بررسی طبقه‌بندی ماشین‌های بافندگی

ماشینهای بافندگی راپیر ، انعطاف‌پذیرترین ماشینهای موجوددربازارهستند ازآنها می‌توان درتهیه انواع بسیارمتنوع پارچه استفاده کرد سرعت ماشین حدود 600 تا 700 پود دردقیقه است مرهون استفاده ازیک تکنیک ساختاری کاملاً پیشرفته است که مشخصه آن استفاده ازتنظیمات دنده‌ای باحداقل لرزش چارچوب‌های شانه ، دفتین و ورد می‌باشد

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	14 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	20

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

طبقه‌بندی ماشین‌های بافندگی

ماشینهای بافندگی رابراساس سیستم پودگذاری می‌توان به صورت زیرتقسیم‌بندی کرد :‌

الف ) ماشینهای دارای سیستم پودگذاری مکانیکی :

1. بوسیله راپیرهای سخت

2. بوسیله راپیرهای انعطاف‌پذیر

3. بوسیله قطعات پرتاب‌شونده ( Projectiles )

ب ) ماشینهای دارای سیستم پودگذاری غیرمکانیکی :

1. بوسیله جت‌های هوای فشرده

2. بوسیله جت‌های آب فشرده

علاوه براین ماشینهای بافندگی یک دهنه‌ای ( هرباریک پودگذاری انجام می‌گیرد )

ماشینهای بافندگی چنددهنه‌ای ( هربارچندین پودگذاری انجام می‌گیرد )

ماشینهای بافندگی راپیر

ماشینهای بافندگی راپیر ، انعطاف‌پذیرترین ماشینهای موجوددربازارهستند. ازآنها می‌توان درتهیه انواع بسیارمتنوع پارچه استفاده کرد . سرعت ماشین حدود 600 تا 700 پود دردقیقه است مرهون استفاده ازیک تکنیک ساختاری کاملاً پیشرفته است که مشخصه آن استفاده ازتنظیمات دنده‌ای باحداقل لرزش چارچوب‌های شانه ، دفتین و ورد می‌باشد .

سیستم پودگذاری راپیر

پودکه تحت کنترل دقیق وثابت است پس ازپودگذاری متصل به پارچه باقی می‌ماند (دربعضی ازموارد پوددرکناره‌گیر پارچه ( Temple ) گرفته می‌شود ) . درلحظه مناسب ، دنده انتخاب پودبه صورتی عمل می‌کند که سرپودبوسیله راپیرحامل ( Bearing Rapier) که بر روی یک تسمه انعطاف‌پذیریایک میله قرارگرفته می‌شود وهمزمان بوسیله قیچیهایی که دردولبه قرارگرفته‌اند بریده می‌شود . پودپس ازگرفته‌شدن بوسیله راپیربه مرکزدهانه تارانتقال می‌یابد ودرآنجا راپیرحامل با راپیرکشنده به هم می‌رسند . راپیرکشنده سرنخ پودراگرفته وآن رابه طرف مقابل می‌برد ودرآنجا آن رارها می‌کند وبه این ترتیب عملیات پودگذاری تکمیل می‌گردد .

تبادل پودبین دوراپیردروسط دهنه تاربه دوروش می‌تواند انجام گیرد :

• سیستم منفی
• سیستم مثبت

اصول کاریک ماشین بافندگی راپیر

سیستم منفی تبادل بین دوراپیر

در این سیستم راپیرحامل ، پودرامحکم بین یک نخ‌گیر که بوسیله یک فنرفشرده شده است وقسمت ثابت زیرین نگه می‌دارد . دروسط دهنه وقتی راپیرها به هم می‌رسند ، سرشیب‌دار راپیردریافت‌کننده واردکانال کشویی راپیرحامل می‌شود ودرجریان حرکت راپیرها به عقب ، نخ پودراگرفته وآن راازجای خوددرزیرنخ‌گیر راپیر حامل بیرون می‌کشد. اینکارباعث گیرکردن نخ تادرزیرنخ‌گیر راپیرکشنده می‌شود ، هرچه فنر نخ‌گیر محکمترباشد ، گیره راپیرکشنده بامقاومت بیشتری برای بیرون کشیدن نخ مواجه می‌شود . تنظیم این نیرواصولاً بستگی به نوع ونمره نخ دارد . همچنین گیرش پوددرآغازپودگذاری نیربهمین صورت بایک سیستم منفی انجام می‌گیرد یعنی بدون کمک واحدهای کنترل‌کننده نخ‌گیرراپیردرحالیکه گیرش پودبستگی به تنظیم لحظه برش نخ بوسیله قیچی‌های دولبه پارچه دارد ؛ برعکس ، آزادشدن نخ درطرف مقابل بوسیله راپیرکشنده بایک سیستم مثبت انجام می‌گیرد . این کاربابازشدن نخ‌گیر بوسیله دندانه‌ای که به قسمت عقب نخ‌گیر ( b ) فشارمی‌آورد وبه این ترتیب برمقاومت فنرهای قابل تنظیم m غلبه می‌کند ، صورت می‌گیرد . درمورد راپیرحامل نیزنخ‌گیر درانتهای مسیرحرکت خودبازمی‌شود ولی دراینجا هدف تمیزشدن نخ‌گیر بوسیله مکنده است .

تبادل منفی بین دوراپیر

سیستم تبادل مثبت بین دوراپیر

وقتی که راپیرها دروسط دهنه تاربه هم می‌رسند ، دواهرم کوچک کنترل‌شونده اززیر دهنه بالا آمده وپس ازعبوازنخهای پهنه پایینی نخ‌گیرهای راپیرها راحرکت می‌دهند . بادامکهای کنترل‌کننده که بادقت زمان‌بندی شده‌اند ، حرکت اهرمها راتنظیم می‌کنند .

تبادل مثبت بین دوراپیر

ترتیب کاربه صورت زیراست :‌

درنتیجه فشاراهرم 3 که برنیروی فنرهای بسته‌کننده غلبه می‌کند ، نخ‌گیر راپیر دریافت‌کننده 5 بازمی‌شود وبه این ترتیب می‌تواند نخ رائه شده توسط راپیرحامل رابگیرد . پانچ 3 که بوسیله بادامک 1 به حرکت در می‌آید . نخ‌گیر راپیردریافت‌کننده راآزادمی‌کند که به این ترتیب می‌تواند انتهای پودرابگیرد .دراین لحظه اهرم 4 که بوسیله بادامک 2 کنترل می‌شود باعث بازشدن راپیرحامل 6 ودرنتیجه رهاشدن پودمی‌شود . اکنون راپیرها مجدداً حرکت برگشت خودراآغازمی‌کنند . بنابراین لازم است که درهنگام تبادل بین راپیرها ، جابجایی راپیرها باسرعت بسیارپایینی انجام گیرد .البته هنگامی که تبادل بین راپیرها بطورمثبت کنترل می‌گرددگیرش اولیه و رهاکردن نهایی نخ درخارج دهانه تارنیزباسیستم مثبت انجام می‌گیرد .

مزیت سیستم مثبت این است که دامنه کاربرد نخ بانمره‌های گوناگون وسیعتراست ولی ازطرف دیگرازنظرسرعت‌کار ، عملکرد پایین‌تری دارد وساختان آن پیچیده‌تر است.

حامل راپیر ( Rapier Support )‌

تولیدکنندگان ماشینهای راپیرمجبورندبین حاملهای میله‌ای ( سخت ) وحاملهای تسمه‌ای (نرم) یکی را انتخاب کنند . مزیت حاملهای میله‌ای این است که حامل وراپیربدون هیچ تماسی بانخهای تار درطول دهانه حرکت می‌کنند که بخصوص وقتی نخهای ظریف‌فرآوری می‌شوند حائزاهمیت است .

میله‌ها حاملهای سختی هستند که درانتهای آنها دندانه‌هایی وجوددارد که بایک چرخ‌دنده کنـتـرل‌کننـده درگیـــر می‌شوند . این میله‌ها باید به قدرکافی سخت ومحم باشند که ثبات ودقت راپیرهارادرشرایط کاری سخت ( حرکت متناوب ) ودرحالی که هیچ تکیه‌گاه وقسمت هدایت‌کننده‌ای درداخل دهانه بازوجودندارد ، تضمین کنند .

مزیت حاملهای میله‌ای درمقایسه باحاملهای تسمه‌ای این است که درآنها هیچ تماس وتداخلی بانخاهای تاردرجریان پودگذاری وجودندارد . بااین‌حال حاملهای میله‌ای به علت سخت‌بوند نیازبه فضای بیشتری دارند ،‌ زیرادردوطرف ماشین بافندگی باید محفظه‌هایی برای میله‌ها که انعطاف‌ناپذیرند وجودداشته باشد ، همچنین به علت افزایش سرعت‌کار وارتفاع ، مشکلاتی ازلحاظ پایداری ماشین بروز می‌کند . حاملهای تسمه‌ای ، حاملهای انعطاف‌پذیری هستندکه ازمواد کامپوزیت ساخته می‌شوند ودروسط آنهایک‌سری سوراخهای مستطیل‌ شکل وجود داردکه آنها رامانند زنجیردر یک چرخ‌دنده محرک گیرمی‌کند .

ازآنجاکه تسمه‌های انعطاف‌پذیرهستند ، ازماشین بیرون نمی‌زنند بلکه بصورت 180 درجه خم شده ووارد یک محفظه زیرین می‌شوند وبه این ترتیب فضای مورد نیازماشین راافزایش نمی‌دهند . سیستم تسمه انعطاف‌پذیرراه حلی است که اکثرسازندگان ماشینهای بافندگی وبخصوص سازندگان ایتالیایی آن راترجیح می‌دهند. درحال حاضردورویکرد وجوددارد . بعضی ازماشین‌سازان برروی دفتین شانه ،‌ پایه‌های مخصوصی تعبیه می‌کنند که تسمه‌ها برروی آنها می‌لغزند ؛ این امرازحرکت نامنظم تسمه‌ها جلوگیری کرده وبدین ترتیب حرکت دقیق وثابت راپیرها رادرهرسرعت وارتفاعی تضمین می‌کند . شکل این پایه‌ها به هرگونه‌ای طراحی شده‌اند که مزاحمت آنها برای نخهای تاربه حداقل برسد ولی این موضوع رانمی‌توان درتمام شرایط تضمین کرد . همچنین راهنماهای ( Guide Pins ) کوچکی باشکل مخصوص انتخاب شده‌اند ؛ این راهنماها علاوه برهدایت تسمه‌ها ، آنها رابه همراه راپیرها بالانگه داشته تاازکشیده شدن آنها برروی نخهای لایه پایینی دهانه تاردرهنگام پودگذاری جلوگیری گردد . بعضی ازسازندگان ماشین‌آلات به راه‌حلهای فنی دیگرعلاقه نشان داده‌اند . آنها ازتسمه‌های پهن‌تر استفاده می‌کنند که دربرابررانشهای جانبی مقاومت مناسبی ازخودنشان می‌دهند وبدین ترتیب ثبات ودقت جابجایی راپیرها راتضمین می‌کنند وبنابراین دیگرنیازی به وجودراهنماهای تسمه درهنه نیست که درنتیجه آن ،‌ اصطلاک باچله به حداقل می‌رسد . علاوه براین قسمت داخلی تسمه‌ها دارای شیاری است که سختی آنها راافزایش می‌دهد بطوریکه راهنمای جانبی تسمه درخارج دهانه تاردربرابرگشتاورخمشی بوجودآمده درمرحله شتاب‌گیری ، مقابله می‌کند . بااینحال تسمه‌ها وراپیرها برروی نخ‌های لایه پایینی تارکشیده می‌شوند ودرشرایط خاص اشکالاتی بوجود می‌آورند .

چرخ‌دنده‌های محرک تسمه‌ها یامیله راپیرها

برای تبدیل یک حرکت چرخشی یکنواخت به یک حرکت رفت وبرگشت ، ازنمام انواع دنده‌ها استفاده می‌شود . ازاین میان سیستم حرکت بادامکی بیش ازهمه مورد استفاده قرارمی‌گیرد . زیرادراین سیستم امکان مطالعه درمقطع عرضی بادامک برای بدست‌‌ آوردن یک حرکت شتابداردرراپیرها که نخ رابه ظریف‌ترین وجه ممکن کنترل کند وجوددارد . این موضوع به خصوص درلحظات حساس گرفتن نخ درآغازچرخه ، درهنگام تبادل نخ بین راپیرهادروسط دهنه تارودرهنگام آزادشدن پوددرلحظه خروج آن ازدهنه تاردرطرف دیگر،‌ حائزاهمیت است . درتمام این موارد بافنده سعی می‌کند که باپایین‌ترین سرعت کارکند .

سیستم پودگذاری راپیراصول کاریک ماشین بافندگی راپیرسیستم تبادل مثبت بین دوراپیر

بررسی روش انرژی و کاربرد آن در خواص کششی پارچه

میکرومکانیکهای پارچه را بر اساس روش واحد کوچک مرسوم بررسی خواهیم کرد بصورتیکه یک پارچه را به عنوان یک شبکه‌ای از واحدهای کوچک مشخص و تکرار شونده در نظر گرفته شده و به شکل موجهای تجعد در ساختار پارچه های تاری و پودی و حلقه های سه بعدی در ساختار پارچه های حلقوی قرار گرفته اند

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1159 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	31

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

بررسی روش انرژی و کاربرد آن در خواص کششی پارچه

1- مقدمه :

میکرومکانیکهای پارچه را بر اساس روش واحد کوچک مرسوم بررسی خواهیم کرد. بصورتیکه یک پارچه را به عنوان یک شبکه‌ای از واحدهای کوچک مشخص و تکرار شونده در نظر گرفته شده و به شکل موجهای تجعد در ساختار پارچه های تاری و پودی و حلقه های سه بعدی در ساختار پارچه های حلقوی قرار گرفته اند.

پارچه ها یک نوع مواد پیچیده‌ای هستند که حتی بطور تقریبی از حالتهای ایده آل ونرمال فرض شده در آنالیز ساختاری مهندسی و مکانیک نیز پیروی نمی کنند . همچنین مطالعات هندسه پارچه ، نقش اساسی در توسعه فرآیند کنترل کیفیت طراحی، و تقویت پایداری ابعادی و خصوصیات پارچه در طول مدت تولید و کاربرد را ایفا می کند .

در مورد پارچه های تاری پودی ، روشهای آنالیز نیرو بطور گسترده‌ای برای مطالعه و تفسیر خواص مکانیکی پارچه مثل کشش ، خمش و برش مورد استفاده قرار گرفته است .اگر چه در مورد پارچه های حلقوی بدلیل طبعیت سه بعدی حلقه های متقاطع ، آنالیز روش نیرو بسیار پیچیده است . در هر دو روشهای آنالیز هندسی و نیرو برای پارچه های تاری /پودی و حلقوی ،؛ تعدادی از فرضیات اولیه در ارتباط با طبیعت تماسهای نخ و شکل سطح مقطع نخ در هر واحد کوچک از پارچه لازم می باشد .

این فرضیات معمولاً خطاهای زیادی در مورد هر نوع آنالیز مکانیکی پارچه یا خواص رئولوژی آن را به همراه دارد .

در این بحث ، نشان داده می شود که روشهای آنالیز مینیمم کردن انرژی بر بسیاری از مشکلات قبلی روشهای آنالیز گذشته، برتری خواهد داشت تکنیکهای مینیمم انرژی به طورکلی قوی هستند وقتی که برای مطالعه ساختارها و مشخصات تغییر فرم الاستیک پارچه ( بعد از استراحت ) بکار می روند . همچنین اجازه می دهد که مقایسه های مستقیم در حالتهایی که پارامترهای نرمال شده بی بعد بین ساختمانهای مختلف پارچه تاری و پودی و حلقوی ، را بوجود آورد . آنالیز انرژی بر اساس اصل اساسی که ساختارهای الاستیک همیشه ، شکلی از مینیمم انرژی ازدیاد طول بدون توجه به تغییر فرم ایجاد شده، در نظرگرفته می شود .نتیجه مینیمم انرژی کرنشی کل نخ در پارچه (شامل خمش ، پیچش ، فشار جانبی و ازدیاد طول -طولی نخ ) بعنوان یک مسئله کنترل بهینه عمل نمود . و شامل قیود ( محدودیتها ) مشخص ه در پارچه می‌باشد.

2- روشهای آنالیز انرژی

کاملاً مشخص است که شرایط نیرو و تعادل گشتاوری در ساختارهای استاتیکی از نظر ریاضی با شرایط مینیمم انرژی معادل است (37-35) بدلیل اینکه انرژی یک کمیت عددی است بنابراین قسمتهای خاصی از انرژی کل می تواند بصورت عددی اضافه گردد اما نیروها و تنشها باید بصورت برداری جمع شوند .

تریلور و ریدینگ[38] نشان دادند ، آنالیز مکانیک نخ می تواند به سادگی و قوی بوسیله روش انرژی انجام گیرد . هرل و نیوتن [39] نیز نشان دادند که آنالیز انرژی به کار رفته در پارچه های بی بافت ، نتیجه کلی ساده تر از روش نیرو مرتبط با آن را به دست خواهد آورد . همچنین تایبی و بیکر[40] ، از اصول انرژی برای پیدا کردن تاب مورد نیاز نخ چند لا برای تولید کردن نخهای بدون تاب زندگی استفاده کردند . و بالاخره تئوری کاستیگیلیانو[41] بطور گسترده در مسائل مهندسی برای پیدا کردن حل، ساختارهای نامعین بکار رفته است .این تئوری توسط گروسبرگ[13] در پارچه های تاری و پودی استفاده شده است .

این روشهای انرژی بصورت ساده و کلی نمی تواند برای پارچه ها بکار روند بدلیل اینکه همیشه یکسری فرضیات اولیه در مورد هندسه مسئله وجود دارد . تریلور و ریدینگ ، هندسه مارپیچ ثابت را برای نخها فرض نمودند، در نتیجه روش آنها هیچ اطلاعاتی درباره نیروهای عرضی عمل شده در داخل نخ را بدست نمی آورد . هرل و نیوتن فرضیاتی درباره هندسه توده الیاف بی بافت در نظر گرفتند ، که باز هم اطلاعاتی در رابطه با نیروهای داخلی در سیستم بدست نیامد. در تئوری کاستیگیلیانو، فرضیة هندسه ثابت بکار رفت که فقط قانون تنش – کرنش خطی می تواند استنباط گردد[41].بنابراین گروسبرگ[13] فقط مدول ازدیاد طول اولیه برای پارچه تاری و پودی را بیان نموده است .

روش های انرژی بطور گسترده در مسائل مکانیک پیچیده استفاده شده بطوریکه بجای حالت هندسی ، روابط جبری بدست آمده از اصول انرژی جایگزین شده است . اگر مسئله بخوبی و بطور صحیح فرمول سازی شده باشد حداقل اطلاعات بیشتری با استفاده از روش انرژی نسبت به روشهای نیرو می تواند بدست آید . سادگی بیشتر روش انرژی بطور طبیعی آنرا به یک روش جذاب تبدیل نموده و همچنین تعداد فرضیات و تقریبهای غیر ضروری را نیز اغلب حذف نموده است . بطور مثال با استفاده از تئوری کنترل بهینه ، فرضیات قبلی ساخته شده در مورد طبیعت منطقه تقاطع نخ در پارچه حلقوی ساده ، لازم نمی باشد .

دلایل مناسب دیگری ،برای استفاده از روشهای انرژی در مسائل مکانیکی پارچه نیز وجود دارد . اغلب این روش بر اساس روشهای مستقیم در محاسبة متغیرها و تکنیک عددی مشخص را پیشنهاد می‌دهد .

3- فرمول سازی ریاضی معادلات انرژی

1-3- مسئله اصلی

برای ساختار تغییر شکل یافته این فرضیه ، مینیمم انرژی نشاندهندة این است که نیروهای داخلی و خارجی و کوپلها در تعادل مکانیکی هستند .در آنالیز نیرو ، لازم است که یک واحد کوچک ساختاری به قسمتهایی تقسیم بندی شود بطوریکه در انتهای آنها ، نیروها و کوپلها عمل می کنند . طور هر قسمت باید متفاوت باشد بخاطر اینکه نقطه عمل کننده . نیروهای داخلی ثابت نیست .بنابراین در ساختار حلقوی ساده ، باید فرضیاتی ، در مورد نیروهای نقطه‌ای و کوپلهای عمل شده در ساختار و همچنین درباره طبیعت مناطق تماسی بین نخها ، ساخته شود . علاوه بر این ،یک فرمول متفاوت از مسئله برای هر ساختار پارچه و برای هر نوع تغییر شکل با استفاده از آنالیز نیرو، لازم می باشد .

حتی برای سادگی بیشتر ، فشار نخ و فشردگی پارچه (Jamming) در آنالیز نهایی بحساب نمی آیند .

آنالیز انرژی کلی مکانیک پارچه پیشنهاد شده ، از ساختار پارچه مستقل می باشد تعدادی از فرضیات محدود کننده آنالیزهای قبلی نیز حذف شده است همچنین فشرده شدن پارچه در نظر گرفته می شود .

این تئوری ارائه شده ، در حالت کلی و با بیان اهمیت فیزیکی حالتهای معرفی شده از تئوری کنترل بهینه در ساختارهای اساسی مکانیک پارچه شرح داده شده است .

نقطه شروع روش انرژی ، آنالیز ساختار الاستیک شامل مشخص کردن وفرمول سازی هر قسمت از انرژی در ساختار است این انرژی نیاز به تعریف دقیق دارد و می تواند بصورت پارامترهای ذیل ارائه گردد .

1)‌انرژی پتانسیل کل

2)‌ انرژی مکمل

3) انرژی کرنشی

این تقسیم بندی به طبیعت نیروها و کوپلهای مرزی بکار رفته ، بستگی دارد .در روش ارائه شده ، انرژی کرنشی کل ( شامل مجموع خمش ، پیچش – فشار جانبی و انرژیهای کرنشی ازدیاد طول طولی می باشد ) فرمول سازی شده است و این انرژی کرنشی کل ، مینیمم سازی شده است .

شرایط لازم تعادل نیرو و گشتاور با شرایط مناسب انرژی مینیمم ، پایدار خواهد شد بشرط آنکه مسئله به طور صحیح فرمول سازی شده باشد .

2-3-فرضیات

با توجه به اینکه انرژی یک کمیت عددی است بنابراین انرژی کل E هر واحد کوچک ، بصورت مجموع انرژی حالتهای هر موج یا حلقه تکرار شونده ، بیان می گردد .

(1-9)

به ترتیب حالتهای انرژی در واحد طول نخ برای خمش ، پیچش ، فشار جانبی و کشش طولی هستند و L_i هم طول i امین حلقه در تکرار و n هم تعداد حلقه های تشکیل شده در واحد کوچک پارچه می باشد .

فرضیات ذیل برای آنالیز کلی در نظر گرفته می شود .

1)‌الف : نخها در خمش ، دارای الاستیک خطی هستند در نتیجه انرژی خمشی در واحد طول نخ بصورت تعریف می گردد بطوریکه B سختی خمش نخ و K انحنای کلی نخ می باشد .

ب : نخ دارای سختی یکسان ، در تمام جهات خمشی است .

2) انرژی پیچشی نخ در واحد طول بصورت تعریف می گردد بطوریکه G‌ سختی پیچشی نخ و تاب در واحد طول نخ است .

برای سادگی ، انرژی فشار جانبی نخ در واحد طول در ابتدا بصورت E_C=Cg(r) فرض می شود که ‍C سختی فشاری و r فاصله از یک نقطه روی نخ مرجع با محل دیگر است اگرچه هنوز تعریف نشده است اما نقطه‌ در محل تماس نخ می باشد . تابع اصلی تماس نخ g‌ بصورت نیمه تجربی مشخص می شود . بعداً در آنالیز انرژی فشاری E_c ، بصورت کاملتر تعریف خواهد شد .

در ابتدا، انرژی ذخیره شده حاصل از ازدیاد طول کششی نخ در پارچه چشم پوشی می‌گردد. این فرضیه به استراحت دادن برای یک ساختار پارچه تاری و پودی نیاز خواهد داشت اگرچه برای پارچه های حلقوی با تغییر شکل کم و متوسط بوسیله تغییرات در انحنای نخ و فشار نسبت به ازدیاد طول کششی ، مشخص می گردد . بنابراین در ابتدا بغیر از تغییر شکلهای زیاد پارچه،طول نخ ثابت فرض می شود و بنابراین E_t نیز ناچیز خواهد بود .

3-3- آنالیز ریاضی

انرژی کرنشی

منحنی نشان داده شده بوسیله محور نخ در سه جهت خم شده با Z=Z(S) ارائه می‌گردد بطوریکه مختصات سه بعدی هر نقطه روی محور نخ هستند و S پارامتر متغیر طول کمان است انحنای محور نخ با بردار اندازه K نشان داده می‌شود .(‌نسبت به S بدست آمده است )

(2-9)

انرژی خمشی نخ ( در واحد طول ) در هر نقطه بصورت ذیل خواهد بود.

برای شفافیت در ابتدا یک شکل حلقه بافت حلقوی ساده در واحد کوچک پارچه در نظر گرفته می شود بطوریکه در معادله (1-9)n=1 است و یک بافت حلقوی تاری یکطرفه 1×1 ریب است .

با توجه به فرضیات ارائه شده و با تقسیم بر B معادله (1-9) بصورت ذیل تبدیل خواهد شد .

(3-9)

L مدول یا منحنی الخط طول ترکیبی در محل تقاطع نخ تکی و است این حالت مدول طول نخ در ساختار پارچه ، نشاندهنده حالت کلی باقیمانده روی همة ساختارهای پارچه معرفی شده است . شکل Z=Z(S) قابل محاسبه است بطوریکه تابع انرژی U را با توجه به دو قید ( محدودیت ) ذیل مینیمم کند .

(4-9)

تعریف پارامتر طول کمان است و

(5-9)

که یک نقطه روی همسایگی نخ با که در حال حاضر تعریف نشده است این محدودیت در معادله (4-9) به این معنی است که به .بستگی دارد و به منظور پیدا کردن سه متغیر که مستقل هستند معادلات زیرتعریف شده اند .

(6-9)

اگر جهتهای 3.2.1 مطابق شکل 9-9 باشند بنابراین طبق معادله 6-9، سیستم مختصات کروی تنظیم شده است بطوریکه Z₄ زاویه‌ای است که المان طول نخ ( d_z) با محور 1 می سازد و Z₅ زاویه‌ای است که تصویر d_z روی صفحه 3-2 با محور 2 می‌سازد.

متغیرهای m₂,m₁ نرخهای تغییرات در طول محور نخ را نشان می دهند پارامتر m₁ چرخش در صفحه‌ای که شامل جزء d_z و محور 1 است را تعریف می کند . و بنابراین یک بردار نرمال در این صفحه است بطور مشابه m₂ چرخش در صفحه 3-2 و بنابراین یک بردار در جهت 1 می باشد و m₂ دو جزء دارد (هر دو در صفحه 1-d_z) بطوریکه نرمال روی موازی با d_z است جزء آخر نشان دهنده تاب نخ به خاطر خمش در سه جهت می باشد. اگر علاوه بر خمش ، نخ ممکن است در هر نقطه از محور خودش تابیده یا تاب آن باز شود بنابراین زاویه تاب Z₆تعریف می شود و نرخ تاب هم m₃ است نرخ تاب m₃ به تاب هندسی اضافه می‌گردد .

سه وجهی تشکیل شده بوسیله می چرخد و همزمان در طول محور نخ حرکت می کند. این سه وجهی مساوی با تانژانت ، نرمال و دونرمال در منحنی نیست . و همچنین ،« انحناء» همانطور که تعریف شده توسط عمل شده در همان جهت برابر با نرمال ، نیست این اندازة معادل و هم ارز است و میتواند به صورت ذیل محاسبه گردد (‌همچنین از نظر جبری ثابت شده است ).

(7-9)

(8-9)

بنابراین معادله (3-9) بصورت ذیل تغییر می کند .

(9-9)

حل با تئوری کنترل بهینه

بردار اندازه m‌ به عنوان بردار کنترل مستقل در نظر گرفته می شود [43].

که مقدار آن باید درهر نقطه از طول حلقه بدست آید برای اینکهU مینیمم شود با قرار دادن قیود در معادله 6-9 بطوریکه برای مینیمم

در هر مکانی در طول حلقه خواهد بود این مسئله میتواند با معادل و با استفاده از تئوری کنترل بهینه ، برگردان شود [49-44-42].

اگر بصورت معمول حرکت کنیم [43]،ضرایب لاگرانژ معرفی می شوند . و برای هر جزء معادلات (6-9) و همیلتن H(‌که واحد های انرژی BL را دارد ) بصورت زیر تعریف شده است .

(11-9)

(12-9)

بطوریکه E در معادله (1-9) تعریف شده است .

مینیمم کردن تابع انرژی جدید U_a بدون قید ( محدودیت ) از نظر ریاضی معادل مینیمم کردن U با قیود در معادله 6-9 است بطوریکه :

(13-9)

یک مجموعه از شرایط ضروری برای مینیمم کردن معادله (13-9) بوسیله معادلات متعارف ( معیار ) همیلتن ارائه می گردد.

(14-9)

(15-9)

معادله های (14-9) بیان مجدد معادلات ( 6-9) هستند و اثر قیود بین متغیرها هستند .معادله های (15-9) بعنوان معادلات کمکی شناخته شده واز معادله (12-9) محاسبه می شوند .

(16-9)

بطوریکه مشتق گیری با توجه به r و با توجه به طول قوس S مشخص می گردد.

تنظیم شرایط لازم برای مینیمم مشابه معادله (10-9) است

(17-9)

این شرایط روابط ذیل را بدست می آورد .

(18-9)

برای نشان دادن اینکه این معادلات مینیمم را نسبت به ماکزیمم نشان می دهد با مشتق گیری ازمعادله (17-9) و نشان دادن اینکه [48]

(19-9)

برای همه نقاط روی منحنی Z برقرار است بدلیل اینکه H ، S را بطور واضح شامل نمی شود ثابت می‌شود که مقدار ثابت H= در طول حلقه است [49]).

از نتیجه گیری معادله های (16-9)، کاربرد ساخته شده است .

این قطعاً در حالت درست است .اگر روی همسایگی نخ با شکل مختلف قرار داشته باشد بنابراین مستقل هستند اگر از Z بوسیله انتقال ، چرخش یا انعکاس ( ترکیب اینها ) نتیجه گیری شود و بردار فاصله از نقطه S‌روی منحنی Z با در هر دلخواه تلاقی کند بنابراین درباره مستقل از Z(S) و خواهد شد .

روشهای آنالیز انرژیبررسی روش انرژی و کاربرد آن در خواص کششی پارچهفرمول سازی ریاضی معادلات انرژی

بررسی توسعه تکنولوژی هوشمند برای منسوجات و پوشاک

از قرن نوزدهم ، تغییرات تحول گونه با سرعتی غیر قابل انتظار در بسیاری از حوزه های علم و تکنولوژی صورت گرفته است که اثرات عمیقی بر زندگی بشر گذاشته است اختراع چیپ های الکترونیکی، رایانه‌ها، اینترنت، کشف و تکمیل نقشه ژنوم انسانی و بسیاری موارد دیگر کل جهان را تغییر داده است قرن گذشته پیشرفت های فوق العاده ای نیز دز صنعت منسوجات و پوشاک بوجود آورده که

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	52 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	72

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

توسعه تکنولوژی هوشمند برای منسوجات و پوشاک

1- مقدمه

از قرن نوزدهم ، تغییرات تحول گونه با سرعتی غیر قابل انتظار در بسیاری از حوزه های علم و تکنولوژی صورت گرفته است که اثرات عمیقی بر زندگی بشر گذاشته است. اختراع چیپ های الکترونیکی، رایانه‌ها، اینترنت، کشف و تکمیل نقشه ژنوم انسانی و بسیاری موارد دیگر کل جهان را تغییر داده است قرن گذشته پیشرفت های فوق العاده ای نیز دز صنعت منسوجات و پوشاک بوجود آورده که دارای تاریخ چندهزار ساله است. شالوده های اساسی درک علوم طراحی شده است تا راهنمای کاربرد بهینه و پردازش تکنولوژی الیاف طبیعی و تولید الیاف سنتزی باشد. ما چیزیهای زیادی از طبیعت آموخته‌ایم. رایون ویسکوز، نایلون، پلی استر و سایر الیاف سنتزی در ابتدا براساس تقلید از همتاهای طبیعی آنها ابداع گردید. این تکنولوژی به گونه ای پیشرفت کرده است که الیاف سنتزی و محصولات آنها در بسیاری از جنبه ها از آنها فراتر رفته است.

روش های بیولوژیکی برای سنتز کردن پلیمرها یا منسوجات بیانگر یک روش دوستانه محیط زیستی و انعطاف پذیر برای بکارگیری منابع طبیعی است. طراحی و پردازش به کمک رایانه ها ، اتوماسیون با کنترل راه دور متمرکز یا پراکنده و سیستم های مدیریت تأمین زنجیره ای متمرکز اینترنت محور بیش از پیش مشتری ها را به ابتدای زنجیره نزدیک می‌کند.

با نگاه به جلو درمی‌یابیم که در آینده این وضعیت بیشتر هم خواهد شد. در نتیجه توسعه های بعد ما باید انتظار چه ظرفیت های جدیدی را داشته باشیم؟ این ظرفیت ها حداقل باید شامل مقیاس نانو، پیچیدیگ، شناخت و کل گرایی باشد. توانایی جدید مقیاس ترا سه درجه اهمیت را علاوه بر هدف کلی حاضر و ت وانایی های محاسباتی قابل دسترسی کلی به ما می دهد. در یک زمان کوتاه ما به میلیون ها سیستم و بیلیون ها اطلاعات موجود در اینترنت متصل خواهیم شد. تکنولوژی هایی که امکان بیش از یک تریلیون عمل در ثانیه را می دهند در دستور کار پژوهش است. تکنولوژی در مقیاس نانو سه درجه اهمیت پایین تر از اندازه بیشتر ابزار انسان ساخته امروزی را به ما می دهد. این تکنولوژی به ما امکان می دهد تا اتم ها و مولکول ها را به گونه ای کم هزینه و با بیشترین روشهای ممکن از نظر قوانین فیزیکی چینش کنیم. این تکنولوژی به ما اجازه می دهد تا ابررایانه هایی بسازیم که روی سر یک الیاف و دسته ای از نانوروبوت های پزشکی کوچکتر از یک سلول انسان قرار بگیرد تا سرطانها، عفونت ها ، شریانهای مسدود شده و حتی سن پیری را درمان کند. تولید مولکولی دقیقا مشخص می کند که چه چیزی باید ساخته شود و هیچ ماده آلوده کننده‌ای تولید نمی‌گردد.

ما در این دوره هیجان انگیز زندگی می کنیم و تأثیرات بزرگ تکنولوژی بر صنعت نساجی و پوشاک سنتی که دارای یک چنین تاریخ طولانی است حس می کنیم. به لحاظ سنتی بسیاری از حوزه های علم و مهندسی تفکیک و متمایز شده اند. اخیراً حرکت قابل توجه و همگرایی بین این حوزه های تلاشگری صورت گرفته و نتایج آن خیره کننده بوده است. تکنولوژی اسمارت برای مواد اولیه و ساختارها یکی از این نتایج است.

ساختارها و مواد هوشمند چه هستند؟ در طبیعت مثال های زیادی از ساختارهای هوشمند وجود دارد. یک موجود زنده تک سلولی ساده میتواند مبانی موضوع را روشن کند. همانگونه که در شکل 1-1 نشان داده شده شرایط متنوع زیست محیطی یا محرک ها روی لایه بیرونی عمل می کنند. این شرایط با محرک ها ممکن است به شکل نیرو، درجه حرارت، تشعشع ، واکنش های شیمیایی و میدانهای مغناطیسی و الکتریکی باشد.

حسگرهای موجود در لایه بیرونی این اثرات شناسایی می کند و اطلاعات حاصله برای تفسیر و پردازش سیگنال به نقطه ای متصل می شود. که در آن سلول نسبت به این شرایط زیست محیطی یا محرک ها به روشهای متعددی مانند حرکت، تغییر ترکیب شیمیایی و کنش های باز تولیدی، واکنش نشان می دهد. طبیعت بیلیون ها سال و یک آزمایشگاه وسیع در اختیار داشته تا زندگی را توسعه دهد، در حالیکه نوع انسانی تازه شروع به خلق ساختارها و مواد هوشمند کرده است.

ساختارها و مواد هوشمند را میتوان به صورت مواد و ساختارهایی تعریف کرد که محرکها یا شرایط محیطی، مانند آنچه از منابع مکانیکی، گرمایی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی یا سایر منابع حاصل می‌شود، را حس کرده و نسبت به آن واکنش نشان می‌دهد. بر طبق حالت واکنش می‌توان آنها را به مواد هوشمند منفعل ، هوشمند فعال و بسیار هوشمند تقسیم کرد. مواد هوشمند منفعل فقط می‌توانند شرایط محیطی یا محرک ها را حس کنند؛ مواد خیلی هوشمند خودشان می توانند حس کرده، واکنش نشان دهند و سازگار شوند. حتی سطح بالاتری از هوش را میتوان از ساختارها و مواد هوشمند کسب کرد که قادرند پاسخ داده یا برای اجرای یک عمل در یک حالت دستی یا از پیش برنامه ریزی شده فعال شوند.

در اینگونه مواد سه جزء ممکن است وجود داشته باشد: حس گرها، محرک ها و واحدهای کنترل. حسگرها یک سیستم عصبی را برای شناسایی سیگنال ها تأمین می کنند. بنابراین در یک ماده هوشمند منفعل، وجود حسگرها ضروری است. محرک ها به طور مستقیم از یک واحد کنترل روی سیگنال های شناسایی شده کار می کنند. آنها نیز به همراه حسگرها عناصر ضروری برای مواد هوشمند فعال می‌باشند. حتی در سطوح بالاتر، همانند مواد هوشمند یا خیلی هوشمند، نوع دیگری از واحد ضروری است، که همانند مغز از طریق شناخت، استدلال و فعال سازی ظرفیت ها عمل می کند. اینگونه ساختارها و مواد منسوج در نتیجه ترکیب موفق تکنولوژی پوشاک و منسوجات سنتی با علم مواد، مکانیک های ساختاری، حسگرها و تکنولوژی محرک ها، تکنولوژی پردازش پیشرفته، ارتباطات، هوش مصنوعی، بیولوژی و غیره، درحال تبدبل شدن به یک امر ممکن است.

2- توسعه تکنولوژی هوشمند برای منسوجات و پوشاک

ما همیشه تحریک شده ایم که به منظور خلق مواد پوشاک خود که دارای سطوح بالاتری از کارکرد هوشمندی باشند از طبیعت تقلید کنیم. توسعه میکروفیبرها (ریزالیاف ها) مثال خوبی است که ابتدا از مطالعه و تقلید ابریشم آغاز می‌گردد، سپس با ایجاد محصولات دقیق تر و از بسیاری جهات بهتر ادامه می‌یابد.

اما تا به حال بیشتر منسوجات و پوشاک بیجان بوده اند. این موضوع جالب است که پوشاکی مانند پوست خود داشته باشیم که یک لایه از ماده هوشمند است. پوست دارای حسگرهایی است که فشار، درد، دما و ... را شناسایی می کد. این پوست به همراه مغز ما می‌تواند به صورت هوشمند با محرکهایی محیطی برخورد کند. پوست مقدار زیادی تعریق انجام می دهد تا بدن را هنگامی که داغ است خنک کند و هنگامیکه سرد است گردش خون را تحریک می‌نماید. پوست هنگامی که در معرض نور خورشید قرار گیرد (مدت زیاد) ، رنگ خود را تغییر می دهد تا از بدن ما محافظت کند. پوست نفوذپذیر است و اجازه می دهد رطوبت به داخل نفوذ کند و در عین حال از ورود مواد ناخواسته جلوگیری می‌نماید. پوست می‌تواند پوست اندازی کرده و خود را بازسازی نماید. پس مطالعه در مورد ساخت یک ماده هوشمند مانند پوست یک مقوله بسیار چالش دار است.

در دهه قبل، پژوهش و بررسی درباره ساختارها و مواد هوشمند به ایجاد گستره وسیعی از محصولات هوشمند جدید در هوا فضا، حمل و نقل، ارتباطات راه دور، خانه ها، ساختمانها و فوق ساختارها منجر شد. اگر چه این تکنولوژی بطور کلی جدید است اما بعضی عرصه ها به مرحله‌ای رسیده اند که کاربرد صنعتی برای منسوجات و پوشاک هم امکانپذیر است و هم ماندنی.

بسیاری از کاربردهای مهیج نمایش جهانی داشته است. پارچه ها و الیاف تولید کننده و نگهدارنده گرما که از برنامه فضایی توسعه یافت. اکنون در لباس اسکی، کفش، کلاههای محافظ ورزشی و ابزارهای عایق کاری مورد استفاده قرار گرفته است. از منسوجات و اجزای مرکب به همراه حسگرهای فیبر نوری برای نظارت بر سلامت پل ها و ساختمانها مورد استفاده قرار می‌گیرد. اولین نسل مادربوردهای پوشیدنی تولید شده است که دارای حسگرهایی درون لباس بوده و قادر به شناسایی زخم و اطلاعات سلامت فرد می‌باشد و این اطلاعات را از راه دور به بیمارستان منتقل می کند. از پلیمرهای حافظه شکل برای منسوجات به شکل الیاف، فیلم و فوم استفاده شده است که نتیجه آن گستره ای از لباس ها و پارچه های دارای عملکرد بالا به ویژه لباسهای مربوط به دریا می باشد. حسگرهای الیاف که توانایی اندازه گیری دما، کشش و فشار، گاز، گونه های بیولوژیکی و بو را دارند، الیاف هوشمندی هستند که میتوان از آنها مستقیماً در منسوجات استفاده کرد. محرکهای پلیمر محور رسانا به سطوح خیلی بالایی از چگالی انرژی دست یافته اند. پوشاکی که خود دارای احساس و مغز باشد، مانند کفش ها و بارانی هایی که دارای سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) و تکنولوژی تلفن همراه هستند میتوانند موقعیت فرد را به او داده و جهت را برایش مشخص کنند. ارگانها و بافتهای بیولوژیکی ، مانند گوش و بینی را میتوان از کالبدهای منسوج که از الیاف زیست تجزیه پذیر ساخته شده، پرورش داد. منسوجات ترکیب شده با نانو مواد می تواند از ظرفیت جذب خیلی زیاد انرژی و دیگر تابع ها مانند آزمایش نمونه، مقاومت جذب، تابش نور و غیره بهره ببرد.

چالش هایی که پیش روی ما قرار دارد، مانند پژوهش و توسعه تکنولوژی هوشمند و سازگاری آن با صنایع وابسته بکار تیمی چند وجهی، که مرز انضباطهای سنتی در آن نامشخص می شود با چنان سرعت زیادی رخ می دهد که قبلا دیده نشده است. بعضی از عرصه های پژوهش را میتوان به صورت زیر گروه بندی کرد.

برای حسگر ها / محرک ها

- مواد حساس به نور - غشاء / پوشش هوشمند

- الیاف نوری - پلیمرهای حساس به مواد شیمیایی

- پلیمرهای رسانا - مواد حساس به اعمال مکانیکی

- مواد حساس به گرما - میکروکپسول ها

- مواد نانو و میکرو

برای انتقال، پردازش و کنترل سیگنال

- شبکه عصبی و سیستم های کنترلی

- نظریه شناخت و سیستم های آن

برای فرایندها و محصولات مجتمع

- مواد الکترونیک و فوتونیک قابل پوشیدن

- ساختارهای حساس و انطباقی

- بیومیمتیک ها (تقلید کننده های زیستی)

- پردازشگری زیستی

- مهندسی بافت

- رهاسازی دارو / مواد شیمیایی

فعالیتهای مربوط به پژوهش و توسعه با گستره ای جهانی هم در مؤسسات پژوهشی آکادمیک و هم در شرکتها صورت گرفته است. تیم های پژوهشی در آمریکای شمالی، کشورهای اروپایی و آسیایی بطور فعال کار انجام داده اند که نتایج قابل توجهی به شکل محصولات تجاری یا انتشارات پژوهشی به دست آمده است.

3-رئوس مطالب

هدف این مجموعه ویرایش شده، که یک بازبینی و بررسی آخرین توسعه های تکنولوژی هوشمند مربوط به منسوجات و پوشاک است. مخاطبین این ؟؟ دانشگاهیان، پژوهشگران ، طراحان، مهندسان عرصه توسعه محصولات منسوج و پوشاک و فارغ التحصیلان و دانشجویان کالج ها و دانشگاهها می‌باشند.

همچنین این مجموعه میتواند آخرین بینش های مربوط به توسعه تکنولوژیک را به مدیران شرکتهای منسوجات و پوشاک بدهد.

این مطالب با مشارکت هیئتی از کارشناسان بین المللی در این زمینه تهیه شده و بسیاری از جنبه‌های توسعه و پژوهش را پوشش می‌دهد. تحقیق متشکل از 17 فصل می باشد که میتوان آن را به چهار بخش تقسیم کرد. بخش اول (فصل 1) اطلاعات زمینه‌ای مربوط به تکنولوژی هوشمند برای منسوجات و پوشاک و خلاصه ای از مرور بر تولیدات و ساختار پروژه را به دست می دهد. بخش دوم شامل موضوعات مربوط به الیاف یا مواد است که از فصل 2 تا 3 می‌باشد. فصل 2 به موضوعات مربوط به مواد پلیمری فعال شونده به وسیله برق و کاربردهای الاستومرها و ژل پلیمر غیریونی برای ماهیچه های مصنوعی می‌پردازد. فصل 3 و مربوط به پارچه ها و الیاف حساس به گرما است.

در بخش سوم تمرکز بر فرایندهای مجتمع سازی و ساختارهای مجتمع است و خود شامل فصلهای دیگر است. فصل 4 مروری بر تولید و جریان های کلیدی ترکیبات هوشمند فیبر نوری است. فصل 5 بیان کننده غشاءهای فیبرتوخالی برای جداسازی گاز است. فصل 6 قلاب دوزی را به عنوان یک روش مجتمع سازی اجزاء تشکیل دهنده فیبر در ساختارهای منسوج توصیف می کند.

بخش چهارم روی کاربردهای زیست شناختی تمرکز دارد. فصل 7 فرآیندهای زیست شناختی مختلف برای پوشاک و منسوجات هوشمند را توضیح می دهد. ما فقط بخش کوچکی از تکنولوژی ظهور را از طریق پنجره این تحقیق دیده ایم . امکانپذیری های ارائه شده بوسیله این تکنولوژی هوشمند بسیار زیاد گسترده است. حتی در حالیکه کتاب در حال آماده شدن بود، بسیاری از پیشرفت های جدید از سراسر جهان جمع آوری گردیده است. ما امیدواریم که این تحقیق بتواند به پژوهشگران و طراحان پوشاک و منسوجات الیاف هوشمند در آینده جهت واقعیت بخشیدن به رؤیاهایشان ، کمک کننده باشد.

1- مقدمه

تلاش های زیادی برای کاربردی کردن مواد پلیمری که مواد «هوشمند» نامیده میشوند صورت گرفته است ( شکل 1-2) . ماهیچه مصنوعی یا محرک هوشمند یکی از اهداف اینگونه تلاش ها است. از لحاظ تاریخی مواد محرک اساساً در تکریبات غیر آلی مورد بررسی قرار گرفته است. بطور خاص، ماشه های بکار رفته برای تحریک، معمولاً در یک حوزه کاربردی الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته اند که علت آن سهولت کنترل می‌باشد. مواد پلیمری بررسی شده از این منظور خیلی محدود بوده و برای ایجاد کشش خیلی کوچکتر از مواد غیرآلی می باشد.

از سوی دیگر، مواد پلیمری مانند ژل های پلیمر معلوم شده که کشش های بسیارزیادی را ماشه های مختلف مانند تبدیل حلال، پرش PH ، پرش دما و غیره ایجاد می کند، اگر چه که واکنش و دوام نسبتاً ضعیف تر هستند و از آنها در محرک های عملی استفاده نشده است.

در زمینه مهندسی مکانیک، توسعه فرایند براده برداری میکرو با نیازمندی های تکنولوژی های ساخت میکرو و مونتاژ ابزار میکرو مواجه است و انتظارات زیادی از ظهور مواد هوشمند می رود که بتواند فرایند ساخت و تولید میکرو را تا حد زیادی ساده کند.

بررسی توسعه تکنولوژی هوشمند برای منسوجات و پوشاکمواد حساس به نورهاسازی دارو مواد شیمیایی

بررسی توسعه تکنولوژی فرآوری TSC در نساجی

توسعه سریع ترکیبات ساختاری نساجی (TSC ها) بازار و فرصت های پژوهشی جدیدی را برای صنعت نساجی و دانشمندان این رشته ایجاد کرده است ترکیبات نساجی سه بعدی، بر طبق، یکپارچگی ساختاری شان دارای یک شبکه دسته تارها در یک حالت یکنواخت می باشد، که نتیجه آن افزایش قدرت درون بافتی و بین بافتی، انعطاف پذیری بیشتر تشکیل شکل ساختاری پیچیده و امکان بیشتر تولید قطعات

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	68 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	38

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

توسعه تکنولوژی فرآوری TSC در نساجی

1-مقدمه

توسعه سریع ترکیبات ساختاری نساجی (TSC ها) بازار و فرصت های پژوهشی جدیدی را برای صنعت نساجی و دانشمندان این رشته ایجاد کرده است. ترکیبات نساجی سه بعدی، بر طبق، یکپارچگی ساختاری شان دارای یک شبکه دسته تارها در یک حالت یکنواخت می باشد، که نتیجه آن افزایش قدرت درون بافتی و بین بافتی، انعطاف پذیری بیشتر تشکیل شکل ساختاری پیچیده و امکان بیشتر تولید قطعات بزرگ با هزینه کمتر در مقایسه با ترکیبات سنتی است. سختی و استحکامل بیشتر همراه با وزن کمتر باعث افزایش کاربرد آنها در صنایع هوا فضا، خودروسازی و مهندسی شهری شده است. پیش بینی شده است که بهبود تکنولوژی های فرآوری و ترکیب آنها با تکنولوژی‌های ساختار هوشمند منجر به رشد صنعتی عمده در قرن بعد با استفاده از به چالش افتادن وضعیت فلز است دیگر مواد متداول مهندسی گردیده است.

یک موفقیت در توسعه تکنولوژی فرآوری TSC به درک بهتر رابطه خواص- ساختار پردازش دارد. یک گام مهم در این جهت نظارت بر توزیع تنش/ کرنش داخلی در زمان واقعی در طول فرآوری اجرای منسوج و جامد شدن متعاقب آن تا ساختارهای نهایی است. مسئله مهم دیگر در کاربرد TSC ها حساس کردن آنها به شرایط داخلی سلامت و محیطی خارجی آنها است. تجمیع شبکه های حسگری در داخل ساختارهای تولید- تقویت اولین گام برای هوشمند ساختن مواد محسوب می شود. علاوه بر این، پیچیدگی ساختار TSC مثل اثر پوست- هسته ترکیبات تابیده سه بعدی کاراکتریزه کردن مواد را امری دشوار ساخته است.

در گذشته اندازه گیری توزیع تنش/ کرنش داخلی یک چنین ماده ای پیچیده با استفاده از روش های متداول مانند معیار کرنش و حسگرهای فرابنفش تقریباً غیرممکن شده است. به علاوه، نیاز به بعضی انواع شبکه حسگری در این ساختارها لحاظ شده است تا وسیله‌ای باشد برای (1) نظارت بر توزیع تنس داخلی TSC های insith در طول فرایند تولید، (2) اجازه دادن جهت نظارت سلامت و ارزیابی آسیب TSC ها در طول خدمات و (3) قادر به ساختن یک سیستم کنترلی برای نظارت فعال و واکنش نشان دادن به تغییرات محیط کاری.

تکنولوژی های فیبر نوری که ارائه دهنده کارکردهای انتقال سیگنال و حسگری با هم است. در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، به ویژه در ساختارهای بتن هوشمند شامل بزرگراه ها، پل ها، سدها و ساختمان ها. تعدادی از پژوهشگران از تکنولوژی حسگرهای فیبر نوری (FOS) برای نظارت بر فرآیند تولید و ارزیابی سلامت ساختار ترکیبات الیافی تقویت شده استفاده کرده اند. از آنجایی که فیبرهای نوری دارای اندازه کوچک و سبک وزن، ساختار با تارهای منسوج و آماده مشمول یا حتی بافته شدن درون TSC ها هستند، مطمئن ترین وسیله برای تشکیل شبکه حسگری ذکر شده در بالا می باشند.

این فصل مروری بر انواع مختلف حسگرهای فیبرنوری، مسائل عمده ترکیبات منسوج هوشمند تجمیع شده با حسگرهای الیاف براگ (Bragg) که زوج دما و کرنش است، ابزار اندازه گیری کرنش چند محوری، مسائل مربوط به اعتماد پذیری و مؤثر بودن اندازه گیری و همچنین سیستم های مختلف اندازه گیری برای ترکیبات منسوج هوشمند تجمیع شده با حسگرهای نوری فیبر.

2- فیبرهای نوری و حسگرهای نوری فیبر

به طور طبیعی، یک فیبرنوری شامل یک هسته است که اطراف آن یک روکش کاری صورت گرفته که شاخص شکست آن کمی کمتر از شاخص مربوط به هسته می باشد. این فیبر نوری در طول فرایند ترسیم با یک لایه محافظ پلیمری، پوشیده شده است. درون هسته فیبر، اشعه های نور تابیده شده روی هسته- روکش با زوایای بزرگتر از زاویه بحرانی به صورت کلاً داخلی منعکس شده و از داخل هسته و بدون شکست هدایت می شوند. شیشه سیلیکا متداول ترین ماده برای الیاف نوری است، جایی که روکش کاری به طور طبیعی با سیلیکای خالص گداخته صورت می گیرد و هسته از سیلیکای داپ تشکیل شده که حاوی چند مول ژرمانیم می باشد. سایز ناخالصی ها مانند فسفر را نیز می توان مورد استفاده قرار داد. جذب خیلی کم در یک فیبر ژرمانوسیلیکات همراه با یک حداقل ضریب افتدر و یک حداقل مطلق در صورت می گیرد. بنابراین نور در دو پنجره ده ها کیلومتر از طریق فیبر انتقال می یابد، بدون اینکه افت زیادی در یک شرایط هدایت صحیح به وجود می آید. به همین علت است که امروزه فیبر نوری جایگزین سیم کواکسیال مسی به عنوان وسیله انتقال برتر امواج الکترومغناطیس نشده و انقلابی در ارتباطات جهانی ایجاد کرده است.

موازی با توسعه سریع عهد ارتباطات فیبر نوری، حسگرهای نوری فیبر نیز توجه زیادی به خود جلب کرده و رشد زیادی را در سال های اخیر تجربه کرده است. این حس گرها سبک، کوچک و انعطاف پذیر هستند. بنابراین آنها بر یکپارچگی ساختار مواد مرکب تأثیر نمی گذارند و می توان آنها را با پارچه های تقویت شده تجمیع کرد تا ستون فقرات ساختار را تشکیل دهند. آنها مبتنی بر یک تکنولوژی واحد متداول هستند که ابزارها را قادر می سازد تا برای نابسامانی های فیزیکی بیشمار حس گری از یک ماهیت آبی، الکتریکی، مغناطیسی و گرمایی توسعه یابند. تعدادی از حسگرها را می توان در امتداد یک فیبرنوری با استفاده از تکنیک های تقسیم طول موج، فرکانس، زمان و پلاریزاسیون تسهیم کرد تا سیستم های حس گری توزیع شده یک، دو یا سه بعدی ایجاد شود. آنها از داخل ساختار یک مسیر هدایت کننده ایجاد نمی کنند و گرمای اضافی تولید نمی کنند که بتواند به صورت بالقوه به ساختار آسیب بزند. آنها به جداسازی الکتریکی از ماده ساختاری ندارند و تداخل الکترومغناطیسی ایجاد نمی کنند، این می تواند یک مزیت خیلی مهم در بعضی کاربردها باشد.

FOS ها را برای بکارگیری در ساختارهای هوشمند می توان بر طبق اینکه آیا حسگری توزیع شده، موضعی (نقطه) یا تسهیم شده (چند نقطه) است تقسیم بندی کرد. اگر حسگری در امتداد طول فیبر توزیع شده باشد،‌ توزیع اندازه گیری شده به عنوان یک تابع موقعیت می تواند از سیگنال خروجی تعیین گردد. بنابراین یک فیبر واحد می تواند به طور مؤثر تغییرات در کل جسمی که در آن قرار دارد را کنترل کند. یک حسگر موضعی تغییرات اندازه گیری شده را فقط در مجاورت حسگر شناسایی می کند. بعضی حسگرهای موضعی می توانند خودشان تسهیم شوند، که در آن حسگرهای موضعی چند گانه در فواصل معین در امتداد طول فیبر قرار می گیرند. هر حس گر را می توان به وسیله تشخیص طول موج، زمان یا فرکانس جداسازی کرد و در نتیجه امکان پروفایل کردن زمان واقعی پارامترها در کل ساختار فراهم می شود.

پیش از اختراع گراتینگ های براگ فیبر(FBC ها)، FOS ها را بر طبق طرح حسگری ؟؟ در دو گروه بزرگ طبقه بندی کرد، اینتزیومتریک و اینترفرومتریک. حسرگرهای اینتنزیومتریک فقط مبتنی بر میزان نور شناسایی شده که از فیبر عبور می کند است. در ساده ترین شکل آن یک توقف انتقال ناشی از شکستن یک فیبر درون سیستم، آسیب ممکن را نشان می دهد. حسگرهای اینترفرومتریک برای گستره ای از کاربردهای با حساسیت بالا مانند حس گرهای میدان مغناطیسی و آبی تولید شده است و معمولاً مبتنی بر الیاف تک حالتی هستند. برای مثال، اینترفرومتریک ماچ- زند، همانگونه که در شکل 1-10 نشان داده شده، یکی از متداول ترین پیکربندی ها است. با این نوع ابزار، تنش را می توان مستقیماً به وسیله قرار دادن بازوی فیبر حس گری در ساختار کنترل کرد و این امر هنگامی صورت می پذیرد که بازوی مرجع به طول یکسان از محیط جدا شده باشد. گرچه یک چنین پیکربندی نسبت به تنش خیلی حساس است اما کل طول فیبر در یک بازو به کشش پاسخ می دهد و بنابراین موضع گیری ناحیه حسگری مشکل است. یک حس گر می تواند تداخلی دیگ، که برای حسگری موضعی مناسب تر است، مبتنی بر تداخل بین نور منعکس شده از دو سطح نزدیک می باشد که تشکیل یک اینترفرومتر نوع فابری پیروت (FP) با طول معیار کوتاه می دهد (شکل2-10).

کشش یا تنش به کار رفته در درون شاخص ساختار را می توان با اندازه گیری طیف بازتابی یا سیگنال نور بازتابی از انحناءFP تعیین کرد که تابعی از فاصله بین دو سطح بازتابی است. عیب اینگونه ابزارها این است که انجام اندازه گیری های مطلق سخت است و تشکیل یک ردیف حس گر تسهیم شده در امتداد طول یک فیبر به علت اتلاف زیاد ساختار ناپیوسته یک کاوFP مشکل می باشد. بررسی و تحلیل مفصل به وسیله Measures, Udd ارائه شده است.

3- تحلیل مبانی حسگرهای گراستیک براگ فیبر لحاظ شده

1-3- مبانی FBGS

چون FBG دارای مزیت های زیادی بر دو گروه دیگر است و اطمینان زیادی را می‌دهد، ما در این بخش بر روی FBG متمرکز خواهیم شد. FBG به وسیله مدولاسیون شاخص شکست هسته در یک فیبر نوری تک حالتی تولید می شود که به طور کامل در فصول 8و9 توضیح داده شده است. فرض کنید تغییر در دوره مدولاسیون شاخص مستقل از وضعیت پلاریزاسیون نور بازرسی شده باشد و فقط به کشش محوری فیبر بستگی داشته باشد، اختلاف طول موج براگ در معادله (15-9) نتیجه می دهد:

(1-10)

که در آن کشش محوری کل فیبر نوری است. به طور کلی دارای مقادیر مختلف در جهت های پلاریزاسیون هستند. زیرنویس I=1,2,3 دلالت بر مقادیر در جهت پلاریزه تعریف شده دارد. یک سیستم کوئوردینانس کارتزین محلی به کار رفته است: با 1،2،3 که به ترتیب بیانگر سه جهت اصلی هستند. معادله (1-10) را می توان به این صورت بازنویس کرد.

(2-10)

برای کشش زیرنویس (j=1,2,3,4,5,6,…) به کار رفته است. سه عدد اول بیانگر کشش‌های نرمال در به ترتیب مهارت اول (محورهای فیبر)، دوم و سوم می باشند. کشش یک فیبر نوری می تواند با مشارکت یا انبساط گرمایی یا تنش باشد. بنابراین علامت برای کشش فیبرنوری القا شده فقط به وسیله تنش به کار رفته است. شاخص شکستn هم با درجه حرارتT و هم کشش مرتبط است، بنابراین:

(3-10)

برطبق نظریه کشش نوری (4-10)

که در آن P_ij برابر است با ماتریس ضریب کشش- نور برای یک واسط ایزوتروبیک همگن داریم:

P_ij=……………. (5-10)

که در آن P₄₄=(P₁₁-P₁₂)/2

برای یک واسط ایزوتروپیک همگن می توان فرض کرد که شاخص شکستn دارای یک رابطه خطی6 درجه حرارتT است: (6-10)

که در آن ثابت نوری- گرمایی است.

به علت اینکه نورها امواج متقاطع هستند، فقط انحرافات متقاطع (جهات2و3) از شاخص شکست می تواند باعث تغییر طول موج براگ شود- با جایگزین کردن معادله های (4-10) و (5-10)و (6-10) در معادله (3-10) تغییرات طول موج پیک برای نور پلاریزه خطی در جهات دوم و سوم به صورت زیر درمی آید:

و (7-10)

(8-10)

در بسیاری از موارد تغییر طول موج برای حسگر براگ برای هر حالت ایگن پلاریزاسیون فیبرنوری به هر سه جزء کشش اصلی درون فیبر نوری بستگی دارد. سرکیس و هاسلاچ مدل بوتر و هاکرا توسعه دادند و نشان داده اند که نتایج آنها به نتایج مشاهده شده در آزمایش های بارگیری متقاطع باری حسگر فیبر نوری اینتر فرومتریک نزدیک است.

مورد کلی در بخش 2-4-10 مورد بحث قرار خواهد گرفت. در اینجا ما فقط در مورد مسئله تقارن محوری بحث خواهیم کرد که در آن . اگر فیبر نوری یک ماده ایزوتروپیک گرمایی با ضریب توسعه ثابت باشد، در این صورت (j=1,2,3) معادله های (7-10) و (8-10) را می توان به همان شکل نوشت:

(9-10)

که در آن (10-10)

و (11-10)

f به صورت فاکتور حساسیت و به عنوان ثابت نوری- گرمایی اصلاح شده تعریف شده است.

2-3- عامل حساسیت

زمانی که تغییر دما به قدری کوچک باشد که از اثر آن بتوان صرف نظر کرد FBG را می‌توان به عنوان یک حسگر کشش در نظر گرفت. بگذارید را به عنوان نسبت مؤثر پایسون (EPR) فیبر نوری تعریف کنیم. از معادله (11-10) واضح است که عامل حساسیتf یک ثابت نیست بلکه تابعی ازV* می باشد.

شکل 3-10 یک منحنی نوعی از عامل حساسیت را به صورت تابعی از نسبت مؤثر پایسون نشان می دهد که با استفاده از پارامترهای مواد فیبرنوری ارائه شده در جدول (1-10) محاسبه شده است. موارد زیر را در نظر بگیرید.

1- 17/0=V* و 798/0=f به معنی آن است که EPR برابر است با نسبت پایسون ماده فیبر و شرایط فرض بوتر و هاکر را برآورده می سازد. مقدار فاکتور حساسیت 798/0=f به وسیله بسیاری از تولید کنندگان FBGS توصیه شده است.

2- 1- =V* و 344/0=f به معنی آن است که کشش ها در سه جهت اصلی فیبر برابر هستند. که با مورد تنش یکنواخت ایستا یا حالت توسعه گرمایی مطابقت دارد.

بررسی توسعه تکنولوژی فرآوری TSC در نساجیعامل حساسیتفیبرهای نوری و حسگرهای نوری فیبر

بررسی پردازش زیستی برای پوشاک و منسوجات هوشمند

استفاده از آنزیم ها در فرآوری مواد غذایی، صنایع چرم و کاغذ، به عنوان پودرهای شوینده، و در فرایند و سایزینگ تولید نخ کاملاً تثبیت شده است اما بیوکاتالیز نیز وارد چرخه پردازش منسوجات شده است آنزیم ها، یعنی بیوکاتالیزهای دارای فعالیت ویژه و گزینشی، امروزه به وسیله فرایندهای بیوتکنولوژیکی (زیست فناوری) به مقادیر زیاد و کیفیت ثابت تولید شده اند و بنابر

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	28 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	43

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

پردازش زیستی برای پوشاک و منسوجات هوشمند

1- مقدمه

استفاده از آنزیم ها در فرآوری مواد غذایی، صنایع چرم و کاغذ، به عنوان پودرهای شوینده، و در فرایند و سایزینگ تولید نخ کاملاً تثبیت شده است. اما بیوکاتالیز نیز وارد چرخه پردازش منسوجات شده است. آنزیم ها، یعنی بیوکاتالیزهای دارای فعالیت ویژه و گزینشی، امروزه به وسیله فرایندهای بیوتکنولوژیکی (زیست فناوری) به مقادیر زیاد و کیفیت ثابت تولید شده اند و بنابراین در فرایندهای با مقیاس بزرگ کاربرد دارند.

از دیدگاه کاربردهای جدید که حاصل طراحی آنزیم های مربوط به فرایندهای ویژه است، یک تقاضا برای اشتراک مساعی بین بیوشیمدان ها و شیمیدان های نساجی وجود دارد.

علاوه بر الیاف پروتئینی طبیعی مانند پشم و ابریشم و الیاف سلولزی طبیعی مانند پنبه، کتاب و شاه دانه، الیاف مصنوعی دارای اهداف فرایندهای بیوکاتالیزی نیز هستند. در اندودکاری پنبه ای به جای فرایندهای شیمیایی به طور گسترده از فرایندهای آنزیم- کاتالیز استفاده شده است. علاوه بر بیواستوئینگ و اندودکاری زیستی که کاملاً شناخته شده اند، ویژگی هایی مانند Modifiad harde, used look به وسیله اندودکاری آنزیمی شناسایی شده است. به علاوه، پتانسیل برای جایگزینی پشم شویی قلیایی در معالجه با پنبه، با استفاده از آنزیم هایی مانند پکتیناس وجود دارد. کاتالازها برای نابود کردن پروکسید باقیمانده در حمام های سفید شویی، آسان کردن استفاده مجدد از لیکور ممکن افزوده می شوند که منجر به یک فرایند دوستانه محیط زیست و مؤثر از نظر هزینه می‌گردد. در اندود کردن پشم در آنزیم ها (بیشتر پروتزها) برای دستیابی به خاصیت ضدچروک استفاده می شود. خواص منسوجات پشم مانند کار با دست، سفیدی و براقیت به وسیله واکنش آنزیم های کاتالیزی بهبود یافته است. در مراحل اولیه حلاجی پشم مانند کربونیزاسیون و پشم شویی خام دورنمای کاربرد آنزیم ارزیابی شده است. علاوه بر این فرایندهای زیستی توصیف شده منجر به کاهش دانه سازی و بهبود رنگ پذیری می شود. صمغ زدایی ابریشم در گذشته به کمک صابون قلیایی یا اسیدیصورت می گرفت که اکنون پروتز می شود، برای بهبود کیفیت و ثبات الیاف کتان یک رطوبت دهی آنزیمی ویژه جایگزین رطوبت دهی میکرو بیال یا شبنمی شده است. به علاوه، رنگ پذیری ابریشم به وسیله تنزل آنزیم کاتالیزی مواد پکتیک بهبود یافته است بدون اینکه آسیبی به اجزاء سلولزی وارد شود. شاه دانه از نظر آنزیمی با توجه به تبلورپذیری، دسترس پذیری و «ساختار منفذدار» اصلاح شده است. از طریق فیبریلاسیون کنترل شده و آنزیم کاتالیزی الیاف لیوسل، اثر معروف به «پوست هلویی» ایجاد شده است. گستره وسیعی از کاربردها و دورنماهای زیادی جهت استفاده از آنزیم ها در پردازش منسوج وجود دارد که به تأثیر مثبت بر محیط زیست منتهی می گردد. در این فصل توسعه های جدید در زمینه پردازش آنزیمی منسوجات را بررسی نموده و درباره مزیت ها و محدودیت های این فرایندهای اندودکاری (تکمیلی) بحث می کند.

استفاده از آنزیم ها در فراوری مواد غذایی، صنایع چرم و پوشاک، به عنوان افزودنی در پودرهای شوینده و دسایزینگ تولید نخ تثبیت شده است. در حال حاضر، فرایندهای آنزیمی گسترش یافته اند، که هدف آنها اصلاح ظاهر و عملکرد منسوجات پشم و پنبه است.

آنزیم ها بیوکاتالیزهایی با فعالیت ویژه و انتخابی هستند و واکنش های متمایز را شتاب بخشیده و بعد از واکنش بدون تغییر باقی می مانند. از دیدگاه اکولوژیکی و اقتصادی، پارامترهای واکنش مناسب فرایندهای آنزیم کاتالیزی و احتمال وجود آنزیم های دارای چرخه مجدد به ویژه جالب است. امروزه، آنزیم ها به وسیله فرایندهای بیوتکنولوژیکی به مقدار زیاد و با کیفیت ثابت تولید می شوند، بنابراین امکان استفاده از آنزیم ها در فرایندهای بزرگ وجود دارد. پیشرفت در زمینه مهندسی ژنتیک به تولید کنندگان آنزیم توانایی طراحی یک آنزیم برای یک فرایند خاص را می دهد مثل بهینه با توجه به پایداری دما یا PH . طراحی یک آنزیم برای یک هدف خاص نیاز به درک عمل کاتالیتیک آنزیم بر روی یک ماده خاص دارد. یعنی در مورد ماده فیبر طبیعی، طراح یک فرایند آنزیمی باید دانش خاصی در مورد مورفولوژی پشم یا پنبه، تأثیر یک آنزیم خاص بر اجزاء فیبر و در نتیجه بر خواص کلی ماده فیبر داشته باشد. علاوه بر این، برای ارزیابی فرایند آنزیم، نتایج عملیات آنزیمی باید با نتایج پردازش شیمیایی معمولی مقایسه گردد. اولین فرایند آنزیمی در اندودکاری منسوج فرآیند دسایزینگ با استفاده از آمیداز بود. بسیاری از عرصه های اندودکاری منسوج از آن پس گشوده شده است. امروزه، چشم انداز در زمینه توسعه اندودهای فشاری و بادوام جدید برای پنبه وجود دارد مانند اتصال عرضی در زمینه حذف رنگ پخش شده و در زمینه ترکیب کردن الیاف مصنوعی. به علت ماهیت پروتئینی آنزیم ها، ایمنی استفاده از آنزیم ها اغلب مورد سئوالاست چون استنشاق مکرر ماده پروتئینی می تواند باعث واکنش های آلرژیک در بعضی افراد شود. توجه به این نکته مهم است که هیچ شواهدی که نشان دهد آلرژی‌های آنزیمی از طریق تماس پوستی منتقل شده اند وجود ندارد. با آنزیم های توان با اطمینان کار کرد و همچنین با تجهیزات محافظ شخصی مناسب، در طرح تولید از ذرات آنزیم و فرمولاسیون های پودری باید اجتناب کرد. در حالی که فرمولاسیون های دانه ای (با قابلیت غباری پایین) و مایع (با فعالیت مکانیکی در رگ های بسته) را می توان توصیه کرد. پتانسیل بارز برای آنزیم قابل توجه است. یک مطالعه به ازای بیانر آن است که از سال 1992 مبلغ 350 میلیون دلا باید به 588 میلیون دلار در سال 2000 رسیده باشد و بیشترین دغدغه درباره کاربردهای جدید آن در صنایع کاغذسازی، شیمیایی و داروسازی و در بازیابی زباله ها باشد.

2- رفتار پشم با آنزیم ها

1-2 ریخت شناسی پشم

پشم به عنوان یک فیبر طبیعی پیچیده عمدتاً از پروتئین (%97) و لیپیدها (%1) تشکیل شده و ماده ای ایده آل برای چند گروه از آنزیم ها است (مانند پروتئازها و لیپازها) فیبر پشم شامل و بخش عمده از لحاظ ریخت شناسی است: بشره (کوتیکل) و قشر (کورتکس). بشره متشکل از سلول های روی هم افتاده اطراف بخش داخلی فیبر، یعنی قشر می باشد. دومی از سلول های دوکی شکل قند ساخته شده که به وسیله غناء سلول از یکدیگر جدا شده اند. بشره به دو لایه اصلی تقسیم می شود: اگزو (با لایه) و اندوکتیکل و یک غشاء دورترین نقطه که اپیکوتیکل نامیده می شود باعث واکنش آلوردن الیاف پشم با آب کلردار می گردد. یک جزء مهم کوتیکل 18- متیل لیکوسانوئیک اسید است. در یک مدل از اپیکوتیکل که به وسیله نگری و همکارانش ترسیم شده، این اسید پرچرب در کنار یک ماتریس پروتئین قرار دارد تا یک لایه را بسازد. بر طبق قول نگری و همکاران، این لایه که به لایهF معروف است. را می توان با قرار دادن پشم در محلول های کلردار یا قلیایی الکلی زدود، بنابراین رطوبت پذیری آن افزایش می یابد. ویژگی مهم دیگر اتصال عرضی اگزوکوتیکل است، مثلاً لایه حاوی 35% سیتین است. علاوه بر پیوندهای نرمال ؟؟، کوتیکل با پیوندهای ایزو دی پپتید، لیزین 4-(r-glutamy) اتصال عرضی دارد.

کاراکتر هیدروفوبیک لایه، به طور خاص به وسیله مقادیر زیاد اتصالات دی سولفید ایجاد شده و ماده لیپید منشأ سدهای دیفوژن است مثلاً برای مولکول های رنگ، بنابراین ترکیب و ریخت شناسی سطح پشم ابتدائاً در فرایندهای پیش رفتاری فیبر اصلاح شده است.

2-2واکنش های ناهمگن- عمل کاتالیک آنزیم ها روی پشم و پنبه

استفاده از پشم یا پنبه به عنوان اجزاء مورد عمل برای واکنش های آنزیم کاتالیزی، دنباله رویی از یک نوع خاص سینتیک آنزیم بوده است. در سیستم ناهمگن آنزیم انحلال پذیر و آنزیم جزء مورد عمل جامد، دیوفوژن، نسبت به سیستم ناهمگنی که در آن هم آنزیم و هم جزء مورد عمل قابل حل هستند، نقش قاطع تری دارد. در واکنش ناهمگن، سینتیک نه تنها به غلظت اجزاء شرکت کننده در واکنش بلکه به ماده و مقدارPH لیکور نیز وابسته است؛ دیفوژن آنزیم، به عنوان یک پارامتر اضافی در فاز جامد جزء مورد عمل و دیفوژن محصولات واکنش خارج از فاز جامد به داخل لیکور نیز باید مورد توجه باشند.

محصولات واکنش ماند پپنیدها در مورد پشم و الیگوساکاریدها در مورد پنبه، زمانی که پخش خارج از فیبر باشد به عنوان یک جزء مورد عمل در لیکور عمل می کند. بنابراین بخشی از آنزیم ها در مجاورت ماده انحلال پذیر در حمام واکنش است.

نفوذ آنزیم از لیکور به داخل فیبر (پشم) مشابه نفوذ یک رنگینه است، مراحل زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

1- نفوذ آنزیم در حمام

2- جذب سطحی آنزیم در سطح فیبر

3- نفوذ از سطح به داخل بخش درونی فیبر

4- واکنش آنزیم کاتالیز شده

ساختار پیچیده الیاف طبیعی، به ویژه اصلاح فیبرآنزیمی را پیچیده کرده است. آنزیم‌هایی مانند مانند پروتئاز و لیپاز تنزل اجزاء مختلف یک فیبر پشم را تسریع می کند، بنابراین کنترل واکنش را مشکل می سازد. یکبار که پروتئاز به داخل لایه درونی فیبر نفوذ کند بخش های اندوکتیکل و پروتئین غشاء سلول را هیدرولیز می کند، بنابراین اگر کنترل نشود منجر به آسیب جدی به فیبر پشم می شود. بنابراین حداقل برای بعضی کاربردها، محدودکردن فعالیت آنزیمی به سطح فیبر مطلوب است مثلاً با ثابت کردن آنزیم و نتایج واکنش پشم با آنزیم های پروتئولیتیک به علت نداشتن دانش کامل درباره (الف) تاریخ پرازش جزء مورد عمل و (ب) میزان تأثیرگذاری شرایط خاص پردازش بر رفتارهای آنزیمی حاصله، غیر قابل پیش بینی است. برای روشن کردن این موضوع، اثرات گونه‌‌های یونی جذب شده روی آنزیم، سینتیک واکنش و جذب مورد مطالعه قرار گرفت.

برای پنبه، محدود کردن آنزیم به سطح فیبر به راحتی امکانپذیر است، چون سلولز که یک ماده کاملاً بلورین است و دارای فقط مقدار کمی آمورفوس می باشد، نفوذ آنزیم ها به داخل فیبر پنبه را تقریباً غیرممکن می سازد. بنابراین با تنظیم دوز آنزیم و انتخاب نوع آنزیم، عمل تسریع کنندگی آنزیم به سطح پنبه و نواحی آمورفوس (بی شکل) محدود می شود و کل فیبر را دست نخورده باقی می گذارد.

3-2- ضدچروکی

یکی از خواص ذاتی پشم تمایل آن به نمدی شدن و چروک خوردگی است. نظریه های مختلفی درباره منشاء نمدی شدن پشم وجود دارد. کاراکتر هیدروفوبیک و ساختار ناهموار سطح پشم عوامل اصلی هسته که باعث اثر اصطحکاکی افترقی (DFE) می شود که نتیجه آن در تمام فیبرها به سمت ریشه آنها حرکت می کند در زمانی که عمل مکانیکی در حالت خیس صورت گرفته است.

بنابراین هدف فرایندهای ضدچروک در اصلاح سطح فیبر چه با روش های اکسایش و چه کاهشی، و یا با استفاده از رزین پلیمر روی سطح، می باشد. متداولترین و تجاری ترین فرایند (فرایند کلری/هرکوست) شامل یک مرحله کلری شدن است که پس از آن مرحله کلرزدایی و کاربرد پلیمر است. کلریناسیون باعث اکسید شدن پسماندهای ؟؟ به پسماندهای سیمتیک اسید در سطح فیبر می شود و به پلیمر کاتیونیک اجازه می دهد که بخش شده و به سطح پشم بچسبد. کلریناسیون تولید محصولات جانبی (Aox) می کند در سیال خروجی ظهر می شود و نهایتاً ممکن است ایجاد سمیت در کل زنجیره غذایی و برداشته شدن به وسیله ارگانیسم های آبی کند. بنابریان تقاضای زیادی برای گزینه‌های دوستانه محیط زیست وجود دارد‌.

با درنظر گرفتن مسائل مربوط به فرایند ضدنمدی متداول ذکر شده در بالا، واضح است که بیشتر فرایندهای آنزیمی دغدغه شان توسعه روش هایی برای جلوگیری از چروک است. شرایط لازم برای یک فرایند آنزیمی به وسیله هافلی مورد بحث قرار گرفت. اثر ضدنمدی باید بدون استفاده از یک رزین مصنوعی به دست آید،‌ فقط باید از «شیمی نرم» استفاده گردد و کل فرایند باید نسبت به محیط زیست دوستانه باشد و هیچ ماده زیان آوری تولید نکند، قضیه ای که هنوز در تمام فرایندهایی که از آنزیم به عنوان عامل اصلی فیبر استفاده می کنند اجرا نشده است. در بعضی از فرایندهای اندودکاری آنزیم‌های اولیه، پشم با کلریناسیون گازی (فرایند کلرزیم) یا به وسیله H₂O₂ (فرایند پرزیم) پیش از آنکه یا پایین رشد نهفته داشته باشد، واکنش می داد و گیاه تولید پروتئاز و بی سولفیت می کرد. این فرایندها باعث حذف کامل سلول های کوتیکل می شدند به علت قیمت های بالای آنزیم های به کار رفته در اتلاف وزن غیرقابل تحمل فیبرها، این فرایندهای آنزیمی ترکیب شده اولیه هرگز به یک مقیاس صنعتی نرسیدند.

بخش عمده فرایندهای آنزیمی منتشر شده در چند سال گذشته نیز شامل فرایندهای ترکیبی بودند. در سال 1983 یک فرایند برای افزایش مقاومت پشم در مقابل چروک خوردگی تشریح شد که کاملاً فیبرها را پوسته زدایی کرد. این واکنش از پتاسیم پرمنگنات (KM_nO₆) به عنوان یک عامل پیش اکسید و یک واکنش پروتئویک استفاده کرد و مقاومت پیلینگ خاصی برای الیاف پشم به وجود آورد.

نه تنها فرآیندهای فعلی نیز شامل استفاده از عوامل کلرزدایی است. اینو یک فرایند سه مرحله ای را توضیح داد: مرحله اول شامل به کار گیری مخلوطی از پاپائین، مونواتانولامین هیدروسولفیک و اوره، مرحله دوم یک واکنش با دی کلروایزوسیانریک اسید و مرحله آخر باز هم یک واکنش آنزیمی است که باعث کاهش سطح چروک خوردگی پارچه های واکنش داده به این ترتیب می گردد. کانل و همکاران یک پروتئاز از قبل افزده شده به کلریناسیون مرطوب یا افزایش اکسایش را با سدیم هیپوکلریت و پتاسیم پرمنگنات ترکیب کرده و با بکارگیری پلیمر اضافی در پی به دست آوردن یک چروک خوردگی پارچه با سطح کاهش یافته بودند.

نه تنها فرایندهای پیش افزوده شیمیایی بلکه فیزیکی نیز با آنزیم های افزوده شده به پشم ترکیب شده اند. در یک فرایند ثبت شده به وسیله ناکانیشی و ایواساکی یک پلاسمای دارای درجه حرارت کم و پیش از افزوده شدن به عنوان ضدچروک پلیمری برای الیاف مورد استفاده قرار گرفتند. از این آنزیم برای جذب الیاف بیرون آمده از سطح پارچه استفاده شد. بنابراین دستیابی به یک نرمی بیشتر نیز حاصل گردید. سیامپی و همکاران یک واکنش پروتئاز را با یک واکنش گرمایی در بخار اشباع شده ترکیب کردند و فورنلی و سورن استفاده از پرتوافکنی با فرکانس باال (HF) بر ماده آنزیم دار را تشریح کردند.

در سال1991، Schodler superwash 2000 پشم به وسیله شیندلر گزارش شد. این واکنش یک فرایند سه مرحله ای شامل پیش افزایش جعبه سیاه، یک افزودن آنزیم و به کارگیری یک رزین پلی آمیدAox-Low است. در فرایند گزارش شده به وسیله اولباج (که فرایند شولر نیز گفته می شود) یک «پیش افزایش شیمیایی حداقل خاص» به عنان لازمه فرایند آنزیمی توضیح داده شد. در این فرایند یک سوپر واش استاندارد به دست آمد بدون اینکه از یک زین استفاده شود. فوزنلی استفاده از یک رزین به عنون (still imperative) برای دستیابی به یک اثر کارآمد ضدنمدی در آنزیم را گزارش کرد (Blo-LANA) زیرا به وسیله «براده برداری آنزیمی» از «اپیکوتیکل ناهموار» فیبر پشم فقط یک درجه خاص اما ناکافی از ضد نمد مالی به دست آمده بود. این کار به وسیله ریوا و همکارانش که نقش یک آنزیم در اهش چروکی پشم گزارش شده بود، مورد تائید قرار گرفت. گفته می شود که پروتئاز به کار رفته (streptomyces fradiate) در کاهش چروک پشم مؤثر بود اما در مورد سطوح ضدچروک مطلوب برای پشم که به شدت با ماشین شسته شده است نتایج چروک خوردگی از طریق افزودن سدیم سولفیت بهبود نیافته بود. استفاده از پروتئازها یا بعد از افزودن اکسایش با استفاده از هیدروژپروکسید یا افزودن پلاسمایی بود. مقاومت در برابر نمدی شدن به وسیله آنزیم بعد از افزودن به گونه ای قابل توجه اصلاح شده بود. چروک خوردگی پشم بعد از اضافه کردن پروتئاز کاهش یافت اما با توجه به بازده افزودن یک پروتئاز به تنهایی، اظهار شده بود که مثلاً افزودن Basalan DC هنوز برتر بود. از این دیدگاه این سؤال پیش آمده بود که چقدر باید شستشو شود تا درجه فیلتینگ پشم آنزیم دار در یک ماشین خانگی قابل مقایس با پشم کلرین دار باشد.

ویژگی مشترک فرایندهایی که تاکنون گزارش شده استفاده از آنزیم های پروتئلیتیک است. در بخش زیر، یک بررسی در مورد فرایندهای مفروض که در آنها از سایر گروه‌های آنزیم استفاده شده است صورت گرفته است.

بررسی پردازش زیستی برای پوشاک و منسوجات هوشمندریخت شناسی پشمرفتار پشم با آنزیم ها