فایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیفایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیبررسی روشی برای رنگ کردن نخ پلی استر با استفاده از رنگ ایندیگو و افزایش خواص تثبیت رنگ در آن
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 325 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 15 |
چکیده
نخ پلی استر با رنگ خمی ایندیگو رنگرزی شد و اثرات آن عملاً مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. رنگ های خمی که عموماً برای الیاف سلولزی استفاده می گردد ، می تواند برای رنگ کردن مواد پلی استریز استفاده شود، به ویژه از متمرکز می شویم بر روی خواص تثبیت رنگ از نظر؟؟؟ شتشو. در این کار تحقیقاتی ، شرایط مناسب رنگرزی مواد مطالعه قرار گرفت. علاوه بر این قابلیت شستشوی رنگ ایندیگو مقایسه شده با رنگ های دیسپرس که برای تعیین خواص ثبات رنگ استفاده شده بودند ، آنالیز HPLC نشان داد که وقتی زمان رنگرزی افزایش داده شد، تغییرات ساختاری ایندیگو روی کاهش قدرت رنگ مواد رنگ شده تأثیر گذار بود. از روی مقایسه سیستم ایندیگوی دیسپرس و سیستم لوکو ، متوجه شدیم که سیستم ایندیگو دیسپرس تأثیر اندکی در جذب رنگ دارد.
1- مقدمه
رنگ های متداول مورد استفاده برای الیاف صنعتی مانند پلی استر و پلی آمید ، به صورت رنگ های دیسپرس و اسیدی برای رنگ کردن الیاف فوق استفاده گردید. کاربرد نامبرده و در واقع تمامی انواع رنگ ها برای الیاف مربوط می شود به واکنش رفت و برگشتی بین جسم و مولکول رنگ. در این مقاله توجه شده است به رنگرزی الیاف با رنگ خمی ایندیگو برای نخ های پلی استر.
با آنکه الیاف یا نخ های پلی استر با استفاده از رنگ های دیسپرس رنگ می شوند و مطالعاتی نیز در زمینه خواص جذب کامل رنگ توسط الیاف انجام شده است، توجه چندانی به کاربرد رنگ های خمی برای رنگ کردن الیاف پلی استر صورت نگرفته است. از لحاظ خواص ثبات ، به ویژه در برابر شستشو ، ثبات در حد قابل قبولی با استفاده از رنگ های دیسپرس وجود ندارد که این امر به علت احیاء و انتقال رنگ می باشد. در این مطالعه رنگرزی (1) رنگ خمی ممکن است ثبات لازم را فراهم کند و روش جایگزین مناسبی باشد برای رنگ های دیسپرس.
به طور کلی ، رنگرزی توسط رنگ های خمی ثبات در برابر شستشو را افزایش می دهد. خاصیت نامحلول بودن رنگ های خمی می تواند ثبات در برابر شستشو را بهتر بنماید. در این مقاله به بررسی یکی از مهمترین رنگ های خمی برای رنگ کردن پلی استر و خواص رنگ کردن آن پرداخته ایم.
بنابراین ، این مقاله خواص رنگرزی پارچه با رنگ ایندیگو را مورد توجه قرار داده است علاوه بر این ، آنالیز H P L C مشتقات ایندیگو که از نمونه های رنگ شده توسط ایندیگو استحصال شده است مورد بررسی قرار گرفته است تا تغییرات طیف جذبی آن تعیین شود. مطالعات نشان داد که رنگرزی کامل و مطلوبی توسط ایندیگو انجام شده و رنگ ایندیگو درون الیاف خوب نفوذ کرده است و این امر توسط عکس های گرفته شده از برش عرضی الیاف پلی استر تأیید شد. در این مقاله ، شرایط رنگ کردن ایندیگو حرارت و زمان و ثبات در برابر شستشو مربوط به الیاف پلی استر و نتایج حاصله مورد بررسی قرار گرفته است.
2- کارهای آزمایشی
1-2- مواد مصرف شده
از الیاف پلی استر با مشخصات مختلف برای این آزمایش استفاده شد. رنگ ایندیگو به کار رفته در این آزمایش از شرکت شیمیایی آلدریچ خریداری شد و دی اکسید تیواوره برای احیاء کردن نیز از شرکت فوق خریداری شد. برای زودون رنگینه های سطحی یک نمونه تجاری از سر طح فعال غیر یونی استفاده گردید و سایر مواد شیمیایی استفاده شده همگی معرف های با خلوص آزمایشگاهی بودند.
2-2- عملیات رنگرزی
پارچه پلی استر در ظروف استیل سربسته آزمایشگاهی با ظرفیت 120 سانتی متر مکعب و ماشین رنگرزی آزمایشگاهی رنگ شد. نمونه ها در یک حمام رنگ 40 درجه سانتی گراد و نسبت 20 به 1 قرار داده شدند. بعد از 10 دقیقه حرارت تا 70 درجه افزایش داده شد و در این حرارت تهیه ماده اولیه ایندیگو برای مدت 30 دقیقه ادامه یافت و بعد نمونه پلی استر اضافه شد و حرارت تا حد 130-90 درجه سانتی گراد بالا برده شد. در پایان رنگرزی ، نمونه های رنگ شده بیرون آورده شدند و پس از شستشو با آب شیر در هوا اکسید گردیدند.
3-2- احیاء رنگ
در پایان عمل اکسید کردن ، نمونه ها احیاء و پاک شدند و رنگ سطح الیاف رنگ شده برطرف و پاک شدند. نمونه های رنگ شده با استفاده از محلول زیر شسته شدند:
Na2S2OH یک گرم در لیتر ؛- Na2CO3 2 گرم در لیتر و یک سرفکتانت غیریونی 2 گرم در لیتر برای مدت 20 دقیقه و در دمای 60 درجه شتشو داده شدند.
4-2- تهیه بخش اسید لوکویابی رنگ
تهیه ماده بی رنگ ایندیگو در 40 درجه شروع شد و 2 گرم کربنات سدیم در لیتر و 5 گرم در لیتر دی اکسید تیواوره مورد استفاده قرار گرفت. حرارت به 70 درجه رسانده شد و برای مدت 30 دقیقه ادامه داده شد. پس از کامل شدن ، محلول حمام تغییر رنگ داد و رنگ زرد لیوئی ایجاد گردید. در این موقع دیسپرس کننده غیریونی به محلول اضافه و به طور دائم محلول به هم زده می شد و اسید فورمیک برای تنظیم PH اضافه شد و شکل ایندیگوی بی رنگ اسیدی به وجود آمد که به صورت دیسپرس در آمده بود.
5-2- اندازه گیری رنگ
مشخصات کالری متری مواد رنگ شده ایندیگو با استفاده از دستگاه اسیپکتر و فتومتر متصل به یک کامیپیوتر تعیین گردید. اندازه گیری با یک قطعه نوری که از اسپیکولار آن جدا شده بود و ماوراء بنفش آن اضافه شده و، با استفاده از ایلومینانت 65D و 010 استاندارد. هر پارچه یکبار دولا شده بود به طوریکه ضخامت 2 تائی داشته باشد و به طور متوسط 5 بار در هر نوبت قرائت می شد.
6-2- آنالیز H P L C
از دستگاه H P L C برای آنالیز تغییرات ایندیگو در درون نمونه رنگ شده استفاده گردید. برای بررسی مشتقات ایندیگو با استفاده از دی متیل فرمانید برای استحصال اقدام گردید تا بدین وسیله مشتقات ایندیگو از نمونه های رنگ شده در 90 درجه و 30 دقیقه استحصال گردید. اکلیپس H P ؛ C-B D X 18 (mm150×6/4 ، 5/3 m) مورد استفاده قرار گرفت و از محلول آب و متانول به نسبت 90 به 10 به عنوان یک فاز متحرک استفاده گردید. میزان جریان 5/0 میلی لیتر در دقیقه بود.
7-2- تهیه رنگ دیسپرس با استفاده از سیستم ماشینی رنگ
رنگ دیسپرس همان استحکام رنگ ایندیگو را دارا می باشد با سیستم رنگ ماشینی برای مقایسه خواص ثبات در برابر شستشوی هر دو نمونه رنگ استفاده گردید. رنگرزی با رنگ های دیسپرس با استفاده از رنگ های زیر صورت گرفت:
رنگ دیسپرس CI 54 ، دیسپرس قرمز CI 167 و دیسپرس آبی CI79.
8-2- ثبات رنگ
ثبات رنگ در برابر شستشو با استفاده از روش ایزو 105 انجام شد. نوار پارچه چند شاخه SDC یک ماده ای بود که مورد استفاده قرار گرفت و نمونه ها 5 نوبت پی در پی شسته شدند.
بررسی تکنولوژی اندازه گیری زیردست پارچه جهت تعیین کیفیت پارچه
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1729 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 48 |
فصل اول : تکنولوژی اندازه گیری زیردست پارچه
وضعیت کنونی و ظرفیتهای بالقوۀ آینده
چکیده :
توسعۀ روزافزون منسوجات و صنایع بافندگی به کاربرد موفقیت آمیز روشهای معتبر عینی برای تعیین مشخصات ، پیش بینی و کنترل کیفیت عملکرد پارچه ها وابسته است . در دهۀ گذشته نمونه های متعددی از طرح و توسعۀ پارچه همراه با تولید و کنترل کیفیت فرآیند منسوجات و تهیۀ پارچه بصورت تکنولوژی اندازه گیری عینی کیفیت پارچه شاهد بوده ایم . خصوصیات کیفی و میزان کارایی و عملکرد پارچه ها به تنش مکانیکی پائین و خواص ابعاد و سطح آنها وابسته است . خطاهای آزمایشی مربوط به اندازه گیری این خواص خیلی کمتر از خطاهای ظاهری مربوط به کیفیت پارچه می باشد ، به ویژه اندازه گیریهایی که توسط افراد انجام می شود.
ما می توانیم مفهوم اندازه گیری عینی پارچه را جهت تعیین کیفیت پارچه ، قابلیت تهیه لباس و دوام آن به صورت یک امر ضروری و پارامترهای قابل اندازه گیری توسط دستگاههای آزمایشی تعریف کنیم . بنابراین تکنولوژی اندازه گیری عینی پارچه نشانۀ بارزی از کیفیت پارچه و قابلیت استفاده آن برای لباس و دوام آن می باشد و این نشان می دهد که دو پارچه هیچ وقت کاملاً شبیه هم نیستند و از لحاظ خصوصیات با یکدیگر فرق دارند . تکنولوژی اندازه گیری خصوصیات عینی پارچه عامل مهمی برای روشهای علمی و مهندسی تعیین خصوصیات پارچه و طرح و فرآیند کنترل آن می باشد . مهمترین نتیجۀ استفاده از تکنولوژی اندازه گیری خصوصیات عینی پارچه ، ایجاد و توسعه رابطه بین بخشهای مختلف صنایع نساجی و پوشاک و گروههای تحقیق و توسعه با سایر بخشهای صنایع می باشد. برای مثال تولیدکنندگان پارچه ، فروشندگان ، بازرگانان و سازندگان ماشین آلات که به نحوی در ارتباط با پارچه و منسوجات هستند .
مقدمه :
صنایع نساجی و پوشاک همواره به صورت سنتی ارزیابی ظاهری از کیفیت پارچه انجام می داده اند که صرفاً برپایۀ قضاوت فردی بوده است. نشان داده شده است که با وجود اینکه قضاوتهای هر کشور دربارۀ خصوصیات زیردست پارچه یک ایده و طرز تفکر مشترکی می باشد ، امکان اینکه قضاوت فردی بتواند کیفیت یک پارچۀ ویژه را ارزیابی کند وجود ندارد و چنین قضاوتی اشتباهات زیادی را در بر خواهد داشت . با این حال چنین وضعیتی ( قضاوت فردی ) در بیشتر فعالیتها و معاملات صنعتی و تجاری زیاد به چشم می خورد و شرایطی پیش می آید که افراد مجبور هستند در مورد کیفیت پارچه به قضاوت سطحی و ظاهری متکی باشند .
نظریه و طرز تفکر پیچیدۀ قضاوت در مورد زیردست پارچه می تواند به صورت واکنش بین خصوصیات کیفی سادۀ پارچه مانند نرمی و صافی ، براقیت ، استحکام ، پُری و پیچیدگی ( تجعد ) آنالیز گردد .
یک لیست از واژه های توصیفی برای کیفیت پارچه از زبان ژاپنی ترجمه شده است که عبارات اولیه ای در مورد بیان ویژگی های پارچه می باشد در جدول 1 آمده است و همچنین خصوصیات دوقطبی پارچه که به کمیتۀ اجرائی اندازه گیری عینی پارچه پشمی در استرالیا مربوط است در جدول 2 ارائه شده است .
جدول 1 – واژه های توصیف کنندۀ پارچه ( ترجمه شده از عبارات اولیۀ ژاپنی )
محکم بودن
براقیت
پُری
مجعد شدن
سختی
جدول 2- خصوصیات دوقطبی پارچه ( کمیته اندازه گیری یا سنجش عینی پارچۀ پشمی استرالیائی )
قابل کش آمدن – غیرقابل کش آمدن
انعطاف پذیر – شُل و غیرقابل انعطاف
محکم – نرم و تغییر پذیر
ضخیم – نازک
صاف – زبر
گرم – سرد
کیفیت و مشخصات کاری و عملکرد پارچه به خصوصیات تنش مکانیکی پائین و خواص سطحی و غیر ابعادی آن مربوط است که در جدول 3 همراه با نیروی کششی ، پارگی ، خمش ، فشردگی ، اصطکاک سطحی و حالت کش آمدگی بیان شده است .
جدول 3 – خصوصیات تنش مکانیکی پائین ، سطحی و ابعادی پارچه
کشش
برش
خمش
فشردگی جانبی
فشردگی در سطح/ پیچش
اصطکاک سطحی/ زبری
انبساط رطوبتی
رهایی از آبرفتگی
ویژگی های خاص
- دقت اندازه گیری خیلی بیشتر از ارزیابی ظاهری کیفیت پارچه می باشد .
- روش های موجود اندازه گیری تثبیت شده
- به راحتی قابل ذخیره سازی در کامپیوتر است
- ارتباط با بخش صنایع نسبتاً ساده تر است
- می تواند پایه و اساسی باشد برای
- نوآوری در محصول
- تضمین کیفیت
- کنترل کیفیت
در ساخت پارچه و منسوجات
اصول و روشهای اندازه گیری خواص مکانیکی پارچه بصورت منطقی قابل انجام است . اطلاعات در این زمینه می تواند به مانند زبان کیفیت باشد که به راحتی توسط صنایع نساجی و پوشاک قابل درک باشد و نیز می تواند به ایجاد استانداردهای کیفی عینی بر اساس اصول مهندسی و علمی مدرن کمک نماید .
مفهوم اندازه گیری عینی پارچه
در اینجا برای اندازه گیری عینی پارچه ، یکسری از پارامترهای قابل اندازه گیری سودمند را بیان می کنیم که توسط آن کیفیت پارچه ، قابلیت دوزندگی ( دوخت و دوز ) و رفتار ( عملکرد ) پارچه مشخص می شود . در این روش ، تکنولوژی اندازه گیری عینی پارچه ، شاخصهایی همانند اثر انگشت از کیفیت پارچه ، قابلیت دوزندگی و رفتار ( عملکرد ) پارچه مشخص می کند که این امر نشان می دهد که بطور کلی هر دو نمونه پارچه حداقل در تعدادی از خصوصیات قابل اندازه گیری عینی با هم تفاوت دارند .
تکنولوژی اندازه گیری عینی پارچه ، راهکاری برای اصول علمی و مهندسی مورد استفاده در موارد زیر پیش بینی می کند :
1- بهینه سازی خواص پارچه برای طراحی و تولید پارچه های جدید با کیفیت دلخواه و مناسب برای مصرف خاص .
2- توسعه در روشهای نوین تکمیل ، مواد تکمیلی و ماشین آلات تکمیل برای مواد نساجی .
3- کنترل بر عملیات تکمیل و باز تکمیل پارچه به منظور دسترسی به خواص مکانیکی ، سطحی و ابعادی موردنظر .
4- ویژگی های پارچه و عملیات کنترل تولید پارچه .
5- روند کلی پیشرفت پارچه از مادۀ خام تا پوشاک دوخته شده .
مهمترین نتیجۀ تکنولوژی اندازه گیری عینی پارچه ، ارتقاء و پیشرفت ارتباط تکنولوژیکی بین عوامل مختلف صنایع نساجی و پوشاک ، کارمندان بخش توسعه و تحقیق و بطور کل تمامی دست اندر کاران صنایع وابسته به تولید الیاف ، منسوجات و پوشاک ( نظیر تولید کنندگان الیاف ، خرده فروشان و تجار ) می شود . ( صنایعی که به نوعی با الیاف ، منسوجات و پوشاک سروکار دارند ) .
مکانیک پوشاک
پیشرفتهای قابل توجهی در مطالعۀ مکانیک پوشاک صورت گرفته است ، مثلاً در روابط بین خواص مکانیکی – فیزیکی پارچه و عملیات برش ، دوزندگی و اتو کشی که در تولید پوشاک به کار می رود ، پیشرفت چشمگیری حاصل شده است . برای مثال در شکل 1 تصویری از الگوی سرشانه و قسمت بالای آستین کُت مردانه نشان داده شده است . کوک هایی با انحنای دوگانه و بزرگ ( سه بُعدی ) در این قسمت از کُت باید مورد استفاده قرار گیرد که شامل درجۀ بالایی از تغذیۀ اضافی ( over feed ) پارچه در جهت اُریب ( تقریباً 45 درجه نسبت به تار و پود ) است . ( منظور از تغذیۀ اضافی ، مقدری از پارچه است که در هنگام دوخت و دوز به داخل می رود ) . مقدار رایج تغذیۀ اضافی پارچه برای این کار توسط کوک های توضیح داده شده در شکل 1 ، در جدول 4 برای کُت های مردانۀ دوخته شده در ژاپن و در جدول 5 برای کُت های دوخته شده در استرالیا آورده شده است .
جدول 4 – مقادیر رایج تغذیۀ اضافی ( over feed ) برای کُت مردانۀ دوخته شده در ژاپن
محل ( موقعیت ) زاویۀ اُریب تغذیۀ اضافی ( over feed ) ( % )
شانه : جلو/ پشت (1و2) جلو 75 / 5/8
پشت70
بالای آستین/ شانه :
جلو (2و3) 20 /57 5/16
عقب (2و9) 0 /52 11
آستین/ شانه (3و4) 4 /20 4
زاویۀ اُریب ، زاویۀ خطی است که نقاط معرفی شده در شکل را در جهت تار منسوج به هم وصل می کند .
جدول 5 – مقادیر رایج تغذیۀ اضافی ( over feed ) برای کُت مردانۀ دوخته شده در استرالیا
محل ( موقعیت ) زاویۀ اُریب Overfeed ازدیاد طول اندازه گیری شده
( % ) بر روی کُت دوخته شده ( % )
Overfeed Underfeed
شانه : جلو/ پشت (1و2) جلو 65 / 1/6 8/2 5/3-
پشت73
بالای آستین/ شانه :
جلو (2و3) 27 /46 5/6 2/5 4/1-
عقب (2و9) 5 /54 8/11 5/9 7/2-
آستین/ شانه (3و4) 5 /21 1/1 1/1 0
زاویۀ اُریب ، زاویۀ خطی است که نقاط معرفی شده در شکل را در جهت تار منسوج به هم وصل می کند .
شکل 1 : دیاگرام شماتیک از الگوی کُت مردانه که کوک های شمارش شده در جداول 1 و 2 را نشان می دهد .
از مقادیر بدست آمده می توان نتیجه گرفت که مقدار overfeed بیشتر از 15 درصد در دوزندگی معمول نیست . علاوه بر این ، این مطلب ثابت شده است که تغییرات شکل ناشی از برش در محل برش خورده بر روی کوک های با انحنای دوگانه ای که زاویۀ آنها بیش از 10 درجه و یا گاهی بیشتر از 15 درجه است ، اثر می گذارد .
بطور کلی امروزه این امر پذیرفته شده است که خواص کششی ، برشی ، خمشی و ازدیاد طول پارچه به طور قطع نقطه نظری برای خواص پارچه آرایی یا دوزندگی پارچه است . مقدار بهینه ای از ترکیب این خصوصیات مکانیکی پارچه باعث شده است تا پارچه های پشمی به صورت رضایتبخش و دلخواه مورد دوخت قرار گرفته و تبدیل به پوشاکی با کیفیت بسیار خوب ، بدون کوچکترین چروک و جمع شدگی ، پلیسه ( کیس ) و یا هرگونه ظاهر ناخوشایند دیگری در محل کوک خورده شود . این مطالعه بر روی مکانیک پوشاک روز به روز در حال توسعه است تا جایی که درجۀ اتوماسیون را در تولید پوشاک بالا برده است . اگرچه این روند به طور قطع در طی دهه ها رشد پیدا می کند . به منظور کنترل موفقیت آمیز خواص سطحی و مکانیکی پارچه ، بایستی در طی فرآیند تولید پارچه ، برخی اندازه گیری ها و یا دستگاههای حس کننده با سیستم های اتوماسیون در ارتباط باشد .
آزمایشات مکانیکی پارچه
رایج ترین روش برای اندازه گیری خصوصیات مکانیکی پارچه ، استفاده از نتایج یک سیکل کامل ( نمودار هیسترسیس ) تغییر شکل – بازگشت برای پارچه است که نتایج بدست آمده از خصوصیات نهایی کششی و فشاری در شکل 2 و خصوصیات برشی پارچه در شکل 3 نشان داده شده است . در تمامی این موارد ، سیکل تغییر شکل – بازگشت به حالت اولیه توسط مقدار مشخصی از تلفات انرژی یا پدیدۀ هیسترسیس اتفاق می افتد که در گراف ها نشان داده شده است .
شکل 2 – یک نمونۀ بارز از منحنی تغییر شکل – بازگشت به حالت اولیه برای کشیدگی پارچه یا جمع شدگی اولیه که ناحیۀ هاشور خورده ، مقدار تلفات انرژی در طی یک سیکل کامل تغییر شکل – بازگشت به حالت اولیه را نشان می دهد .
از دیدگاه تکنولوژی ، همان گونه که اندازه گیری رفتار تغییر شکل – بازگشت به حالت اولیه برای دستگاه KESF به کار برده می شود ، اندازه گیری عینی پارچه نیز توسط دستگاههای FAST صورت می گیرد ، که اندازه گیری مقادیر یک نقطۀ واحد بر روی منحنی تغییر شکل اساس دستگاههای FAST را تشکیل می دهد .
منحنی های هیسترسیس برش در شکل 3 نشان داده شده است . همانطور که در شکل می توان دید ، عملیات تکمیل پارچه بر روی خواص مکانیکی پشم تأثیر قابل توجهی می گذارد .
بررسی تاثیر نوع نخ روی سیستم دینامیکی تابیدن و پیچش ماشین ریسندگی رینگ
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 383 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 15 |
چکیده
در این مقاله تاثیر پارامترهای جنس نخ روی دینامیک و پایداری شرایط کاری در سیستم تابیدن و پیچش ماشین ریسندگی رینگ در طی پیچش بسته نخ به حالت پودی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.یک برنامه کامپیوتری پدیده دینامیکی را در طی فرآیند ریسندگی شبیه سازی کرده است که مبنای این تجزیه و تحلیل می باشد.تغییرات کشش و شکل بالون که به نوع نخ بستگی دارد از طریق چگالی خطی الیاف تعیین می شود.همچنین مدول سختی اولیه نخ و ضریب اصطکاک آن مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته است.
لغات مهم :
ماشین ریسندگی رینگ ، سیستم تابیدن- پیچش، پدیده دینامیکی ، شبیه سازی نخ ،چگالی الیاف نخ،مدول سختی اولیه ، ضریب اصطکاک.
مقدمه
با وجود توسعه روشهای جدید ریسندگی تولید سنتی نخ با استفاده از ماشین ریسندگی رینگ هنوز انجام می شود.یکی از دلایل این است که ماشین ریسندگی رینگ نخ را در یک محدوده وسیعتر از چگالی خطی در مقایسه با روشهای دیگر ریسندگی تولید می کند.با توجه به مزایای نخ ریسیده شده کلاسیک ،توسعه شرایط کاری و افزایش سطح کارایی هدف ثابت و همیشگی تولید کنندگان نخ می باشد و این با بهینه سازی شرایط کاری در سیستم های تابیدن و پیچش آمیخته می شود.افزایش سرعت دوک یکی از روشهای ممکن روی افزایش کارایی ماشین رینگ می باشد.با این وجود،افزایش کشش نخ در نهایت منجر به پارگی در یک سطح استاندارد می شود که از نتایج این پدیده می باشدو باید از آن جلوگیری کرد و مزیت خاصی ندارد.تعداد نخ پارگی های نخ با کاهش کشش نخ در طی فرایند ریسندگی کاهش می یابد.آگاهی کامل از شرایط کاری تاثیر پارامترهای نخ ودستیابی به اطلاعات مر بوط به تاثیر انها و عوامل موثر روی دینامیک سیستم تاب و پیچش بسیار مشکل است. در این صورت با داشتن این سطح علمی و روشها موثرترین روش برای جمع آوری اطلاعات مربوط به دینامیک سیستم استفاده از مدلهای ریاضی می باشد. یک برنامه کامپوتری شبیه سازی در بخش "تکنولوژی و ساختار نخها" طراحی شد و تاثیر عوامل ویژه روی دینامیک سیستم به عواملی که در یک روش رایج و جداگانه عمل می کنند مورد مشاهده و بررسی قرار گرفت.هدف اصلی این کار که بررسی تاثیر ویژگیهای نخ روی شدت پدیده دینامیکی سیستم تاب و پیچش در ماشین ریسندگی رینگ است که با ارزیابی وابستگی بین پارامتر های تشکیل دهنده نخ و دینامیک سیستم ارتباط دارد.ار طرفی یک تجزیه و تحلیل کامل انجام شد و در طی آن تاثیر جداگانه ویژگیهای ظاهری نخ روی روش پدیده دینامیکی سیستم آشکار شد . آخرین مرحله بررسی به تاثیر رایج عوامل ذکر شده روی دینامیک سیستم مربوط می شود و به نتایج ذکر شده در این مقاله منتهی می شود.هدف از این مقاله ،تحقیق و جمع آوری اطلاعات مربوط به تاثیر نخ روی سیستم تاب و پیچش ریسندگی رینگ می باشد.
ریسندگی رینگ با ویژگیهای زیر مشخص میشود:
چگالی مواد-مدول سختی الاستیسیته-ضریب اصطکاک نخ
-برنامه ازمایشی و شرایط آزمایشات شبیه سازی:
تحقیقات انجام شده در این مقاله شامل تجزیه و تحلیل تاثیر الیاف نخ و ویژگیهای ظاهری آن روی دینامیک سیستم، در طی فرآیند ریسندگی است و شرایط فنی آن از طریق عملکرد زیر بررسی می شود:
عملکرد درست و کامل یک سیستم تابیدن و پیچش که در آن فقط تنشهای پایه ظاهر می شود یعنی تنشهایی که ناشی از هندسه خط ریسندگی است. عملکرد سیستم تابیدن و پیچش به طور ناقص کار می کند که درآن بهم خوردگی نخ دارای یک مشخصه جبری و تصادفی است.
بررسی رفتار برشی پارچه های تاری پودی
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 61 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 28 |
1-1-تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش
پارچه های نساجی در هنگام استفاده و کاربردهای عملی ، تحت یکسری تغییرشکلهای پیچیده قرار می گیرند که این تغییر شکلها افت پارچه ( Drape) ، زیر دست پارچه (Handle ) ، چروک شدن (Winkle ) یا تا خوردگی (Crease) و دیگر اثراتی که مرتبط با زیبایی پارچه است می باشد واضح است که مصرف کنندگان پارچه ها ، بازرگانان و یا تولید کنندگان منسوجات ، این سری از کیفیتهای پارچه را بصورت ذهنی و با تجربه عملی ارزیابی می کنند اما اگر یک کارشناس نساجی بخواهد خصوصیات فیزیکی – مکانیکی و کیفیتی پارچه را مورد مطالعه قرار دهد می بایست این تغییر شکلهای پیچیده را بطور عملی بررسی نماید در واقع مطالعه مکانیک ساختمانی پارچه ، تمامی این موارد را در بر می گیرد ]1[
یکی از خصوصیات بارز و مهم منسوجات ، خصوصیات خمش پذیری و انعطاف آنها در مقایسه با دیگر مواد در جهان پیرامون می باشد این خصوصیت ویژه پارچه ، ناشی از مواد تشکیل دهنده آن ، یعنی الیاف می باشد بطوریکه وقتی پارچه خم می شود ، الیاف می توانند در کنار هم حرکتی نسبی داشته باشند این حرکت نسبی می تواند بین تک تک الیاف مجاور و یا بین دسته های الیاف مجاور (نخ ) رخ دهد در واقع پارچه – پارچه ای که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است تاری پودی است – می تواند تحت یک انحناء خم شود ؛ ولی اگر تحت دو انحناء یا بیشتر خم شود پدیده برش (Shear) ، رخ می دهد پس بطور کلی می توان این پدیده را بدین صورت توضیح داد برش ، تغییر زاویه بین نخهای متقاطع است و همچنین به عنوان نتیجه خمش و تابیده شدن نخهای بین نقاط تقاطع نیز تعریف می شود ]4[
برای مطالعه مکانیک تغییر شکلهای پیچیده لازم است ابتدا مطالعات آزمایشگاهی و تئوریهای تغییر شکل مورد توجه قرار گیرند سپس این تغییر شکلها را به شکلهای ساده تر تبدیل نمود و در نهایت مبانی علمی رفتار پارچه تحت تغییر شکلهای ساده بکار گرفته شود ]1[
مکانیسم برش پارچه ، بر خصوصیات دیگر تغییر شکلهای پارچه مثل افتایش ، خم پذیری و انعطاف و کیفیت زیر دست پارچه تأثیر گذار است این نوع تغییر شکل بر خصوصیات فیزیکی – مکانیکی عملیاتی مثل کشش و خمش که در جهتهای تار ، پود یا دیگر جهات فرعی پارچه کاملا ً غیر یکسان هستند نیز تأثیر گذار است کلا ً مصارفی که در حین استفاده از پارچه ، تنش در دو محور یا چند محور دخیل هستند یا مصارفی که تنش در حین استفاده بیشتر از حالت عادی تنش وارده به پوشاک است خصوصیت برشی تأثیر گذار است و بنابراین قابل ملاحظه است که این رفتار مهم مورد مطالعه قرار گیرد زیرا خواص برش ، نقش بسیار مهمی در خصوصیات فیزیکی مکانیکی پارچه بر عهده دارد .]2[
1-2- تعریف برش پارچه (Shearing)
در هنگام استفاده از پارچه زمانیکه پارچه ، تحت تغییر شکلهای پیچیده قرار می گیرد رفتار برشی که یکی از تغییرشکلهای مهم فیزیکی – مکانیکی در پارچه است می تواند روشن کننده خصوصیت اجرایی و عملی پارچه باشد تغییر شکل برشی یکی از خصوصیات بارز پارچه نساجی می باشد که دیگر مواد به شکل ورقه نازک مثل کاغذ یا پلاستیک ، چنین قابلیتی ندارند این ویژگی پارچه را قادر می سازد تا تغییر شکلهای پیچیده را متحمل شود و توانایی پوشش بدن انسان را داشته باشند همچنین خصوصیت برشی روی خم پذیری ، انعطاف پذیری و زیر دست پارچه تأثیر گذار است و نه تنها برای پارچه های تاری پودی که برای انواع کامپوزیت های پارچه های ترکیبی – نساجی نیز از مسائل حائز اهمیت می باشد ]5[
1-2-1- طبیعت برش
اگر چه در نظر اول ، برش مفهومی بسیار ساده دارد اما در مطالعه جزئیات ، پیچیدگیهایی بوجود می آید تحقیقات انجام شده توسط Trelor & Spivak در دانشگاه منچستر و Grosberg & Park در دانشگاه لیدز این موضوع را به شکل مطلوبی توجیه کرده است برای طرح مسأله برش بهتر است در ابتدا کرنش برشی (Shear strain) که توسط Love(1927) و Jeager(1962) مطالعه شده است مورد بحث قرار گیرد .
کرنش برشی خالص عبارت است از تغییر شکل یک جسم بوسیله ازدیاد طول یکنواخت در یک جهت و انقباض در جهت عمود به آن که از این رو مساحت جسم ثابت باقی می ماند این نوع تغییر شکل در شکل 1 آمده است
اگر کرنش در یک جهت باعث ازدیاد طول به اندازه گردد طول خط موازی با جهت ازدیاد طول ، به مقدار می رسد و از آنجا که مساحت ثابت است خط L در زاویه عمود به آن کاهش طول داده و طولش به مقدار می رسد در جائیه کرنش کم باشد مورد اخیر مساوی با است که مقدار عددی کرنش برای ازدیاد طول و همچنین کاهش طول مساوی خواهد بود با توجه به شکل ، دیده می شود که چهار گوش abcd با حالت اریب در جهت کرنش اصلی ، تغییر شکل داده است ، ولی مساحت آن تغییر نکرده است بنابراین اضلاع آن نسبت به حالت قبل دارای زاویه خواهد بود ؛ و زوایا در گوشه ها به اندازه 2 از مقدار به مقدار تغییر نموده است با توجه به قضیه فیثاغورث می توان بیان نمود که اضلاع چهارضلعی abcd به اندازه :
طولشان اضافه شده است که با بسط آن می توان نشان داد مقدار آن ، می باشد حال اگر چهارگوش abcd را بچرخانیم به شکلی که یکی از اضلاع موازی جهت اصلی قرار گیرد کرنش برشی ساده آن در شکل (1.b) نشان داده شده است جابجایی واقعی یا برش گوشه های چهار ضلعی در جهتهای cg,bf,ae وdh می باشد که موازی یکدیگرند .
با این تفاسیر اگر یک چهار وجهی در نظر گرفته شود که گوشه های آن به یکدیگر عمود و موازی با جهت برش ساده باشند بعد از اعمال برش ، شکل آن مطابق با شکل (c10) خواهد بود که این تغییر شکل در واقع ایده اولیه برش است که اضلاع آن در جهت عمودی با زاویه هم جهت با برش ، زاویه دار می گردند مقدار کرنش برشیtg است که می توان نشان داد مساوی با tg2 می باشد و برای کرنشهای کوچک، خواهد بود .
بعد از ارائه یک نمایه از کرنش برشی ، نوبت به تنش برشی می رسد تنش برشی عبارت است از نیروی وارده بصورت تانژانتی به صفحه ( یا در طول یک خط اگر با صفحه های دو بعدی مواجه باشیم ) البته این پدیده بصورت متوازن انجام می شود یعنی نیرویی در جهت مخالف و در یک صفحه موازی با آن وجود دارد تا نیروی گشتاور ثانویه حاصل از آن از چرخش جلوگیری نماید .
بعد از این توضیح ، واکنش ناشی از اعمال تنش برشی به یک نمونه پارچه مورد بررسی قرار می گیرد در حالت کلی تغییر شکلهای پیچیده ای ناشی از بردارهای تنش ایجاد می گردد که مهمترین مسأله تغییر شکل در جهت تنش برش است که به آن کرنش برشی (tg ) گفته می شود و ارتباط بین این دو فاکتور منحنی تنش – کرنش می باشد این تنش سبب می شود نمونه بصورت آزادی برش پیدا نماید و بعد دیگر آن به شکل دلخواه تنظیم شود همانند آزمایش استحکام که سبب می شود انقباض بصورت آزادانه در جهت دیگر رخ دهد.
در شکل (a.1) تعادل برش خالص که ترکیب تنش کششی مثبت و منفی در جهتهای عمود به یکدیگر می باشد نشان داده شده است اما برای حالتهای دیگر تغییر شکل برشی ، دارای توزیع کرنش کششی دقیقا ً یکسان و همگون نیست بلکه سبب ازدیاد طول در bd و فشردگی در طول ac می شود اما نکته بسیار مهم و قابل توجه این است که همراه با این کرنش ، تنش نیز وجود دارد و این موضوع موجب یک مشکل حقیقی می شود : پارچه های نساجی ، ورقه های نازکی هستند و تنش فشردگی نمی تواند ایجاد شود بلکه به راحتی تورم یا بادکردگی (buckling) بوجود می آید ]1[
بسیاری از محققین و متخصصین نساجی ، در پی مطالعات پیرامون پدیده برش بر این باورند که باد کردگی در حین عمل برش ، تقریبا ً بزگترین مشکل برای طراحی یک دستگاه آزمایشگر ایده آل می باشد .
بطور کلی می توان اظهار نمود که اندازه گیری برش و کمانش ( بادکردگی ) موادی که به شکل ورقه ای می باشند و سختی کششی و سختی خمشی آنها بسیار پائین است به راحتی کشیده یا به راحتی خم می شوند نیازمند دستگاههای با دقت بالا می باشد ]5[
برای جلوگیری از بادکردگی یا تورم زودرس و همچنین برای آنکه بتوان برش بزرگ و قابل توجهی ایجاد نمود در جهت موازی با محور ad ، نیروی کششی اعمال می شود که در شکل (a.2) نشان داده شده است .
وجود نیروی P پرواضح تر به نظر می رسد و از اجزاء تنش کششی T می باشد همچنین موازی با محور ac و مساوی یا بیشتر از تنش فشردگی t می باشد این نیرو از هر گونه تمایل به تورم در جهت ac جلوگیری می نماید .
کرنش فشردگی ممکن است در طول محور ac ثابت باشد و این موضوع به واسطه نسبت پواسون است که ناشی از کرنش bd می باشد و به خودی خود یا کشش اضافی در همان جهت افزایش می یابد اگر چه Treloar به سال 1965 نشان داده شده است که تنشهای فشاری داخلی را در همه جهات پارچه نمی توان حذف نمود .
حال اگر خط AB با طول واحد به گونه ای در نظر گرفته شود که زاویه نرمال را با جهت وارد شدن تنش کششی T داشته باشد از آنجائیکه تنش کششی می تواند در جهت خط هم جهت با وضعیت نرمال نیرو وارد نماید نیروی وارد به AB بواسطه تنش کششی به مقدار خواهد بود و اجزاء عمود به خط AB می توانند به مقدار باشند بهمین شکل تنش t می تواند در طول قطر بواسطه برش تأثیر داشته باشد که اگر کشش بصورت مثبت در نظر گرفته شود :
AB تنش خالصی کشش عمود به = t (1)
=
بررسی فرآیند تولید و کاربرد الیاف فوق ظریف و نانو
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 5960 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 148 |
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده................................. 1
فصل اول : نانو تکنولوژی و تاریخچه تولید الیاف نانو
1-1)مقدمه............................. 3
2-1)نانو مواد و طبقه بندی آنها ....... 4
1-2-1)نانو فیلمهای نازک.......... 5
2-2-1)نانو پوششها................ 6
3-2-1)نانو خوشه ها............... 7
4-2-1)نانو سیمها ونانو لوله ها... 8
5-2-1)روزنه های نانو............. 9
6-2-1)نانو ذرات.................. 9
3-1)الیاف نانو........................ 10
4-1)تاریخچه تولید الیاف نانو.......... 11
فصل دوم : روشهای تولید الیاف نانو
1)تهیه الیاف نانو به روش کا تا لیزور شناور 18
اثر سولفور...................... 21
اثر دمای تبخیر ماده خام......... 23
اثر هیدروژن..................... 25
2)ریسندگی الکترو اسپینینگ............. 27
1-2)تئوری و فرایند ریسندگی الکترو اسپینینگ 27
2-2)ریسندگی الکترو اسپینینگ...... 29
1-2-2)ریسندگی الکترو اسپری... 29
2-2-2)ریسندگی الکترو مذاب.... 30
3-2-2)ریسندگی الکترو محلول... 32
3-2)شروع جریان سیال پلیمری وتشکیل مخروط تیلور 35
4-2)ناپایداری خمشی............... 36
5-2)ریسندگی الیاف نانو پلیمری.... 38
6-2)ساختار ومورفولوژی الیاف نانو پلیمری 38
7-2)پارامترهای فرایند و مورفولوژی لیف 39
1-7-2)ولتاژ اعمال شده......... 39
2-7-2)فاصله جمع کننده-نازل.... 40
3-7-2)شدت جریان پلیمر.......... 41
4-7-2)محیط ریسندگی............. 41
8-2)پارامترهای محلول............. 42
1-8-2)غلظت محلول.............. 42
2-8-2)رسانایی محلول........... 43
3-8-2)فراریت حلال.............. 43
4-8-2)اثر ویسکوزیته........... 44
9-2)خواص الیاف نانو.............. 45
1-9-2)خواص حرارتی............. 45
2-9-2)خواص مکانیکی............ 46
10-2)مزایای ریسندگی الکترو....... 46
11-2)معایب ریسندگی الکترو........ 48
12-2)بررسی اهداف ایده ال در ریسندگی الکترو 49
13-2)ریسندگی الیاف دو جزئی پهلو به پهلو 51
14-2)خصوصیات الیاف الکترو ریسیده شده 53
15-2)ریسندگی الکتریکی الیاف نانو از محلولهای پلیمری...................................... 54
16-2)ریسندگی الکترو الیاف پر شده با نانو تیوبهای کربن.................................. 58
17-2)تعیین خصوصیات مکانیکی و ساختاری الیاف کربن الکترو ریسیده شده................................ 68
فصل سوم : کاربردهای مختلف الیاف نانو و نانوتکنولوژی در صنعت نساجی
مقدمه................................. 84
1-3)الیاف نانو گرافیت و کربن.......... 85
2-3)نمونه بافت و تزریق دارو........... 85
3-3)الیاف نانو با خاصیت کا تا لیزوری.. 87
4-3)فیلتراسیون........................ 88
5-3)کاربرد های کامپوزیتی.............. 90
6-3)کاربرد های پزشکی.................. 91
1-6-3)پیوندهای شیمیایی............ 91
2-6-3)نمونه بافت.................. 92
3-6-3)پوشش زخم.................... 93
4-6-3)تزریق دارو.................. 94
5-6-3)دندانپزشکی.................. 94
7-3)مواد آرایشی....................... 95
8-3)لباس محافظتی...................... 96
9-3)کاربرد الکتریکی و نوری............ 97
10-3)کشاورزی.......................... 97
11-3)کاربردهای نانو تکنولوژی در نساجی. 98
1-11-3)دفع آب(ابگریزی)........... 98
2-11-3)محافظت در برابر اشعه uv.... 100
3 -11-3)ضد باکتری.................... 101
4-11-3)آنتی استاتیک............... 103
5-11-3)ضد چروک.................... 104
12-3)کنترل کیفیت در تولید کامپوزیتهای الیاف نانو الکترو اسپان................................. 105
توزیع یکنواختی الیاف نانو......... 106
سنجش الیاف بصورت اتوماتیک......... 108
آزمایش مقاومت در برابر عوامل محیطی 109
دستگاه آزمایش خمیدگی DL............... 110
13-3)الیاف نانو کامپوزیت الکترو اسپان برای تشخیص بیو لوژیکی اوره........................... 111
14-3)تاثیر افرودن الیاف کربن بر روی خواص مکانیکی و کریستالی شدن پلی پروپیلن................................ 116
ضمیمه ................................ 125
نتیجه ................................ 129
منابع و مآخذ.......................... 131
چکیده :
به منظور تولید الیاف نانو دو روش کلی وجود دارد، روش اول، تولید الیاف با استفاده از کاتالیزور می باشد که در این روش الیاف در بستر مخصوص یا محلول اختصاص داده شده منعقد می شوند، استفاده از کاتالیزور شناور برای تولید مناسب تر از کاتالیزور دانه دار شده
می باشد زیرا میزان کاتالیزور موجود در بستر محلول همواره تحت کنترل می باشد. روش دیگر تولید الکتروریسی می باشد که می توان نانو الیاف منفرد و ممتد را به میزان تولید بالا تهیه نمود. در این روش نانو الیاف پلیمری می توانند مستقیماً از محلول پلیمری به نانو الیاف پلیمری تبدیل شوند.
الکتروریسی ریسیدن نانو الیاف پلیمری تا قطر چند ده نانو متر، روشی است که تکیه بر نیروهای الکترواستاتیکی دارد. در این فرآیند، بین قطره ای از محلول پلیمری یا مذاب که در نوک نازل آویزان است و یک صفحه فلزی جمع کننده پتانسیل الکتریکی اعمال می شود. با بالا رفتن میدان الکتریکی قطره پلیمری شروع به کشیده شدن می کند تا اینکه این نیرو بر نیروی تنش سطحی قطره غلبه کرده و یک جت شارژ شده بسیار نازک از محلول پلیمری از سطح قطره خارج شده و به سمت فلز جمع کننده سرعت می گیرد. پس از طی مسیر کوتاهی دافعه متقابل شارژهای حمل شده در سطح جت، آنرا خم کرده و جت، مسیر خود را بصورت مارپیچ و حلقه ای ادامه خواهد داد. بدین ترتیب جت در فاصله کم نازل تا جمع کننده
می تواند مسیر بسیار زیادی را طی کرده، تا نیروهای الکتریکی آنرا هزاران بار کشیده و ظریف نمایند.
استفاده از این تکنولوژی های جدید ما را در انجام کارهایی که زمانی غیر ممکن
می نموده رهنمون می سازد، در سال های اخیر از این شیوه برای ساخت الیاف نانو در محدوده وسیعی از پلیمرها و در کاربردهای مختلف نظیر ساخت فیلترها، تقویت در کامپوزیت ها، کامپوزیت های شفاف، نانو الیاف کربن، نانو الیاف هادی، نانو الیاف توخالی، نانو الیاف سرامیکی، سنسورهای بسیار حساس، قالب برای رشد بافت زنده بدن، پر کردن بافت های آسیب دیده، بافت های ضد باکتری، حمل دارو، پوشش زخم، ماسک های آرایشی و ... به کار رفته است.
فصل اول
نانو تکنولوژی و تاریخچه تولید الیاف نانو
1-1 )مقدمه:
مفهوم نانوتکنولوژی جدید نمی باشد و از بیش از 40 سال پیش آغاز گردیده است، بر اساس تعریفNNI نانو تکنولوژی عبارت است از بکار بردن ساختارهایی با حداقل یک بعد در اندازه نانومتر برای ساخت مواد، وسایل و سیستم هایی با خواص بدیع و قابل توجه که مربوط به اندازه نانو آنها می باشد. نانو تکنولوژی نه تنها ساختارهای کوچک تولید می کند بلکه تکنولوژی ساخت پیشرفته ای می باشد که می تواند کنترل کم هزینه ای برای ساختار ماده ایجاد نماید. نانوتکنولوژی در بهترین صورت به این گونه توصیف می شود که فعالیت هایی هستند در حد اتمها و مولکول ها که کاربردهایی در دنیای واقعی دارند. قطعات نانو که به طور معمول در محصولات تجاری استفاده می شوند، در حدود یک تا صد نانومتر هستند. [1]
نانو تکنولوژی به صورت روزافزونی توجه دنیا را به خود جلب نموده چرا که به عنوان ارائه کننده پتانسیل بالایی از محدوده های وسیع، مصارف شناخته شده است. خواص جدید و
بی نظیر مواد نانو نه تنها دانشمندان و محققین بلکه تجارت را به خود جلب کرده که به دلیل پتانسیل بالای اقتصادی آن می باشد.[1]
همچنین نانو تکنولوژی پتانسیل تجاری واقعی برای صنعت نساجی دارد این امر به طور عمده به خاطر این واقعیت است که روش های مرسوم که برای دادن خواص مختلف به پارچه استفاده می گردند معمولا اثر دائمی ندارند و کارایی خود را بعد از شستشو و یا بر اثر پوشیدن از دست می دهند. نانو تکنولوژی می تواند دوام بالایی برای پارچه ها ایجاد کند چرا که قطعات نانو سطح بزرگی از نسبت مساحت به حجم و نیز انرژی سطحی بالایی دارند، بنابراین بستگی بیشتری با پارچه داشته و منجر به افزایش ماندگاری کاربردی آن می گردد. به علاوه پوششی از ذرات نانو روی پارچه بر خاصیت عبور هواو زیر دست آن اثری نمی گذارد بنابراین مزیت استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت نساجی در حال افزایش است.خواصی که با استفاده از نانوتکنولوژی به پارچه داده می شود عبارتند از آب گریزی، ضد خاک،
ضد چروک، ضد باکتری، آنتی استاتیک، مقاومت در برابر اشعه یو وی، کند کردن توسعه آتش، بهبود در رنگ پذیری و غیره که در فصل های بعدی به آنها اشاره خواهد شد.[1]
2-1 )نانومواد:
مواد نانو ساختار در دهه گذشته به علت داشتن رفتار و ویژگیهای برجسته مورد توجه وسیع جامعه علمی و صنعتی جهان قرار گرفته است. ماده نانوساختاری به هر ماده ای اطلاق
می شود که حداقل یکی از ابعاد آن در مقایس نانومتر(زیر 100 نانومتر) باشد این تعریف صریحا انواع بسیار زیادی‌از ساختارها اعم از ساخته‌دست بشر یا طبیعت را شامل می شود.[1]
طبقه بندی نانو مواد: (Classification of Nanomaterials) 1- نانو فیلم های لایه نازک (Nano Layer Thin Films)
2- نانو پوششهاNano Coatings) (
3- نانو خوشه ها (Nano Clusters)
4- نانو سیم ها و نانو لوله ها(Nano Tubes & Nano Wires)
5- روزنه های نانو (Nano Pores)
6- نانو ذرات (Nano Particles ) در این بخش به معرفی هر گروه از این طبقات می پردازیم:
1-2-1) نانو فیلم های لایه نازک : (Nano Layer Thin Films)
در دنیای کنونی اصلاحات سطحی به یک فرآیند مهم و اساسی تبدیل شده است. در سه دهه گذشته سطوح و لایه های روی آن ها و پوشش دهی سطوح، افزایش کارایی و محافظت سطوح را به دنبال دارد. در این مورد روشهایی شامل ایجاد لایه های نازک یا پوشش ها بر روی سطوح موجود می باشند که به این ترتیب یک سطح جدید ساخته می شود. رسوب یک لایه نازک (نانو لایه) برای پوشش دهی در اکثر صنایع جایگاه مهمی یافته است. در واقع نانولایه ها فیلم های بسیار نازک و نانو پوششها سطح جدیدی از فناوری لایه های نازک
می باشند. نانو لایه ها باعث افزایش ارزش افزوده زیادی برای صنعت پوشش ها می شوند. نانو لایه ها دارای یک ساختار نانوذره ای می باشند که این ساختار یا از توزیع نانو ذرات در لایه ایجاد می شود و یا به وسیله یک فرآیند کنترل شده یک نانوساختار در حین رسوب ایجاد می شود. با افزایش لایه ها می توان طبقاتی از لایه های دارای ضخامت یک مولکول ایجاد کرد و ماده روکش شده هم خود می تواند به عنوان زیر لایه ای برای لایه دیگری از یک ترکیب متفاوت باشد. تابه حال چندین راه کار متفاوت برای خلق فیلم های فلزی و سرامیکی ایجاد شده است ولی معمولا شرایطی دارند که در آن مولکول های عالی تخریب می شوند. یکی از روش های ایجاد این لایه های نازک، لیتوگرافی می باشد که جدیداً به نانولیتوگرافی مشهور شده است چون توانایی ایجاد لایه های نانومتری را پیدا کرده است. قابل ذکر است که نانولایه ها در الکترونیک کاربرد زیادی را پیدا کرده اند. یکی از بزرگترین زمینه های کاربردی در فیلم های نازک استفاده از این نانولایه ها در اجزا و قطعات الکترونیکی، نوری و الکترواپتیکی است. همانند زیر لایه ها، خازن ها،قطعات حافظه،آشکار سازی های مادون قرمز و راهنماهای موجی. [1]
2-2-1) نانو پوششها: Nano Coatings) (
پوششها دارای کاربردهای مختلف و متنوعی می باشند. پوشش ها برای محافظت، افزایش یا تزیین محصولاتی چون شیشه ها، فلزات، پلاستیک ها، کاغذ، کفشها، عینک های آفتابی، لوازم ورزشی، مبلمان، وسایل آشپزی، آلات پزشکی، الکترونیک و اتومبیل ها به کار می روند با این وجود هم پوشش ها و هم سطوحی که در مورد پوشش ها به کار می روند در معرض آسیب هایی از محیط اطراف مثل باران، برف، نمک ها ، رسوب های اسیدی، اشعه ماوراء بنفش نور آفتاب و رطوبت می باشند. ضمنا پوشش ها قابلیت خش برداشتن، تکه تکه شدن و یا آسیب دیدگی در زمان استفاده ، ساخت و حمل ونقل را دارند. با یافتن راههایی می توان از آسیب دیدن روکش ها جلوگیری کرد. همانطور که گفته شده فناوری نانو قادر به جلوگیری از خش برداشتن، تکه تکه شدن و خرده شدن روکش ها می باشد. از موارد استفاده نانو روکش ها
می توان به روکش های ضد انعکاس در مصارف خودرو سازی و سازه ای، روکش های محافظ (ضد خش، غیرقابل رنگ آمیزی و قابل شستشو آسان) و روکش های زینتی اشاره کرد. فناوری های روکش دهی پیشرفته همانند مواد مبتنی بر نانو ذرات سرامیکی می تواند منجر به مقاومت حرارتی بهبود یافته ومصارفی با مقاومت حرارتی بالاتر شود.[1]
از کاربرد این روکش ها در صنایع خودرو سازی و حمل و نقل می توان به نانوروکش های سرامیکی که موجب پایداری حرارتی و مقاومت به فرسایش در قطعات موتور می شوند، اشاره کرد.[1]
3-2-1 ) نانو خوشه ها: (Nano Clusters)
در اوایل دهه 80 میلادی دانشمندان فیزیک کشف کردند که اتم های گازی، فلزی به شکل حباب های پایدار وبا تعداد اتم های مشخصی مجتمع می شوند. در دهه 90 آنها اثر مشابهی را در کار بر روی سطوحی مشاهده کرده اند که اتم های گازی می توانند به شکل خوشه هایی با اندازه های ویژه روی سطح بچسبند. یک گروه با رهبری Qi- kue xueاز دانشگاه علوم چین سعی کردند که این فرآیند را با دقت بیشتر و با استفاده از اتم های سطحی سیلیکون به عنوان یک الگو کنترل کنند. آنها اتم های فلزی بر روی سطح بسیار منظم کریستال Si را بصورت بخار در آورده و با استفاده از میکروسکوپ SEM مشاهده کردند که خوشه یکنواخت در 5/1 تا 4 میلیمتر از سطح کریستال تشکیل شده است. همچنین مشاهده کردند که هر خوشه در نصف واحد شبکه کریستال Si تشکیل می شود و نیمی دیگر از کریستال را خالی می گذارد. با توجه به محاسبات انجام شده به این نتیجه رسیدند که اتم ها سطح را برای پیدا کردن مکانی که به کمترین مقدار انرژی برسند، جستجو می کنند. اگر خوشه ها دارای خاصیت آهن ربایی شوند می توانند برای وسایل، ذخیره اطلاعات که بسیار فشرده هستند و کاتالیست ها برای واکنش های شیمیایی استفاده شوند.[1]
4-2-1 )نانو سیم ها و نانو لوله ها:(Nano Tubes & Nano Wires) نانو ساختارهای فعلی همانند نانو سیم ها، نانو لوله ها و یا نانو میله ها از موادی همانند نیمه هادی ها، فلزات و یا کربن از طریق روش های مختلفی تولید می گردند. یکی از مشکلات بر سر راه تولید نانو لوله های کربنی خطی این است که می توانند در فرآیند تولید به صورت شکل های متعددی در آید. (منفرد، چند لایه، پر شده و یا اصلاح سطحی شده) . لفظ نانو لوله در حالت عادی در مورد نانو لوله های کربنی به کار می رود که مورد توجه فراوانی از سوی محققان در دهه 90 قرار گرفته است. این دسته از نانومواد خواص جالب توجهی را به همراه خود دارند. یک خصوصیت مشهور آنها استحکام کششی برجسته آنهاست که نزدیک به 100 گیگاپاسکال یعنی بیش از 100 برابر استحکام فولاد است. نانو لوله های کربنی دارای خواص الکتریکی جالبی نیز می باشند. آنها بسته به Chirality می توانند رسانا، نانو لوله های فلزی و یا نیمه رسانا باشند و به دلیل توانمندی آنها در نانو الکترونیک جامعه پژوهشی توجه فوق العادی به آنها مبذول داشته است. نانو لوله های کربنی تک دیواره در مصارف الکترونیکی با بیشترین توجه روبرو شده اند. نانو لوله های کربنی خواص برجسته حرارتی را نیز در جهت لوله ها و نه عمود بر آن نشان داده اند. [1]
از کاربرد نانو لوله های کربنی می توان به بیوسنسورها برای تشخیص قند خون استفاده کرد همچنین نانو لوله های کربنی به عنوان پر کننده ای برای نانو کامپوزیت ها استفاده می گردند.
ویژگیهای جدیدی بخصوص از لحاظ استحکام در کامپوزیت شاهد باشیم. امروزه نانو لوله های کربنی با روش تولیدی CVD از مقدار زیادی تا مقادیر چند گرمی به دست می آید.[1]
5-2-1 )روزنه های نانو : (Nano Pores)
مواد با روزنه هایی در محدودة نانو کاربردهای صنعتی جالبی را نشان می دهد. به علت ویژگیهای برجسته آنها با توجه به عایق حرارتی بودن، تحلیل مواد و کاربرد آنها به عنوان پر کننده هایی برای کاتالیزور در علم شیمی مورد توجه زیادی می باشند.این گروه از مواد پتانسیل بالایی در کاتالیست ها، عایق های حرارتی، موادالکترودی، فیلترهای محیطی و غشاها، به عنوان محل های تحویل داروی کنترل شده دارا می باشد.[1]
6-2-1) نانو ذرات: (Nano Particles)
آخرین دسته از نانو مواد ، نانو ذرات می باشد. نانو ذرات از مدتها قبل مورد استفاده بوده اند. شاید اولین موارد استفاده از آنها در لعاب ظروف سفالی چینی ها باشد. در سالهای اخیر پیشرفت های بسیار بزرگی در زمینه امکان ساخت نانو ذرات از مواد گوناگون و امکان کنترل شدید بر روی اندازه، ترکیب و یکنواختی آنها صورت گرفته است. نانو ذرات از دهها و یا صد ها اتم یا مولکول با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و غیره) ساخته شده است. اغلب نانو ذرات که به طور تجاری مورد استفاده قرار می گیرند به شکل پودر خشک و یا به صورت دیسپرس های مایع می باشد. البته نانو ذرات ترکیب شده (آمیخته شده) در یک محلول آلی یا آبی که به شکل سوسپانسیون یا خمیری شکل است نیز مورد توجه می باشد. برای رسیدن به یک توزیع پایدار و همگن از نانوذرات باید مواد وعامل های شیمیایی همانند سطح فعال ها و دیسپرس کننده ها را به آن بیفزاییم.[1]
3-1 )الیاف نانو :
تولید فیلامت های مصنوعی با استفاده از نیروهای الکترواستاتیک بیشتر از یک صد سال شناخته شده است. فرآیند ریسندگی الیاف با کمک نیروهای الکترواستاتیک به عنوان ریسندگی الکترو شناخته می شود. اخیرا نشان داده شده است که فرآیند ریسندگی الکترو قادر به تولید الیاف در محدوده کمتر از میکرون می باشد. ریسندگی الکترو توجه زیادی را در دهه اخیر نه تنها به دلیل قابلیت ریسندگی انواع گوناگون الیاف پلیمری به دست آورده است بلکه به دلیل پایداری در تولید الیاف در محدوده کمتر از میکرون نظرها را نیز به خود جلب کرده است. در علم لیف الیاف با قطرهای کمتر از 100 نانو معمولا به عنوان الیاف نانو طبقه بندی می شوند. این الیاف با روزنه های کوچکتر و سطح تماس بیشتر از الیاف معمولی کاربردهای زیادی را در نانو کاتالیزور، پیوند بافت، پوشاک محافظتی ، فیلتراسیون و الکترونیک نوری دارند.[2]
فرآیند ریسندگی الکترو از میدان الکتریکی با ولتاژ بالا برای تولید جریان های باردار الکتریکی از محلول پلیمر یا مذاب استفاده می کند که در قسمت خشک کن به وسیله تبخیر حلال الیاف نانو تولید می شوند. الیاف که دارای بار زیادی هستند توسط میدان باردار شده و به سوی جمع کننده که می تواند یک سطح تخت و یا دیسکی در حال چرخش باشد تا الیاف را جمع کند حرکت می کنند در روش های ریسندگی معمولی الیاف در برابر مجموعه ای از نیروهای کششی، جاذبه ای، آیرودینامیکی، رئولوژیکی و اینرسی قرار می گیرند. در ریسندگی الکترو ریسندگی الیاف اساساً از طریق نیروهای کششی صورت گرفته و در جهت محور جریان پلیمر به وسیله بارهای القا شده در میدان الکتریکی به دست می آید. [2]
4-1) تاریخچه تولید الیاف نانو :
فکر استفاده از الکتریسیته ساکن برای حرکت سیال به 500 سال پیش برمی گردد [5]. عبارت ریسندگی الکترو از ریسندگی الکترواستاتیک گرفته شده است که ایده اصلی آن به بیش از 60 سال پیش باز می گردد . این فرآیند اولین بار به وسیله زلنی در 1914 مطالعه شد.[2]
سرآغاز ریسندگی الکترو به عنوان یک روش ریسندگی لیف را می توان به اوایل دهه 1930 نسبت داد. در سال 1934 فرمالز اولین اختراع خود را در ارتباط با فرآیند و وسایل تولید فیلامنت های مصنوعی با استفاده از بارهای الکتریکی به ثبت رسانید.[2]
شکل 1-1: دستگاه اختراعی فرمالز
فرآیند ریسندگی فرمالز شامل یک وسیله جمع کننده متحرک نخ می باشد تا نخ را تحت کشش مانند شرایط دیسک ریسندگی در ریسندگی معمولی جمع نمایند. فرآیند فرمالز
می توانست نخ های موازی را روی وسیله دریافت کننده به طور پیوسته باز کند. فرمالز در اولین ثبت اختراع خود ریسندگی الیاف استات سلولز را با استفاده از استون به عنوان حلال گزارش نمود. این روش برای خشک کردن کامل الیاف بعد از ریسندگی به دلیل فاصله اندک میان نواحی جمع آوری و ریسندگی با مشکل روبرو بود که منجر به ساختاری با شبکه تجمعی کمتر شد. در ثبت اختراع بعدی فرمالز روش اولیه خودش را برای غلبه بر مشکل فوق اصلاح نمود. در فرآیند اصلاح شده فاصله بین قسمت تغذیه و وسیله جمع کننده لیف را تغییر داد تازمان خشک شدن طولانی تری را برای الیاف الکترو اسپان فراهم نماید. در نتیجه در سال 1940 فرمالز روش دیگری را برای تولید شبکه کامپوزیتی لیف از مواد اولیه پلیمری ارائه کرد.[2]
در سال 1952 ونگات و نئوبائر توانستند جریان هایی با قطرهای یکنواخت با استفاده از ولتاژ بالا با قطری در حدود یک دهم میلیمتر تولید نمایند.در سال 1966 سیمونز دستگاهی جهت تولید منسوجات بی بافت فوق ظریف با وزن خیلی کم با نمونه های مختلف پلیمری با استفاده از ریسندگی الکترو اختراع کرد. در این دستگاه الکترود مثبت در داخل محلول پلیمری قرار داشت و الکترود منفی به کمربندی که منسوج بی بافت روی آن جمع آوری می شد وصل شده بود. او دریافت که الیاف حاصل از محلول های با ویسکوزیته پایین تمایل به کوتاه و نازک شدن دارند در صورتی که الیاف حاصل از محلول هایی با ویسکوزیته بالا نسبتا ممتد می باشند.[4]
در دهه 1960 مطالعات اساسی روی فرآیند تشکیل جت به وسیله تیلور آغاز گردید، در سال 1969 تیلور شکل قطره تولید شده در نوک سرنگ را مطالعه کرد.او نشان داد که به وجود آمدن این قطره در نوک سرنگ هنگامی که یک میدان الکتریکی به کار گرفته می شود، میسر شده که قطره مخروطی شکل بوده و جتها از نوک مخروط به بیرون جریان می یابند. این شکل مخروطی جریان بعدها به وسیله محققین دیگر «مخروط تیلور» نامیده شد . با بررسی مفصل در مورد مایعات مختلف تیلور مشخص کرد که زاویه ای 3/49 درجه ای برای ایجاد تعادل بین تنش سطحی پلیمر با نیروهای الکترواستاتیک مورد نیاز است.[2]
در سال های بعدی توجهات به مطالعه مورفولوژی ساختاری الیاف نانو معطوف گردید. محققین به ویژگی ساختاری الیاف و شناخت ارتباط بین الگوهای ساختاری و پارامترهای فرآیند توجه زیادی نشان دادند. پراش اشعه ایکس با زاویه گسترده (WAXD)، میکروسکوپ الکترونی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی (TEM) و کالری متری پویشی دیفراکسیونی (DSC) به وسیله محققین برای تعیین ویژگی الیاف نانو الکترواسپان به کار رفت. در سال 1971 با مگارتن ریسندگی الکترو، میکرو لیف های اکریلیک را گزارش نمود که قطر آنها بین 100 تا 500 نانو بود. او محدوده های قابل ریسندگی محلول دی متیل فرمامید پلی اکریلونیتریل (PAN/DMF) را تعیین و وابستگی قطر لیف را به ویسکوزیته مشاهده نمود. لاروندو و ماندلی الیاف پلی اتیلن و پلی پروپیلن را از مذاب تولید نمودند که معلوم شد به طور نسبی از نظر قطر بزرگتر از الیاف محلول ریسیده شده می باشد. آنها نشان دادند که قطر با افزایش دمای ذوب کمتر می شود. [2]
در سال 1987 هایاتی تاثیر میدان الکتریکی، شرایط آزمایش و فاکتورهای موثر بر ثبات لیف را مورد مطالعه قرار داد. آنها نتیجه گرفتند که رسانایی مایع تنش عمده ای را در اختلال الکترواستاتیکی سطوح مایع ایفا می کندو نتایج نشان داد که سیال های دارای رسانایی زیاد با افزایش ولتاژ اعمال شده باعث ایجاد جریان های شدیدا ناپایدار می گردد که در جهت های مختلف جابجا می شوند.[2]
بعد از وقفه ای10 ساله جهشی عمده در زمینه تحقیق بر روی ریسندگی الکترو به واسطه پیشرفت علم در زمینه کاربردهای بالقوه الیاف نانو در حوزه های مختلف مانند مواد با بازدهی بالا ، فیلتراسیون، حفاظتی، مواد کاتالیزوی و مواد جذب کننده به وجود آمد. داشی و رنکر ویژگی های الیاف نانو پلی اتیلن اکساید (PEO) را به وسیله تغییر دادن غلظت محلول و پتانسیل الکتریکی اعمال شده مطالعه کردند. قطرهای جریان به عنوان تابعی از فاصله رئوس مخروط اندازه گیری شد و آنها مشاهده کردند که قطر جریان با افزایش فاصله کمتر می گردد. آنها دریافتند که محلول PEO با ویسکوزیته کمتر از cp 80 بیش از اندازه رقیق بوده تا بتواند جتی پایدار را تشکیل دهد و محلول با ویسکوزیته بیشتر از [1]cp 4000 بیش از اندازه غلیظ بوده تا بتواند الیاف را تشکیل دهد.[2]