فرآیند تولید الیاف مصنوعی و بازیافتی احیا شده
اخبار و مطالب روز نساجی : تکنولوژی تولید الیاف
فرآیند تولید الیاف مصنوعی و نیمه مصنوعی احیا شده
Manufacturing Process of Synthetic and Regenerated Fibers
الیاف مصنوعی و نیمه مصنوعی
الیاف مصنوعی به الیافی اطلاق می شود که از زنجیره های پلیمری رشد یافته طی یک فرآیند شیمیایی به وجود می آیند. الیاف مصنوعی حاصل تحقیقات گسترده ایست که به منظور بهبود خواص الیاف حیوانی و گیاهی طبیعی ایجاد شده است. این الیاف با استخراج یک ماده پلیمری با منشاء مصنوعی از طریق اسپینرت، در هوا یا آب تولید می شوند. این پلیمرها عموماً از مواد شیمیایی پترو به دست می آیند. بنابراین به آنها، الیاف مصنوعی می گویند. این دسته شامل نایلون، کولار، پلی اتیلن ترفتالات PET و پلی اتیلن است ؛ در حالی که الیافی که از پلیمرهای طبیعی تشکیل شده اند، مصنوعی واقعی در نظر گرفته نمی شوند بلکه الیاف نیمه مصنوعی احیاشده / الیاف بازیافتی(regenerated fibers) نامیده می شوند. این دسته اخیر شامل ریون، ویسکوز و استات سلولز به همراه برخی پیشرفتهای جدیدتر مانند کیتوزان است که از ماده کیتین فراوان موجود در سختپوستان دریایی تشکیل شده است. علیرغم توسعه مواد مصنوعی در بازار نساجی، این روش برای سلولزهای احیا شده بکار می رود که زمینه را برای بسیاری از فرآیندها و تکنیکهای تولید الیاف از مواد اولیه طبیعی و مصنوعی فراهم می کند.
یکی از نوآوری های مهم در علوم الیاف، الیاف نیمه مصنوعی احیا / regenerated fibers شده اند. این الیاف از منابع طبیعی با دخالت انسان تولید می شوند. الیاف سلولزی احیا شده/ الیاف سلولزی بازسازی شده گوناگونی تاکنون گسترش یافته اند مانند ویسکوز، لیوسل، ریون و مودال که از خمیر چوب بدست می آیند و به عنوان تقویت کننده در فرآیند تولید کامپوزیت استفاده می شوند. در شرایط فعلی، این راهکار از نظر تأثیرات زیست محیطی و شیوه های پایدار مانند بازیافت و قابلیت استفاده مجدد، مورد توجه قرار گرفته است.
عنصر اصلی یک ماکرومولکول سلولز، گلوکز است. فرمول تجربی سلولز (C6H10O5)n است، که در آن n نشان دهنده تعداد مولکول های گلوکز تشکیل دهنده سلولز است . درجه پلیمریزاسیونDP نامیده می شود؛ آلفا سلولز (نامحلول در NaOH رقیق سرد) دارای DP بیشتر از 200 است، در حالی که بتا سلولز (سلولزهای محلول در NaOH رقیق سرد) دارای DP کمتر از 200 است. خمیر چوب به عنوان ماده اولیه برای سلولز استفاده می شود و برای افزایش درصد آلفا سلولز تصفیه می شود. بسته به روش تصفیه، تا 99 درصد خلوص را می توان از این ماده تهیه کرد . الیاف نیمه مصنوعی احیا شده بر اساس روش ریسندگی ویسکوز تولید می شوند.
فرآیند تولید الیاف مصنوعی بازیافته (احیا شده) :
الیاف مصنوعی به الیافی اطلاق می شود که از انواع مختلف پلیمرها ساخته می شود ولی مانند الیاف طبیعی کشت نمی شود. الیاف بازیافته با حل کردن قسمت سلولزی الیاف گیاهی در مواد شیمیایی و تبدیل مجدد آن به لیف به وجود می آید. این الیاف برای تمامی منسوجات با تکنیک های پردازش مشابه دیگر الیاف تولید می شوند. در این مقاله فرآیند تولید الیاف مصنوعی بازیافته /regenerated fibers را با نمودار مورد بحث قرار خواهیم داد.
در اصل، یک سیال پلیمری از طریق یک سری سوراخ های ظریف که شکل اصلی لیف را به وجود می آورد، عبور داده می شود. سپس سیال از طریق فرآیندهای خنککننده، به صورت شیمیایی یا ترمودینامیکی سخت میشود و به شکل یک رشته جامد در می آید. چهار روش برای ریسندگی رشته های الیاف وجود دارد: ریسندگی تر، خشک، مذاب و ژل.
ذوب ریسی (Melt spinning):
در ریسندگی مذاب، تراشه های پلیمری در یک قیف بزرگ ذوب می شوند و قبل از رسیدن به اسپینرت، از یک پمپ اندازه گیری(metered pump) عبور می کنند. سپس رشتهها از هوای سرد عبور کرده، که فیلامنت ها را قبل از کشیده شدن و پیچیدن روی بوبین جامد میکند. الیاف ترموپلاستیک عمدتاً با ریسندگی مذاب تولید می شوند. نایلون، پلی استر و پلی استر معطر کریستالی مایع همگی با ریسندگی مذاب تولید می شوند. آنها ابتدا در دمای بالاتر از دمای ذوب خود حرارت داده می شوند، سپس از طریق اسپینرت اکسترود می شوند تا فیلامنت پیوسته را تشکیل دهند و به دنبال آن کشش، خنک شدن و بوبین پیچی انجام می گیرد. این فرآیند به صورت شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است.
ریسندگی مذاب این مزیت را دارد که به حلال نیاز ندارد و از پلیمر همان گونه که هست استفاده می شود. مذاب های پلیمری معمولاً بسیار چسبناک هستند و ویسکوزیته بالایی دارند به همین دلیل در هنگام خروج از اسپینرت پدیده ای به نام تورم اگزودا (Exudate swell) ایجاد می کنند. تورم اکسودا توسط یک ماده الاستیک ایجاد می شود که پس از فشرده سازی موقت هنگام خروج از روزنه احیا می شود. پیامدهای عملی تورم اگزودا این است که رشته ها ی با شکل مقطع پیچیده منحرف می شوند. به عبارت دیگر هندسه الیاف پیچیده ممکن است با ریسندگی مذاب امکان پذیر نباشد.
تر ریسی (Wet spinning):
ریسندگی تر یا محلول ، معمولاً زمانی استفاده می شود که ریسندگی مذاب برای پلیمرهای غیر ترموپلاستیک و حساس به دما امکان پذیر نباشد. در این نوع پردازش، زنجیره های پلیمری در یک حلال مناسب حل می شوند تا یک سیال چسبناک با ویسکوزیته بالا تشکیل دهند. غلظت محلول بسته به طول زنجیره پلیمری، حلال و طراحی نوع لیف می تواند از 1٪ تا 25٪ متفاوت باشد. پس از حل شدن در محلول، زنجیرها معمولاً آزادانه در هم پیچیده و از هم جدا می شوند و نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. معمولاً سه نوع ریسندگی تر وجود دارد که طرح کلی هر کدام در شکل داده شده است. در همه انواع، یک محلول پلیمری از طریق اسپینرت پمپ می شود و رشته ها از طریق تبخیر یا رسوب تشکیل می شوند. در ریسندگی خشک و تر، حلال به اندازهای فرار است که به سرعت تبخیر می شود و رشته ها در حال جامد شدن تدریجی با مقدار کمی حلال باقی میمانند. در ریسندگی با محفظه هوا و انعقاد، اسپینرت درست بالای یک حمام در حال ریسیدن غوطه ور یا معلق می شود و حلال با استفاده از یک سیستم منعقد کننده یا غیر حلال از رشته خارج می شود. سپس رشته ها سخت می شوند و قبل از بوبین پیچی نهایی چندین مرحله شستشو و خشک شدن را پشت سر می گذارند. از آنجایی که سرعت انتشار منعقد کننده و حلال بسیار مهم است، این نوع ریسندگی معمولاً به طور قابل توجهی کندتر از ریسندگی مذاب است.
ریسندگی فیلامنت های پیوسته همچنین این امکان را فراهم می کند تا مواد افزودنی در زمان تشکیل در الیاف گنجانده شوند. به عنوان مثال، الیاف رنگرزی شده (spun-dyed fibers) از طریق افزودن رنگ در طی پروسه تولید، تهیه می گردند. این امر باعث صرفه جویی در فرآیند رنگرزی الیاف می شود و برای الیافی که پروسه رنگرزی دشواری دارند، بسیار مناسب می باشد مانند پلی پروپیلن. با این حال، محدوده رنگ ها و حداقل مقدار بکار رفته اغلب دارای محدودیت است.
یک نکته مهم در مورد الیاف مصنوعی این است که فرآیند تولید در سطح مولکولی اغلب سبب ایجاد کشش و تغییر شکل در الیاف می شود. هنگامی که این الیاف متعاقبا برای عملیات رنگرزی، پیوند و یا تکمیل گرم می شوند، الیاف می توانند با کاهش فشار منقبض شوند، که منجر به جمع شدگی نخ شده و پارچه در یک یا دو جهت دچار آب رفتگی می شود. این جمع شدگی اغلب از طریق فرآیند تکمیل هیت ست رفع می گردد. در اینجا، پارچهها شسته میشوند و به روشی کنترلشده از طریق آون هایی(عبور از اتاقکهای استنتر) با دمای بالا جمع می شوند تا آب رفتگی آن تا ۲۰ درصد از بین برود. این یک فرآیند پرهزینه است، اما پارچه حاصله در مراحل بعدی از نظر حرارتی ثابت می ماند.
خشک ریسی (Dry spinning):
در این فرآیند محلول پلیمری از یک پمپ اندازه گیری عبور می کند. پس از عبور از اسپینرت، رشته ها از هوای گرم عبور داده می شوند که حلال را تبخیر کرده و رشته را خشک می کند. سپس فیلامنت ها کشیده شده و روی بوبین ها پیچیده می شوند. در ریسندگی خشک برای تشکیل الیاف پلیمری از محلول استفاده می شود. این یک فرآیند مستقیم است. در این نوع ریسندگی یک حلال و یک دستگاه بازیافت حلال مورد نیاز می باشد. در این فرآیند شستشو انجام نمی شود. این فرآیند ممکن است برای تولید استات، تری استات، اکریلیک، مداکریلیک، PBI، اسپنداکس و وینیان استفاده شود.
ژل ریسی (Gel spinning):
ریسندگی ژل به عنوان ریسندگی خشک و مرطوب(dry-wet spinning) نیز شناخته می شود زیرا ابتدا فیلامنت ها با عبور از هوای سرد و سپس در حمام مایع خنک کننده خنک می شوند. این یک فرآیند ویژه به منظور دستیابی به استحکام بالا یا برای الیاف خاص استفاده می شود. پلیمریزاسیون در حالت نیمه مایع یا ژل شروع می شود، برخلاف سه فرآیند دیگر در این نوع ریسندگی زنجیره های پلیمری در فواصل زمانی به شکل کریستال مایع به یکدیگر متصل می شوند که منجر به نیروهای بسیار قوی بین زنجیره ای می شود. زنجیره های پلیمری در الیاف دارای درجه بالایی از جهت گیری هستند که به شدت استحکام کششی آنها را افزایش می دهد. این فرآیند جهت تولید الیاف آرامید و پلی اتیلن استفاده می شود.
♦ کلمات کلیدی: پروسه تر ریسی | پروسه خشک ریسی | پروسه ذوب ریسی | پروسه ژل ریسی | پروسه تولید الیاف | ماشین آلات نساجی
♦ منابع مرتبط:
►Textile and Clothing Design Technology Edited by Tom Cassidy and Parikshit Goswami
►Fibres to Fabrics by Bev Ashford
►Sustainable Technologies for Fashion and Textiles Edited by Rajkishore Nayak
►Textile Engineering – An Introduction Edited by Yasir Nawab
►Hybrid Fiber Composites: Materials, Manufacturing, Process
►Engineering By Anish Khan, Sanjay Mavinkere Rangappa, Mohammad Jawaid, Suchart Siengchin and Abdullah M. Asiri
►Cut Protective Textiles By Daniel (Xuedong) Li
.
.
ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.
 |  |  |  |  |  |
| بازديد | تاريخ |
| ۱۸۶۴ | ۳/۵ |
| ۲۶۶۶ | ۳/۴ |
| ۲۵۱۲ | ۳/۳ |
| ۳۵۸۰ | ۳/۲ |
| ۱۹۳۲ | ۳/۱ |
| ۲۲۳۰ | ۲/۳۱ |
| ۲۶۰۲ | ۲/۳۰ |
