وبلاگ

:
یکی از عملیاتی که روی پنبه انجام می شود، عمل مرسریزه می باشد که شامل تماس پنبه (اعم از نخ، الیاف یا پارچه) با محلولد سود سوزآور و سپس شستشوی محصول در محلول رقیق اسید و پس از استفاده از آب سرد به منظور خنثی کردن قلیایی و سرانجام خشک کردن محصول است. بر اثر مرسریزاسیون درخشندگی و جلای پنبه افزایش می یابد. و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن تغییرات زیادی پیدا می کند. معمولا پارچه های مرغوب پیراهنی، رومیزی، ملحفه ای همچنین نخ های قرقره مرسریزه می شوند. لذا با توجه به اهمیت زیاد این پروسه تلاش هایی جهت کاهش مدت زمان عملیات مرسریزاسیون، کاهش میزان مصرف سود و حصول نتایج بهتر در حین عملیات انجام پذیرفته و نیز در حال انجام می باشد. بدین منظور استفاده از محیط دیگری غیر از محیط مائی هم چون محیط حاصل از امواج مافوق صوت مورد استفاده قرار گرفته است که با استفاده از امواج در حین مرسریزاسیون، بتوان با صرف زمان کوتاه تر و غلظت سود کمتر به همان تغییرات ساختاری روش های معمول مرسریزاسیون برسیم که این ها سبب هزینه کمتر و اقتصادی شدن پروسه و احتمالا حصول نتایج

 بهتری می گردد.

فصل اول
مقدمات و کلیات
1-1- پیشگفتار
پنبه به دلیل داشتن خواص مهمی مانند استحکام نسبتا خوب، نرم و قابلیت انعطاف در مقابل هرگونه عملیات ریسندگی و بافندگی و تمایل به جذب رنگ های متفاوت یکی از الیاف پر مصرف در صنایع نساجی می باشد. در صنعت نساجی به منظور بهبود خواص ظاهری پارچه مانند نرمی و درخشندگی یا به منظور افزودن خواص معینی به پارچه در جهت افزایش مرغوبیت آن، عملیات تکمیلی انجام می شود. این امر، باعث فروش بیشتری شده، بنابراین افزایش حجم تولید و کاهش قیمت تمام شده پارچه را به دنبال دارد. یکی از عملیات تکمیلی مهم روی کالاهای پنبه ای، عملیات مرسریزاسیون است که باعث بهبود خواص الیاف پنبه، نظیر جلا، جذب رنگ بالاتر، افزایش مقاومت کششی، افزایش نرمی، ثبات ابعادی بیشتر و… می شود. در سال 1850 مرسر در آزمایشی که برای جدا کردن هیدرات های مختلف در نظر گرفته بود، هنگام عبور محلول سود از یکسری فیلتر پنبه ای متوجه شد که غلظت محلول خروجی کمتر شده و ابعاد فیلتر کاهش یافته است. بدین ترتیب تأثیر محلول سود بر روی کالای سلولزی شناخته شد و به افتخار نام کاشف آن، جان مرسر، فرآیند مرسریزاسیون نام گرفت. مرسریزاسیون یک نوع تکمیل شیمیایی – مکانیکی است که در آن کالای سلولزی، به شکل نخ و یا پارچه های داخل محلولی از قلیا با غلظت معین و در مدت زمان مشخصی قرار گرفته، سپس عملیات شستشو، خنثی سازی، شستشوی مجدد و نهایتا خشک کردن، صورت می گیرد. در عملیات مرسریزاسیون، کالا می تواند به صورت آزاد و یا در حالت تحت کشش باشد که حالت اول را مرسریزاسیون و حالت دوم را مرسریزاسیون بدون کشش (قلیایی کردن) می نامند. عملیات مزبور نظم مولکولی، مورفولوژی، ساختار و درجه بلوری الیاف را تغییر داده، باعث تورم و مدور شدن سطح مقطع الیاف می شود. تغییرات فوق علاوه بر افزایش جلا در کالا، باعث بهبود خواص الیاف نارس شده، جذب رنگ، واکنش پذیری و استحکام کششی لیف را بالا می برد. وسعت این تغییرات به غلظت قلیای کاربردی، درجه حرارت و زمان عملیات، درجه پلیمریزاسیون سلولز مرسریزه شده، شکل فیزیکی کالای مرسریزه شده و نوع ساختار آن، تحت کشش یا آزاد بود کالا هنگام مرسریزاسیون و مقدار کشش اعمال شده بستگی دارد. هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم، هیدروکسید لیتیم و آمونیاک از قلیایی های قابل مصرف در عملیات مرسریزاسیون هستند که در بین آنها هیدروکسید سدیم به دلیل اینکه به آسانی قابل دسترسی بوده و همچنین از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است بیشترین مصرف را دارد. روش متداول مرسریزاسیون که تحت عنوان مرسریزاسیون سرد از آن نام برده می شود، عمدتا با محلول 20 تا 25 درصد سود سوزآور، در دمای 15 تا 20 درجه سانتیگراد و به مدت 30 تا 180 ثانیه صورت می گیرد. وجود نواقصی در مرسریزاسیون سرد نظیر عدم نفوذ کامل سود به داخل الیاف و سطحی بودن عمل مرسریزاسیون، نایکنواختی عمل، نیاز به مواد خیس  کننده گران قیمت و همچنین نیاز به دستگاه های مبرد برای خنک کردن سیستم و… منجر به ابداع شیوه نوینی به نام مرسریزاسیون گرم شد که در آن محلول سود با دمای بالا استفاده می شود. در استفاده از شرایط اولتراسونیک در عمل مرسریزاسیون به نظر می رسد که امکان نفوذ بیشتر سود در زمان کوتاه تر و کاهش هزینه ها قابل دسترسی باشد که در این تحقیق این عمل مورد بررسی قرار می گیرد.

پژوهش
1-1- هدف
هدف از انجام این تحقیق بدست آوردن ثابت های هندسی پارچه های حلقوی تولیدی از نخ شنیل صددرصد اكریلیك در دو حالت استراحت خشك و كامل و نیز بررسی ثبات ابعادی و برخی ویژگیهای فیزیك این پارچه ها هنگامی كه در معرض فرآیندهای مختلف شستشو و بخار دادن قرار می گیرند، می باشد.
2-1- پیدایش تكنولوژی بافندگی حلقوی پودی
عبارت «بافندگی حلقوی» به روشی از ایجاد بافت اطلاق می شود كه با خمیده كردن طولی از نخ به شكل حلقه های یك زنجیر، كه از میان یكدیگر عبور داده شده اند، پارچه تولید می گردد.
بافندگی حلقوی با روش دستی، قدمت دیرینه دارد و احتمالا از روش گره زدن یا تابیندن نخها به یكدیگر، الهام گرفته است. تشكیل حلقه با انگشتان دست، سال های طولانی قبل از آنكه میل بافتنی اختراع شود، وجود داشته است. در موزه شهر لستر انگلستان، یك جفت پوتین و دستكش بلند بافندگی حلقوی متعلق به مصر از قرن پنجم نگهداری می شود. مهارت استفاده از دانه گیری، كوركردن، كیسه ای بافتن و ایجاد نقشه نمایانگر پیشرفته بودن بافتنی دستی در این دوره است.

شگفت انگیز است كه نزدیك به ده قرن طول می كشد تا بافتنی دستی به ایتالیا می رسد و سپس در اروپا گسترش می یابد. بعدها بافندگی حلقوی به یك روش تولید منسوجات در انگلستان تبدیل شد. در سال 1488مجلس آن كشور كنترل قیمت را در دست گرفت و هنری پنجم (1547 – 1509) اولین پادشاهی بود كه جوراب بافتنی استفاده نمود. اولین جوراب بافتنی از جنس ابریشم، در سال 1550بافته شد و در سال 1561 بدلیل ظرافت و قابلیت كشش خوب آن مورد توجه ملكه الیزابت قرار گرفت.
3-1- ساختمان بافت حلقوی
ساختمان بافت حلقوی از نظر ظرافت، عیوب پارچه، نخهای اضافی نقشه و یا اثر مراحل تكمیلی بر روی آن لازم است مورد توجه قرار گیرد. اطمینان از عبور حلقه ها از داخل یكدیگر و دریافت نمودن نخ توسط سوزن، قبل از آزاد كردن حلقه قبلی ضروری است؛ در غیر اینصورت در هنگام تكمیل و یا مصرف، پارگی، در رفتگی و یا جدا شدن ساختمان بافت از یكدیگر بوجود می آید. خصوصیات ساختمان بافت حلقوی بستگی به نحوه اتصال حلق هها به طرفین و بالا و پائین آن دارد. حلقه هایی كه در ستون عمودی قرار دارند به نام ردیف و حلق ههایی كه در یك خط افقی هستند به نام رج خوانده میشود. دو اصطلاح ردیف و رج به ترتیب مشابه تاروپود در ساختمان پارچه های تاروپودی است.
4-1- ماشین های تخت باف
ماشین های تخت باف به دو دستة كلی تقسیم می گردند:
الف) تخت باف دستی شامل ماشین های تخت باف یكروسیلندر و دو رو سیلندر می باشد.
ب) تخت باف موتوری شامل تخت باف دو رو سیلندرو تخت باف دوبله سیلندر (ماشین هایی كه زاویه بین دو صفحه سوز نهای آن ١٨٠ درجه می باشد و از سوزن دو سر زبانه دار بر روی آن استفاده می شود) می باشند. هریك از ماشین های اخیر به صورت های تك سیستم، دوبله سیستم و سه سیستم وجود دارند.
1-4-1- قسمت های مختلف یك ماشین تخت باف
شکل (1-1) قسمت های مختلف یك ماشین تخت باف دو رو سیلندر را نشان می دهد. این قسمت ها عبارتند از:
1- بسته نخ؛ 2- فنر پیچشی؛ 3- وسیله كنترل كشش؛ 4- نخ برای حامل نخ؛ 5- صفحه و سیلندر سوزن ها؛ 6- سوزن زبانه دار؛ 7- فنر سوزن؛ 8- جعبه بادامك؛ 9- شانه پارچه؛ 10- وزنه.
در شكل فوق الذكر مسیر حركت نخ از بسته نخ به سوزن ها نشان داده شده است. جنس روزنه های عبور نخ در قسمت های (e) ،(d) (b)، (a) چینی (سرامیك) می باشد تا در مقابل نخ و سایش توسط آن مقاوم باشد.
زوایه بین صفحه و سیلندر (صفحه سوزن جلو و صفحه سوزن عقب) حدود ١١٠ درجه می باشد این صفحه ها شیاردار بوده و سوزن ها در داخل شیارها قرار می گیرند و می توانند در داخل شیار تنها حركت صعودی و نزولی داشته باشند كه این حركت به دلیل عبور بادامك در مقابل سوزن ها می باشد. چنانچه سوزن ها خارج از بافت نباشند در مسیر شیار بادامك قرار گرفته و به سمت بالا و پائین حركت می نمایند. در غیر این صورت حركتی نخواهند داشت. در این شكل سوزن صفحه عقب درحالت بافت و در صفحه جلو سوزن در حالت نبافت (خارج از عمل) می باشند. كار نخ بر یا حامل نخ این است كه نخ را در مقابل قلاب سوزن هایی كه بالا آمده اند قرار داده تا نخ به داخل قلاب آن تغذیه گردد. تولید پارچه های حلقوی بدون كشش غیرممكن است. ایجاد كشش روی حلقه ها و در نتیجه پارچه به طرق مختلف صورت می گیرد. در ماشین های تخ تباف وزنه از طریق شانه پارچه، این كشش را تأمین می كند. درحالی كه در ماشین های گردباف اعمال كشش توسط غلتك های برداشت صورت می گیرد. ثابت ماندن كشش در حلق ههای مختلف در طی تولید پارچه بر روی كیفیت پارچه بسیار مهم م یباشد. لازم به تذكر است كه نمره شانه مورد استفاده می بایست با گیج ماشین هماهنگ باشد. جرم وزنه ها به نوع بافت، نوع و نمره نخ بستگی داشته و قابل تعویض می باشند.
كار فنر پیچشی ثابت نگه داشتن مقدار كشش در نخ حین تغذیه به سوزن ها می باشد. علاوه بر قسمت های فوق الذكر ماشین های تخت باف دارای دو برس ١ می باشند كه بعد از نخ بر قراردارد و همراه با نخ بر و قالب های بادامك حركت می كنند. وظیفه برس ها باز كردن كامل زباله سوزن ها قبل از تغذیه نخ به سوزن می باشد. شكل (2-1) محل قرار گرفتن برس ها را بر روی یك ماشین تخت باف دورو سیلندر نشان می دهد.

سرامیکها، گروهی از مواد را تشکیل می دهند که توجه زیادی را در 30 سال گذشته، خصوصا در دهه اخیر به خود جلب نموده اند، اگر چه بشر استفاده از سرامیکها را احتمالا از زمان دسترسی به مواد اولیه آنها با شکل دادن خاك رس به صورت سفالی و آجر و غیره آغاز کرده است.

بعد از جنگ جهانی دوم، سرامیکها برای ایجاد مواد پیشرفته مورد استفاده در کامپیوترها، الکترونیک نظیر خازنها، ترمیستورها، وریستورها، وسلیل پیزو الکتریک و دیگر قطعات مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند.
ابزارهای برشی سرامیکی در صنعت برای ماشینکاری سخت مورد استفاده واقع شدند. کامپوزیتهای زمینه سرامیکی مواد نسبتاً جدیدی می باشند که به صورت قابل ملاحظه ای دارای تافنس شکست بالاتر و اعتماد پذیری بیشتر در مقایسه با سرامیکهای مونو لیتیک (یکپارچه) می باشند، که سبب فراهم آمدن پتانسیل لازم برای جایگزینی قطعات در بسیاری از کاربردهای قطعات مهندسی سازه ای (کاربردهای مکانیکی) می گردد.مواد سرامیکی جزو مهمترین گروه های مواد می باشند که دارای بسیاری از کاربردها در آینده خواهند بود. با وجود این در میان موانع عمده ای که در استفاده گسترده امروزی آنها وجود دارد، می توان حد تافتنس نسبتا پایین، مسائل م ورد مواجه در ساخت آنها، و نتیجتاً قیمت بالای آنها را نام برد. بنابر این بیشتر تحقیقات در یافتن راه حل برای این مشکلات متمرکز گردیده است که افزایش درك و شناخت لازم در موارد مرتبط را ضروری می نماید.
به طور کلی 3 مرحله برای تولید محصولات سرامیکی در کاربردهای مهندسی مورد بحث قرار می گیرد که عبارتند از:
فرآیند قبل پخت، شکل دادن خام، پخت و متراکم شدن.
فرآیندهای قبل پخت مراحل مقدماتی می باشند که مواد خام تا مرحله شکل دادن خام تحت عملیات قرار می گیرند. شکل دادن خام مرحله ای می باشد که در آن پودر های سرامیکی به شکل تمام شده مورد نظر در قبل از پخت و متراکم شدن نهایی در می آیند. روشهای شکل دادن خام شامل روشهای صنعتی و آزمایشگاهی است. پخت یا متراکم شدن مرحله ای است که در آن محصول نهایی حاصل می شود که معمولاً توسط پخت در دمای بالا اجرا می شود. که در این مرحله زینتر کردن مهمترین فرآیند متراکم نمودن سرامیکها می باشد.
سرامیکها امروزه در اکثر صنایع مهم و کلیدی کاربرد های فراوانی پیدا کرده اند. که از آن جمله می توان صنعت نساجی و کاربرد الیاف سرامیک در موارد مختلف را نام برد. امروزه روند تولید الیاف سرامیک با روشهای نوین روز به روز در حال افزایش بوده و تحقیقات فراوانی بر روی آن انجام می شود.
در این تحقیق در ابتدا به طور مختصر و کلی به سرامیکها و مواد تشکیل دهنده آنها پرداخته شده و سپس  تقسیم بندی الیاف سرامیک بر و ساختار زیرکونیوم و ترکیبات اکسیدی آن و کاربرد آن در روشهای مختلف تولید الیاف سرامیک که بیشتر در روشهای نوین می باشد، مورد بررسی قرار می گیرد.

نپ گره کوچکی از الیاف می باشد که از بهم پیچیدگی یک یا چند لیف به دور خود و یا اطراف یک هسته خارجی (مانند تکه ای از پوست پنبه دانه) به وجود می آید. هنگام بررسی ساختمان سست شده یک نپ فاستونی (یعنی هنگامی که گره الیاف بهم پیچیده شده را سست کنیم) از لحاظ طرز قرارگیری، نپ پنبه در مقایسه با نپ فاستونی فرم جمع و جورتری را دارد. Hebert گزارش نموده است که در اکثر موارد نپ های لیفی حداقل 5 لیف و به طور متوسط 16 لیف یا بیشتر را شامل می شوند. علاوه بر آن 96% از نپ های لیفی مطالعه شده دارای الیاف نارش بودند در حالی که تنها 50% تمام نپ ها دارای 100% لیف نارس بودند. نپ لیف پنبه که هنوز وارد خط ریسندگی نشده یک ساختمان Core Structure با دانسیته نسبی بیشتر الیاف در مرکز نپ دارا می باشد. قطر این ساختمان به 0/3 تا 3mm می رسد. طرز قرارگیری الیاف در نپ به صورتی است که طول آن بین 5 تا 10mm و گهگاهی تا 25mm می باشد. نپ در نخ دارای خصوصیات زیر می باشد یک نپ

 کوچک نخ طولی حدود 1mm و جرمی به اندازه دو برابر میانگین جرم نخ دارد. یک نپ بزرگ نخ می تواند حداکثر طولی به اندازه 2mm و جرمی به اندازه 200% دانسیته خطی متوسط نخ داشته باشد. حساسیت تنظیمات برای تشخیص نپ در نخ رینگ (کارد شده یا شانه شده) 200% دانسیته خطی متوسط نخ می باشد و برای نخ های چرخانه این حساسیت تا 280% می رسد. کاهش حساسیت برای تشخیص نپ در نخ های چرخانه به این دلیل است که در این سیستم ریسندگی نپ ها به مغز نخ فرستاده می شوند بنابراین در تولید نهایی کمتر قابل دید می باشند.

افراد مختلف بر روی نپ مطالعه کرده و نپ ها را دسته بندی کرده اند، در سال 1993 Pearson پانزده گونه از انواع نپ را شرح داده است که این گونه ها براساس نوع لیف و مواد خارجی موجود در آن شناسایی گردیده اند. در حالی که Lord 5 نوع نپ را تشریح می کند به طور عمومی پذیرفته شده است که نپ ها به دو گروه اساسی دسته بندی می شوند.
1) در پنبه پاک نشده (پنبه از پنبه دانه جدا نشده) مواد خارجی طبیعی مانند پنبه دانه، برگ، شن و سنگ ریزه به الیاف متصل شده اند هنگامی که پنبه پاک می شود الیاف پنبه تکه هایی از پوست پنبه دانه را در بر می گیرند که باعث به وجود آمدن نپ از نوع طبیعی (neps biological) می شوند که معمولا وابسته به پنبه دانه تغییر شکل داده شده، تخمدان های بارور نشده و دانه های مرده می باشند.
2) نپ هایی که در اثر انجام اعمال مکانیکی بر روی لیف پنبه در حین فرآیند تشکیل نخ به وجود می آیند و جایگاه اصلی خود را در راستای فرآیند حفظ می کنند.

:
صنعت پارچه، توانایی تولید پارچه هایی شبیه به شبکه یا نزدیک به آن را با استفاده از روش های خودکاری مثل بی بافت، بافندگی تاری پودی، سوزن دوزی و بافندگی حلقوی گسترش داده است. از لحاظ توانایی برای صرفه جویی هزینه ها و افزایش کار ماشینی، برخی از روش های بافت سنتی برای تولید پارچه در کامپوزیت پلیمر پیشرفته، پذیرفته شده اند. بافندگی حلقوی به طور ویژه و به خوبی در ساخت سریع اجزاء به همراه اشکال پیچیده قرار گرفته که به واسطه مقاومت پایین در برابر تغییر شکل پارچه می باشد. در عوض، دستگاه های حلقوی موجود به صورت موفقیت آمیزی، استفاده از انواع متفاوت الیاف را با اجرای بالا پذیرفته اند، مثل شیشه، کربن، آرامید و حتی سرامیک ها که هر دو نوع پارچه هایی شبیه به شبکه و یا شبکه ای صاف را تولید می کنند. پارچه همانطور که مورد نیاز است شکل می گیرد و در

 اجزای کامپوزیت با استفاده از یک روش، نمونه مایع مناسب قرار می گیرد، مثل نمونه انتقال رزین (RTM) یا خیساندن فیلم رزین (RFI).

استفاده از شکل شبکه ای یا تقریبا شبکه ای به روشنی در حداقل ضایعات ماده ای و کاهش زمان تولید، دارای مزیت است.
به هرحال، گسترش یک اجرای بافت حلقوی کاملا جدید می تواند مصرف زمانی و هزینه بالا را بهبود بخشد، به طوری که این بخش می تواند از لحاظ اقتصادی در تمام موارد غیر ضروری باشد، در این گونه موارد پارچه های حلقوی صاف با مقدار بالای قابلیت شکل پذیری / قابلیت نصب باید استفاده شود تا وسیله ای را برای یکپارچگی بعدی شکل دهند و جزء کامپوزیت مورد نیاز را تولید کنند. علیرغم قابلیت شکل پذیری استثنایی، توجهات جدی به اجرای مکانیکی در بخش عموما ضعیف تر در کامپوزیت های حلقوی در مقایسه با مواد و ترکیبات معمول تر، وجود دارند. این نامرغوبی در ویژگی های کامپوزیت های حلقوی اصولا از استفاده محدود از سختی الیاف و توانایی الیاف ناصاف تر در ساختار بافت نشأت می گیرد که پارچه ها را در سطح بسیار بالا مجددا شکل می دهد. در مجموع، صدمه وارد شده بر الیاف در طول مرحله بافت می تواند ویژگی های مکانیکی را تنزل بخشد. این یادداشت در ابتدا به ارائه برخی از انواع معمول تر در روش ها و دستگاه های بافت می پردازد و در مورد برخی از ابداعات به منظور آسانی ساخت کامپوزیت های حلقوی با اجرای مکانیکی بهبود یافته، بحث می کند. در این متن، اجرای کامپوزیت های حلقوی پیشرفته با توجه به ویژگی های مکانیکی مثل تنش، فشار، جذب انرژی، خمش بررسی شده اند. طرح های تحلیلی و عددی که اخیرا برای پیش بینی سختی و استحکام کامپوزیت های حلقوی در دسترس هستند، نیز معرفی شده اند. در پایان، برخی از کاربردهای اخیر و بالقوه در مورد بافت حلقوی در کامپوزیت های مهندسی، روشن شده اند.