استفاده از الياف دوجزئي جهت توليد منسوجات بي بافت کشسان
استفاده از الياف دوجزئي جهت توليد منسوجات بي بافت کشسان
مهندس شاهين کاظمي
دانشجوي دکتري مهندسي شيمي نساجي و علوم الياف، دانشگاه صنعتي اميرکبير
در طي چند سال گذشته استفاده از الياف چند وجهي با سطح مقطع هاي متفاوت جهت کاربردهاي ويژه اي که نيازمند خصوصياتي نظير قابليت جذب و انتقال رطوبت بالا مي باشند بسيار رايج گشته است. در فرايند توليد اين الياف بهينه سازي نوع پليمر انتخابي و همچنين ژئومتري شکل سطح مقطع آن از مهمترين زمينه هاي تحقيقاتي جهت بهبود خصوصيات فيزيکي و کاربردي محصول نهايي مي باشد. استفاده از الياف سه پره (Y شکل) در صنايع توليد کفپوش ها که نيازمند خصوصيات ويژه اي نظير ارتجاعيت بالا، مقاومت در برابر جذب گرد و خاک و همچنين لکه پذيري پايين هستند بسيار رايج مي باشد (شکل 1). با توجه به گسترش دانش توليد الياف دوجزئي (BiCo) و پس از موفقيت عرضه آن در سطح مقطع هاي استاندارد هم اکنون تمايل به توليد الياف دوجزئي با سطح مقطع هاي ويژه به شدت در حال گسترش است. يکي از سطح مقطع هاي مورد توجه حالت سه پره اي است که در آن نوک پره ها از يک نوع پليمر و بدنه اصلي ليف از نوع ديگري پليمر توليد مي شود. علاوه بر ترکيبي از خصوصيات بارز الياف دوجزئي و الياف با سطح مقطع سه پره اي اين الياف پتانسيل بسيار خوبي جهت فيبريله شدن و توليد الياف بسيار ظريف ميکرو را نيز دارند که استفاده از آنها را جهت توليد منسوجات بسيار نرم و لطيف مناسب مي سازد.
فرايند توليد
فرايند توليد اسپان باند (SpunBond) يکي از روشهاي بسيار اقتصادي توليد منسوجات بي بافت است که در آن مي توان مستقيماً از گرانول (چيپس) منسوج بي بافت را توليد نمود (حذف مرحله مياني توليد الياف). در دستگاههاي پيشرفته اسپان باند همانند خطوط ذوب ريسي مي توان رشته هاي ليفي را به صورت دوجزئي نيز توليد نمود و در مدلهاي جديدتر اين دستگاهها امکان و قابليت توليد الياف دوجزئي با سطح مقطع هاي ويژه نيز لحاظ شده است.
هم اکنون در تعدادي از کارخانجات توليد منسوجات بي بافت اسپان باند در ايالات متحده از اسپينرتهاي دو جزئي با حالت جزيره در دريا (Sea – Island) جهت توليد منسوج بي بافت استفاده مي شود. در اين کارخانجات معمولاً فرآيند ايجاد اتصال به کمک جريان جت هاي آب (اسپان ليث-SpunLace) نيز به عنوان جز تکميلي خط توليد جهت حصول منسوج بي بافتي با نرمي ويژه و الياف بسيار ظريف (حاصل از فيبريله شدن الياف دوجزئي) استفاده مي شود.
در اين تحقيق هدف بررسي استفاده از سطح مقطع سه پره اي به صورت دوجزئي در توليد منسوج بي بافت اسپان باند است و انتظار مي رود که پس از اجراي عمليات فيبريله کردن منسوج بي بافتي با نرمي بسيار بالا و زير دست ويژه ايجاد شود.
در طراحي اسپينرت سه پره اي دوجزئي ابتدا منافذ اسپينرت به گونه اي توليد گرديد که جز دوم تنها در نوک هر پره قرار بگيرد، اما بررسي ها نشان داد که ميزان فيبريله شدن الياف در اين حالت در سطح مطلوبي قرار ندارد و به همين دليل در طراحي منافذ اصلاحاتي صورت پذيرفت به گونه که جز اصلي کاملاً در مرکز ليف قرار گرفته و جز دوم علاوه بر پر کردن قسمت پره ها، پوشش بسيار نازکي بر روي قسمت مياني ايجاد نمايد. بررسي ها نشان داد که در اين حالت ميزان فيبريله شدن بسيار بيشتر از حالت اول مي باشد و منسوج بي بافت توليد شده به خصوصيات مد نظر نزديکتر است. (شکل 2)
يکي ديگر از مزاياي طراحي حالت دوم در اين است که بدين روش مي توان پليمرهاي ناهماهنگ را نيز بدون ايجاد مشکل تحت فرايند ذوب ريسي قرار داد. در اين موارد پليمري که اجراي عمليات ذوب ريسي آن مشکل مي باشد در هسته قرار گرفته و به کمک جز پوسته به شکل ليفي در مي آيد.
بحث و بررسي
در يک نمونه خاص از اين حالت مي توان پليمر نايلون 6 را در پوسته (پره ها) و کوپليمر الاستومر (Kraton SEBS) که از قابليت ذوب ريسي بسيار پاييني برخوردار است را در هسته (مرکز) قرار داد که اين فرايند به صورت حق ثبت در انحصار دانشگاه کاروليناي شمالي آمريکا است. منسوج بي بافت اسپان باند توليد شده به اين روش با سرعت 10 متر بر دقيقه از دستگاه اسپان ليث و با فشار جتهاي آب 200 بار عبور داده شد تا فرايند فيبريله شدن در آن اتفاق بيافتد. در انتها نيز خصوصيات استحکامي منسوج بي بافت تحت روش ASTM D5035 و مقاومت پارگي آن تحت روش استاندارد ASTM D5733 مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور بررسي دقيق تر شرايط توليد تمام نمونه ها در دو جهت اصلي: همراستاي توليد (Machine Direction (MD و عمود بر جهت توليد
(Cross Direction (ِِِCD مورد ارزيابي قرار گرفتند.
همچنين جهت ارزيابي بهترين شرايط فرايند اسپان ليث نمونه ها تا چندين مرتبه از اين دستگاه عبور داده شدند و در هر مرحله علاوه بر خصوصيات زيردست، خصوصيات فيزيکي و مکانيکي آنها مورد ارزيابي مجدد قرار گرفت.
شايان ذکر است که در اين آزمايش منسوج بي بافت اسپان باند دوجزئي با نسبت 50% پلي آميد 6 و 50% الاستومر بر روي دو صفحه جمع آوري با بافت متفاوت (مش 14 و بافت جناغي Herringbone) توليد گرديدند که هر دو مورد ارزيابي قرار گرفتند.
نتايج بررسي خصوصيات مکانيکي منسوجات بي بافت اسپان باند توليد شده در اينحالت در شکل 3 در دو جهت مختلف و بر روي صفحات جمع آوري متفاوت نشان داده شده است. علاوه بر اين تصاوير ميکروسکوپ الکتروني (SEM) سطح مقطع اين منسوجات نيز در شکل 4 آورده شده است. بررسي اين تصاوير نشان مي دهد که الياف در فرايند اسپان ليث به خوبي فيبريله شده و ظاهر نرمي را به منسوج داده اند. اندازه گيري ها نشان مي دهد که هرچند ظرافت الياف اوليه در حد 15 ميکرون مي باشد، اما پس از اجراي فرايند اسپان ليث اين ظرافت تا حد 2 ميکرون نيز کاهش يافته است.
جمع بندي
به طور کلي مي توان گفت که استفاده از روش هاي ويژه اي نظير اسپان باند دوجزئي با سطح مقطع ويژه توانسته است بازار منسوجات بي بافت را از حالت تکرار خارج نموده و حوزه هاي کاربردي محصولات اين صنعت را کسترش دهد.
مرجع:
Anantharamaiah, N. Pourdeyhimi, B., “Elastomeric durable nonwovens through the use of novel bicomponent fiber cross-sections”, Chemical Fibers International, 2/2011, pp. 109-110.
————————————————————————————
این مطلب را نیز بخوانید
پیشنهاد سردبیر : اشتباهات رایج در شستشوی شلوار جین
