فرآیند رنگرزی در الیاف اکریلیک تاو و استیپل

بررسی فرآیند رنگرزی و عوامل ایجاد کننده نایکنواحتی در الیاف اکریلیک تاو و استیپل

چکیده

صنعت فرش در ایران حدود ۳۵ تا ۴۵ صادرات غیر نفتی را تشکیل می­دهد. بطوریکه سالهای متمادی اولین و بالاترین ردیف ارز آوری صادرات ایران را به خود اختصاص داده است و به همین جهت بسیار حائز اهمیت است. بعلت ارتقا سطح سلیقه و تمایل خریداران به فرش های با تراکم بالا و با شید های رنگی متنوع، الیاف مصنوعی و بویژه الیاف اکریلیک جایگاه ویژه ای در تولید فرش های ماشینی یافته اند. توجه به پیچیدگی ها و عیوبی که بعضا در زمینه رنگرزی این الیاف (بویژه الیاف تاو) وجود دارد منجر به انجام پژوهشی در این زمینه گردید.

بررسی ها نشان می­دهد احتمال ایجاد نایکنواختی در الیاف اکریلیک تاو بعلت ظرافت بالای این الیاف، بیشتر از الیاف استیپل است. همچنین اصلی ترین علت بروز این عیوب مربوط به عدم کنترل دقیق دما می­باشد که می­توان با استفاده از سیستم های اتوماتیک تغییر دما در دیگ های رنگرزی آن رت به حداقل رساند. علاوه بر آن نیاز است تا گراف های حرارتی جهت رنگرزی الیاف تاو با دما های پایین، شیب های ملایم و مدت زمان طولانی اعمال شوند. چرا که هر چه طرافت الیاف بیشتر باشد حساسیت نسبت به دما نیز افزایش پیدا می­کند نوع و مقدار مواد کمکی و رنگزای مصرفی و همچنین دمای آب در طول فرآیند رنگرزی از جمله فاکتور هایی هستند که بی توجهی به آن ها احتمال ایجاد نایکنواختی رنگ در الیاف را افزایش می­دهد.

 کلمات کلیدی: فرایند رنگرزی، عوامل نایکنواختی، الیاف اکریلیک تاو، الیاف اکریلیک استیپل.

مقدمه                                                                                                                                               

تاریخچه پیدایش فرش ماشینی در ایران به دهه ۵۰ باز می­گردد. با ورود ماشین آلات نساجی و استفاده از دستگاه های بافت تحولی در ویژگی های فرش ایجاد شد. یکی از این تغییرات استفاده از نخ ها با جنس های متفاوت در بافت فرش ماشینی بود. فرش های ماشینی از ترکیب چند نوع نخ تشکیل شدند که مهمترین آن ها نخ خاب، نخ تار و نخ پود می­باشد. نخ ریشه و نخ دوخت هم از اجزای فرش ماشینی هستند اما از اهمیت کمتری برخوردارند. در میان نخ های استفاده شده در فرش ماشینی نخ خاب یا نخ پرز ۷۰ تا ۸۰ درصد حجم یک فرش را در بر می­گیرد که اهمییت فرآیند های تولید این نخ  را دو چندان می­­کند. علاوه بر این رنگ، نما و نقش فرش با نخ خاب مشخص می­شود. بنابراین می­توان نتیجه گرفت که نخ خاب فرش تعیین کننده درجه کیفیت فرش ماشینی می­باشد.

امروزه در اکثر فرش های ماشینی از نخ خاب اکریلیک بویژه نخ هیت ست شده آن که خواص مطلوب تری دارد استفاده می­گردد. نخ خاب فرش در سیستم ریسندگی نیمه فاستونی تولید می­شود. در نوع متداول این سیستم از الیاف استیپل (staple) که طولی در حدود ۱۱۰ تا ۱۳۰ میلیمتر دارند استفاده می­شود. برای تهیه این نوع الیاف در کارخانه تولید الیاف ابتدا آن ها را به صورت دسته های منظم از الیاف فیلامنتی به طول هزاران متر به نام تاو تولید کرده و بعد از آن بسته به نوع مصرف به طول های معین برش داده می­شوند و سپس الیاف استیپل بدست آمده وارد فرآیند ریسندگی می­شوند. ظرافت متداول این الیاف در محدوده ۴/۴ تا ۷/۶ dtex قرار دارد. امروزه اکثرا رویکرد خریداران و حتی تولید کنندگان فرش ماشینی به فرش با تراکم بالا همانند فرش های ۱۲۰۰ و ۱۵۰۰ شانه متمایل شده است. برای دستیابی به چنین تراکم هایی نیاز به الیاف و نخ ظریفتری وجود دارد. به همین منظور از فیلامنت الیاف تاو (tow) استفاده می­گردد. برای تولید این الیاف، در کارخانه تولیدی الیاف تاو را به نحوه ای برش می­دهند که الیاف آن از هم گسیخته و یا پاشیده نشود و بعد از برش به صورت تاپس درآید به این ترتیب می­توان مراتب حلاجی و کاردینگ را از خط ریسندگی حذف کرد. فیلامنت الیاف تاو متشکل از هزاران رشته الیاف ظریف است که طول نامحدود (از لحاظ اسمی) دارند و معمولا دارای ظرافت بیشتری نسبت به الیاف استیپل هستند (برای مثال ظرافت ۷/۲ دنیر). در بازار مصرف ایران انواع متفاوتی از الیاف اکریلیک وجود دارد که از مهمترین آن ها می­توان به درالون آلمان، آکسا ترکیه و مونته فیبره اسپانیا اشاره کرد.

واضح است که کیفیت نخ خاب اکریلیک که متأثر از فرآیند های رنگرزی و ریسندگی است تأثیر مستقیم روی خواص کیفی فرش تولیدی خواهد داشت. هرچند که فاکتور نقش و رنگ نسبت به خواص فیزیکی و کیفی فرش در نگاه اول نقش تعیین کننده تری در جذب مشتری ایفا می­کند. معمولا حصول شید مورد نظر در رنگرزی الیاف پیچیدگی های خاص خود را دارد. و این موضوع در ارتباط با الیاف تاو شدیدتر به نظر می­رسد. بنابراین با توجه به اهمیت روز افزون این الیاف نسبت به الیاف استیپل و جایگاه ویژه ای که در تولید نخ خاب فرش های ماشینی تراکم بالا پیدا کرده است لازم است تا علل نایکنواختی رنگ در فرآیند رنگرزی الیاف تاو شناسایی شده و مورد توجه تولیدکنندگان قرار گیرد.

 الیاف مصنوعی                                                                                                                                       

تولید الیاف مصنوعی در سال ۱۹۳۹ توسط تحقیقات کاروترز (karothers) در آزمایشگاه های شرکت دوپون پایه گذاری گردید. مهمترین اعضا تشکیل دهنده الیاف مصنوعی را نایلون ها، پلی استر ها، آکریلیک ها، و پلی الفین ها (پلی پروپیلن و پلی اتیلن) تشکیل می­دهند. (توانایی، ۱۳۸۱، ۴۶)

الیاف بشر ساخته بطور کلی هر دو گروه الیاف حاصل از بازیافت مواد پلیمری طبیعی و همچنین الیاف حاصل از مواد مصنوعی را شامل می­گردد. به عنوان مثال استات و تری استات به گروه پلیمر های طبیعی تعلق داشته و الیافی مثل نایلون، پلی استر، آکریلیک، پلی پروپیلن در گروه الیاف مصنوعی قرار دارند. نام دیگر الیاف بشر ساخته، الیاف شیمیایی می­باشد. در سال ۱۹۷۷ تولید الیاف بشر ساخته به تولید الیاف طبیعی نزدیک شد و همچنین تولید الیاف مصنوعی به بیش از دو برابر تولید الیاف سلولزی بالغ گردید. (توانایی، ۱۳۷۷، ۲)

آکریلیک ( پلی آکریلونیتریل)

در سال ۱۹۴۲ اکریلیک که بصورت آزمایشی توسط شرکت دوپون تولید گردید. این شرکت در سال ۱۹۴۹ تولید تجاری اکریلیک را به نام ارلون آغاز نمود (توانایی، ۱۳۷۷، ۱۶۲).

الیاف آکریلیک در دهه ۱۹۳۰ به تولید انبوه رسید. این الیاف دارای حداقل ۸۵ درصد آکریلونیتریل می­باشند چنانچه مقدار کوپلیمر به بیش از ۱۵ درصد برسد، الیاف مدآکریلیک (Modacrlic) نامیده می­شوند. الیاف آکریلیک و مداکریلیک بعد از پلی استر و نایلون، مهمترین الیاف مصنوعی را تشکیل می­دهند به علت وجود پیوند های قطبی قوی بین زنجیره ها و در نتیجه عدم امکان ذوب آکریلیک بدون متلاشی کردن ساختمان آن، تولید این نوع الیاف به کمک حل نمودن آن در حمام و سپس از طریق تر و خشک ریسی صورت می­گیرد. الیاف آکریلیک بکار گرفته شده در صنعت نساجی معمولا بصورت کوتاه (بریده شده) مورد استفاده قرار می­گیرد کوتاه نمودن طول فیلامنت های ممتد آکریلیک به کمک ماشین های تبدیل (Tow – to – Top) انجام می­شود. (توانایی، ۱۳۸۱، ۵۱ و ۵۲)

خصوصیات الیاف اکریلیک

الیاف اکریلیک الیافی هستند مقاوم در برابر محیط های اسیدی ولی در برابر محیط قلیایی مقاومت چندانی ندارند، مخصوصا در درجه حرارت های بالا الیاف اکریلیک در برابر اکسید کننده ها مقاوم هستند، به همین جهت برای بهتر سفید کردنشان می­توان از حمام کلریت سدیم استفاده نمود. الیاف اکریلیک مقاومتشان در برابر حرارت خوب است. بهترین معرف یا حلال آن ها D.M.F ( دی متیل فرم آمید) می­باشد. الیاف اکریلیک با معرف هایی نظیر shirlastain  یا نئوکارمین w به رنگ صورتی پریده و کدر در می­آیند ( خسروی، ۱۳۷۴، ۲۱۳).

کشش الیاف آکریلیک، افزایش نظم آن را به همراه دارد. آکریلیک دارای استحکام خوب ولی کمتر نسبت به نایلون و پلی استر است ولی مقاومت آن در مقابل نور خوشید بسیار خوب است. زیردست آکریلیک نرم بوده و کاملا شباهت زیادی به پشم دارد مقاومت سایشی آکریلیک از پشم بهتر است و کاربرد های آن مثل پشم در تولید پوشاک، پتو و قالی می­باشد. الیاف مدآکریلیک دارای خاصیت ضد آتش می­باشد. سطح قاعده الیاف آکریلیک با توجه به روش تولید خشک و یا تر به ترتیب بصورت دمبلی و تقریبا داره ای (قلبی) شکل است. اولون و آکریلان دو نام تجارتی آکریلیک است. (توانایی، ۱۳۸۱، ۵۲)

رنگرزی الیاف پلی آکریلونیتریل (آکریلیک)

برای رنگرزی ها، مهمترین خواص الیاف آکریلیک، عبارتند از بی اثر بودن آن ها نسبت به حمله عوامل شیمیایی، طبیعت آب گریز و تمایل به نرم شدن در فوق دمای انتقال شیشه ای و رنگ پذیری و خواص ثباتی عالی هنگامی که با مواد رنگرزی کاتیونی رنگرزی می­شوند تصور می­شود که این خواص ثباتی از ماهییت آب گریز الیاف (جذب آب نمی­شود و از اینرو عامل فعال در الیاف وجود ندارد که به پریدگی رنگ کمک کند)، طبیعت پیوند های ماده رنگرزی لیف (تمایل شدید ماده رنگرزی به لیف و اتصال های یونی که فرض شده به توزیع انرژی کمک می­کنند)، و نقش دمای انتقال شیشه ای (۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد) که در زیر آن انتقال ماده رنگرزی به روی لیف امکان ندارد، برخاسته است. تمام عواملی که موجب تغییراتی هستند که به آن ها اشاره شد، قابلیت جذب ماده رنگرزی الیاف را شدیدا تحت تآثیر قرار می­دهند، یعنی روی سرعت رنگرزی، حداکثر عمق رنگ قابل حصول و خواص ثباتی اثر می­گذارند. خواص نوری به عمق رنگ برای مقدار معینی از ماده رنگرزی که به داخل لیف وارد شده است، درخشندگی، به ساختمان لیف و فضا های خالی موجود در لیف و همچنین به وجود هر پیگمنتی که درخشندگی را کاهش دهد بستگی دارد. هر گونه تغییری در عوامل ذکر شده، سبب تغییرات وسیعی در خصوصیات رنگرزی الیاف آکریلیک و اکریلیک اصلاح شده می­گردد که در رنگرزی عملی باید روی آن حساب گردد. (خسروی، ۱۳۷۴، ۲۱۶)

الیاف آکریلیک صد درصد بجز گروه های انتهایی در ماکروملکول ها خود که خاصیت آنیونی دارد گروه رنگ پذیری دیگری ندارد. گروه های انتهایی پلی آکریلونیتریل از کتالیست بکار گرفته شده در پلیمریزاسیون سرچشمه می­گیرند. از اینرو الیاف پلی آکریلونیتریل صد درصد، قابل رنگرزی نمی­باشند. جهت افزایش رنگرزی این الیاف لازم است به کمک پلیمریزاسیون منومر های کمکی رنگ پذیر را در طول ماکرومولکول قرار داد. کومنومر مورد استفاده قرار گرفته ممکن است آکریلیک اسید باشد که با تبدیل شدن به یک آنیون، رنگینه کاتیونی بپذیرد. مهمترین گروه رنگی برای رنگرزی این الیاف، رنگینه های کاتیونی می­باشد. در رنگرزی، بین آنیون های لیف و کاتیون رنگینه پیوند یونی قوی شکل گرفته که ثبات های مختلف نسبتا بالایی حاصل می­شود. (توانایی، ۱۳۸۱، ۲۲۳ و ۲۲۴)

رنگرزی با مواد رنگرزی کاتیونی طی مکانیزمی انجام می­گیرد که می­تواند به صورت یک جابه جایی یون و یا به حالت ساده تر توزیع یون بیان شود. یک مدل رضایت بخش که بتواند تمام آثار عملی را بیان نماید شامل سه مرحله است.

کاتیون های ماده رنگرزی

(I) به سطح الیاف جذب می­شوند.

(II ) به داخل الیاف نفوذ می­کنند.

(III ) محل های  نشستن مولکول های ماده رنگرزی داخل الیاف را اشغال می­کنند.

مرحله اول سرعت رنگرزی را تعیین می­کند و مرحله آخر روی تعادل رنگرزی اثر می­گذارد (خسروی، ۱۳۷۴، ۲۱۷).

البته از رنگزا های دیگر مانند رنگزای دیسپرس نیز برای رنگرزی الیاف اکریلیک استفاده می­گردد. رنگرزی الیاف آکریلیک با مواد دیسپرس، تا آنجا که به مکانیزم رنگرزی مربوط می­شود مشابه رنگرزی الیاف پلی استر با مواد رنگرزی دیسپرس است. اگر چه در مقایسه با الیاف پلی استر به علت اینکه ضریب توزیع تعادل در الیاف آکریلیک بسیار پایین تر و سرعت رنگرزی الیاف آکریلیک به علت بالاتر بودن سرعت نفوذ ماده رنگرزی به داخل الیاف آکریلیک بیشتر می­باشد، عمق رنگ قابل حصول در الیاف آکریلیک محدود است. در نتیجه، خواص یکنواخت شدن مواد رنگرزی دیسپرس روی الیاف آکریلیک خوب است. (خسروی، ۱۳۷۴، ۲۱۶ و ۲۱۷)

الیاف اکریلیک تا درجه حرارت پایین تر از دمای تبدیل شیشه ای دارای میل جذبی بسیار کمی برای رنگینه های کاتیونی می­باشد. ولی در دمای بیش از دمای تبدیل شیشه ای، ناگهان میل جذبی به مقدار بسیار زیادی افزایش می­یابد. از اینرو دمای شروع باید به نحوی انتخاب گردد که یکنواختی کافی حاصل گردد. (توانایی، ۱۳۸۱، ۲۳۰)

مواد کمکی

ریتاردر

ریتاردر یا کند کننده عملیات جذب رنگ به الیاف را کند می­کند و باعث رنگرزی یکنواخت می­گردد.

ریتاردر ها به دو دسته تقسیم می­شوند:

۱- آنیونیک

۲- کاتیونیک

۱- ریتاردر آنیونیک: با ماده رنگزا کمپلکس تشکیل می­دهند و حرکت ماده رنگزا را در حمام کندتر می­کنند و با بالا رفتن دما، کمپلکس ها شکسته شده و رنگرزی یکنواختی صورت می­گیرد.

۲- ریتاردر کاتیونیک: مانند ماده رنگزا عمل کرده و ابتدا جذب کالای اکریلیکی می­شود ولی با نزدیک شدن ماده رنگزا به کالا جای خود را به ماده رنگزا می­دهد. لازم به ذکر است که اگر ریتاردر بیشتر از حد معمول مصرف شود، می­تواند در میزان جذب ماده رنگزا نتیجه عکس  بدهد. ریتاردر کاتیونیک بهتر از ریتاردر آنیونیک است زیرا ممکن است به علت وجود املاح در آب و سنگین تر شدن کمپلکس ریتاردر آنیونیک با رنگزای بازیک، این کمپلکس شکسته نشود (کیا یوسفی، ۱۳۸۹، ۱۹۹)

دیسپرس کننده

دیسپرس کننده ها از تجمع رنگ به صورت کلوئیدی جلوگیری می­کنند. بنابراین ماده دیسپرس کننده نقش اساسی در مکانیزم رنگرزی نداشته و افزایش آن صرفا جهت بهتر شکسته شدن کمپلکس کاتیون – آنیون می­باشد.

ضد کف

این مواد برای از بین بردن کف ایجاد شده در اثر کاربرد دترجنت ها در حمام های شستشو و رنگرزی به کار می­رود. در واقع این مواد از ایجاد حباب هوا درون پمپ و حمام رنگرزی جلوگیری می­کند و عامل نایکنواختی در رنگرزی را از بین می­برد.

نرم کن

این مواد با تشکیل یک فیلم نازک بر روی الیاف اکریلیک  خاصیت نرم کنندگی و آنتی استاتیکی ایجاد می­نماید و از اصطکاک زیاد بین الیاف هنگام عملیات ریسندگی و همچنین بروز نپ جلوگیری می­کند.

به منظور به صرفه تر کردن و کسب بهترین نتیجه از رنگرزی آکریلیک با رنگینه های کاتیونی، فاکتور هایی تعریف شده است که در رنگرزی آن بکار گرفته می­شود این فاکتور ها عبارتند از:

الف- ارزش اشباع لیف

این عدد نشان می­دهد که حداکثر، چند درصد از یک رنگینه کاتیونی صد درصد با وزن مولکولی ۴۰۰، توسط گروه های آنیونی لیف از طریق پیوند یونی به لیف متصل می­گردد. این عدد برای درالون ۱/۲ می­باشد.

ب- فاکتور اشباع رنگینه:

این فاکتور وزن مولکولی رنگینه مورد نظر و درصد خلوص آنرا در نظر می­گیرد. با داشتن ارزش اشباع لیف و فاکتور اشباع رنگینه می­توان مقدار حداکثر رنگینه ای را که لیف می­تواند از طریق پیوند یونی در خود نگه دارد. محاسبه نمود و از مصرف بیشتر رنگینه که قادر به تشکیل پیوند با لیف نبوده و باعث کاهش ثبات می­گردد خودداری نمود.

ج- سرعت جذب رنگینه توسط الیاف

سرعت جذب رنگینه توسط الیاف آکریلیک معین کننده مقدار ریتاردر لازم در رنگرزی است. چنانچه این سرعت زیاد باشد، برای کنترل یکنواختی بایستی مقدار ریتاردر کمتری را بکار گرفت.

د- عدد ترکیبی رنگینه

عدد ترکیبی هر رنگینه در حقیقت سرعت جذب آنرا توسط لیف خاصی نشان می­دهد و این عدد در موقع مخلوط کردن رنگینه ها بسیار مهم است به این ترتیب که فقط رنگینه هایی که دارای عدد ترکیبی برابر و یا نزدیک به هم است بایستی با یکدیگر مخلوط گردد.

در رنگرزی باید از مخلوط کردن رنگینه هایی که دارای عدد ترکیبی متفاوت از یکدیگر است خودداری شود. زیرا رنگینه های با عدد ترکیبی کم سریعتر از رنگینه های با عدد ترکیبی زیاد جذب می­شود  و ممکن است در پایان رنگرزی  هنوز مقداری از رنگینه با عدد ترکیبی  بالاتر در حمام باقی مانده باشد و مقداری که از آن جذب شده است در حقیقت روی رنگینه با عدد ترکیبی  کمتر قرار گرفته و اثر مطلوب ترکیب چند رنگی بدست نیاید. به این علت، رنگینه های مختلف حاضر در مخلوط بایستی همگی با سرعت برابر  توسط لیف جذب شده، و در حالت ایده آل کنار یکدیگر قرار گیرد. ( توانایی، ۱۳۸۱، ۲۲۴ و ۲۲۵ و ۲۲۶)

فرآیند رنگرزی الیاف استیپل

اولین ماشین در رنگرزی الیاف استیپل ماشین استمپر یا بکوب الیاف می­باشد. در این قسمت بارگیری الیافی که بصورت عدل وارد سالن رنگرزی شده داخل تعدادی سینی مخصوص انجام می­شود. الیاف توسط اپراتور باز شده و به داخل دستگاه بکوب وارد می­شود و پس از ریختن آب جوش روی آن الیاف توسط دو بازو به یکدیگر فشرده می­شوند تا بصورت کیک الیاف خام درآمده و آماده عملیات رنگرزی شوند. در بکوب الیاف در واقع عملیات شستشو هم صورت می­گیرد تا مواد اضافی الیاف مانند اسپین فینیش ها، نرم کن ها و آنتی استاتیک ها که در فرآیند تولید الیاف به آن اضافه شده حذف گردد. همچنین با خیس کردن الیاف حجم آن ها کاهش می­یابد و راندمان تولید افزایش پیدا می­کند.

تصویر ۱- ماشین بکوب الیاف.

در مرحله بعد کیک های خام الیاف وارد دیگ های رنگرزی می­شوند . در این مرحله ابتدا آبگیری به حد مورد نیاز انجام می­شود. سپس مواد رنگزا به همراه مواد تعاونی شامل اسید استیک (جهت ایجاد محیط اسیدی با PH=5)، ضد کف و دیسپرس کننده (برای شید های تیره) و ریتاردر (برای شد های روشن) از طریق یک قیف به داخل دیگ تزریق می­شوند. در این لحظه گراف های حرارتی اعمال می­شوند. دما از ۷۰ درجه شروع شده و پس از عبور از دما های مورد نظر و با شیب های ملایم وارد مرحله سرد کردن می­شوند در نیمه مرحله سرد کردن به الیاف نرم کن اضافه می­گردد تا از حالت خشکی خارج شوند و در ریسندگی مشکل ایجاد نکنند.

تصویر ۲- دیگ رنگرزی.            تصویر ۳- کیک الیاف رنگرزی شده.

پس از اتمام عملیات رنگرزی نوبت به دستگاه آبگیر یا سانتریفیوژ می­رسد. در این ماشین آب اضافی الیاف توسط حرکت دورانی کیک الیاف در یک سطح افقی خارج می­شود. پس از اتمام آبگیری الیاف به پشت ماشین خشک کن هدایت می­شوند. این ماشین که شبیه ماشین ولف است شامل سه غلتک بزرگ سوزن دار می­باشد. این غلتک ها علاوه بر کاهش رطوبت الیاف آن ها را از حالت فشرده خارج کرده و از یکدیگر باز می­کند. خشک کردن در این دستگاه توسط سیستم رادیاتور صورت می­گیرد به این شکل که فن موجود روی رادیاتور هوا را با فشار به سمت رادیاتور دمیده و بصورت هوای داغ از آن خارج می­کند تا در تماس با الیاف قرار گرفته و باعث خشک شدن الیاف گردد. مرحله آخر عدل بندی الیاف می­باشد. در این ماشین الیاف توسط اپراتور داخل سیلو ریخته می­شود و پس از پر شدن آن بصورت فشرده و به کمک جوش دادن تسمه هایی به دور آن رول پیچ شده و بصورت عدل بسته بندی می­شود.

  تصویر ۴- دستگاه آبگیر الیاف

تصویر ۵- غلتک های دندانه دار دستگاه خشک کن الیاف  استیپل.

تصویر ۶- دستگاه عدل بند  الیاف استیپل.

فرآیند رنگرزی الیاف تاو

فرآیند رنگرزی الیاف تاو هم با ماشین استمپر آغاز می­شود با این تفاوت که در اینجا الیاف توسط فیدر ها بصورت اتوماتیک و نواری بارگیری می­شوند. در مورد الیاف تاو بجای آب جوش از آب داغ استفاده می­شود. علاوه بر آن بازو نمی­تواند همزمان کار فشرده سازی را انجام دهد. آب داغی که دارای دمای حدود ۷۵ تا ۸۰ درجه است روی الیاف ریخته شده تا حجم را کاهش دهد. پس از رسیدن به یک حجم مشخص عملیات بارگیری قطع شده و بازوی پرس روی الیاف قرار می­گیرد و آن را بصورت یکنواخت فشرده می­کند. حال بازوی پرس بالا رفته و ادامه بارگیری انجام می­شود. با تکرار این عملیات داخل سینی یک کیک الیاف تشکیل شده که آماده هدایت به داخل ماشین رنگرزی است. این مرحله کاملا مشابه رنگرزی الیاف استیپل است با این تفاوت که گراف رنگرزی بسیار متفاوت است.

پس از اتمام این مرحله الیاف به منظور آبگیری به سانتریفیوژ  هدایت می­شوند (مشابه الیاف استیپل). سپس الیاف بصورت نواری به دستگاه خشک کن تغذیه می­شوند. دستگاه خشک کن الیاف تاو با سیستم رادیو فرکانسی کار می­کند و به همین علت RF نام دارد. داخل این دستگاه الکترودی وجود دارد که با امواج طول بلندی که از خود ساطع می­کند جنبش مولکول های آب را افزایش می­دهد و باعث جوشش و تبخیر آن می­شود تا این آب اضافی از الیاف خارج شود و رطوبتش به حداقل برسد. حداکثر رطوبت موجود در الیاف باید زیر ۷ درصد باشد و مقدار بیش از آن (حتی ۱۰ درصد رطوبت) مطلوب نمی­باشد و باعث پایین آمدن راندمان در ماشین بریکر می­شود. در نوع دیگری از خشک کن ها رادیات هایی وجود دارد که بخار هوای داغ داخل آن جریان دارد. در این دستگاه هوای داغ توسط فن هایی از رادیات روی الیاف دمیده می­شود تا الیاف خشک شوند. در بعضی از کارخانجات ترکیبی از این دو سیستم عملیات خشک کردن را انجام می­دهد. علت ترکیب کردن این دو سیستم اهمیت بالای رطوبت زدایی الیاف تاو می­باشد. چرا که اگر رطوبت الیاف تاو بالا باشد در ابتدای خط ریسندگی مشکل ایجاد می­شود و ماشین بریکر نمی­تواند بخوبی الیاف را از یکدیگر باز کند و در نتیجه پارگی الیاف افزایش می­یابد.

الیافی که از دستگاه خشک کن عبور می­کنند به یک گاری بزرگ هدایت شده و بصورت منظم بارگیری می­شوند.

تصویر ۷- نمایی از دستگاه خشک کن الیاف تاو.

 

عوامل مشترک ایجاد کننده نایکنواختی در الیاف تاو و استیپل

تغییر فاکتور های موجود در فرآیند رنگرزی می­تواند بطور مشترک عامل ایجاد کننده نایکنواختی رنگی در الیاف باشد. این عوامل را می­توان به دو دسته تقسیم کرد: دسته اول مربوط به مواد کمکی و دسته دوم مربوط به خود رنگزا می­باشد که البته روی یکدیگر تأثیر گذار هستند. برای جلوگیری از نایکنواختی رنگی الیاف اکریلیک لازم است تا از دو ماده کمکی ضد کف و ریتاردر به ترتیب در شید های تیره و روشن استفاده نمود. همچنین برای حصول نتیجه بهتر لازم از ریتاردر کاتیونیک استفاده شود بویژه در حالتی که نوع رنگزای مصرفی نیز کاتیونیک می­باشد.

میزان مصرف ریتاردر خود عامل مهمی در کنترل نایکنواختی رنگ است. این مقدار به سرعت جذب رنگینه بستگی دارد که خود آن نیز متأثر از عدد ترکیبی رنگزا است. به این صورت که هر چه سرعت جذب رنگزا توسط الیاف اکریلیک بیشتر باشد مقدار ریتاردر مصرفی باید کاهش پیدا کند. عدد ترکیبی هر رنگینه تعیین کننده سرعت جذب می­باشد.

 

همچنین با توجه به سلیقه و خواست مشتری و نیاز به شید های رنگی متنوع لازم است تا برای ایجاد رنگ های مورد نظر از ترکیب چندین رنگزا با اعداد ترکیبی متفاوت استفاده کرد. مهمترین فاکتور در این فرآیند یکسان بودن سرعت جذب هر کدام از رنگزا ها به الیاف می­باشد. بنابراین باید رنگزا های با عدد ترکیبی یکسان در مخلوط قرار گیرند تا شید مورد نظر حاصل شود و از ایجاد نایکنواختی رنگ جلوگیری گردد.

عوامل ایجاد کننده نایکنواختی در الیاف تاو                                                                                                                  

احتمال ایجاد نایکنواختی رنگ در الیاف تاو نسبت به استیپل بسیار زیاد است. عوامل ذکر شده در ادامه بیشترین نایکنواختی را در رنگرزی این الیاف بوجود می­آورند. در حالیکه عوامل مشترکی که قبل از این به آن ها اشاره شد به عنوان اصول فرآیند های رنگرزی پذیرفته شده و بطور معمول توسط تولیدکنندگان مورد توجه قرار می­گیرند و بنابراین کمترین نایکنواختی را در هر دو دسته الیاف تاو و استیپل ایجاد می­کنند.

اولین عامل می­تواند در همان ابتدای خط تولید رنگرزی ایجاد شود. جاییکه بارگیری الیاف انجام می­شود. همانطور که گفته شد دمای آب مورد استفاده در بارگیری الیاف تاو باید بین ۷۵ تا ۸۰ درجه باشد. دمای کمتر یا بیشتر از آن (آب سرد یا آب جوش) احتمال ایجاد نایکنواختی را بالا می­برد در حالیکه این حساسیت برای الیاف استیپل و جود ندارد و حتی از آب جوش برای بارگیری آن استفاده می­گردد.

اما مهمترین عامل ایجاد نایکنواختی درا لیاف تاو پایین بودن کیفیت اجرای گراف های حرارتی در فرآیند رنگرزی می­باشد. همانطور که گفته شد الیاف تاو دارای ظرافت بالا در حدود ۷/۲ دنیر است. بنابراین انتظار می­رود که نسبت به افزایش دما حساسیت بیشتری از خود نشان دهد. لازم است برای کاهش آسیب دیدگی الیاف و جلوگیری از نایکنواختی رنگ درالیاف، گراف هایی متفاوت از گراف های حرارتی الیاف استیپل طراحی و اجرا شود. اولین نکته دمای شروع رنگرزی است که باید در الیاف تاو پایین تر از الیاف استیپل و حدود ۸۰ درجه باشد. دومین نکته استفاده از شیب های ملایم (بصورت پلکانی) در گراف های حرارتی الیاف تاو می­باشد. به گونه ای که در رنگرزی الیاف استیپل برای حصول شید های روشن حدود ۵/۱ ساعت و برای شید های تیره حداکثر ۳ ساعت مورد نیاز است. در حالیکه برای رنگرزی الیاف تاو چه در شید های روشن و چه در شید های تیره به بیش از ۳ ساعت زمان نیاز داریم تا احتمال ایجاد نایکنواختی را به حداقل برسانیم. این زمان در شید های تیره به حدود ۵ ساعت هم می­رسد.

بعلت مکانیزم فرآیند رنگزی الیاف تاو و حالت نواری این الیاف، نایکنواختی های رنگی معمولا بطور متناوب در طول نوار الیاف تکرار می­گردد.

در ادامه دو نمونه گراف حرارتی ایده آل برای رنگرزی الیاف تاو و استیپل در شید های روشن آورده شده است تا تفاوت های ذکر شده همچون مکث های طولانی مدت و افزایش ۱ درجه ای دما در مراحل مختلف رنگرزی الیاف تاو مشاهده گردد.

 

تصویر ۸- گراف حرارتی الیاف استییپل

تصویر ۹- گراف حرارتی الیاف تاو

نتیجه گیری

نایکنواختی های ایجاد شده در رنگرزی اکریلیک دارای درجات مختلفی می­باشد غالبا این نایکنواختی ها در محصول نهایی یعنی نخ تولیدی قابل مشاهده نیست. بنابراین می­توان در سالن های ریسندگی پس از حصول اطمینان از این موضوع به فرآیند طبیعی تولید ادامه داد. در مواردی هم مشاهده می­شود که این نایکنواختی ها که عمدتا به شکل دورنگی دیده می­شوند به حدی زیاد است که باید در مراحل ریسندگی تدابیری برای آن اندیشید.

دورنگی غالبا در رنگرزی شید های تیره مشاهده می­گردد و بصورت نواحی تیره و روشن قابل ملاحظه است. علت اصلی آن می­تواند عدم کنترل دما در طول فرآیند رنگرزی باشد. در سیستم ریسندگی نیمه فاستونی بعد از ماشین بریکر و ریبریکر (ریسندگی الیاف تاو) و یا حلاجی و کاردینگ (ریسندگی الیاف استیپل) فتیله های حاصل از سه ماشین گیل باکس عبور می­کنند. عموما در هر مرحله ۸ فتیله به ماشین گیل تغذیه شده و نهایتا به یک فتیله یکنواخت تبدیل می­شود. این فرآیند به مخلوط شدن الیاف و همپوشانی عیوب نایکنواختی کمک کرده و اثر دورنگی را کاهش می­دهد. گاهی در موارد خاص برای الیافی که دورنگی شدید در آن ها دیده می­شود لازم است تا دو مرتبه الیاف از این فرآیند عبور کنند تا در نخ تولیدی اثری از نایکنواختی دیده نشود. بنابراین بهتر است برای جلوگیری از ایجاد این عیوب در سالن رنگرزی چاره ای اندیشید. بهترین راه حل کنترل دقیق دما در مدت زمان رنگرزی الیاف می­باشد. این کار را می­توان به کمک ماشین های رنگرزی دارای سیستم اتوماتیک تغییر دما به نحو بهتری انجام داد. دقت در نوع و مقدار رنگزا های مصرفی و مواد کمکی، کنترل دمای آب مصرفی در طول فرآیند، طراحی دقیق گراف های حرارتی و اجرای کامل آن همگی نکاتی هستند که باید در رنگرزی الیاف اکریلیک بویژه الیاف تاو رعایت شوند. مطمئنا باید قبل از طراحی گراف حرارتی برای الیاف تاو و استیپل به ظرافت الیاف و درصد مخلوط آن توجه نمود. چرا که هر چه در یک پارتی درصد الیاف با ظرافت بالا بیشتر باشد حساسیت به دما نیز افزایش می­یابد و لزوم طراحی گراف با دما های پایین تر و بصورت پلکانی و البته با شیب های ملایم بیشتر احساس می­شود.

 

فهرست منابع                                                                                                                                                      

۱- توانایی، حسین، الیاف بشر ساخته، انتشارات ارکان اصفهان، پاییز ۱۳۷۷.

۲- توانایی، حسین، تکنیک های رنگرزی، چاپ دوم، انتشارات ارکان، زمستان ۱۳۸۱.

۳- توانایی، حسین، فیزیک الیاف، چاپ سوم، انتشارات ارکان، زمستان ۱۳۸۱.

۴- خسروی، علیرضا، قرنجیک، کمال الدین، رنگرزی الیاف مصنوعی و استات سلولز، چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیر کبیر و دانشگاه هرمزگان، ۱۳۷۴.

۵- مهندس کیا یوسفی، آزمایشات پایه در رنگرزی الیاف طبیعی و مصنوعی، ناشر: مهندس کیا یوسفی، بهار ۱۳۸۹.

 

طاهره سلیمی-کارشناس ارشد طراحی فرش- فارغ التحصیل دانشکده هنر و معماری دانشگاه کاشان

زهرا سلیمی-کارشناس تکنولوژی نساجی- فارغ التحصیل دانشکده نساجی دانشگاه یزد

 

این مطلب را نیز بخوانید

پیشنهاد سردبیر :‌ نرم افزار ادوبی و محصولی جدید برای طراحان در صنعت نساجی و فرش

——————————————

تحریریه مجله نساجی کهن

ارسال مقالات و ترجمه جهت انتشار در سایت : info@kohanjournal.com

[instagram-feed]