استحکام نخ های رینگ، تجمعی، سولو و سایروی ریسیده شده با توجه به پارامترهای ساختاری نخ

چکیده:

خصوصیات نخ های ریسیده شده به میزان قابل توجهی به خصوصیات الیاف و ساختار نخ بستگی دارد. سیستم ریسندگی نیز تأثیر بسزایی بر ساختار نخ دارد. اصلاحات انجام شده بر روی سیستم های ریسندگی منجر به بهبود چشمگیر در ساختار نخ شده است. سیستم های ریسندگی سایرو، سولو و تجمعی از جمله سیستم های نوینی هستند که منجر به پیشرفتی عظیم در تکنولوژی ریسندگی شده اند.

از آنجا که مهاجرت الیاف تأثیر بسزایی بر روی رفتار مکانیکی نخ های ریسیده شده دارد، به منظور درک بهتر ساختار نخ و رفتار مکانیکی آن بررسی مهاجرت الیاف ضروری به نظر میرسد. هدف از مقاله حاضر بررسی مهاجرت الیاف در نخ های ریسیده شده سایرو، سولو و تجمعی در فاکتور تاب های مختلف و تأثیر آن بر استحکام این نخ ها است.

نتایج نشان می دهند که نخ های سایرو دارای بیشترین مهاجرت هستند و پس از آن نخ های تجمعی، سولو و رینگ قرار دارند. مشخص شد که نخ های سایرو و رینگ به ترتیب دارای بیشترین و کمترین استحکام هستند.

۱- مقدمه

سیستم ریسندگی رینگ علی رغم برخورداری از محاسن زیاد، دارای معایبی است که همین امر باعث شده محققین در دهه های اخیر توجه بیشتری به روش های نوین ریسندگی داشته باشند، هر چند که با وجود این معایب، هنوز سهم عمده ای از تولیدات نخ جهان توسط این سیستم تولید میگردد. (۱)

سه سیستم ریسندگی سایرو، سولو و تجمعی از جمله سیستم های نوینی هستند که در دهه های اخیر به صنعت نساجی معرفی شده اند سیستم ریسندگی سولو در سال ۱۹۹۸ توسط مراکز تحقیقاتی CSIRO , Woolmark و WRONZ طراحی و ابداع گردید و در ایتمای پاریس سال ۱۹۹۹ در معرض عموم قرار گرفت و به صنعت نساجی معرفی شد (۲). تاکنون تحقیقات متعددی بر روی نخ های سولو صورت گرفته است .(۲،۴)

تقریباً اکثر این مطالعات بر روی پرزینگی این نخ ها و مزیت آنها نسبت به نخ رینگ در فرآیندهای مختلف نساجی متمرکز بوده است (۳،۲). این مطالعات نشان داده اند که نخ های سولو دارای پرزینگی به مراتب کمتری نسبت به نخ های رینگ هستند.

اولین بار در سال ۱۹۵۴ میلادی تحقیقات دانشمندان بر روی ریسندگی نخ با دو نیمچه نخ توسط Ewald و (Landstreet (5 صورت گرفت. در ادامه تحقیقات، روش ریسندگی سایرو در سال ۷۶- ۱۹۷۵ توسط موسسه CSIRO ابداع گردید (۶).

تحقیقات متعددی بر روی استحکام نخهای سایرو صورت گرفته است (۷-۹) که این تحقیقات در برخی موارد نتایجی متناقض ارائه نموده اند با اینحال اکثر این مطالعات نشان داده اند که نخ های سایرو دارای خصوصیات فیزیکی و مکانیکی به مراتب بهتری نسبت به نخ های رینگ هستند.

سیستم ریسندگی تجمعی در دهه ی اخیر پا به عرصهی ظهور نهاد و در مدت کوتاهی تحولات چشمگیری را به خود دیده است. در همین مدت طرح های مختلفی از این سیستم توسط سه شرکت Rieter ,Zinser و Suessen ارائه گردید. نتایج مطالعات صورت گرفته بر روی نخ های تجمعی بیانگر این نکته است که این نخ ها دارای پرزینگی به مراتب کمتری نسبت به نخ های رینگ میباشند .(۱۰-۱۲)

علیرغم مطالعات گسترده بر روی سه سیستم ریسندگی سایرو، سولو و تجمعی، تاکنون هیچ تحقیقی بر روی مقایسه این سه سیستم با یکدیگر صورت نگرفته است. بنابراین مقاله حاضر به بررسی سیستم های ریسندگی رینگ، تجمعی، سولو و سایرو می  پردازد و استحکام این نخ ها را با توجه به پارامترهای ساختاری نخ، مهاجرت الیاف و تاب نخ مورد بررسی قرار میدهد.

۲- روش تحقیق

نخ های تجمعی با استفاده از سیستم مغناطیسی RoCoS تولید شدند. ابتدا نخ های سایرو در پنج فاصله مختلف با ۴ فاکتور تاب تولید شدند و پس از تعیین استحکام، نخ تولید شده در فاصله رشته ۸ میلیمتر به عنوان نخ بهینه برای مقایسه با سایر نخ ها تعیین گردید.

سپس نخ های آزمایشی حاوی الیاف ردیاب با سه رنگ متفاوت در ۴ فاکتور تاب تولید شد و استحکام آنها طبق استانداردهای رایج تعیین استحکام نخهای ریسیده شده از الیاف استیپل مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با توجه به شکل الیاف در نخ های آزمایش شده، پارامترهای مهاجرت و یکنواختی این نخها، نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

در این پژوهش از الیاف لایوسل سفید رنگ استفاده شد که به منظور بررسی پارامترهای مهاجرت جهت بررسی مسیر عبور الیاف حدود ۱/۸ درصد الیاف لایوسل رنگ شده در مرحله حلاجی افزوده شد. جهت مشاهده الیاف ردیاب از ماده متیل سالیسیلات که دارای ضریب شکستی نزدیک به الیاف لایوسل سفید رنگ است استفاده گردید. به منظور تعیین پارامترهای استحکام، دستگاه اینسترون مورد استفاده قرار گرفت و در ادامه توسط دستگاه اوستر یکنواختی نخها تعیین شد و سپس تعداد نقاط ضخیم، نازک و نپ اندازه گیری شد.

۳ – نتایج و بحث

شکل ۱ تأثیر فاکتور تاب بر ضریب ریسندگی الیاف در نخ های سایرو، سولو، تجمعی و رینگ را نشان می دهد همانگونه که مشاهده می شود برای هر ۴ سیستم ریسندگی، با افزایش فاکتور تاب ضریب ریسندگی افزایش و پس از آن کاهش میابد

افزایش تاب تنش بیشتری به الیاف اعمال شده و در نتیجه تجعد الیاف باز شده و ضریب ریسندگی افزایش مییابد با افزایش بیشتر تاب الیاف با زاویه بیشتری نسبت به محور نخ قرار گرفته و لذا ضریب ریسندگی کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان می دهند که نخ های تجمعی دارای بالاترین ضریب ریسندگی و نخ های رینگ دارای کمترین ضریب ریسندگی میباشند.

شکل ۱ تأثیر فاکتور تاب بر ضریب ریسندگی الیاف شکل های ۲ تا ۴ تأثیر فاکتور تاب را بر پارامترهای مهاجرت الیاف در نخ های سایرو، سولو، تجمعی و رینگ نشان میدهند مقدار موقعیت متوسط الیاف در نخ های مختلف در شکل ۲ نشان داده شده است. این پارامتر بیان کننده  میانگین موقعیت شعاعی یک لیف در سطح مقطع نخ است و هرچه بیشتر باشد به این معنی است که لیف از لایه های خارجی به سمت مغزی نخ آمده و در نتیجه تعداد لایه های بیشتری را درنوردیده است.

لذا میتوان نتیجه گرفت که هرچه موقعیت متوسط الیاف بیشتر باشد استحکام نخ نیز بیشتر خواهد . بود نتایج نشان میدهند که نخ های سایرو دارای بیشترین موقعیت متوسط الیاف هستند و پس از آن نخ های تجمعی، سولو و سایرو قرار دارند .

شکل ۳ تأثیر فاکتور تاب را بر شدت مهاجرت الیاف نشان می دهد این شاخص نرخ تغییرات موقعیت شعاعی یک لیف مهاجر را نشان میدهد هرچه این نرخ تغییرات بیشتر باشد تعداد دفعاتی که لایه ها به هم متصل میشود بیشتر و لذا استحکام نخ بیشتر خواهد بود. نتایج نشان میدهند که برای همه نخ ها با افزایش فاکتور تاب شدت مهاجرت افزایش مییابد نخ های سایرو و تجمعی دارای بیشترین شدت مهاجرت و نخ رینگ دارای کمترین شدت مهاجرت هستند.

فاکتور مهاجرت که شاخصی از مهاجرت کلی الیاف در نخ است از حاصل ضرب شدت مهاجرت در دامنه مهاجرت بدست می آید مقادیر فاکتور مهاجرت برای نخ های مختلف در شکل ۴ نشان داده شده اند همان گونه که مشاهده میشود، نخ های سایرو و تجمعی دارای بیشترین فاکتور مهاجرت هستند و پس از آن ها نخ های سولو وتجمعی قرار دارند.

علت تفاوت در میزان مهاجرت الیاف در مکانیزم تولید نخ در ۴ سیستم مذکور است. در سیستم ریسندگی رینگ به علت اختلاف تنشن اعمالی در مثلث تاب، الیاف کناری مثلث تاب بیشترین و الیاف مرکزی کمترین جابجایی را دارند. از آنجا که در سیستم ریسندگی سایرو، دو رشته در فاصله ای مشخص قرار گرفته اند، بنابراین اختلاف تنشن اعمال شده به الیاف به مراتب بیشتر از اختلاف تنشن اعمالی به الیاف در مثلث ریسندگی سیستم رینگ است.

لذا الیاف اجباراً جابجایی بیشتری خواهند داشت و در هم رفتگی آن ها نیز بیشتر خواهد بود و بنابراین انتظار میرود که پارامترهای مهاجرت الیاف در نخ سایرو از نخ رینگ بیشتر باشد .همچنین علاوه بر مکانیزم اختلاف تنشن که سبب مهاجرت الیاف در نخ های سیستم های ریسندگی رینگ و سایرو میشود، مهاجرت الیاف در سیستم ریسندگی سایرو به علت مکانیزم محبوس شدن بین دو رشته نیز صورت میگیرد.(۱۲)

با استفاده از غلتک سولو، تاب اعمال شده سبب میگردد که الیاف در هر یک از لایه های تفکیک شده ابتدا حول محور آن لایه تابیده شوند و در نهایت همگی به هم ملحق شده و نخ نهایی تولید گردد. به این ترتیب با ممانعت از انتقال تاب به زیر غلتک- های تولید، لایه های خروجی در زوایا و طول های مختلف به یکدیگر میپیوندند و ساختاری از الیاف گیر کرده در هم با تابه ای موضعی مختلف به وجود میآورند.

با ادامه ی این روند مهاجرت در الیاف افزایش مییابد و الیاف با یکدیگر درگیر شده و ساختاری از الیاف گیر کرده در هم تولید میشود.(۴) مشابه مکانیزم تولید نخ رینگ در سیستم ریسندگی تجمعی نیز اتفاق میافتد، با این تفاوت که تمامی مراحل فوق در یک فاصلهی بسیار کوتاه در مثلث ریسندگی صورت میگیرد. به محض اینکه الیاف لایه های خارجی خط تماس غلتک ها را رها کنند تحت تأثیر تنشن قرار میگیرند و لذا الیاف به سمت لایه های داخلی مهاجرت می نمایند.

این بدین علت است که تنها طول بسیار کوتاهی از الیاف تحت تنشن ناگهانی قرار میگیرد، در نتیجه نرخ تغییرات موقعیت شعاعی الیاف در نخ تجمعی بالاتر از نرخ تغییرات موقعیت شعاعی الیاف در نخ رینگ خواهد بود [۱۱ ،۱۰] . شکل ۵ تأثیر فاکتور تاب بر استحکام نتایج شکل ۵ نشان میدهند که نخ های سایرو دارای بیشترین مقدار استحکام می باشند و پس از آن نخ های تجمعی، سولو و رینگ قرار دارند.

در میان نخ های آزمایش شده، نخ سایرو در فاصله ۸ میلیمتر و فاکتور تاب ۳۶ بیشترین استحکام را در مقایسه با سایر نخ ها به خود اختصاص داده است که دلیل آن احتمالاً بالاتر بودن پارامترهای مهاجرت در این نخ در مقایسه با سایر نخ های اشاره شده و نیز ضریب ریسندگی بالای آن میباشد.

همچنین این نخ در مقایسه با نخ های دیگر دارای کمترین تعداد نقاط نازک بوده و یکنواختی آن نیز بسیار بالاتر از نخ های رینگ تولید شده میباشد. علت استحکام بالاتر نخ های تجمعی نسبت به نخ های سولو احتمالاً ضریب ریسندگی بالاتر و نیز مهاجرت بیشتر الیاف در این نخ ها است، ضمن آنکه این نخ ها در مقایسه با نخ های دیگر دارای کمترین تعداد نپ و نقاط ضخیم نیز میباشند.

۴- نتیجه گیری

در مقاله حاضر تلاش گردید با توجه به مطالعات صورت گرفته بر روی استحکام نخ های ریسیده شده از الیاف استیپل و با توجه به روش های به کار رفته و تعمیم آنها بر روی نخ های تولید شده بر روی سیستم های سایرو، سولو و تجمعی و مقایسه ی نتایج با نخ های رینگ و ارزیابی نتایج، تحقیقی جامع در این زمینه صورت گیرد.

نتایج نشان میدهند که در شرایط آزمایش شده، نخ های سایرو بیشترین استحکام را از خود نشان میدهند و نخ های تجمعی، سولو و رینگ از این لحاظ در مرتبه بعد قرار دارند. بیان گردید که دلیل این امر احتمالاً تفاوت مقادیر پارامترهای مهاجرت الیاف در این نخ ها ست که این امر به علت مکانیزم متفاوت مهاجرت در این نخ ها و تغییر در اندازه و هندسه مثلث ریسندگی است.

مراجع:

[۱] Klein, W., Short Staple Spinning Series, manual of textile technology, Vol 5., New Spinning System, Textile Institute, UK, 1993.
[۲] Prins, M., Lamb, P., and Finn, N., Solospun The Long Staple Weavable Singles Yarn, Textile Institute 81st World Conference, Melbourne, April 2001.
[ ۳ ] فراتی. الف، جوهری .،ص. م. “تــولید نخ فاستونی با استفاده از سیستم ریسندگی سولو و مقایسه برخی از خواص نخ تولیدی آن با نخ های مشابه” پایان نامهی کارشناسی ارشد، ندا شکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ۱۳۸۰ .
[۴] 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.
[۵] Landstreet, C. B., and Ewald, P. H. R., Double-Trumpet Spinning, Textile Industry, 114-117, May 1953.
[۶] Morgan, W. V., Sirospun Long Staple Spinning, New Spinning Technologies for Long Staple Fibers, Wira, 1982
[۷] Natarajan, K. S., A Study of the Characteristics of Siro Spun Yarns Produced on the Short Staple System, PHD Thesis, Anna University, 1985.
[۸] Ishtiaque, S. M., Dhawan, K., Saxeila, A., and Prakash, J., Structural Mechanics of Double Roving Feed Yarn, Textile Asia, September, (118-121), 1988.
[۹] 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.
[۱۰] Basal, G., The Structure and Properties of Vortex and Compact Spun Yarns, Fiber and Polymer Science, PHD Thesis, 2003.
[۱۱] 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.
[۱۲] 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.