استحكام نخ هاي رينگ، تجمعي، سولو و سايروي ريسيده شده با توجه به پارامترهاي ساختاري نخ

چكيده:

خصوصيات نخ هاي ريسيده شده به ميزان قابل توجهي به خصوصيات الياف و ساختار نخ بستگي دارد. سيستم ريسندگي نيز تأثير بسزايي بر ساختار نخ دارد. اصلاحات انجام شده بر روي سيستم هاي ريسندگي منجر به بهبود چشمگير در ساختار نخ شده است. سيستم هاي ريسندگي سايرو، سولو و تجمعي از جمله سيستم هاي نويني هستند كه منجر به پيشرفتي عظيم در تكنولوژي ريسندگي شده اند.

از آنجا كه مهاجرت الياف تأثير بسزايي بر روي رفتار مكانيكي نخ هاي ريسيده شده دارد، به منظور درك بهتر ساختار نخ و رفتار مكانيكي آن بررسي مهاجرت الياف ضروري به نظر ميرسد. هدف از مقاله حاضر بررسي مهاجرت الياف در نخ هاي ريسيده شده سايرو، سولو و تجمعي در فاكتور تاب هاي مختلف و تأثير آن بر استحكام اين نخ ها است.

نتايج نشان مي دهند كه نخ هاي سايرو داراي بيشترين مهاجرت هستند و پس از آن نخ هاي تجمعي، سولو و رينگ قرار دارند. مشخص شد كه نخ هاي سايرو و رينگ به ترتيب داراي بيشترين و كمترين استحكام هستند.

 1- مقدمه

سيستم ريسندگي رينگ علي رغم برخورداري از محاسن زياد، داراي معايبي است كه همين امر باعث شده محققين در دهه هاي اخير توجه بيشتري به روش هاي نوين ريسندگي داشته باشند، هر چند كه با وجود اين معايب، هنوز سهم عمده اي از توليدات نخ جهان توسط اين سيستم توليد ميگردد. (1)

سه سيستم ريسندگي سايرو، سولو و تجمعي از جمله سيستم هاي نويني هستند كه در دهه هاي اخير به صنعت نساجي معرفي شده اند سيستم ريسندگي سولو در سال 1998 توسط مراكز تحقيقاتي CSIRO , Woolmark و WRONZ طراحي و ابداع گرديد و در ايتماي پاريس سال 1999 در معرض عموم قرار گرفت و به صنعت نساجي معرفي شد (2). تاكنون تحقيقات متعددي بر روي نخ هاي سولو صورت گرفته است .(2،4)

تقريباً اكثر اين مطالعات بر روي پرزينگي اين نخ ها و مزيت آنها نسبت به نخ رينگ در فرآيندهاي مختلف نساجي متمركز بوده است (3،2). اين مطالعات نشان داده اند كه نخ هاي سولو داراي پرزينگي به مراتب كمتري نسبت به نخ هاي رينگ هستند.

اولين بار در سال 1954 ميلادي تحقيقات دانشمندان بر روي ريسندگي نخ با دو نيمچه نخ توسط Ewald و (Landstreet (5 صورت گرفت. در ادامه تحقيقات، روش ريسندگي سايرو در سال 76- 1975 توسط موسسه CSIRO ابداع گرديد (6).

تحقيقات متعددي بر روي استحكام نخهاي سايرو صورت گرفته است (7-9) كه اين تحقيقات در برخي موارد نتايجي متناقض ارائه نموده اند با اينحال اكثر اين مطالعات نشان داده اند كه نخ هاي سايرو داراي خصوصيات فيزيكي و مكانيكي به مراتب بهتري نسبت به نخ هاي رينگ هستند.

سيستم ريسندگي تجمعي در دهه ي اخير پا به عرصهي ظهور نهاد و در مدت كوتاهي تحولات چشمگيري را به خود ديده است. در همين مدت طرح هاي مختلفي از اين سيستم توسط سه شركت Rieter ,Zinser و Suessen ارائه گرديد. نتايج مطالعات صورت گرفته بر روي نخ هاي تجمعي بيانگر اين نكته است كه اين نخ ها داراي پرزينگي به مراتب كمتري نسبت به نخ هاي رينگ ميباشند .(10-12)

عليرغم مطالعات گسترده بر روي سه سيستم ريسندگي سايرو، سولو و تجمعي، تاكنون هيچ تحقيقي بر روي مقايسه اين سه سيستم با يكديگر صورت نگرفته است. بنابراين مقاله حاضر به بررسي سيستم هاي ريسندگي رينگ، تجمعي، سولو و سايرو مي  پردازد و استحكام اين نخ ها را با توجه به پارامترهاي ساختاري نخ، مهاجرت الياف و تاب نخ مورد بررسي قرار ميدهد.

2- روش تحقيق

نخ هاي تجمعي با استفاده از سيستم مغناطيسي RoCoS توليد شدند. ابتدا نخ هاي سايرو در پنج فاصله مختلف با 4 فاكتور تاب توليد شدند و پس از تعيين استحكام، نخ توليد شده در فاصله رشته 8 ميليمتر به عنوان نخ بهينه براي مقايسه با ساير نخ ها تعيين گرديد.

سپس نخ هاي آزمايشي حاوي الياف ردياب با سه رنگ متفاوت در 4 فاكتور تاب توليد شد و استحكام آنها طبق استانداردهاي رايج تعيين استحكام نخهاي ريسيده شده از الياف استيپل مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه با توجه به شكل الياف در نخ هاي آزمايش شده، پارامترهاي مهاجرت و يكنواختي اين نخها، نتايج مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت.

در اين پژوهش از الياف لايوسل سفيد رنگ استفاده شد كه به منظور بررسي پارامترهاي مهاجرت جهت بررسي مسير عبور الياف حدود ۱/۸ درصد الياف لايوسل رنگ شده در مرحله حلاجي افزوده شد. جهت مشاهده الياف ردياب از ماده متيل ساليسيلات كه داراي ضريب شكستي نزديك به الياف لايوسل سفيد رنگ است استفاده گرديد. به منظور تعيين پارامترهاي استحكام، دستگاه اينسترون مورد استفاده قرار گرفت و در ادامه توسط دستگاه اوستر يكنواختي نخها تعيين شد و سپس تعداد نقاط ضخيم، نازك و نپ اندازه گيري شد.

 3 – نتايج و بحث

شكل 1 تأثير فاكتور تاب بر ضريب ريسندگي الياف در نخ هاي سايرو، سولو، تجمعي و رينگ را نشان مي دهد همانگونه كه مشاهده مي شود براي هر 4 سيستم ريسندگي، با افزايش فاكتور تاب ضريب ريسندگي افزايش و پس از آن كاهش ميابد

افزايش تاب تنش بيشتري به الياف اعمال شده و در نتيجه تجعد الياف باز شده و ضريب ريسندگي افزايش مييابد با افزايش بيشتر تاب الياف با زاويه بيشتري نسبت به محور نخ قرار گرفته و لذا ضريب ريسندگي كاهش مييابد. همچنين نتايج نشان مي دهند كه نخ هاي تجمعي داراي بالاترين ضريب ريسندگي و نخ هاي رينگ داراي كمترين ضريب ريسندگي ميباشند.

شكل 1 تأثير فاكتور تاب بر ضريب ريسندگي الياف شكل هاي 2 تا 4 تأثير فاكتور تاب را بر پارامترهاي مهاجرت الياف در نخ هاي سايرو، سولو، تجمعي و رينگ نشان ميدهند مقدار موقعيت متوسط الياف در نخ هاي مختلف در شكل 2 نشان داده شده است. اين پارامتر بيان كننده  ميانگين موقعيت شعاعي يك ليف در سطح مقطع نخ است و هرچه بيشتر باشد به اين معني است كه ليف از لايه هاي خارجي به سمت مغزي نخ آمده و در نتيجه تعداد لايه هاي بيشتري را درنورديده است.

لذا ميتوان نتيجه گرفت كه هرچه موقعيت متوسط الياف بيشتر باشد استحكام نخ نيز بيشتر خواهد . بود نتايج نشان ميدهند كه نخ هاي سايرو داراي بيشترين موقعيت متوسط الياف هستند و پس از آن نخ هاي تجمعي، سولو و سايرو قرار دارند .

شكل 3 تأثير فاكتور تاب را بر شدت مهاجرت الياف نشان مي دهد اين شاخص نرخ تغييرات موقعيت شعاعي يك ليف مهاجر را نشان ميدهد هرچه اين نرخ تغييرات بيشتر باشد تعداد دفعاتي كه لايه ها به هم متصل ميشود بيشتر و لذا استحكام نخ بيشتر خواهد بود. نتايج نشان ميدهند كه براي همه نخ ها با افزايش فاكتور تاب شدت مهاجرت افزايش مييابد نخ هاي سايرو و تجمعي داراي بيشترين شدت مهاجرت و نخ رينگ داراي كمترين شدت مهاجرت هستند.

فاكتور مهاجرت كه شاخصي از مهاجرت كلي الياف در نخ است از حاصل ضرب شدت مهاجرت در دامنه مهاجرت بدست مي آيد مقادير فاكتور مهاجرت براي نخ هاي مختلف در شكل 4 نشان داده شده اند همان گونه كه مشاهده ميشود، نخ هاي سايرو و تجمعي داراي بيشترين فاكتور مهاجرت هستند و پس از آن ها نخ هاي سولو وتجمعي قرار دارند.

علت تفاوت در ميزان مهاجرت الياف در مكانيزم توليد نخ در 4 سيستم مذكور است. در سيستم ريسندگي رينگ به علت اختلاف تنشن اعمالي در مثلث تاب، الياف كناري مثلث تاب بيشترين و الياف مركزي كمترين جابجايي را دارند. از آنجا كه در سيستم ريسندگي سايرو، دو رشته در فاصله اي مشخص قرار گرفته اند، بنابراين اختلاف تنشن اعمال شده به الياف به مراتب بيشتر از اختلاف تنشن اعمالي به الياف در مثلث ريسندگي سيستم رينگ است.

لذا الياف اجباراً جابجايي بيشتري خواهند داشت و در هم رفتگي آن ها نيز بيشتر خواهد بود و بنابراين انتظار ميرود كه پارامترهاي مهاجرت الياف در نخ سايرو از نخ رينگ بيشتر باشد .همچنين علاوه بر مكانيزم اختلاف تنشن كه سبب مهاجرت الياف در نخ هاي سيستم هاي ريسندگي رينگ و سايرو ميشود، مهاجرت الياف در سيستم ريسندگي سايرو به علت مكانيزم محبوس شدن بين دو رشته نيز صورت ميگيرد.(12)

با استفاده از غلتك سولو، تاب اعمال شده سبب ميگردد كه الياف در هر يك از لايه هاي تفكيك شده ابتدا حول محور آن لايه تابيده شوند و در نهايت همگي به هم ملحق شده و نخ نهايي توليد گردد. به اين ترتيب با ممانعت از انتقال تاب به زير غلتك- هاي توليد، لايه هاي خروجي در زوايا و طول هاي مختلف به يكديگر ميپيوندند و ساختاري از الياف گير كرده در هم با تابه اي موضعي مختلف به وجود ميآورند.

با ادامه ي اين روند مهاجرت در الياف افزايش مييابد و الياف با يكديگر درگير شده و ساختاري از الياف گير كرده در هم توليد ميشود.(4) مشابه مكانيزم توليد نخ رينگ در سيستم ريسندگي تجمعي نيز اتفاق ميافتد، با اين تفاوت كه تمامي مراحل فوق در يك فاصلهي بسيار كوتاه در مثلث ريسندگي صورت ميگيرد. به محض اينكه الياف لايه هاي خارجي خط تماس غلتك ها را رها كنند تحت تأثير تنشن قرار ميگيرند و لذا الياف به سمت لايه هاي داخلي مهاجرت مي نمايند.

اين بدين علت است كه تنها طول بسيار كوتاهي از الياف تحت تنشن ناگهاني قرار ميگيرد، در نتيجه نرخ تغييرات موقعيت شعاعي الياف در نخ تجمعي بالاتر از نرخ تغييرات موقعيت شعاعي الياف در نخ رينگ خواهد بود [11 ،10] . شكل 5 تأثير فاكتور تاب بر استحكام نتايج شكل 5 نشان ميدهند كه نخ هاي سايرو داراي بيشترين مقدار استحكام مي باشند و پس از آن نخ هاي تجمعي، سولو و رينگ قرار دارند.

در ميان نخ هاي آزمايش شده، نخ سايرو در فاصله 8 ميليمتر و فاكتور تاب 36 بيشترين استحكام را در مقايسه با ساير نخ ها به خود اختصاص داده است كه دليل آن احتمالاً بالاتر بودن پارامترهاي مهاجرت در اين نخ در مقايسه با ساير نخ هاي اشاره شده و نيز ضريب ريسندگي بالاي آن ميباشد.

همچنين اين نخ در مقايسه با نخ هاي ديگر داراي كمترين تعداد نقاط نازك بوده و يكنواختي آن نيز بسيار بالاتر از نخ هاي رينگ توليد شده ميباشد. علت استحكام بالاتر نخ هاي تجمعي نسبت به نخ هاي سولو احتمالاً ضريب ريسندگي بالاتر و نيز مهاجرت بيشتر الياف در اين نخ ها است، ضمن آنكه اين نخ ها در مقايسه با نخ هاي ديگر داراي كمترين تعداد نپ و نقاط ضخيم نيز ميباشند.

 4- نتيجه گيري

در مقاله حاضر تلاش گرديد با توجه به مطالعات صورت گرفته بر روي استحكام نخ هاي ريسيده شده از الياف استيپل و با توجه به روش هاي به كار رفته و تعميم آنها بر روي نخ هاي توليد شده بر روي سيستم هاي سايرو، سولو و تجمعي و مقايسه ي نتايج با نخ هاي رينگ و ارزيابي نتايج، تحقيقي جامع در اين زمينه صورت گيرد.

نتايج نشان ميدهند كه در شرايط آزمايش شده، نخ هاي سايرو بيشترين استحكام را از خود نشان ميدهند و نخ هاي تجمعي، سولو و رينگ از اين لحاظ در مرتبه بعد قرار دارند. بيان گرديد كه دليل اين امر احتمالاً تفاوت مقادير پارامترهاي مهاجرت الياف در اين نخ ها ست كه اين امر به علت مكانيزم متفاوت مهاجرت در اين نخ ها و تغيير در اندازه و هندسه مثلث ريسندگي است.

مراجع:

[1] Klein, W., Short Staple Spinning Series, manual of textile technology, Vol 5., New Spinning System, Textile Institute, UK, 1993.
[2] Prins, M., Lamb, P., and Finn, N., Solospun The Long Staple Weavable Singles Yarn, Textile Institute 81st World Conference, Melbourne, April 2001.
[ 3 ] فراتي. الف، جوهري .،ص. م. “تــوليد نخ فاستوني با استفاده از سيستم ريسندگي سولو و مقايسة برخي از خواص نخ توليدي آن با نخ هاي مشابه” پايان نامهي كارشناسي ارشد، ندا شكده مهندسي نساجي، دانشگاه صنعتي اميركبير، تهران، 1380 .
[4] Cheng, L., Fu, P., and Yu, X., Relation between Twist Amplitude and Breaking Strength of Solospun Yarns, Textile Res. J. Vol 74, No 4, 351-353, 2004.
[5] Landstreet, C. B., and Ewald, P. H. R., Double-Trumpet Spinning, Textile Industry, 114-117, May 1953.
[6] Morgan, W. V., Sirospun Long Staple Spinning, New Spinning Technologies for Long Staple Fibers, Wira, 1982
[7] Natarajan, K. S., A Study of the Characteristics of Siro Spun Yarns Produced on the Short Staple System, PHD Thesis, Anna University, 1985.
[8] Ishtiaque, S. M., Dhawan, K., Saxeila, A., and Prakash, J., Structural Mechanics of Double Roving Feed Yarn, Textile Asia, September, (118-121), 1988.
[9] Cheng, K. P. S., and Sun, M. N., Effect of Strand Spacing and Twist Multiplier on Cotton Sirospun Yarn, Textile Res. J. Vol 68., No 7, (520-527), 1998.
[10] Basal, G., The Structure and Properties of Vortex and Compact Spun Yarns, Fiber and Polymer Science, PHD Thesis, 2003.
[11] Basal, G., and Oxenham, W., Comparison of Properties and Structures of Compact and Conventional Spun Yarns, Textile Res. J. Vol 76., No 7, 567-575, 2006.
[12] Plate, D. E. A., and Feehan, J., An Alternative Approach to Two-fold Weaving Yarn, Part I, Journal of the Textile Institute, No. 4, 1983, 99-106, 1983.