف انرژی و حرارت کمتر در مقایسه با سیستم مستطیلی ارائه می دهد. پلیمرهای با حساسیت کمتر را نیز می‌توان با استفاده از دستگاه ریسندگی دوجزئی استاندارد SP8xB تولید کرد. مفهوم سیستم ریسندگی جدید برای کاربردهای تک ردیفه، دو ردیفه و Z design تعریف می شود.  به طور کلی میتوان نتیجه گرفت Oerlikon Barmag و Oerlikon Neumag سیستم های سفارشی را برای همه کاربردها ها ارائه می دهند. برای پلیمرها و سطح مقطع های استاندارد، سیستم تک دما راه حل ایده آلی است. در حالی که سیستم دمای دوگانه برای میکروالیاف و پلیمرهای حساس به دما توصیه می شود.

با این حال، اکثر کوپلیمرهای موجود در بازار به طور قابل توجهی پایدارتر هستند و بنابراین اخیرا مستقل از دما عمل می کنند. به همین ترتیب، نسبت پلیمرهایی که جداسازی سیستماتیک دمای آنها تا بخش ریسندگی ضروری است، اکنون بین 5 تا 10 درصد می باشند. بیشتر سطح مقطع ها را می توان با استفاده از سیستم تک دما تولید کرد که مزایای قابل توجهی در هزینه مصرف شده در تولید دارد. با سیستم اختراع شده دو دمایی تولید الیاف شرکتOerlikon، پلیمرهای حساس, به الیاف و فیلامنت های دو جزئی با کیفیت بالا تبدیل می شوند. این مفهوم همچنین منجر به انعطاف  پذیری بالای فرآیند تولید نخ می شود که برای تولید کنندگان نخ  جذاب است.

♦ کلمات کلیدی: الیاف دوجزئی | الیاف بایکامپوننت | الیاف بایکو | پروسه تولید الیاف | ماشین آلات نساجی

♦ منابع مرتبط:

►https://www.innovationintextiles.com

►www.oerlikon.com

.

.

ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.