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

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 .

تفسیر فیزیکی

اگر Cg(r)انرژی فشاری نخ در واحد طول را نشان دهد بنابراین نیروهای عمل کننده در واحد طول و در طول نخ Z در جهتهای 3.2.1 بدلیل نخ هستند بدلیل اعماا قیود در معادله دیفرانسیل در معادله های 6-9 معرفی شده ،دارای اهمیت فیزیکی واقعی است .این منفی (i=1,2,3) نیروهای (‌تقسیم بر B) در واحد طول در طول نخ که توسط Z شرح داده شده هستند با انتگرال گیری و با توجه به S، ، نیروهای محوری و برشی (‌تقسیم بر سختی خمشی B) را شرح می دهد .

از شکل 9-9 و معادلات( 16-9)، گشتاور خمشی افزایشی در نخ Z( همیشه در جهت 1 عمل می کند )‌بخاطر نیروهای برشی است سه عبارتهای آخری معادله نشان می دهد که قسمت گشتاور خمشی افزایشی در جهت m₁ بدلیل نیروهای برشی است .

اولین عبارت در این معادله میزانی که در جهت m₁ بدلیل نرخ تغییر در جهت گشتاور خمشی افزایشی را نشان می دهد و همزمان که اطراف نخ در همان جهت مشابه m₁ می چرخد [48] در ادامه معادله های (18-9) بعنوان شرط تعادل گشتاور می باشد منفی ، کوپلهاو گشتاورهای خمشی ( تقسیم بر B) عمل کننده روی نخ Z را نشان می دهد .

در منحنی هم سطح ، بطوریکه ، اگر m₂=0 در همه جا ، اولین معادله های (18-9) بیان می کند که انحناء متناسب با گشتاور خمشی است سومین معادله های (18-9) نشان می دهد که کوپل تاب متناسب با تاب مغزی (‌داخلی ) است ارتباط بین کوپلهای در منحنی های غیر هم سطح پیچیده تر است اگر هر دو ثابت باشند دو معادله آخری (18-9) معادل با آن نتایج به دست آمده توسط لاو [41] هستند . هیچ مقایسه‌ای درابتدای معادلات، بدست نمی آید و تنها حالت تعادل گشتاور را نشان می دهد .

با جایگذاری معادله های (18-9) در معادله (12-9) ، همیلتن H می تواند بصورت ذیل نوشته شود .

(20-9)

بطور متناوب نیروهای قیود یا نیروهای برشی نخ باعث کار و حرکت در فاصله و .... می شود ودر فشار نخ :

(21-9)

این کار به انرژی کرنشی پیچشی و خمی T‌سیستم ( در واحد طول ) تبدیل می گردد بطوریکه:

(22-9)

نتیچتاً ، H‌در معادله (20-9) می تواند به عنوان انرژی کل (منفی ) (‌در واحد طول ) سیستم در نظر گرفته شود .

(23-9) H=-(V+T)

بطوریکه V بیان کننده و تفسیر کننده انرژی پتانسیل نیروهای قیود است و T بعنوان انرژی کرنشی نخ است .

در مورد نخ بدون فشار ، بدون تاب و مستقیم با نقطه اولیه S=0 قرار داشته باشد .

انرژی کل ( منفی) است

(24-9)

اگر نیروهای اعمال شده باشد انتگرال صفر خواهد شد . علاوه بر این ، می‌توان نشان داد که H در طول حلقه ثابت است (49و 44-42) H در حقیقت کلیات انتگرال انرژی توسط لاو است (41) .

یک مقایسه بیشتر بین فرمول کنترل بهینه حاضر [49و 42] می‌تواند فرمول استفاده شده در مکانیک کلاسیک را نتیجه گیری کند . [51و52]

از معادلات کمکی (16-9) مقدار ثابت = ، بطوریکه کوپل تاب در سراسر نخ ثابت است اگر آن بعنوان یک شرایط مرزی ( بدون کوپل تاب در S=0) باشد بنابراین آخرین معادله های (18-9) نتیجه خواهد داد که :

(25-9)

با جایگذاری، در معادله (8-9) نشان می دهد که مطابق فرضیه جاری که نیروها از محور نخ می گذرند پس هیچ پیچش نخ وجود نخواهد داشت . حتی در صورتیکه در نخ از بازشدن تاب به وسیله چند کوپل در انتها جلوگیری شود کلیات معادله(25-9) از بین نخواهد رفت .

روش انرژیروش انرژی در خواص کششی پارچهمیکرومکانیکهای پارچهآنالیز انرژی

بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌های آن

از دیر هنگام استفاده از سازه های پارچه ای در زندگی بشر نقش اساسی داشته است انسانها از سازه های پارچه ای (چادر) به عنوان سرپناه برای محافظ از سرما و برف و باران استفاده می کردند اما سازه های پارچه های امروزی تغییرات فراوانی کرده است سازه های پارچه در این مقاله در مورد آن بررسی انجام گرفته است از پارچه های کامپوزیتی ساخته شده و بیشتر در سقف های است

دسته بندی	علوم انسانی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2707 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	65

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

چکیده

فصل اول: آشنایی کلی با سازه‌های پارچه‌ای

بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آنها....... 1

1-1- تاریخچه................................. 1

2-1- مقدمه................................... 2

3-1- کامپوزیتها چه هستند؟.................... 5

4-1- صنعت کامپوزیتها......................... 8

1-4-1- کامپوزیتهای مصرفی..................... 8

2-4-1- کامپوزیتهای صنعتی..................... 9

3-4-1- کامپوزیتهای پیشرفته................... 9

5-1- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب......... 10

6-1- چرا کامپوزیتها متفاوتند؟................ 11

7-1- کامپوزیتها از نقطه نظر دیگر............. 13

8-1- طبقه بندی کامپوزیتها.................... 14

1-8-1- کامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای)........... 15

2-8-1- کامپوزیتهای لایه‌ای..................... 16

3-8-1- کامپوزیتهای ذره‌ای..................... 17

4-8-1- کامپوزیتهای پولکی..................... 17

5-8-1- کامپوزیتهای پرشده..................... 17

9-1- مزایای هشتگانه کامپوزیتها (پلاستیکهای تقویت شده با الیاف FRP) 19

1-9-1- انعطاف پذیری در طراحی................. 19

2-9-1- پایداری ابعاد......................... 19

3-9-1- ساخت قطعات به شکل یکپارچه............. 19

4-9-1- مقاومت بالا............................ 20

5-9-1- سبکی وزن.............................. 20

6-9-1- هزینه تجهیزات متوسط................... 20

7-9-1- هزینه پرداختکاری پایین................ 20

8-9-1- مقاومت در برابر خوردگی بالا............ 20

بخش دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده قبلی..... 21

10-1- شبیه سازی سه بعدی زیرلایه‌های کامپوزیت بافته شده برای صفحه مدارهای چند لایه‌ای......................................... 21

11-1- شبیه‌سازی تصادفی شکل گیری کامپوزیتهای بافته شده 21

12-1- روش میکرو سطح/ ماکرو سطح و مولتی سطح برای آنالیز ورقه‌های کامپوزیت پارچه‌های بافته شده................... 22

1-12-1- روش میکروسطح / ماکروسطح و مولتی سطح.. 24

13-1- روندهای نمونه برداری برای کامپوزیت‌های بافته شده هشت وجهی سه‌بعدی........................................ 26

1-13-1- فرایند تولید برای کامپوزیتهای بافته شده سه بعدی 28

14-1- تست فریم تصویری تقویت‌های کامپوزیت بافته شده با یک ثبت واتنش میدان کامل.............................................. 29

15-1- مدل‌های میکرو مکانیکی برای رفتار خمش کامپوزیت بافته شده 30

بخش سوم: سازه‌های پارچه‌ای..................... 32

16-1- سازه‌های پارچه‌ای ....................... 32

17-1- خصوصیات مواد نساجی..................... 34

18-1- پارچه‌های مورد استفاده در سازه‌های پارچه‌ای 35

19-1- انواع سازه‌های پارچه‌ای.................. 35

20-1- مزیت‌های سازه‌های پارچه‌ای................ 37

21-1- انتخاب سازه‌های پارچه‌ای................. 37

22-1- کاربردهای امروزه....................... 38

فصل دوم: مقایسه خصوصیات مکانیکی پارچه کامپوزیتی با پارچه پیراهنی

بخش اول: روش انجام آزمایشات ................. 42

1-2- مقدمه................................... 42

2-2- معرفی مواد مورد آزمایش.................. 42

1-2-2- پارچه کامپوزیتی (سازه پارچه‌ای)........ 42

1-1-2-2- خصوصیات پارچه کامپوزیتی............. 42

2-2-2- پارچه پیراهنی......................... 43

1-2-2-2- خصوصیات پارچه پیراهنی............... 43

3-2- اندازه‌گیری ضخامت با دستگاه.............. 44

1-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی...... 44

2-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی........ 45

4-2- تعریف خواص مکانیکی ..................... 46

1-4-2- خاصیت کشسانی و قانون هوک.............. 46

5-2- خواص مکانیکی پارچه...................... 47

1-5-2- استحکام............................... 47

2-5-2- مقاومت خمشی........................... 47

3-5-2- قابلیت ازدیاد طول..................... 48

6-2- طول خمشی................................ 48

1-6-2- سختی خمشی............................. 51

2-6-2- مدول خمشی............................. 51

7-2- استحکام پارچه........................... 52

1-7-2- مقدمه................................. 52

2-7-2- خصوصیات موثر بر خواص استحکامی کششی پارچه 52

3-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه.............. 55

4-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه با باریکه‌ای از پارچه 56

بخش دوم: نتایج بدست آمده از آزمایشات......... 58

8-2- محاسبه سختی خمشی........................ 58

1-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت تار.. 58

2-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ^ס45 58

3-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت تار.... 59

4-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت پود.... 59

5-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت مورب ^ס45 60

9-2- محاسبه استحکام.......................... 61

1-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت تار 61

2-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ^ס45 62

3-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت تار 63

4-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت پود 64

5-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت مورب ^ס45 65

10-2- محاسبه سختی برشی....................... 66

1-10-2- سختی برشی برای پارچه کامپوزیتی....... 66

2-10-2- سختی برشی برای پارچه پیراهنی......... 66

فصل سوم: نتیجه‌گیری

1-3- مقدمه................................... 67

2-3- مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 67

3-3- مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 68

4-3- نتایج .................................. 68

ضمائم........................................ 69

منابع و مآخذ

فهرست منابع فارسی............................ 95

فهرست منابع غیرفارسی......................... 96

فهرست جداول

1-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی 44

2-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی.. 45

3-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت تار 61

4-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت تار 61

5-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (^o45) 62

6-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (^o45) 62

7-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت تار 63

8-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت تار 63

9-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت پود 64

10-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت پود 64

11-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت مورب (^o45) 65

12-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت مورب (^o45) 65

1-3- جدول: مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 67

2-3- جدول: مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 68

فهرست شکل‌ها

1-1- شکل: کامپوزیت طبیعی................... 5

2-1- شکل: کاهگل (خشت)...................... 7

3-1- شکل: واسطه ارتباط بین الیاف و ماتریس. 11

4-1- شکل: تفاوت ساختاری بین کامپوزیتها و فلزات 12

5-1- شکل: شکل کلی انواع کامپوزیت‌ها......... 15

6-1- شکل: طبقه بندی کامپوزیتها از دیدگاه دیگر 18

7-1- شکل: روش چند سطحی برای ساختمان های کامپوزیت پارچه بافته شده.............................................. 25

8-1- شکل: ترمینال حج در عربستان سعودی...... 32

9-1- شکل: گنبد پارچه‌ای در لندن............. 33

10-1- شکل: استادیوم ورزشی در کالیفرنیا..... 33

11-1- شکل: ساختار سازه پارچه‌ای............. 34

12-1- شکل: چگونگی تشکیل سازه پارچه‌ای........ 35

13-1- شکل: سازه‌های هوایی................... 36

14-1- شکل: سازه‌های کششی.................... 36

15-1- شکل: سقف خانه........................ 38

16-1- شکل: گنبد............................ 39

17-1- شکل: سالن‌های نمایش................... 39

18-1- شکل: استادیوم‌های ورزشی............... 40

19-1- شکل: پارکهای تفریحی.................. 40

20-1- شکل: سالن نمایشگاه................... 41

1-2- شکل: منحنی تنش- کرنش یک ماده در منطقه‌ای که رفتار کشسان از خود نشان می‌دهد......................................... 46

2-2- شکل: اصول اندازه گیری خمش پارچه....... 49

3-2- شکل: روش آزمایشگاهی بررسی خمش پارچه... 50

4-2- شکل: اثر تاب بر استحکام نخ........... 53

5-2- شکل: دستگاه استحکام سنج کششی پارچه.... 57

چکیده

از دیر هنگام استفاده از سازه های پارچه ای در زندگی بشر نقش اساسی داشته است. انسانها از سازه های پارچه ای (چادر) به عنوان سرپناه برای محافظ از سرما و برف و باران استفاده می کردند. اما سازه های پارچه های امروزی تغییرات فراوانی کرده است. سازه های پارچه در این مقاله در مورد آن بررسی انجام گرفته است از پارچه های کامپوزیتی ساخته شده و بیشتر در سقف های استودیوم، نمایشگاه و سایه بان­ها استفاده می گردد. در صنعت نساجی پارچه های کامپوزیتی از ترکیب پلی استر و رزین وینیل و همچنین الیاف شیشه و رزین تفلن تولید می شوند.

امروزه الیاف، انواع پارچه‌ها و دیگر مواد نساجی در ساختمان‌سازی جایگاه مناسبی پیدا کرده‌اند. زیرا نسبت به آجر و ملات، سبکتر و قابل انعطاف‌ بوده و در زمان بسیار کمی بنا می‌شوند. همچنین توانایی پوشاندن سطح وسیعی را با بکار بردن کمترین مواد را دارند. در این پروژه علاوه بر معرفی و ضرورت سازه‌های پارچه‌ای، خواص مکانیکی پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در آنها بررسی می‌شود که نمونه پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در سازه های پارچه ای که در این پروژه مورد بررسی شده از شرکت اطلس تهیه شده و تنها یک نمونه انتخاب و خواص آن اندازه گیری شده است. برای درک بهتر این خواص، مقایسه‌ای بین این پارچه و پارچه مورد استفاده در پوشاک انجام گرفته که نمونه (پارچه پیراهنی) از کارخانه یزدباف تهیه گردیده و تنها یک نمونه مورد آزمایش قرار گرفته است که شامل مقایسه استحکام، سختی خمشی، سختی برشی و خواص ظاهری (جنس، وزن، تراکم و...) می‌باشد. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که پارچه کامپوزیتی 4 برابر پارچه پیراهنی استحکام داشته و سختی خمشی آن در جهت تار 60 برابر و در جهت مورب 32 برابر پارچه پیراهنی می‌باشد و علاوه بر این 5 برابر پارچه پیراهنی وزن دارد.

کلمات کلیدی: پارچه کامپوزیتی- خواص مکانیکی- سازه پارچه‌ای

بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آن

1-1- تاریخچه

ترکیب مواد برای ساختن یک ماده جدید با خواص بهتر از گذشته دور مطرح بوده است.استفاده کارگران از ساقه های بریده شده درختها، استفاده سامورائی های ژاپنی از فلزات چندلایه در ساخت شمشیر واستفاده هنرمندان از کاغذهای لایه لایه در اندازه های مختلف برای ساخت ابزار آلات هنری از نمونه های کاربردی ترکیب مواد از گذشته دور است. ]2[

مبدا و زمان مشخصی درباره استفاده از مواد مرکب در دست نیست، اما به گواهی تاریخ در مصر باستان از «کاه‌گل» برای ساخت بناها استفاده می‌شده است. همچنین در 8000 سال قبل از میلاد نیز فلسطینی‌ها از نی و حصیر در ساخت آجر و از حرارت خورشید برای عمل آوردن آن استفاده می‌کردند. در 5000 سال قبل از میلاد در خاورمیانه از اولین ماده مرکب که در آن پلیمر به کار رفته بود، برای قیراندود کردن قایقها استفاده می‌شد. در 1500 سال قبل از میلاد نیز از چوبهای لایه لایه، با چسب طبیعی گیاهان و درختان و یا سریش و تخم‌مرغ استفاده می‌گردید. با بسط و توسعه شیمی آلی در سال 1847 «برزیلوس» شیمیدان سوئدی اولین رزینها را تهیه کرد و در سال 1909 رزین با کالیت (رزین فنل فرمالدئید) بدست آمد. در سال 1930 دانشمندان به فکر استفاده از مواد تقویت‌کننده افتاده و مفهوم جدید مواد مرکب را پایه‌گذاری کردند. در سال 1942 پلی استر تقویت شده با شیشه، 1946 مواد مرکب با رزین اپاکسی، 1964 کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف هیبریدکربن و شیشه، در سال 1975 مواد مرکب هیبریدی از الیاف آرامیدی- گرافیت ساخته شده است. اخیراً نیز از علم ژنتیک برای رسیدن به تارهای مقاومت بالا در مواد مرکب استفاده می‌شود. ]4[

در این رابطه می‌توان به الیاف ابریشمی اشاره نمود که از این طریق تهیه شده‌اند که حدود پنج برابر لیفی فولادی با همان قطر مقاومت دارند. ضمن آنکه دانسیته کمتری نیز دارند. ]4[

قدمت اولین ماده کامپوزیتی با رفتار بالا و پیشرفته به قدمت بشر وحیات وی است: استخوان ها و بافت ماهیچه یک کامپوزیت لایه لایه چند جهتی[1] هستند، تایر اتومبیل نیز یک کامپوزیت امروزی است .امروزه ،الیاف در داخل مواد برای ایجاد مقاومت[2] وسفتی[3] استفاده می‌شوند و گذشته از آن سازندگان از تقویت کنندگان مقاوم در مقابل حرارت برای پخت سریع کامپوزیت‌ها ، بدون ایجاد تنش های داخلی بالادرآنها ، استفاده می کنند. ]2[

2-1- مقدمه

سازندگان، طراحان و مهندسین، کاربرد مواد کامپوزیت را جهت تولید محصولاتی با کیفیت بالا، بادوام و ارزان مفید تشخیص داده‌اند. مواد کامپوزیت در محصولات زیادی در زندگی روزمره ما یافت می‌شوند، از اتومبیلهایی که بر آن سوار می‌شویم تا قایقها، چوبهای اسکی و گلف که در تعطیلات آخر هفته استفاده می‌کنیم. علاوه بر این، کامپوزیتها در بسیاری از کاربردهای صنعتی حساس، هوافضا و نظامی استفاده می‌شوند. ]4[

در بازاری که تقاضا برای محصول همواره در حال افزایش است، مواد کامپوزیت ثابت کرده‌اند که در کاهش هزینه‌ها و افزایش کارآیی، می‌توانند موثر باشند. کامپوزیتها، مشکلات را حل می‌کنند، سطح کارآیی را بالا می‌برند و توسعه محصولات جدید را قادر می‌سازند. در ایالات متحده، ساخت کامپوزیتها، یک صنعت 25 میلیون دلاری در سال است و یکی از معدود صنایعی است که در آن نسبت به دیگر رقبای خارجی کمی پیشرفته‌تر است. بیش از 3000 مرکز در ارتباط با ساخت قطعات و توزیع مواد کامپوزیت در آمریکا وجود دارند. این امکانات، بیش از 236000 نفر را به کار گمارده است. علاوه بر آن حدود 250.000 نفر در ارتباط با تجارت این صنعت شامل، تهیه‌کنندگان مواد، فروشندگان تجهیزات و دیگر پرسنل پشتیبانی کننده، مشغول به کار می‌باشند. ]4[

در حدود 90% کامپوزیتهای تولید شده، از الیاف شیشه و رزین پلی استر و وینیل استر استفاده می‌شود. 65% کامپوزیتها با استفاده از روش قالبگیری باز ساخته می‌شوند و 35% باقیمانده با استفاده از روشهای قالبگیری بسته یا پیوسته تولید می شوند. ]2[

کامپوزیتها به طور گسترده‌ای به عنوان پلاستیکهای تقویت شده غالباً، الیاف تقویت‌کننده، فایبرگلاس (Fiber Glass) می باشند گرچه الیافی با استحکام بالا نظیر آرامید (Aramid) و کربن (Carbon) در کاربردهای پیشرفته به کار برده می‌شوند. ]2[

ماتریس پلیمری (Polymer Matrix) معمولاً شامل رزین ترموستی (Thermoset Resin) نظیر پلی استر، وینیل استر و رزینهای اپاکسی می‌باشد. رزینهای خاصی نظیر فنولیک،پلی اوره‌تان و سیلیکون برای کاربردهای ویژه استفاده می شوند. رزین‌های مصرفی معمولاً در ضمن فرآیند قالب گیری، شبکه‌ای شده و منسجم و جامد می‌گردند. این فرآیند به نام فرآیند شبکه‌ای شدن معروف است. به علت انجام این فرآیند مقاومت شیمیایی، حرارتی و خواص فیزیکی و دوام سازه‌ای کامپوزیت افزایش می‌یابد. به دلیل مزایای بی شمار کامپوزیت‌ها کاربرد این مواد در بازارهایی نظیر حمل و نقل، ساختمان، سازه‌های دریایی، سازه‌های خیلی قوی، محصولات مصرفی، وسایل برقی، هواپیما و هوافضا، وسایل وتجهیزات تجاری روبه افزایش است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

1- استحکام بالا: مواد کامپوزیت برای نیازهای استحکامی خاص در یک کاربرد می‌توانند طراحی شوند. مزیت بارز کامپوزیتها نسبت به سایر مواد، توانایی استفاده کردن از تعداد زیادی از ترکیبهای رزینها و تقویت‌کننده‌ها و بنابراین رسیدن به خواست مشتری از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی سازه می‌باشد.

2- سبکی: کامپوزیتها، موادی را ارائه می‌دهند که می‌توانند هم برای استحکام بالا و هم وزن کم طراحی شوند. در حقیقت کامپوزیتها جهت تولید سازه‌هایی با بالاترین نسبت استحکام به وزن شناخته شده برای بشر به کار برده می شوند.

3- مقاومت در برابر خوردگی: کامپوزیتها، مقاومت طولانی مدتی را در کار در محیطهای شیمیایی و دمایی ارائه می‌دهند. کامپوزیتها، موادی منتخب برای قطعاتی محسوب می‌شوند که در محیطهای بازی، کاربردهای شیمایی و دیگر شرایط محیطی قرار دارند.

4- انعطاف‌پذیری طراحی: کامپوزیتها نسبت به دیگر مواد این مزیت را دارند که می‌توانند با شکلهای پیچیده نسبت به هزینه کم، قالبگیری شوند. انعطاف‌پذیری در ایجاد شکلهای پیچیده، به طراحان آزادی عمل می دهد که این موضوع نشان‌دهنده موفقیت کامپوزیتها است.

5- بادوام بودن: سازه‌های کامپوزیتی عمری با دوام و طولانی را دارا هستند. این خصوصیت با حداقل نیازمندی‌های تعمیر و نگهداری توام گشته است. طول عمر کامپوزیتها در کاربردهای حساس مزیت به شمار می‌رود. در نیم قرن توسعه کامپوزیتها، سازه های کامپوزیتی به گونه‌ای خوب طراحی شده‌اند که هنوز کاملاً فرسوده نشده‌اند. ]4[

امروزه، صنعت کامپوزیتها به عنوان یک ارائه دهنده اصلی مواد به رشد خود ادامه می‌دهد به صورتی که بیشتر طراحان، مهندسین و سازندگان از مزایای این مواد همه کاره مطلع شده‌اند. ]4[

مواد مرکب (composite materials) به دلیل دارا بودن مقاومت بالا و وزن کم، یکی از مواد بسیار مناسب برای مهندسین سازه می‌باشد. کاربرد این مواد در سازه‌های هواپیما، کشتی، قایق، ماشین و نظیر آن روند صعودی داشته و رفته رفته جای خود را در دیگر زمینه‌های صنعتی به طور کامل باز کرده است. ]4[

3-1- کامپوزیتها چه هستند؟

کلمه کامپوزیت می‌تواند در چند جای مختلف به کار برده شود و تعریف آن می‌تواند در محدوده‌ای از یک حالت عمومی تا حالتی خیلی خاص به کار رود. ترکیب چند تصویر به داخل یک تصویر به عنوان یک تصویر کامپوزیتی شناخته می‌شود که ترکیبی از اجزای مختلف است. مواد کامپوزیت هم، ترکیبی از اجزای مختلف هستند.

تعریف جامع یک کامپوزیت عبارت است از: دو ماده غیریکسان که در صورت ترکیب، ماده حاصله از تک تک مواد قوی‌تر می شود. کامپوزیتها می‌توانند هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی (ساخت بشر) باشند. ]2[

			سلولز + لیگنین = چوب

شکل 1-1- کامپوزیت طبیعی ]2[

چوب مثال خوبی از یک کامپوزیت طبیعی است که در شکل 1-1 نشان داده شده است. چوب ترکیبی از الیاف سلولزی (Cellulose) و لیگنین می‌باشد. الیاف سلولزی استحکام را ایجاد می‌کنند و لیگنین چسبی است که الیاف را به هم می‌چسباند و پایدار می‌کند. بامبو (Bamboo) (نی یا خیزران)، یک سازه کامپوزیتی چوبی بسیار کارآمد می‌باشد. اجزای آن عبارتند از: سلولز و لیگنین، همانگونه که در دیگر چوبها نیز هست. ضمناً بامبو توخالی است و این امر باعث می شود که سازه‌ای سفت و خیلی سبک باشد. چوبهای بلند ماهی‌گیری کامپوزیتی و بدنه چوبهای گلف، کپی این طرح طبیعی می‌باشند. ]2[

تخته چند لایی، یک کامپوزیت ساخت بشر است که ترکیبی از مواد طبیعی و مصنوعی می‌باشد. این لایه‌های نازک چوب یا چسب به هم چسبانده می‌شوند و تشکیل صفحاتی تخت از چوب لایه‌گذاری شده، که از چوب طبیعی قوی‌تر هستند را می‌دهند. ترکیبات دیگری از مواد طبیعی ساخت بشر وجود دارند که کامپوزیتهای مفیدی را تشکیل می‌دهند. مصریان باستان کامپوزیتها را ساختند. آجرهای خشتی مثال خوبی هستند. ترکیبی از کاه و گل، کامپوزیتی را تشکیل می‌دهد که هم از گل و هم از کاه به تنهایی قوی‌تر است. ]2[

بتن و فولاد ترکیب می‌شوند تا سازه‌هایی را ایجاد کنند که صلب و قوی هستند. (بتن مسلح) اینها نمونه‌هایی از ماده کامپوزیتی کلاسیک هستند که در آنها اشتراک مساعی بین مواد وجود دارد. در این حالت، اشتراک مساعی به معنای این است که ترکیب مواد قوی‌تر است و از تک تک مواد بهتر عمل می‌کند. بتن صلب هست و استحکام فشاری خوبی دارد در حالی که فولاد استحکام کششی بالایی دارد. نتیجه این است که این سازه هم از نظر کشش و هم از نظر فشار قوی می‌باشد. محصول کامپوزیتی دیگری که ما با آن خیلی آشنا هستیم، تایر لاستیکی است. تایر اتومبیل ترکیبی است از مخلوط لاستیک و تقویت‌کننده‌ای نظیر فولاد، نایلون، آرامید یا دیگر الیاف. لاستیک به عنوان ماتریس عمل می‌کند و تقویت کننده را در جای خود نگاه می‌دارد. ماتریس، چسبی است که الیاف را در جای خود نگاه می‌دارد. ]2[

همانطور که در شکل 2-1 ملاحظه می‌شود در قدیم از کاه بعنوان تقویت کننده در گل استفاده می‌شده است.

شکل 2-1- کاهگل (خشت) ]2[

یک تعریف ویژه از کامپوزیت برای اهداف ما چنین است:

ترکیبی است از الیاف تقویت کننده و یک ماتریس پلیمری.

برای مثال، رزین پلی استر (Polyester) ماتریس و الیاف شیشه تقویت کننده است. الیاف شیشه استحکام کششی و رزین استحکام فشاری و صلبیت را ایجاد می‌کنند. ]2[

در تعریف مواد کامپوزیتی، باید دقت کرد که خواص، خصوصیات و مشخصات آنها به خوبی بیان شوند، با این حال این امر اختیاری است و به سلیقه افراد بر می گردد. بسیاری به سادگی گفته‌اند که مواد کامپوزیت از ترکیب دو یا چند ماده برای تشکیل ماده مفید جدید و یا بدست آوردن خاصیت مشخصی از ماده تشیکل شده‌اند. بعضی مواقع، از لغات میکروسکوپیک وماکروسکوپیک نیز برای توصیف سطح مشخصات ماده استفاده شده است. این تعریف گسترده است و محدوده وسیعی از کاربردها را می پوشاند. برای روشن شدن مطلب، تیری ساخته شده از المان‌های مسی وتیتانیومی در نظر گرفته می شود. این کامپوزیت در یک سطح ماکروسکوپیک، در نظر گرفته شده که برای بالا بردن وابستگی رفتار ماده به درجه حرارت، با توجه به از بین رفتن ضرایب انبساط حرارتی میان مس و تیتانیوم، استفاده شده است. این سیستم ازکامپوزیت که از دو ماده مختلف تشکیل شده با تعاریف جدید از کامپوزیت هایی که در صنایع هوایی، اتومبیل و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می شوند تطابق ندارد. ]2[

4-1- صنعت کامپوزیتها

صنعت کامپوزیتها، عموماً توسط بازارهایی که از محصولات کامپوزیتها استفاده می‌کنند مشخص می‌گردد. کامپوزیتها توسط هزاران سازنده محصولاتی که در سه مقوله زیر کار می‌کنند شناخته می شوند: کامپوزیتهای مصرفی، کامپوزیتهای صنعتی و کامپوزیتهای پیشرفته. ]2[

1-4-1- کامپوزیتهای مصرفی

صنعت کامپوزیتها به مدت بیش از 50 سال جا افتاده است و محصولات مصرفی نظیر قایقها، اتومبیلها و محصولات بازسازی شده از اوایل دهه 1950 ساخته شده‌اند.

گرچه غالباً، و نه همیشه، کامپوزیتهای مصرفی شامل محصولاتی می‌باشند که به یک پرداخت تزئیناتی نیاز دارد (نظیر قایقها، وسایل بازسازی شده، پوشش حمامها و وسایل ورزشی) در بسیاری از حالتها، پرداخت تزئیناتی، یک پوشش شناخته شده به عنوان ژل کت (Gel Coat) درون قالب است. کامپوزیتهای مصرفی، بخش عمده‌ای از کل محصولات بازار را به خود اختصاص می‌دهند. ]2[

2-4-1- کامپوزیتهای صنعتی

تنوع وسیعی از محصولات کامپوزیتی در کاربردهای صنعتی، جاهایی‌ که مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد در محیطهایی با شرایط بد را می‌طلبد مصرف می شوند. به طور کلی رزینهای در حد متوسط نظیر ایزوفنالیک و وینیل استر برای مشخصه‌هایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز می باشند و الیاف شیشه (فایبرگلاس) تقریباً همواره به عنوان الیاف تقویت کننده به کار می‌روند.

محصولات کامپوزیتی صنعتی شامل مخازن زیرزمین، لوله‌کشی‌ها، دودکشها، اجزاء عملیات تصفیه آب، مخازن تحت فشار و گروهی دیگر از محصولات می‌باشند. ]2[

3-4-1- کامپوزیتهای پیشرفته

این بخش از صنعت کامپوزیتها با استفاده از سیستمهای رزینی با عملکردی بالا و گران‌قیمت و الیاف تقویت کننده‌ای با استحکام و سفتی بالا مشخص می‌گردند. صنعت هوافضا شامل انواع هواپیماهای نظامی و تجاری، مشتری اصلی برای کامپوزیتهای پیشرفته می‌باشد. این مواد همچنین برای استفاده در ابزارهای ورزشی، جاهایی که عملکرد بالایی نیاز هست نظیر چوبهای گلف، راکتهای تنیس، چوبهای بلند ماهی‌گیری و کمانهای تیراندازی و جاهایی که خواصی نظیر نسبت استحکام بالا به وزن کم مدنظر است به عنوان مواد پیشرفته استفاده می‌شوند.

رزین اپاکسی (Epoxy) و الیاف تقویت کننده آرامید، کربن یا گرافیت در این قسمت بخش مهمی از بازار را به خود اختصاص می‌دهند. ]2[

5-1- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب

عمده ساختارهایی که در مواد مرکب استفاده می شوند عبارتند از:

الف ) زمینه[4]: بدنه ، حافظ ومحدود کننده ترکیب است وفرمی توده‌ای و پیوسته به آن می دهد و می تواند از فلزات[5] ، پلیمرها[6] ، یا سرامیک ها می باشد:

ب) ساختار اصلی: شامل

³ الیاف یا رشته ها[7]

³ ذرات[8]

³ لایه ها[9]

³ پولکها[10]

³ پر کننده ها [11]

زمینه با توجه به نوع کاربرد کامپوزیت وخواص لازم انتخاب می شود ولی مهمترین خاصیتی که باید داشته باشد این است که به خوبی به ساختار یا ساختارهای دیگر بچسبد و آنها را کنار هم نگه دارد. به دلیل مخلوط کردن مواد، همیشه بین ساختارهای مختلف یک ناحیه رابط وجود دارد که می تواند شامل یک سطح یا دو سطح واسط[12] باشد، هنگامی که یک واسطه[13] ارتباط یا حالت واسطه بین زمینه وساختار اصلی وجود داشته باشد، دو سطح واسط خواهیم داشت. زمانی از واسطه ارتباط بین زمینه وساختارها استفاده میشود که زمینه به خوبی به ساختار اصلی نچسبد که ساختار آن را می‌توانیم در شکل 3-1 مشاهده کنیم. ]4[

بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌های آنساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکبکامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای)

مشکلات مرتبط با بافندگی حلقوی نخ فیلامنت ابریشمی

در طول دو دهه گذشته تکنولوژی بافندگی حلقوی به صورت قابل توجه با معرفی ساختارهای گوناگو نو با استفاده از نخهای جدید و اصلاح شده و همه کاره بودن تجهیزات حلقوی مدرن ترقی داده شده است استفاده موفق نخها در بافندگی حلقوی وابسته به خصوصیات نخ و انتخاب پارامترهای فرآیند بافندگی می باشدتجهیزات کیفیتی نخ برای بافنگی حلقوی نخهای مورد انتظار برای بافندگی را

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	970 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	23

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

مقدمه:

در طول دو دهه گذشته تکنولوژی بافندگی حلقوی به صورت قابل توجه با معرفی ساختارهای گوناگو نو با استفاده از نخهای جدید و اصلاح شده و همه کاره بودن تجهیزات حلقوی مدرن ترقی داده شده است. استفاده موفق نخها در بافندگی حلقوی وابسته به خصوصیات نخ و انتخاب پارامترهای فرآیند بافندگی می باشد.تجهیزات کیفیتی نخ برای بافنگی حلقوی نخهای مورد انتظار برای بافندگی را ممکن می سازد.برای مثال عملکرد نخها خوب خواهند بود اگر فرآیند خوب اتفاق بیافتد یعنی الاستیسیته خوب و ازدیاد طول مناسب و پرز و مقاومت سایشی کم و زیردست نرم و تغییر در نمره نخ کم باشد.بعلاوه تولید یک پارچه خوب می تواند با خصوصیات نخ مانند کار تا حد پارگی بالا و استحکام حلقه و میزان تاب نخ ومقاومت قابل قبول و مقاومت پیچشی کافی مورد انتظار باشد.این مقاله با مشکلات مواجه شده در بافندگی حلقوی ابریشم سر و کار دارد.

ابریشم دارای یک درخشندگی استثنایی و استحکام خوب بین الیاف طبیعی میباشد.پارچه بافته شده حلقوی ابریشمی به عنوان محصول خاص که میتواند به عنوان یک محصول خود را در رقابت وگوناگونی محصولات بازار جهانی نساجی مطرح کند مورد توجه می باشد.

با توجه به بافندگی حلقوی الیاف فیلامنتی ابریشم مشاهده شده بود که تعداد لاها در نخ و مقدار تاب نخ وابسته به هم هستند و اثر آنها روی خصوصیات پارچه مهم است.اگر تعداد لاهای نخ افزایش یابد نتیجه ای که می دهد یک نخ زبری که مناسب برای تولید پارچه

حلقوی مناسب نخواهد بود و با افزایش در تعداد لاها وتاب نخ نیاز خواهیم داشت به چسباندن لاها و فیلامنت ها به همدیگر. بعلاوه افزایش تاب تمایل نخ برای گوریدگی بیشتر خواهد شد و پس از آن باعث شکست سوزن و یا نخ پارگی در هنگام بافندگی می شود(به خاطر گیر کردن نخها).عمده دست آورد این کار این است که انتخاب فیلامنت ابریشمی و دنیر و تعداد لاها و میزان تاب و گیج ماشین و ساختمان پارچه دربافندگی حلقوی تجاری فیلامنتهای ابریشم عوامل مهمی هستند. فرآیند شیمیایی فیلامنتهای نخ یک روش برای قابلیت بافندگی حلقوی ابریشم می باشد.نخهای ابریشمی به طور معمول خیلی الاستیک و انعطاف پذیر میباشند و زیر دست نرم و حالت کشسانی دارند.

مشکلات مرتبط با بافندگی حلقوی نخ فیلامنتی ابریشم با رفتار نخ بسته تغذیه و تنش نخ در گیر است و همچنین بحث شده می باشد.

معرفی:

یک پارچه حلقوی ابریشمی سطح صافی دارد و هنگام پوشیده شدن یک احساس رضایت بخش را برای فرد ایجاد می کند و به عنوان یک پارچه به صورت خاصی مناسب برای پوشاک خانمها می باشد زیرا این پارچه این پارچه بدون چروک ، نرم، سبک وزن و زیر دست نرمی را دارا می باشد. عموما پارچه های حلقوی تمایل به درآمدن به اشکال بدن را دارند و خود را به راحتی با حرکتهای بدن وفق می دهند، پارچه های حلقوی شرایط و حالات زیادی در الاستیسیته و برگشت پذیری دارا هستند بر خلاف پارچه های تاری پودی که درجه از دیاد طول کمی دارند . خاصیت منحصر به فرد یک پارچه حلقوی قابلیت کشیدگی آن می باشد . یک پارچه حلقوی اساسا یک ماده الاستیک بالا می باشد.

اثر الیاف و کیفیت نخ روی خصوصیات پارچه حلقوی:

خصوصیات الیاف مانند طول الیاف ، کار تا حد پارگی ، ازدیاد طول، رفتار مالشی، شاخص کیفیت الیاف هستند و فاکتورهای عمده ای هستند که روی خصوصیات پارچه حلقوی تاثیر می گذارند . شاخص های نخ مانند نمره نخ ، تاب ، رفتار مالشی، سختی خمشی . گره ها در نخ و عیوب و استحکام نخ نقش اساسی را در کارایی نخ برای بافندگی حلقوی را بازی می کنند. دیگر شاخص مهم که علاوه بر این ها که گفته شد وجود الیاف کوتاه در سیستم ریسندگی نخ می باشد.

کارایی نخها برای بافندگی حلقوی:

امروزه ، نخهایی که برای بافندگی حلقوی بکار می روند نخ های تولیدی از سیستمهای رینگ ، روتور ، ایرجت، و سایرو وغیره می باشند . این نخ ها از نکته نظر مهندسی با کارایی متفاوتی می باشند و خصوصیات ذکر شده بالا در هر سیستم متفاوت می باشد. اگر چه بعضی از این خصوصیات نامطلوب و نیاز بیجا برای پارچه تکمیلی می باشند که تاثیر در مقاومت در مقابل پرز شدن ، راحتی و زیر دست و مقاومت سایشی و خصوصیات ابعاد اثر می گذارند.

توسعه و پیشرفت نخ ابریشمی برای پارچه های حلقوی:

پژوهش انجام شده توسط TAMAKO HATA و HIROSHI KATO نشان می دهد که فرآیندهایی مانند رفتار جمع شدگی نمکی و پراکندگی الیاف و در رفتار رزینی برای بالا بردن کارایی ابریشم در بافندگی حلقوی استفاده شده اند.

جمع شدگی نمکی توسط خیساندن نخهای تابیده بدون آهار تعریف می شود و رفتار آنها برای تقریبا 60-30 ثانیه در دمای C80 در یک محلول غلیظ نیترات کلسیم با سنگینی مخصوص145/1 و یک جمع شدگی در رنج 50-30% می توان به دست آورد سپس نمونه نخها دوبار در حمام آهار با غلظت G/L10 در دمای C95 قرار گرفته می شوند بعد از آن به عنوان الیاف متفرق معرفی می شوند پس رفتار سطحی توسط رزین و سرانجام یک رفتار با یک ماده معرف آنتی استاتیک داده می شود.

نخ به دست آمده به شرح بالا کمی ضخیمتر و تجعد بیشتر و تبدیل به نخی با انبوهی بیشتر می گردد. همچنین مشاهده می شود که تاب دادن و خمش نخ با افزایش جمع شدگی نمکی آسانتر شود. این رفتار شاید به یک تخریب جزئی در مناطق بلوری در لیف ابریشم و یک افزایش نتیجه بخش در مناطق آمورف نسبت داده باشد.

معمولا درجه آرایش یافتگی مولکولی در ابریشم نسبت به الیاف دیگر در قسمت آمورف معمولا بالاست و توسط جمع شدگی نمکی پایین آورده می شود . راحتی در افزایش تاب دادن با افزایش یافتن جمع شدگی نمکی در نخی با زیر دست سخت و فاقد نرمی و انبوهی افزایش می یابد . یک پایداری افزایش یافته در تغییر شکل خمش و شدت خمش افزایش یافته هم مشاهده شده است.به هر حال عمل رفتار تعداد تاب ها به نظر نمی رسد که روی زیر دست پارچه اثر کند.

بافندگی حلقوی ابریشم:

یک نخ ابریشمی آماده شده کمک به پیشرفت گوناگونی محصولات ابریشمی میکند. بافندگی حلقوی ابریشم به سختی یک تکنولوژی جدید باشد اگر چه آن به محبوبیت منتظره نسبت زیرا مشکلات مرتبط در حلقوی ابریشم بازار پوشاک خاصش را دارداست.

گوناگونی محصولات در بافندگی حلقوی یک روش برای غلبه بر سبقت گرفتن در بازارهای بیرونی می باشد.هند به عنوان موقعیت دوم در جهان بازار ابریشم به شمار می روند. هند می تواند به عنوان یک تولید کننده در مواد خام آن را فراهم کند و پیشرفت فزایشی در گوناگونی محصولات ابرشمی و همچنین بالا بردن صادرات ابریشمی اش از سهم حاضز 2% اش در جهان به عنوان یک ابتکار خواهد بود و همچنین به عنوان یک درآمد اضافه بر کشور هند خواهد شد.

مشکلات مرتبط با بافندگی حلقوی ابریشم:

نمره نخ:

یکی از بزرگترین اشکالات ماشین حلقوی به عنوان مقایسه با ماشین بافندگی تاری پودی روی این است که ماشین حلقوی فقط روی یک رنج دقیق در نمره نخ ها می تواند بافته شود. در ماشین تاری پودی از طرف دیگر با هر نخ می توان بافت را انجام داد و فقط با عوض کردن شانه و در وردها می توان با نخهای دیگر بافت را انجام داد. ولی گیج ماشین بافندگی را نمی توان عوض کرد( چون فاصله بین دو سوزن ثابت است). بنابراین فقط یک نخ خاص روی ماشین با گیج خاص می تواند بافته شود. اگر انتخاب دینر نخ نامناسب باشد مشکلات به وجود خواهند آمد.( به علت حرکت سوزنها برای تشکیل حلقه). زیرا این به خاطر ورود نخ است که می خواهد از فضای بین دو سینکر عبور کنند.اگر فضای بین دو سینکر کافی نباشد. به خاطر قطر نخ بزرگتر باعث به وجود آمدن نخ پارگی یا شکستگی سوزن می شود .نمره نخ یک فاکتور کلیدی است در از پیش تعیین نمودن چگالی پارچه . بهترین دنیر نخ ابریشم( گفته می شود کمتر از 20 دنیر)برای بافندگی گردباف مناسب نمی باشد. زیرا نخ متمایل به گریز از مسیر خواهد شد یا در قسمتی از سوزن گیر می کند و باعث در رفتگی حلقه در پارچه می شود.

تاب نخ:

یک مقدار تاب کم برای نخ مورد استفاده در بافندگی حلقوی مورد استفاده است زیرا یک نخ با تاب زیاد مشکلات زیادی هنگام بافت به وجود خواهد آورد و همچنین روی زیردست پارچه تاثیر خواهد گذاشن که یک پارچه معیوب از لول خورده شدن و پیچ خوردن شناخته می شود.

در مورد نخ فلامینت ابریشنی ، تعداد لاها در نخ و تاب نخ هر دو وابسته به هم می باشد. اگر تعداد لاها افزایش پیدا کند نمره نخ به طور متناظر افزایش پیدا خواهد کرد در نتیجه نخ مناسب برای محصولات سنگین و پارچه های چگالتر خواهد بود .ولی اگر نمره لاها افزوده شود یک درجه بزرگتر از تاب برای نگهداشتن لاها و فیلامتها کنار هم نیاز خواهیم داشت.علاوه بر آن با افزایش تاب. گرایش به پا ملخی شدن نخ همچنین بالا خواهد رفت و این می تواند باعث شکستگی سوزن و یا نخ پارگی ( به خاطر گیر کردن نخ) یا هر دو باشد.

مشکلات تاب بالا در نخ توسط آب عمل بخار زنی می تواند کاسته شود ولی بهتر آن است که یک نخ با تاب پایین در مقایسه با نخ استفاده شده برای پارچه های تاری پودی استفاده شود ومی تواند نقص خود را به خوبی در پارچه های تولید شده با کمترین نقص ایفا کند.

خصوصیات مالشی نخ:

رفتار مالشی یک نخ با توجه به عملکرد آن روی هر ماشین حلقوی خیلی مهم است . این رفتار و البته به خصوصیات سطحی نخ است که مقاومت مالشی را تعیین می کند هنگامی که نخها در تماس با قسمتهای دیگر ماشین حرکت می کنند.در طول فرآیند بافندگی حلقوی نخ ابریشم باید در تماس با تعداد مختلفی از سطح ماشین باشد به عنوان مثال دور سوزن و سینکر که در طول عبورش از قسمت های مختلف تنش آن افزایش می یابد. این در برگشت مانع از بافندگی بدون اشکال خواهد شد و باعث افزایش و شکستگی سوزنها و سوراخها در پارچه خواهد شد.

مشکلات مرتبط با بافندگی حلقوی نخ فیلامنت ابریشمیخصوصیات مالشی نخمشکلات مرتبط با بافندگی حلقوی ابریشم

اثر آماده سازی توسط آنزیم لیپاز بر روی خواص پلی استر گرافت شده با اکریلیک اسید

عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت منومر اکریلیک اسید روی پارچه پلی استر با استفاده از آغازگر بنزوئیل پراکساید انجام و شرایط بهینه عملیات (بالاترین درصد گرافت) در غلظت M930 منومر و M310×485 آغازگر به دست آمد سپس عملیات آماده سازی به وسیله هیدرولیز آنزیمی با لیپاز روی پارچه های خام و پس از آن عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی نمونه های آماده سازی شده انجام

دسته بندی	سایر گروه های علوم انسانی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	144 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	25

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

چکیده

عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت منومر اکریلیک اسید روی پارچه پلی استر با استفاده از آغازگر بنزوئیل پراکساید انجام و شرایط بهینه عملیات (بالاترین درصد گرافت) در غلظت M93/0 منومر و M^3-10×48/5 آغازگر به دست آمد. سپس عملیات آماده سازی به وسیله هیدرولیز آنزیمی با لیپاز روی پارچه های خام و پس از آن عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی نمونه های آماده سازی شده انجام گرفته و اثر شرایط مختلف عملیات آماده سازی نظیر زمان ، دما و غلظت روی کاهش وزن نمونه و درصد گرافت بررسی شده است. آزمایشات استحکام، رطوبت بازیافتی، تصویربرداری با SEM و طیف سنجی FTIR برای تعیین خصوصیات کالای گرافت شده مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که انجام عملیات آماده سازی با لیپاز به نحو قابل توجهی درصد گرافت حاصل روی کالا را افزایش می دهد.

کلمات کلیدی : کوپلیمریزاسیون گرافت، اکریلیک اسید، لیپاز، خواص فیزیک.

1- مقدمه

پلی اتیلن ترفتالات که امروزه یکی از مهم ترین الیاف مصنوعی را تشکیل می دهد حاصل تحقیقات وینفیلد و دستیار وی دیکسون بوده که برای اولین بار در سال 1941 در آزمایشگاه تهیه شده است. پلی استر در سال 1953 توسط دوپونت، به صورت انبوه تولید و به بازار عرضه شد. تولید پلی استر در دهه های 60 و 70 به صورت چشمگیری افزایش یافت. پلی اتیلن ترفنالات، پلیمر کندانسه ترفتالیک اسید، ترفتالیک دی متیل استر و یا دی متیل ترفتالات (DMT) با ایتلن- گلایکول است. مقدار رطوبت بازیافتی برای لیف پلی اتیلن ترفتالات در رطوبت نسبی (RH)20% و 65% در محدوده 4/0% تا 6/0% می باشد. این مقدار در رطوبت نسبی 100% تا 1% افزایش می یابد. جذب رطوبت،در محدوده ⁰c90-20 تقریباً مستقل از دما می باشد.

الیاف پلی استر ، دارای خواص مهمی نظیر استحکام بالا، مقاومت خوب سایشی، برگشت پذیری (الاستیستی) و ثبات ابعادی می باشند که به کالای تهیه شده از این الیاف دوام خواص بیشتری می بخشند. در مقابل ، این الیاف دارای خواص نامطلوبی چون آبگریز بودن، تمایل به تشکیل الکتریسته ساکن، تمایل به تشکیل پرزدانه و چرک شدن سریع می باشند. پوشاک تهیه شده از الیاف پلی استر به علت داشتن زیر دست نامطبوع، پائین بودن خاصیت عایق بندی گرمائی ، عدم جذب رطوبت و تماس نامطبوع با پوست بدن از راحتی در پوشش برخوردار نمی باشند. به کمک اصلاح الیاف مصنوعی می توان خصوصیات منفی آنها را کاملاً و یا تا حدودی کاهش داد. به طور کلی اصلاح عیوب پلی استر و در عین حال نگهداری از خواص خول آن به کمک یک روش امکان پذیر نبوده و به همین علت، اصلاح پلی استر با توجه به اهداف مورد نظر به کمک روش های متعددی صورت می پذیرد. اصلاح یک خاصیت ممکن است تضعیف خواص دیگری را به همراه داشته باشد

اصلاح الیاف پلی استر می تواند به روش های مختلف شیمیایی و یا فیزیکی انجام گیرد. مهم ترین روش های مورد مطالعه جهت اصلاح الیاف پلی استر شامل هیدرولیز قلیائی، هیدرولیز آنزیمی ، معرفی گروههای آبدوست روی سطح پلیمر توسط واکنش های کوپلیمریزاسیون گرافت و عمل با پلاسما می باشد.

گزارش های بسیاری به صورت ثبت اختراع و مقاله ، در مورد گرافت منومرهای متفاوت وینیل روی الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) ارائه شده است. هدف کلی از مطالعات گرافت، تحقیق و بررسی شرایط کوپلیمریزاسیون گرافت و یا خصوصیات الیاف گرافت شده می باشد. منومرهای متفاوتی جهت انجام عملیات گرافت روی الیاف، نظیر استایرن ، متاکریلیک اسید، متیل متاکریلات ، پارا پرمو استایرن ، اکریلو نیتریل و اکریل آمید مورد مطالعه قرار گرفته اند. رطوبت بازیافتی ، جذب آب ، هدایت الکتریکی و دیگر خواص ماده پلیمری گرافت شده به ترکیب منومر- پلیمر بستگی دارد.

کاربرد آنزیم ها در صنعت نه تنها از جنبه مسائل زیست محیطی بلکه از نظر اقتصادی نیز نسبت به مواد شیمیایی با اثر مشابه، دارای برتری می باشد. این دلایل سبب شده تا روند استفاده از آنزیم ها در صنعت نساجی رشد روزافزونی داشته باشد. امروزه انواع متعددی از آنزیم ها، می توانند جهت اصلاح سطح PET نیز استفاده شوند. دسته ای از آنزیم های لیپاز می توانند در هیدرولیزتعداد زیادی از آسترهای کربوکسیلیک که فاقد بار هستند، نقش کاتالیزوری داشته باشند که به این دسته از آنزیم ها، استرآزها می گویند. عمل PET با لیپاز موجب بهبود رطوبت پذیری و جذب رنگینه پارچه های PET می شود، در حالی که استحکام نمونه ها ، ثابت باقی می ماند. در مقایسه با هیدرولیز شیمیایی توسط عمل با قلیا، هیدرولیز آنزیمی دارای برتریثابت نگه داشتن پایداری مکانیکی می باشد، به این علت که آنزیم های موجود قادر به نفوذ به داخل ساختار لیف نمی باشند و بنابراین تنها به عمل روی سطح محدود می شوند. مقاومت بیشتری در مقابل لکه پذیری، رطوبت پذیری و رنگپذیری افزایش یافته پارچه های پلی اتیلن ترفتالات عمل شده با آنزیم های پلی استرآز (لیپاز، استرآز یا کیوتیناز) گزارش و مشخص شده که خصوصیات تشکیل پرزدانه (Pilling) پارچه های پلی استر، توسط عملیات آماده سازی با آنزیم، بهبود می یابد. در این پروژه به عنوان عملیات آماده سازی قبل از عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت روی کالای پلی استر، انجام عملیات آنزیمی با استفاده از دو آنزیم لیپولاز و لیپکس می باشد. در این روش، اثر PH حمام آنزیمی ، دما و مدت زمان انجام عملیات و نیز غلظت آنزیم مورد استفاده روی درصد کاهش وزن کالا در اثر عملیات آنزیمی؛ درصد گرافت ، میزان کاهش استحکام و میزان رطوبت بازیافتی پارچه گرافت شده جهت تعیین شرایط بهینه آماده سازی با آنزیم مورد برسی قرار گرفته است.

2- تجربی

2-1- مواد

سوبسترای به کار رفته در این آزمایشات ، پارچه پلی استر با بافت سرژهخ و تراکم تاری 31 تار در سانتیمتر و تراکم پودی 23 پود در سانتیمتر و وزن 47/94 گرم بر متر مربع می باشد. ابعاد نمونه مورد آزمایش برابر با cm15×cm15 بود. مواد شیمیایی به کار گرفته شده از نوع آزمایشگاهی و ساخت شرکت مرک (MERCK) آلمان بودند. آنزیم لیپکس (Lypex) ساخت شرکت Novozymes دانمارک و آنزیم لیپولاز ساخت شرکت سیبای سوئیس مرد مقایسه قرار گرفته اند.

2-2- دستگاه ها

دستگاه های مورد استفاده شامل دستگاه طیف سنجی (Nicolet Nexus 670) FTIR، میکروسکوپ الکترونی پویشی (Scanning Electron SEM Microscope) ساخت شرکت فیلیپس (Philips) از کشور هلند (مدل XL30) ، دستگاه استحکام سنج Instron ساخت کشور انگلیس (مدل TM-SM) و دستگاه رنگرزی آزمایشگاهی (تحت فشار) Linitest و حمام بن ماری با تنظیم دمای 20 تا 110 درجه سانتیگراد بودند.

3- روش ها

3-1- کوپلیمریزاسیون گرافت

در مرحله اول، پیش از هرگونه عملیات، نمونه های پارچه با استفاده از 2% شوینده تجاری (نسبت به وزن لیف OWF) و 50:1 L:G به مدت 30 دقیقه در دمای ⁰c70 شسته شدند.

برای انجام عملیات کوپلیمریزاسیون گرافت، ابتدا محلول حاوی بنزوئیل پراکساید با وزن مشخص در 10 میلی لیتر بنزن و آب مقطر تا L:G برابر با 100:1 تهیه و ظرف حاوی محلول در داخل کریستالیزور حاوی روغن گلیسرین روی هیتر چرخان قرار گرفت. در این حالت از هم زن برقی جهت هم زدن دائمی نمونه استفاده شد. بعد از رسیدن دمای محلول به دمای مشخص، محلول اکریلیک اسید با حجم مشخص و نمونه به ظرف پلیمریزاسیون اضافه شدند. بعد از یک ساعت زمان دادن، نمونه از محلول خارج ، با آب مقطر سرد آبکشی و به مدت 4 ساعت در آب مقطر جوش با 3 مرتبه تعویض آب جهت جداسازی هموپلیمر شکل گرفته بر سطح پلیمر تحت عملیات شستشویی قرار گرفت در مرحله آخر، خشک کردن در دمای محیط و سپس خشک کردن در آون جهت تعیین وزن خشک نمونه و محاسبه درصد گرافت انجام گرفت.

3-2- آماده سازی با آنزیم

عملیات آماده سازی پارچه خام شسته شده جهت انجام پیونددهی با استفاده از آنزیم با دو نوع آنزیم لیپولاز و لیپکس انجام گرفته است. ابتدا وزن مشخصی از آنزیم برای به دست آوردن غلظت ثابتی از محلول آنزیم در آب مقطر حل و برای تنظیم PH اسیدی از استیک اسید و برای تنظیم PH قلیائی از اتیلن دی آمین استفاده شده است. پس از تنظیم PH و دمای محلول، نمونه به ظرف حاوی محلول اضافه و برای زمان مشخص عمل شده است. در زمان انجام عملیات ، هم زدن محلول و نمونه به طور دائم و توسط هم زن برقی انجام گرفته است. پس از انجام واکنش، نمونه خارج و با مقدار زیاد آب سرد شستشو و با آب مقطر آبکشی شده است. سپس نمونه ها در دمای محیط خشک شدند و جهت تعیین وزن خشک نمونه ها به مدت 30 دقیقه در آون با دمای ⁰c115 و بعد از آن به مدت 30 دقیقه در دسیکاتور قرار گرفتند و سپس وزن شدند. درصد کاهش وزن نمونه های عمل شده با آنزیم با استفاده از فرمول زیر محاسبه شده است:

% کاهش وزن

اثر آماده سازی توسط آنزیم لیپاز بر روی خواص پلی استر گرافت شده با اکریلیک اسیدآماده سازی با آنزیمکوپلیمریزاسیون گرافت،

مقایسه ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع ( استیپل) با ریسندگی شیمیایی الیاف یکسره (فیلامنت)

یکی از اولین روش‌های تهیه منسوج بشر بر اساس ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع (استیپل) می‌باشد این روش قدیمی‌ترین و تا اواسط قرن بیستم میلادی تنها روش تولید نخ به حساب می‌آمده است سالهای سال تلاش بشر برای بالا بردن کیفیت منسوجات و کم کردن هزینه تولید آنها، صرف طراحی ماشین آلات با راندمان بیشتر جهت استفاده در این سیستم می گشت

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2656 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	416

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست

---

فصل اول: مقایسه ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع ( استیپل) با ریسندگی شیمیایی الیاف یکسره (فیلامنت)

1-1 ریسندگی مکانیکی از الیاف استیپل........ 1

1-1-1 بحث اقتصادی.......................... 2

1-1-1-1 ماشین آلات خط تولید................. 2

1-1-1-1-1 حلاجی............................. 2

1-1-1-1-2 کارد............................. 3

1-1-1-1-3 چندلاکنی.......................... 3

1-1-1-1-4 فلایر............................. 4

1-1-1-1-5 رینگ............................. 4

1-1-1-1-6 بوبین پیچی....................... 4

1-1-1-2 فضای اشغالی ماشین آلات.............. 5

1-1-1-3 نیروی انسانی مورد نیاز............. 6

1-1-1-4 انرژی مصرفی........................ 7

1-1-1-5 سرویس و نگهداری.................... 8

1-1-2 محدودیت تولید........................ 10

1-1-2-1 کیفیت.............................. 10

1-1-2-2 یکنواختی.......................... 10

1-1-2-3 ظرافت.............................. 11

1-1-3 تولید یکنواخت........................ 11

1-1-4 مواد اولیه........................... 12

1-2 ریسندگی شیمیایی از الیاف یکسره......... 13

1-2-1 پیشینه............................... 13

1-2-2 مزایای ریسندگی شیمیائی از الیاف یکسره 15

1-2-2-1 بحث اقتصادی........................ 15

1-2-2-2 محدودیت تولید...................... 16

1-2-2-3 تهیه مواد اولیه.................... 17

1-2-2-4 تولید یکنواخت...................... 17

1-2-3 روش های ریسندگی شیمیائی از الیاف یکسره 18

1-2-3-1 ذوب ریسی........................... 18

1-2-3-1-1 ساختار شیمیایی محصول ذوب‌ریسی..... 20

1-2-3-2 خشک ریسی........................... 21

1-2-3-3 ترریسی............................. 22

فصل دوم: بررسی خواص مکانیکی و حرارتی الیاف یکسره در رابطه با ساختمان داخلی و تغییر فرم الیاف

2-1 خواص مکانیکی........................... 24

2-1-1 تعریف خواص مکانیکی الیاف............. 24

2-1-2 تعریف اصطلاحات مورد استفاده در بحث خواص مکانیکی 26

2-1-2-1 نیروی پارگی........................ 26

2-1-2-2 تنش................................ 26

2-1-2-3 تنش مخصوص.......................... 26

2-1-2-4 قدرت‌مخصوص یا قوام‌نخ................ 27

2-1-2-5 کرنش............................... 27

2-1-2-6 منحنی تنش- کرنش.................... 28

2-1-2-6-1 ناحیه اول........................ 28

2-1-2-6-2 مدول اولیه....................... 29

2-1-2-6-3 نقطه تسلیم...................... 29

2-1-2-6-4 ناحیه دوم........................ 30

2-1-2-7 خزش................................ 31

2-1-2-8 افت تنش............................ 31

2-1-3 خواص مکانیکی الیاف یکسره............. 32

2-1-3-1 تأثیر کشش بر خواص مکانیکی الیاف یکسره 36

2-1-3-1-1 کشش سرد.......................... 36

2-1-3-1-2 کشش گرم.......................... 37

2-2 خواص حرارتی الیاف یکسره................ 39

2-2-1مقدمه ................................ 39

2-2-1-1 نقطه ذوب........................... 40

2-2-1-2 نقطه شیشه‌ای شدن.................... 40

2-2-2 الیاف گرماسخت........................ 41

2-2-3 الیاف گرمانرم ....................... 41

2-2-4 اثر گرما بر استحکام.................. 42

2-2-5 قابلیت اشتعال الیاف.................. 44

فصل سوم: تثبیت حرارتی در الیاف ترموپلاستیک و تعیین درجه تثبیت

3-1 تثبیت حرارتی........................... 46

3-2 اثر و درجه تثبیت....................... 48

3-3 مقایسه تأثیر حرارت بر دو لیف پلی‌استر و نایلون 50

فصل چهارم: اصول مکانیکی تغییر فرم در الیاف یکسره

4-1 تاریخچه................................ 64

4-2 تقسیم بندی روشهای تکسچرایزینگ.......... 66

4-2-1 تغییر فرم ایجاد شده در سطح مقطع لیف.. 66

4-2-2 تغییر فرم ایجاد شده در امتداد محور طولی نخ 67

4-2-1-1 الیاف دو‌جزئی....................... 67

4-2-1-1-1 الیاف دو جزئی کامپوزیت........... 68

4-2-1-1-1-1 روش‌های تولید الیاف دوجزئی ‌کامپوزیت ‌پهلوبه‌پهلو 69

4-2-1-1-1-2 روش‌های تولید الیاف دو جزئی کامپوزیت غلاف-مغزی 71

4-2-1-1-1-3 موارد مصرف الیاف دو جزئی کامپوزیت 71

4-2-1-1-1-4 محاسبه شعاع انحنای تجعد........ 75

4-2-1-1-2 الیاف دو‌جزئی ماتریسی............. 76

4-2-1-1-3 طبیعت اجزاء در الیاف دو‌جزئی...... 78

4-2-1-1-3-1 اجزاء کاملاً متفاوت.............. 79

4-2-1-1-3-2 اجزاء با ساختمان یکسان و اختلاف شیمیایی کم 80

4-2-1-1-3-3 اجزاء با ساختمان یکسان و اختلاف فیزیکی کم 82

4-2-1-2 الیاف میان‌تهی........................ 83

4-2-1-3 الیاف پروفیلی...................... 84

4-2-1-4 الیاف میان‌تهی-پروفیلی.............. 85

4-2-2 تغییر فرم ایجاد شده در امتداد محور طولی نخ 86

4-2-2-1 نخ‌های مرکب........................... 88

4-2-2-1-1 نخ‌های دورپیچ....................... 88

4-2-2-1-2 نخ‌های مغزی ریسیده شده............ 89

4-2-2-1-3 نخ‌های پرزدار..................... 89

4-2-2-2 نخ‌های کششی......................... 89

4-2-2-2-1 جعبه تراکمی...................... 91

4-2-2-2-1-1 جعبه تراکمی آنیلون............. 92

4-2-2-2-1-2 جعبه تراکمی نووآلان............. 93

4-2-2-2-1-3 جعبه تراکمی بانلون............. 93

4-2-2-2-2 لبه یا تیغه..................... 93

4-2-2-2-3 بافت و شکافت..................... 96

4-2-2-2-4 چرخ دنده......................... 96

4-2-2-2-5 ضربه............................. 96

4-2-2-2-6 تاب و بازتاب..................... 97

4-2-2-2-7 جت هوا........................... 98

4-2-2-2-8 جمع‌بندی ومقایسه.................... 104

فصل پنجم: تغییر فرم به روش تاب مجازی

5-1 تعریف تاب مجازی........................ 109

5-2 قسمتهای مختلف ماشین تاب مجازی.......... 110

5-2-1 هیتر................................. 110

5-2-2 غلتک‌های تغذیه و تولید................ 111

5-2-3 واحد تاب‌دهنده........................ 112

5-2-4 قسمت روغن‌زن.......................... 112

5-2-5 واحدهای تاب‌دهنده..................... 113

5-2-5 واحدهای تاب‌دهنده..................... 113

5-2-5-1-1سیستم حرکتی سه‌دیسکی............... 115

5-2-5-1-2سیستم حرکتی دو دیسکی.............. 115

5-2-5-2 دوک اصطکاکی........................ 118

5-2-5-2-1 تاب‌دهنده‌های اصطکاکی بوش.......... 119

5-2-5-2-2 تاب‌دهنده‌های اصطکاکی دیسک......... 121

5-2-5-2-3 تاب‌دهنده‌های اصطکاکی مدرن......... 123

5-2-5-2-3-1 واحد تاب‌دهنده اصطکاکی تسمه ای.. 123

5-2-5-2-3-2 واحد تاب‌دهنده رینگ تکس........ 126

5-2-5-2-3-3 واحد تاب‌دهنده توئیست‌تکس......... 128

5-2-5-2-3-4واحد تاب‌دهنده سیلندری............. 130

5-2-6 منطقه حرارتی اولیه................... 131

5-2-7 منطقه سرد کننده.......................... 135

5-2-8 منطقه حرارتی ثانویه.................... 136

5-2-9 اضافه نمودن روغن تکمیلی به نخ تکسچره شده 137

5-3 کاهش صدای ماشین‌های تکسچرایزینگ........... 138

5-4 کاربرد نخ‌های تکسچره‌شده به روش تاب مجازی 138

5-5 محاسبه تولید روزانه ماشین تکسچرایزینگ.. 139

فصل ششم: ماشین تکسچرایزینگ تاب مجازی RPR

6-1 مقدمه..................................... 140

6-2 شکل کلی ماشین............................ 140

6-3 توضیح اجزای ماشین........................... 144

6-3-1 هد استوک مکانیکی.............................. 144

6-3-2 مجموعه عقبی................................... 144

6-3-3 هد استوک الکتریکی............................. 145

6-3-4 چراغ‌های هشدار‌دهنده............................ 147

6-3-5 بدنه ماشین.................................... 149

6-3-6 قفسه.......................................... 150

6-3-7 شفت تغذیه..................................... 150

6-3-8 هیترها........................................ 150

6-3-9 ساکشن بخار.................................... 150

6-3-10 سردکن........................................ 150

6-3-11 فریکشن‌ها..................................... 151

6-3-12 سنسورها...................................... 151

6-3-13 روغن‌زن....................................... 151

6-3-14 شفت برداشت................................... 151

6-3-15 تراورس...................................... 153

6-3-16 گاری‌های سرویس................................ 153

6-3-17 نخ‌کش......................................... 153

6-3-17-1 خالی کردن مخزن نخهای زائد.................. 153

6-4 تغذیه........................................... 155

6-4-1 قفسه‌ها........................................ 155

6-4-2 نحوه تغذیه.................................... 156

6-4-3 مونتاژ شفت تغذیه.............................. 160

6-5 برداشت.......................................... 162

6-5-1 جاگذاری بوبین خالی............................ 162

6-5-2 مونتاژ شفت برداشت............................. 162

6-5-3 اهرمهای برداشت................................ 165

6-5-4 تنظیم شیب بوبین............................... 167

6-6 تنظیمات حرکت راهنمای نخ......................... 169

6- 7دیاگرام انتقال نیرو............................. 171

6-8 سرویس و نگهداری................................. 173

6-9 دیاگرام سرامیک‌ها................................ 174

6-10 خصوصیات اصلی ماشین............................. 176

فصل هفتم: تئوری‌های مربوط به تاب مجازی

7-1 مقدمه........................................... 179

7- 2 مکانیک تاب مجازی............................... 182

7-2-1 تئوری تاب‌دهنده‌های مجازی اصطکاکی............... 182

7-2-2 تغییرات تاب در دستگاه تاب مجازی (ناحیه دوم)... 193

7-3 معادله افزایش درجه حرارت نخ..................... 197

فصل هشتم: کنترل کیفیت نخ‌های تکسچره‌شده

8-1 مقدمه........................................... 200

8-2 کیفیت نخ‌های تکسچره‌شده با تاب.................... 203

8-3 فاکتورهای مؤثر بر کیفیت نخ تکسچره‌شده............ 204

8-4 کنترل کیفیت نخ‌های تکسچره‌شده به روش غیر همزمان غیراتوماتیک 205

8-4-1 اندازه‌گیری نمره.......................... 206

8-4-2 تعیین جهت تاب................................. 206

8-4-3 اندازه‌گیری خواص کششی.......................... 206

8-4-4 اندازه‌گیری مقدار آبرفتگی...................... 207

8-4-5 مدول اندازه‌گیری خاصیت فنریت (جمع‌شدگی تجعد-سختی تجعد)، تجعد و ثبات تجعد......................................... 208

8-4-6 تست لوله شیشه‌ای شرلی.......................... 210

8-4-7 اندازه‌گیری فیلامنت‌گسیختگی...................... 212

8-4-7-1 ارزشیابی با چشم............................. 212

8-4-7-2 دستگاه لیندلی............................... 212

8-4-7-3 دستگاه نوری................................. 213

8-4-7-4دستگاه انکاتکنیکا............................ 213

8-4-8 اندازه‌گیری درجه گره‌زنی داخلی.................. 213

8-4-8-1 روش سوزن دستی............................... 213

8-4-8-2 روش سوزنی اتوماتیک.......................... 214

8-4-8-3 روش الکترواستاتیک........................... 214

8-4-8-4 روش اندازه‌گیری ضخامت اتوماتیک............... 214

8-4-8-4-1 دستگاه ایتمات............................. 214

8-4-8-4-2 دستگاه سوزنی اتوماتیک راتزچایلد........... 215

8-4-8-4-3 دستگاه سوزنی اتوماتیک نوری................ 215

8-4-8-4-4 دستگاه شمارش نقاط گره‌خورده رویتلینگر...... 215

8-4-9 اندازه‌گیری نقاط صاف.......................... 215

8-4-10 اندازه‌گیری مقدار روغن تکمیلی همراه........... 216

8-4-10-1 دستگاه اندازه‌‌گیری کننده انکاتکنیکا......... 216

8-4-10-2 دستگاه آنالیز روغن همراه روترمال........... 216

8-4-11 بررسی مقدار جذب رنگینه و خواص مربوط به آن.... 216

8-4-12 اندازه‌گیری گشتاور باقیمانده.................. 218

8-4-12-1 آشنائی..................................... 218

8-4-12-2 روش‌های ارزیابی گشتاور باقی‌مانده............ 220

8-4-12-2-1 تشکیل پیچ‌خوردگی.......................... 221

8-4-12-2-2 دوران آزاد............................... 221

8-4-12-2-3 اندازه‌گیری گشتاور........................ 222

8-5 کنترل کیفیت نخ‌های تکسچره‌شده به روش غیر‌همزمان اتوماتیک 228

8-5-1 مقدمه......................................... 228

8-5-2 دستگاه‌ها دینافیل.............................. 229

8-5-3 دستگاهTYT...................................... 229

8-5-4 دستگاه ارزیاب تجعد R-2050...................... 229

8-5-5 دستگاه ارزیاب نخ تکسچره‌شده.................... 230

8-5-6 دستگاه Texturemat................................ 230

8-6 کنترل کیفیت نخ‌های تکسچره‌شده به روش همزمان....... 230

8-6-1 مقدمه......................................... 231

8-6-2 دستگاه‌های کنترل‌کیفیت هم‌زمان بر اساس اندازه‌گیری تنش 232

8-6-2-1 دستگاه یونیتنز.............................. 232

8-6-2-2 دستگاهOLT................................... 233

8-6-2-3 دستگاهOLQ................................... 233

8-6-3 دستگاه کنترل کیفیت هم‌زمان بر اساس اندازه‌گیری سرعت خطی نخ .......................................................... 233

8-6-4 واحدهای کنترل کننده کیفیت هم‌زمان برای نخ‌های تکسچره‌شده هوا و گره زده شده داخلی................................... 234

8-6-4-1 دستگاه Hema Quality ATC........................ 235

8-6-4-2 دستگاه Fiberscan FS 100......................... 235

8-6-4-3 اندازه‌گیری تواتر و استحکام گره نخ‌های اینترمینگل 235

8-7 کنترل‌کیفیت هم‌زمان نخ‌های تکسچره‌شده بی-سی-اف...... 237

8-8 کنترل‌کیفیت بوبین‌های نخ‌های تکسچره‌شده............... 237

فصل نهم: نخ‌های حجیم

9-1 مقدمه........................................... 239

9-2 نخ‌های های‌بالک................................... 240

9-3 اصول کشش و برش....................................... 248

9-4 تبدیل تو به تاپس به روش برش........................ 248

9-4-1 ماشین تبدیل برشی پاسیفیک...................... 250

9-4-2 محاسبه طول حداکثر (L_max) و حداقل (L_min) در تبدیل برشی 256

9-5 تبدیل تو به تاپس به روش کشش..................... 260

9-5-1 ماشین تبدیل کششی زایدل مدل 860................ 262

9-5-2 ماشین تبدیل مجدد کششی زایدل مدل 770........... 266

9-5-3 محاسبه طول حداکثر(L_Max) و حداقل(L_Min) در تبدیل کششی 267

9-4 استفاده از گره‌زن داخلی.......................... 270

9-4-1 موارد کاربرد گره‌زن داخلی...................... 272

9-4-2 ساختمان جت‌های گره‌زنی داخلی....................... 275

9-4-3 مکانیزم گره‌زنی داخلی.......................... 276

فصل دهم: نخ‌های نواری

10-1 مقدمه.......................................... 279

10-2 تولید نخ‌های نواری.............................. 281

10-3 مراحل تولید.................................... 282

10-3-1 اکستروژن.......................................... 283

10-3-2 سرد کردن.......................................... 284

10-3-2-1 قالب‌بندی غلتک سرد.............................. 284

10-3-2-2 خنک کردن آب..................................... 284

10-3-2-3خنک کردن هوا..................................... 285

10-3-3 جدا کردن.......................................... 285

10-3-4 کشش.......................................... 286

10-3-4-1 کوتاه کردن...................................... 287

10-3-4-2 فیبریل کردن..................................... 287

10-3-4-2-1 فیبریل کردن تصادفی........................... 288

10-3-4-2-2 فیبریل کردن کنترل شده.................... 289

10-3-5 پیچیدن....................................... 289

10-4 جریانات تولید.................................. 290

10-4-5-1 صفحه صاف، ایجاد شیار و کشش................. 290

10-4-5-1-1 خروج..................................... 290

10-4-5-1-2 ورقه‌ورقه کردن............................ 291

10-4-5-1-3 کشش...................................... 291

10-4-5-2 مونوفیل (تک‌رشته) سطح صاف................... 294

10-4-5-3 مجرای ورود هوا، کشش و ایجاد شیار........... 294

10-4-5-3-1 خارج‌کننده................................ 294

10-4-5-3-2 چارچوب کشش............................... 295

10-5 انتخاب جریان................................... 295

10-5-1 هزینه........................................ 296

10-5-2 ترکیب کننده ماده پلیمری...................... 297

10-5-3 خدمات........................................ 297

10-6 ویژگی‌های نخ‌های نواری پلی‌اولفین................. 298

10-6-1 استحکام کششی................................. 298

10-6-2 مقاومت در برابر سائیدگی...................... 299

10-6-3-1 تثبیت U.V................................... 299

10-6-3-2 ضخامت...................................... 299

10-6-3-3 رنگ........................................ 300

10-6-3-4 پلیمر...................................... 300

10-6-3-5 موقعیت جغرافیائی........................... 300

10-7 مصارف نخ‌های نواری.............................. 300

10-7-1 نوارهای بافته‌شده............................. 301

10-7-2 نخ‌های چندلا و طناب................... 301

فصل یازدهم : کاتالوگ ماشین تبدیل تو به تاپس Seydel

11-1 ماشین تبدیل کششی مدل 873.............................. 303

11-1-1 تکنولوژی منحصر بفرد دو مرحله ای به روش کشش.......... 304

11-1-2 صفحات هیتر قدرتمندبرای کار کردن در سرعت بالا......... 306

11-1-3 هدهای خردکننده محکم و مطمئن برای بدست آوردن طول نزدیک به طول الیاف طبیعی........................................................... 307

11-1-4 ماشین های فشرده کننده، چین زن و استیمر : یک سه گانه مخصوص برای فرم‌گیری کامل تاپس................................................................. 309

11-1-5 جزئیاتی که باعث تفاوت می شوند....................... 311

11-2 پاساژ تمام تاب 710 با اتولولر الکترونیکی 711.......... 313

11-2-1 پاساژ تمام تاب مدل 710 ............................. 314

11-2-2 مخلوط کردن یکنواخت به واسطه استفاده از سیستم "کشش چندگانه"................................................................. 316

11-2-3 همتراز کردن وزن فتیله ها بواسطه اتولولر الکترونیک... 318

11-2-4 پیکر بندی : قفسه ها، بوبین یا بانکه های برداشت...... 320

11-3-1 تبدیل برشی : با کیفیت و سودمند برای برش الیاف با قوام زیاد (High Tenacity) 324

11-3-2 هماهنگی کامل طول الیاف بوسیله ماشین تبدیل برشی مدل 911 326

11-3-3 هد فالرزنجیری اساس تبدیل برشی مدرن.................. 328

11-3-4 چین زن و غلتک برداشت برای بهترین فرم دهی به تاپس ... 330

11-3-5 خصوصیات مشترک مدل ها................................ 332

11-4 ابعاد مدل 873............................................... 334

11-4-1 اطلاعات فنی مدل 873....................................... 335

11-5-1 ابعاد بدنه ماشین و قفسه مدل های 710 و 711............. 337

11-5-2 اطلاعات فنی مدل های 710 و 711........................ 339

11-6-1 ابعاد مدل 911....................................... 342

11-6-2 اطلاعات فنی مدل 911....................................... 343

بسم الله الرحمن الرحیم

فصل اول

مقایسه ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع ( استیپل ) با ریسندگی شیمیایی الیاف یکسره ( فیلامنت )

1-1 ریسندگی مکانیکی از الیاف استیپل

یکی از اولین روش‌های تهیه منسوج بشر بر اساس ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع (استیپل) می‌باشد. این روش قدیمی‌ترین و تا اواسط قرن بیستم میلادی تنها روش تولید نخ به حساب می‌آمده است. سالهای سال تلاش بشر برای بالا بردن کیفیت منسوجات و کم کردن هزینه تولید آنها، صرف طراحی ماشین آلات با راندمان بیشتر جهت استفاده در این سیستم می گشت.

این سیستم به دلایل متعددی که در ذیل خواهد آمد، توانایی تأمین تمامی خواسته‌های بشر قرن بیست و یکم را ندارد، چرا که با تغییر الگوهای مصرف، بشر رو به مواد ارزان قیمت در تمامی صنایع آورده است و صنعت نساجی نیز از این نظر مستثنی نمی باشد. دلایل عدم قابلیت پیشرفت ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع ( استیپل ) را می‌توان از چند دیدگاه مختلف بررسی نمود که عبارتند از:

1-1-1 بحث اقتصادی

همواره مهمترین دیدگاه بررسی کارآمد بودن و یا عدم کارآمدی یک سیستم بررسی از دیدگاه اقتصادی آن سیستم می‌باشد.

مجموعه مشکلات اقتصادی ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع ( استیپل ) را می‌توان به چهار مجموعه به شرح ذیل تقسیم نمود:

1-1-1-1 ماشین آلات خط تولید

ماشین‌آلات مورد نیاز در ریسندگی مکانیکی الیاف منقطع تشکیل طولانی‌ترین خط تولید در تمام قسمت‌های صنعت نساجی را می‌دهند. برای مثال ما به بررسی خط تولید نخ پنبه‌ای به ظرفیت سه ‌تُن در روز توسط ماشین رینگ ساخت کارخانه ریتر می‌پردازیم:

1-1-1-1-1 حلاجی

این قسمت اولین مرحله در کارخانجات پنبه‌ریسی می‌باشدکه در تمام روش‌های سیستم ریسندگی مکانیکی الیاف کوتاه وجود داشته و حتی در شیوه های مدرن این سیستم، نظیر پلای فیل، پارافیل و جت‌ هوا نیز غیرقابل حذف به نظر میرسد. این قسمت نیاز به هزینه زیادی دارد. یک سیستم حلاجی پنبه با توانایی پشتیبانی از خط تولید سه تن در روز، ساخت کمپانی ریتر قیمتی برابر دو و نیم میلیون دلار دارد. که این خود به تنهایی نشان‌دهنده هزینه بالای استفاده از این ماشین در سیستم ریسندگی مکانیکی الیاف کوتاه می‌باشد که اجتناب‌ناپذیر است.

ماشین حلاجی برای تمیز کردن و حذف ضایعات، ناگزیر است از زننده‌های مختلف استفاده کند که این زننده‌ها سبب اُفت کیفیت شدید در مواد خام می‌شوند و قسمت زیادی از الیاف را شکسته و طول آنها را کاهش می‌دهند که این امر، خود تولید ماشین رینگ را کاهش داده و از استحکام نخ تولید شده می‌کاهد.

1-1-1-1-2 کارد

ماشین دیگری که در تمام خطوط تولید نخ از الیاف کوتاه یافت می‌شود، ماشین کارد است که تمیزکننده نهائی برای سیستم ریسندگی رینگ به شمار می‌آید و برای یکنواختی و تمیزی الیاف، در اینجا هم از کشش زننده‌ای استفاده می‌گردد که مشکلات بیان‌شده را به همراه دارد .

اگرچه هزینه کارد در مقایسه با ماشین‌آلات دیگر (در سیستم پنبه‌ای) چشمگیر نیست، ولی برای مثال خط ریسندگی فوق‌الذکر به سه دستگاه کارد نیاز دارد که با احتساب قیمت هر کارد، صد و بیست و پنج هزار دلار هزینه خرید ماشین کارد، سیصد و هفتاد و پنج هزار دلار تخمین زده می‌شود.

1-1-1-1-3 چندلاکنی

گرچه در بعضی از سیستم‌های ریسندگی الیاف کوتاه مدرن، مانند درف‌ها و مستراسپینینگ، دیگر نیازی به این ماشین احساس نمی‌گردد ولی در سیستم‌های رینگ و روتور، کماکان این ماشین آلات غیرقابل حذف می‌باشند و برای بدست آوردن نخ با کیفیت بالا، حضور آنها الزامی می‌باشد و به دلیل نوع کشش در ماشین چندلاکنی که کشش غلتکی است، مجدداً نایکنواختی الیاف را افزایش می‌دهد. (در واقع این ماشین نایکنواختی با طول موج بلند را تبدیل به نایکنواختی‌های با طول موج کوتاه می‌کند.)

خط تولید فوق الذکر نیاز به دو ماشین هشت لاکنی دارد که خرید آنها هزینه یکصد هزار دلاری به سیستم تحمیل می‌کند.

1-1-1-1-4 فلایر

امروزه به غیر از سیستم ریسندگی رینگ، دیگر از این ماشین استفاده‌ای نمی‌گردد و به طور کامل از سیستم‌های ریسندگی الیاف کوتاه غیررینگی حذف شده است. در واقع می‌توان گفت سیستم‌های مدرن ریسندگی الیاف کوتاه بر پایه حذف این ماشین استوار گشته‌اند.

برای تولید سه تن نخ پنبه‌ای توسط ماشین رینگ به دو دستگاه فلایر نیازمندیم و با توجه به قیمت هر دستگاه هشتاد هزار دلار، هزینه اولیه خریداری فلایر یکصد و شصت هزار دلار می‌باشد.

1-1-1-1-5 رینگ

ماشین رینگ یکی از قدیمی‌ترین ماشین‌آلات تبدیل الیاف به نخ بحساب می‌آید که به دلیل تولید با استحکام بالا و توانایی تولید از هر طول لیف و دامنه نمره نخ گسترده (از نمره 1 تا 200 متریک) امروزه نیز بسیار پر کاربرد می باشد.

تولید کم این ماشین سبب می‌گردد که خط ریسندگی سابق الذکر نیازمند 9 دستگاه، هرکدام به ارزش دویست هزار دلار باشد که در مجموع یک میلیون و هشتصد هزار دلار هزینه خرید ماشین رینگ می باشد.

1-1-1-1-6 بوبین پیچی

پیچش نخ بر روی ماسوره در ماشین رینگ، استفاده از ماشین دیگری را الزامی می کند که بوبین‌پیچ نام دارد.

ماسوره های پیچیده شده در رینگ دارای مقدار کمی نخ می باشند و این امر در مراحل بعدی ریسندگی و حتی در انبارداری محصول، ایجاد اشکال می‌نماید برای رفع این مشکل، چاره‌ای جز استفاده از ماشین بوبین پیچ نیست.

در خط تولید با ظرفیت سه تن در روز نخ پنبه‌ای به شش دستگاه بوبین‌پیچ احتیاج است تا ماسوره های با وزن پنجاه تا صدوچهل گرمی را تبدیل به بوبین‌های یک‌ونیم کیلوگرمی گرداند. اگر هزینه خرید هر دستگاه ماشین‌ بوبین‌پیچ ساخت کارخانه اشلافهورست را سیصد هزار دلار در نظر بگیریم، قیمت کل برابر با یک میلیون و هشتصد هزار دلار می‌گردد.

با توجه به موارد فوق، مشاهده می‌گردد که سیستم ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع به ماشین آلات زیادی نیاز دارد که با یک حساب تقریبی می‌توان دریافت که این سیستم به سرمایه اولیه فراوانی احتیاج دارد.

برای مثال خط تولید مطرح شده در بالا نیازمند سرمایه گذاری برابر با شش‌ میلیون‌ و هفتصد و سی و پنج هزار دلار، تنها در زمینه ماشین آلات خط تولید می‌باشد.

این امر سبب می‌گردد که قیمت تمام شده نخ تولیدی در این سیستم بسیار بالا باشد و تمایل به سرمایه‌گذاری در این سیستم نیز بسیار کم باشد.

1-1-1-2 فضای اشغالی ماشین آلات

یکی دیگر از ضعفهای ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع، فضای اشغال شده توسط ماشین‌آلات این سیستم می‌باشد. اصولاً سیستم هایی که در آنها وظیفه ماشین‌آلات، خطی و مستقیم نمودن آرایش یافتگی الیاف می‌باشد، به فضای زیادی نیاز دارند که درستی این مسأله را می توان در ماشین های حلاجی و چندلاکنی به وضوح مشاهده نمود.

علاوه بر عامل فوق، عامل دیگری که فضای مورد نیاز برای این سیستم را افزایش می دهد، تعداد زیاد ماشین آلات می‌باشد. برای مثال خط تولید در نظر گرفته شده (ریسندگی پنبه با ظرفیت سه تن در روز) محتاج به بیست و سه دستگاه ماشین آلات مختلف می‌باشد.

عامل سوم افزایش دهنده فضای مورد نیاز، وجود محصولات واسطه و نحوه انتقال آنها از یک ماشین به ماشین دیگر می باشد که به غیر از سیستم های حلاجی جدید و فلایر که در آنها به ترتیب از شوت فید و بوبین نیمچه نخ استفاده می‌شود، دیگر ماشین ها برای انتقال محصول خود نیازمند بانکه می‌باشند و فضای اشغالی توسط بانکه ها در قسمت‌های تغذیه ماشین، محصول و رزرو بانکه چشم‌گیر می‌باشد. مجموع عوامل فوق و عوامل دیگری که در این مجمل فرصت پرداختن به آنها نمی‌باشد باعث می‌گردد تا سالن های ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع، بزرگترین سالن‌های صنعت نساجی به شمار آیند. به عنوان مثال خط تولید سابق‌الذکر، نیازمند سالنی با ابعاد 8×50×100 متر می‌باشد.

1-1-1-3 نیروی انسانی مورد نیاز

در سیستم ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع، تلاش بسیار زیادی شده است تا وابستگی تولید به نیروی انسانی را کاهش دهد و این تلاش در بعضی قسمتها، موفقیت‌آمیز نیز، بوده‌است. در حدی که ماشین های حلاجی امروزی دیگر نیازی به کارگر ندارند. ولی در سایر قسمت ها اثر چندانی نداشته است. مثلاً در قسمت رینگ همواره وجود کارگر پیوندزن و تعویض کننده ماسوره (جز در بعضی از ماشین های خاص و نادر ) الزامی می‌باشد و این تعداد کارگر، چهل درصد از هزینه تولید ماشین رینگ را به خود اختصاص می‌دهد.

در سایر قسمت ها نیز وضعیت این چنین است. در کنار ماشین های کارد جدید مجهز به سیستم تعویض خودکار بانکه، وجود یک کارگر الزامی به نظر می‌رسد هر، دو ماشین چندلاکنی به یک و بعضاً به دو کارگر نیازمند است. همچنین ماشین فلایر، توانایی کار بدون حضور نیروی انسانی ماهر در کنار خود را ندارد.

واضح است که نیازمند بودن یک سیستم به نیروی انسانی، نشان دهنده ضعف آن سیستم است چرا که نیروی انسانی در مقایسه با ماشین هزینه بسیار بیشتری را به سیستم تحمیل می‌کند و به علاوه دقت بسیار کمتری دارد و موجب نایکنواختی تولید می‌گردد.

1-1-1-4 انرژی مصرفی

یکی از مهمترین مشکلاتی که بشر قرن بیست و یکم با آن دست و پنجه نرم می‌کند، مشکل تأمین انرژی می‌باشد که حتی سبب ساز جنگ ها، شورش ها وانقلابهای بسیاری گشته است، چرا که همگان قصد در اختیار گرفتن منابع تأمین انرژی را دارند.

ازآنجا که منابع تامین انرژی غالباً محدود و رو به اتمام می‌باشند (مانند ذخایر نفت و گاز به عنوان یکی از مهمترین منابع تأمین انرژی) متخصصان صنایع مختلف به دنبال روشهایی برای کاهش مصرف انرژی می‌باشند و صنعت نساجی نیز از این قاعدۀ کلی بی‌بهره نمانده است و تلاش‌های زیادی در رابطه با ایجاد راهکارهایی جهت کاهش مصرف انرژی در این صنعت شده‌است. بیشتر این روش‌ها در مورد سیستم ریسندگی مکانیکی از الیاف کوتاه ره به جایی نبرده‌است چرا که وجود ماشین‌آلات زیاد باعث مصرف زیاد انرژی نیز می‌شود علاوه بر این، تکنولوژی ساخت این ماشین‌ها به گونه‌ای است که با روش‌های کاهش مصرف انرژی در تضاد و تناقض می‌باشند. برای مثال در ماشین رینگ چیزی نزدیک به 35% انرژی مصرفی ماشین صرف چرخاندن میل‌دوک می‌گردد و از طرفی سبکتر نمودن میل‌دوک به دلیل دشوار شدن بالانس آنها، غیر ممکن می‌باشد. همچنین در دو ماشین فلایر و رینگ انرژی زیادی صرف بالا و پایین بردن میز می‌گردد و این حرکت به دلیل نحوۀ پیچش دوک در این دو ماشین اجتناب ناپذیر و غیرقابل حذف می‌باشد.

با توجه به مطالب ذکر شده، ناکارآمدی سیستم ریسندگی مکانیکی از الیاف

کوتاه در زمینۀ صرفه‌جوئی در انرژی به خوبی مشخص می‌شود و نیاز به روش‌های جدیدتر ریسندگی احساس می‌گردد.

1-1-1-5 سرویس و نگهداری

ماشین‌آلات مورد استفاده در سیستم ریسندگی از الیاف منقطع نیاز به سرویس‌های دائمی (هفتگی، ماهیانه و سالیانه) دارند و این سرویس‌ها علاوه بر افزایش هزینه تولید به طور مستقیم به دلیل هزینۀ تعمیر، با تعطیل نمودن کار در ساعات سرویس، تولید را کاهش و در نتیجه قیمت تمام شده کالا را افزایش می‌دهند.

در این سیستم به دلیل متّصل بودن خط تولید، در صورت خاموش شدن یک ماشین برای سرویس، خواه و ناخواه ماشین‌های بعدی نیز از کار بازمی‌مانند.

ماشین آلات استفاده شده در این خط به سرویس‌های منظم زیادی نیاز دارند که می‌توان به چند مورد زیر اشاره نمود:

الف- سرویس‌های کارد: ماشین کارد به دلیل استفاده از سوزن‌های ظریف، (با ضخامت نوک دندانه 05/0 میلی متر) نیاز دائمی به سرویس دارد و عملیات تعمیر و سرویس این ماشین عمدتاً به تیزکردن این سوزن‌ها محدود می‌شود. عملیات تیزکردن این دندانه‌ها نیز بسیار کار دقیق و دشواری می‌باشد زیرا بی‌دقتی در سنگ زنی دندانه‌ها سبب کاهش شدید کیفیت عمل کاردینگ می‌شود.

ب- سرویس‌های رینگ: شاید بتوان گفت که ماشین رینگ در بین تمامی ماشین‌های مورد استفاده در صنعت نساجی، بیشترین نیاز به سرویس را دارا می‌باشد. در قسمت کشش این ماشین روکش غلتک‌های فوقانی (cots) بعد از مدتی آسیب دیده و نیاز به سنگ‌زنی و پرداخت‌شدن دارند تا سطح یکنواخت را ارائه بدهند. همچنین آپرون‌های مورد استفاده در منطقه کشش دوم این ماشین بعد از مدتی پوشیده از گرد و غبار و کثیفی می‌شوند و گاهی نیز پاره شده و نیاز به تعویض دارند. همچنین در قسمت تولید ماشین، راهنمای معروف به دم‌خوکی بعد از مدتی دچار سوختگی و باعث سوختن نخ می‌گردد. شیطانک ها نیز دارای طول عمر چندان زیادی نمی باشند و باید تعویض گردند.

موارد فوق تنها نمونه ای از موارد بسیار سرویس و نگهداری ماشین آلات خط تولید ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع می‌باشند و پرداختن به تمامی آنها از حوصله این مختصر خارج است.

1-1-2 محدودیت تولید

یکی از موانع مهم بر سر راه پیشرفت ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع محدودیت تولید این سیستم می‌باشد که از چند منظر مختلف می‌توان به آن پرداخت که عبارتند از:

1-1-2-1 کیفیت

از لحاظ کیفیت، افزایش تولید در تمامی روش های ریسندگی مکانیکی منجر به کاهش کیفیت می‌گردد. برای مثال در ماشین کاردینگ افزایش تولید به منزلۀ کاهش شدت تمیزکنندگی و بازکنندگی تودۀ الیاف می‌باشد و یا در ماشین رینگ به دلیل نحوۀ خاص تولید آن که وابستگی پیچش و تاب به عنصر شیطانک را به دنبال دارد، همواره افزایش تولید سبب کاهش تاب نخ و در نتیجه کاهش استحکام و کیفیت آن می‌باشد.

حتی با تغیییر کلی در سیستم، همانند جایگزینی روتور به جای رینگ با وجود چند برابر شدن تولید با نخ را با اُفت شدید کیفیت مواجه می‌سازد و در این سیستم هنوز هیچ ماشینی نتوانسته است با سرعتی بیشتر از رینگ، نخی با خصوصیات نخ رینگ را تولید کند.

1-1-2-2 یکنواختی

یکی از خصوصیات مهم و قابل تأمل نخ، خصوصیت یکنواختی و یا نایکنواختی آن می‌باشد. چنانچه یکنواختی به صورت میزان آرایش یافتگی در جهت طولی الیاف و قطر یکسان در نقاط مختلف نخ تعریف شود، آنگاه مشخص می‌شود که ریسندگی مکانیکی از الیاف کوتاه چه کار دشواری را در تولید نخ یکنواخت بر عهده دارد و در بسیاری از موارد نیز موفق به تولید چنین نخی نمی‌گردد، مانند روش های درف و مستر اسپینینگ.

در واقع می‌توان گفت که اساس کار ریسندگی مکانیکی تبدیل نایکنواختی با طول موج بلند به نایکنواختی های با طول موج کوتاه است و نه حذف کامل آنها.

اصولاً هنگامیکه سیستم با یک تودۀ الیاف مواجه است توانایی قرار دادن تک تک آنها در فضاهای مناسب نخ را ندارد و الیاف به صورت راندم و تصادفی در نقاط مختلف نخ قرار می‌گیرند.

1-1-2-3 ظرافت

ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع در بسیاری از روش‌های خود، ناتوان از ارائه دادن نخ ظریف می‌باشد چرا که با افزایش ظرافت نخ، تعداد الیاف در سطح مقطع کاهش می‌یابد و در نتیجه میزان اصطکاک بین الیاف کم شده و نیاز به عاملی برای استحکام بخشیدن به نخ وجود دارد که این عامل در سیستم رینگ به عنوان تنها سیستم فعال در ریسندگی مکانیکی که قابلیت تولید نخ‌های ظریف را دارد، تاب می‌باشد و افزایش تاب همانطورکه اشاره شد به معنای کاهش تولید می‌باشد.

با مشاهدۀ موارد فوق مشخص می‌شود که ریسندگی مکانیکی از الیاف منقطع محدودیت‌های تولیدی وسیعی را دارد که بسیاری از آنها غیر قابل حل به نظر می‌رسند.

1-1-3 تولید یکنواخت

سرویس و نگهداریتعریف خواص مکانیکی الیافنقطه شیشه‌ای شدن