به‌طور کلی فرآیند ریسندگی مذاب (Melt spinning) که در تولید الیاف PET به‌کار می‌رود را برای تولید الیاف PBT  نیز می توان استفاده نمود، ولیکن باید ملاحظات فنی خاصی در آن در نظر گرفته شود و محدودیت‌هایی نیز دارد که در ادامه به‌صورت کامل و تخصصی تشریح می‌شود.

جدول 1. مقایسه فنی PET و PBT در فرآیند ذوب ریسی

چالش‌ها و ملاحظات فنی در استفاده از خط ذوب ریسی PET برای تولید الیاف PBT

 1. سرعت بالای تبلور PBT

مواد PBT   در مقایسه با PET بسیار سریع‌تر بلورینه می‌شوند. بدین معنا که ممکن است الیاف قبل از کشش مناسب جامد شوند. این امر باعث بروز معایبی در الیاف    می گردد از جمله:

o    شکنندگی الیاف
o    جهت‌گیری ناکامل مولکول‌ها
o    کاهش یکنواختی رنگ‌پذیری 

راهکار پیشنهادی برای رفع این چالش، طراحی مجدد یا تنظیم منطقه خنک‌کننده (Quench Zone)  خط ذوب ریسی با هدف کاهش شدت سرمایش و جلوگیری از تبلور بیش از حد  می باشد.

2. حساسیت حرارتی بالا

نقطه ذوب PBT در حدود 225 درجه سانتیگراد می باشد که پایین‌تر از  PET است. از این رو اگر دمای فرآیند ذوب ریسی پلی استر PET برای آن استفاده شود منجر به بروز تخریب حرارتی PBT  در دمای بالا یا جریان ضعیف مذاب در دمای پایین خواهد شد. به منظور پیشگیری از بروز این مشکلات باید دمای اکستروژن به صورت دقیق در حدود۲۲۰ تا ۲۳۵ درجه سانتی‌گراد تنظیم شود تا تعادل میان روانی مذاب حفظ شده و تخریب حرارتی روی ندهد.

 3. نسبت کشش (Draw Ratio) و جهت گیری

در فرایند ذوب ریسی، نسبت کشش به نسبت سرعت خروج مذاب از روزنه اسپینرت به سرعت جمع‌آوری الیاف اطلاق می‌شود. این نسبت تأثیر مستقیم بر خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف تولیدی دارد. به طور خلاصه، افزایش نسبت کشش می‌تواند منجر به افزایش استحکام و کاهش قطر الیاف شود.
 زنجیره مولکولی PBT حاوی گروه‌های بوتیلن منعطف تری است. این امر باعث می‌شود که این پلیمر نسبت به PET، کشش‌پذیری کمتری داشته باشد. لذا در صورت استفاده از نسبت کشش مشابه PET، احتمال پارگی یا شکستن الیاف افزایش می یابد. به منظور پیشگیری از این مسئله باید نسبت کشش بهینه در حدود ۲.۵ تا ۳.۵ برابر نسبت کششPET  تنظیم شود و دمای ناحیه کشش افزایش یابد تا زنجیره های ملکولی بهتر جهت گیری نمایند و الیاف پارگی نداشته باشند.

4. کنترل جمع شدگی (Shrinkage)

الیاف پلی استر PBT  در مقایسه با PET ، در برابر حرارت میزان جمع‌شدگی بیشتری را نشان می دهند که می تواند باعث لول شدن لبه پارچه (Curling) یا چروک شدن پارچه (Puckering) و در نهایت کاهش کیفیت سطح پارچه شود. کارشناسان برای پیشگیری از بروز این موارد استفاده از فرآیند تثبیت حرارتی (Heat Setting) پس از ریسندگی در محدوده دمایی ۱۸۰ تا ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد را پیشنهاد کرده اند.

5. ویسکوزیته مذاب

یکی از ویژگی های مهم در فرایند ذوب‌ریسی الیاف مصنوعی ویسکوزیته مذاب (Melt Viscosity)  می باشد که بر کیفیت الیاف تولیدی تأثیر می‌گذارد. ویسکوزیته مذاب به مقاومت مذاب در برابر جریان یافتن یا تغییر شکل در اثر نیروهای برشی گفته می شود. در واقع میزان "غلظت" یا "چسبندگی" مذاب در دماهای بالا را نشان می‌دهد.

ویسکوزیته مذاب پلی استر PBT  کمتر از PET است. لذا مذاب از اسپینرت راحت‌تر  و روان تر عبور می کند. این جریان روان تر می تواند باعث چکیدن مذاب از نازل (Drooling) شود. برای پیشگیری از بروز آن باید پمپ دنده‌ای (Gearing Pump) و سیستم سنجش (Metering systems) به گونه ای تنظیم شوند که بتوان مقادیر کمتر ویسکوزیته را راحت تر کنترل کرد.

6. حساسیت به رطوبت

حساسیت به رطوبت (Moisture Sensitivity) در ذوب‌ریسی به این معنی است که برخی از پلیمرها یا مواد اولیه ذوب‌ریسی در حضور رطوبت، خواص فیزیکی یا شیمیایی خود را از دست می‌دهند یا تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این امر می‌تواند منجر به کاهش کیفیت الیاف تولیدی، کاهش راندمان فرآیند ذوب‌ریسی یا حتی آسیب به تجهیزات شود.

پلی استر PBT در دمای بالا نسبت به رطوبت بسیار حساس است. وجود رطوبت می‌تواند منجر به کاهش وزن مولکولی در طی عملیات ریسندگی شود. کارشناسان به این نتیجه رسیده اند که اگر گرانول‌های PBT قبل از ذوب با استفاده از خشک‌کن دمای بالا در حدود ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۴ تا ۶ ساعت بطور کامل خشک شود، به گونه ای که  رطوبت باقی‌مانده زیر ۰.۰۲٪درصد باشد، این مشکل روی نخواهد داد.

جدول 2. امکان پذیری روش ذوب ریسی الیاف PET   برای تولید الیاف PBT

کاربرد دستگاه تکسچرایزینگ بارمگ FK6-1000 در تکسچره کردن نخ پلی استر  PBT

شرکت بارمگ (Barmag) نامی شناخته شده در زمینه ماشین آلات تکسچرایزینگ الیاف مصنوعی می باشد. دستگاه تکسچرایزینگ بارمگ FK6-1000 قابلیت تکسچره کردن پلی استر PBT را نیز دارا می باشد، اما با توجه به ویژگی‌های خاص الیاف PBT، باید برخی نکات فنی و تنظیمات خاص در تجهیزات لحاظ شود.

دستگاه FK6-1000 یک دستگاه تکسچرایزینگ با پیچ‌ مجازی (false-twist) و عملکرد بالا است که برای تولید انواع نخ‌های فیلامنت مصنوعی از قبیل پلی‌استر PET، پلی‌آمید (PA) و سایر پلیمرها طراحی شده است. PBT نیز مانند PET یک پلی‌استر ترموپلاستیک است اما خواص حرارتی و مکانیکی متفاوتی دارد. با تنظیمات دقیق    می توان از این دستگاه برای تولید نخ PBT نیز استفاده کرد. در ادامه مطلب این تنظیمات مطرح شده اند.

1.    تنظیمات دمایی

نقطه ذوب PBT حدود ۲۲۰ تا ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد است، یعنی پایین‌تر از نقطه ذوب PET (در حدود 255 درجه سانتی‌گراد) می‌باشد. دماهای ناحیه حرارتی دستگاه FK6-1000 باید به‌گونه‌ای تنظیم شود که از ذوب شدن یا تخریب حرارتی نخ جلوگیری شود. دمای تثبیت حرارتی (Heat Setting) تاب مجازی مناسب برای PBT  معمولاً در حدود ۱۹۰ تا ۲۱۰ درجه سانتی‌گراد می باشد.

2.    میزان تاب و سرعت

نخ PBT رفتار الاستیک و حرارتی متفاوتی دارد. لذا باید میزان تاب (twist insertion) و سرعت به دقت تنظیم شود تا از آسیب دیدن فیلامنت‌ها یا ناکافی بودن فرایندتکسچرایزینگ جلوگیری شود. در دستگاه FK6-1000  می توان میزان تاب و سرعت را با دقت تعیین کرد.

3.    سیستم خنک‌کننده

نخ PBT سریع‌تر از PET سرد و کریستالیزه می‌شود، بنابراین ناحیه‌های خنک‌کننده دستگاه برای تثبیت بهتر ساختار نخ تکسچره شده باید بهینه‌سازی شوند.

4.    کنترل کشش

در طول فرآیند باید کشش (tension) با دقت تنظیم شود تا از پارگی نخ در اثر خصوصیات مکانیکی خاص PBT  پیشگیری شود.

جدول 3. تنظیمات دستگاه FK6-1000 بارمگ برای ذوب ریسی PBT

نتیجه گیری :

الیاف پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) به‌عنوان یکی از پلی‌استرهای ترموپلاستیک، از نظر ساختار شیمیایی و رفتار رئولوژیکی شباهت‌هایی با پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) دارد، اما در فرآیند ریسندگی و تکسچرایزینگ نیازمند شرایط پردازشی خاص خود است. در بسیاری از واحدهای صنعتی، امکان استفاده از خطوط متداول ریسندگی مذاب طراحی‌شده برای PET به‌منظور تولید نخ PBT وجود دارد، اما این امر مستلزم اعمال برخی اصلاحات فنی است. به‌طور خاص، دمای کاری در اکسترودر و اسپینرت به‌دلیل نقطه ذوب پایین‌تر PBT (حدود ۲۲۳ تا ۲۲۵ درجه سانتی‌گراد)، باید به‌طور متوسط ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد کمتر از شرایط معمول ریسندگی PET تنظیم گردد. علاوه بر این، به‌دلیل سیالیت بالاتر مذاب PBT و ویسکوزیته ذاتی پایین‌تر آن، طراحی مارپیچ و تنظیم دبی پمپ اندازه‌گیر نیز باید متناسب با ویژگی‌های مذاب PBT بهینه شود. حساسیت بالای PBT به رطوبت نیز اهمیت فرآیند خشک‌کردن دقیق قبل از ریسندگی را دوچندان می‌سازد؛ به‌طوری‌که میزان رطوبت مجاز کمتر از ۰٫۰۲٪ در نظر گرفته می‌شود. در ناحیه خنک‌کاری نیز کنترل شرایط سرمایش به‌منظور جلوگیری از تبلور زودهنگام نخ در حالت مذاب ضروری است، چرا که PBT نرخ تبلور بالاتری نسبت به PET دارد. همچنین، نسبت کشش و دمای غلتک‌های کشش باید با دقت انتخاب شود تا هم‌زمان با دستیابی به آرایش مولکولی مناسب، از شکنندگی الیاف جلوگیری گردد.

در زمینه تکسچرایزینگ نخ POY تولید شده از PBT، ماشین‌آلات مدرن مانند Barmag FK6-1000 عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داده‌اند. این دستگاه با دارا بودن سیستم کنترل کشش دقیق، گرم‌کننده‌های با دقت بالا، و قابلیت تنظیم انعطاف‌پذیر پارامترهای فرآیندی، توانایی تولید نخ‌های DTY با کیفیت بالا از جنس PBT را دارد. از آنجا که PBT نسبت به PET دارای حساسیت حرارتی بیشتری است، دمای گرم‌کن‌ها در این دستگاه معمولاً در محدوده ۱۷۰ تا ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود. همچنین به‌دلیل خاصیت ارتجاعی طبیعی PBT، کنترل دقیق کشش و مقدار overfeed نقش مهمی در بهبود ویژگی‌های کشسانی و حجم نخ تکسچر شده دارد. با توجه به سرعت بالای تبلور PBT، سیستم خنک‌کاری و پیچش نهایی دستگاه نیز نقش مؤثری در حفظ یکنواختی نخ و جلوگیری از تغییرات ناخواسته در طول فرآیند دارد. در مجموع، می‌توان گفت که با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاص مواد اولیه، امکان تولید صنعتی نخ‌های با کیفیت از جنس PBT با استفاده از تجهیزات متداول PET و ماشین‌آلات تکسچرایزینگ پیشرفته مانند Barmag FK6-1000 فراهم است.

► کلیه حقوق مادی و معنوی این محتوا متعلق به نساج یار بوده و هرگونه استفاده، بازنشر یا اقتباس از آن تنها با ذکر منبع مجاز می‌باشد.

پلی بوتیلن ترفتالات PBT  ،  واردات ماشین آلات نساجی  ،  ماشین آلات نساجی دست دوم 

 ♦ منابع مرتبط :
  

►'Polyester Fibers: Chemistry, Technology and Applications',by Gordon Cook, 2011.

►'Textile Fibers: Developments and Innovations', by Richard Blackburn, 2001

►INVISTA and DuPont technical datasheets on PTT and PBT fibers

►Research articles in Textile Research Journal and Polymer International

♦ لینک اشتراک گذاری :

B2n.ir/nassajyar1732►

♦ مطالب پیشنهادی :

 - الیاف PBT پلی استر پلی بوتیلن ترفتالات- بخش اول

 -  الیاف PBT پلی استر پلی بوتیلن ترفتالات- بخش دوم

 .

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.