دانلود تحقیق ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتکی

چکیده : طرح استفاده از الیاف نساجی ترموپلاستیک شکل گرفته است ، کاربرد جدیدی از نانو ساختارهای سطحی یک نمونه از رول امباسینگ شکل گرفته در جایی که یک فلز انعطاف پذیر برجسته که طرح در سطح آن برروی یک سیلندر فلزی سوار شده است با تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند‌، شبکه های دوره‌ای با جزئیات واحد زیر بوده انتقال پیدا میکند ،برروی الیاف پلی استر با قطر 180 میکرومتر .

کلمات کلیدی : رول امباسینگ ، قالب ترموپلاستیک ، الیاف نساجی .

1- مقدمه : بسیاری از پیشرفت های تکنولوژی تولید الیاف مصنوعی مبنی بر توسعه ( تغییر ) در سطح الیاف می باشد [1] در بیشتر موارد الیاف پروفیلی ( سطح مقطع غیر دایره‌ای ) به وسیله نازل اسپینرت ، به ایجاد یک سطح پروفیلی در طی ریسندگی لیف می انجامد به هر حال این تکنولوژی 2 اشکال دارد : 1- پروفیلی شدن فقط در جهت طولی اتفاق می افتد ( پروفیلی شدن طولی ) 2- شکل پروفیلی محدود به شکل نازل اسپینرت ، ویسکوزیته مواد شکل دهنده الیاف و تورم در طی الکستروژن کردن الیاف می باشد بنابراین سطح الیاف نسبتاً زبر می باشد در نتیجه بسیاری از اثرات مبنی بر سطوح نانو ساختاری نمی تواند کاربردی موثر داشته باشد با تولید برجستگی هایی در موقعیت مکانیی دلخواه ( پروفیل افقی ) مشخصات مهم سطح الیاف ، ممکن است در محدوده وسیعی بهبود پیدا کند (‌گسترش پیدا کند ) نمونه های امکان پذیر عبارتند از : - منسوج با افزایش مساحت سطح که قادر است ، مقدار زیادی از رطوبت را برداشت کند و توانایی خشک شدن سریع بااجاره دادن آب در چسبیدن به سطح بدون نفوذ به داخل لیف .

- نخ با استحکام کششی بالا به وسیله افزایش اصطکاک بین تک لیف ها - دستمال کاغذی ساخته شده برای کاربرد پزشکی باکنترل رشد سلول - این مقاله روشی ارائه می دهد که چگونه الیاف می توانند دارای ساختار سطحی شوند .

با استفاده از رول امباسینگ(‌همچنین وب امباسینگ نامیده می شود ) ( به شکل 1 توجه کنید ) برجستگی های طرح از یک غلتک منقوش بر روی سطحی از لیف که با شکل گیری از یک ماده ترموپلاستیک در یک دمای مناسب بالای دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) منتقل می شود .

این پروسه به امباسینگ داغ برروی سطح نازکی از صفحه ‌پلیمری برای ساخت المنت های نوری شباهت دارد [‍2] یا برروی لایه ‌نازک مقاوم ترموپلاستیک در فرآیند چاپ نانو استفاده می شود [5-3] و چاره‌ای برای روش های قطع عضو لیزری می باشد 2- رول امباسینگ برروی فویل ( صفحه فلزی نازک ) و الیاف : در رول امباسینگ از سطح با مساحت های بزرگ ، مثلاًٌ‌ در امباسینگ داغ (‌هات امباسینگ)‌یک ساخته برجسته (‌منقوش ) برروی لایه پلیمر ترموپلاستیک فشار وارد می کند .

یک لایه ‌نازک فلز قابل خم شدن برروی غلتک منقوش مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند به عنوان یک پوشش برروی سیلندرنصب شود تا کنون لایه مصرفی یک لایه نازک پلیمری یا فویل یا پارچه بافته شده بوده است ‍]6] چنانچه سیلندر دوران کند طرح از غلتک منقوش خمیده به صورت مداوم برروی فویل که به سمت شکاف دو سیلندر تغذیه می شود ، فشار وارد می کند .

سپس تا زمانی که به سمت بیرون شیار حرکت می کند قالب می خورد فویل وقالب ( شکل )‌در حرارت پایدار نیستند زیرا فقط وقتی که سیلندر سخت ، داغ هست در تماس با سطح فویل می تواند دمای پلیمر در آن محل را در حدود دمای Tg بالا بیاورد .

پروسه حالتی برای شکل دهی دارد که اجازه می دهد سطح با دوام خوب تغییر شکل دهد بدون اینکه تأثیری بروی شکل فویل داشته باشد رول امباسینگ یک پروسه مناسب برای تولید در مقیاس صنعتی می باشد در سرعت 0.25m/sel ؟؟

فویل با ضخامت 60cm توان عملیاتی 0.1m2/s قابل دستیابی می باشد آن می تواند سطوح بزرگ را فلس دار کند و برای تولید واشرهای زیر فرایند ترکیب مجدد ( به عنوان مثال برای استفاده مرحله‌ای و تکرار امباسینگ ) و مناطق بزرگ آبکاری دارای پیشرفت می باشد [7.8] بنابراین برای فویل ساخت الیاف یک تکنولوژی مداوم ضروری می باشد .

به هر حال یک غلتک منقوش برروی لیف استفاده می شود که باعث می شود لیف کوبیده و نرم شود وتغییر شکل دهد و ساختار فقط در یک منطقه ‌محدودی می تواند انتقال پیدا کند آن منطقه‌ای که مستقیماً در معرض غلتک برجسته قرار گرفته است (‌شکل 2) اگر قادر باشیم این تغییر شکل را نگه داریم می توان با استفاده از امباسینگ توسط غلتک هایی از طرفهای مختلف تمام محیط اطراف لیف را پوشش داد همپوشانی امباسینگ در بیشتر موارد می تواند پذیرفته شود ، چنانچه مواد ترموپلاستیک اجازه شکل گیری مجدد بدهند چنانچه الیاف بتوانند در طی پروسه شکل گیری ، کمی در جهت موادی با طول بچرخند به عنوان مثال به وسیله وارد کردن نیروی پیچشی در این مورد روشی ایجاد شده است که می تواند تمام الیاف را در مرحله امباسینگ قادر به چرخش کند .

3-آزمایشات برای رول امباسینگ برروی فویل و پلیمر ، بوش ( صفحه الکتریکی ) بزرگ و صاف از جنس نیکل با ضخامت تقریبی استفاده می شودبوش با همین ضخامت همچنین برای رول امباسینگ الیاف مناسب می باشد آنها دارای سختی کافی می مباشند و می توانند به دور یک سیلندر با قطر چند سانتیمتر ، خمیده شوند در این آزمایش ، بوش برروی یک سیلندر فلزی قطر ( 50mm) نصب می شود و یک مهره ‌فلزی پهن ثابت استفاده شده این سیلندر از روبرو برروی یک سیلندر دوم بی شکل نصب می شود ( شکل 3)

( سیلندر بی شکل ) داغ شده و یک فن هوای داغ در صورتی که محیط در دمای محیط نگهداشته شود استفاده می شود و لیف از میان یک شکاف ( شیار ) بین سیلندرها هدایت می شود چنانچه سیلندر در حال چرخش باشد طرح از سیلندر بزرگ به صورت مداوم برروی سطح لیف انتقال پیدا می کند زمانی که در غلتک برجسته‌امباسینگ ( شکل 2) دمای تقریبی به دست آید ، برای الیاف مصنوعی بسیار مناسب می باشد برای مثال پلی استر (PET –PES Tg80-100) و پلی آمید (PA66Tg90-95, PA6Tg80-85) به هر حال کیفیت برای دمای فرآیند و فشار فقط ارزیابی‌ها را برای نصب جاری به هم می زند .

3-نتایج : شکل 4 یک رول امباسینگ الیاف PES ( قطر 180) رانشان می دهد که در طرح نصب شده در شکل 3 استفاده می شود در نتیجه یک تیرک (‌master) ، یک بوش نیلکی با لبه سینوسی و 200nm عمق استفاده می شود .

در نتیجه اصلی گزارش شده است که : رول امباسینگ اجازه می دهد سطح الیاف PES به صورت مداوم شکل بگیرد با سرعتی به مقدار دهم mm/s و دمای C°210 شبیه به آن چیزی که در امباسینگ داغ با یک سطح برجسته مسطح وجود دارد ساختار برجستگی های دوره‌ای به وضوح قابل مشاهده می باشد شکل 4: گراف SEM از یک رول امباسینگ الیاف PES مناطق طرح با قالب خمیده به وسیله‌یک فلش در سمت راست نشان داده شده است بزرگنمایی نشان داده شده و با برگرداندن سینوس لبه الگوی نشان داده شده از الیاف تحت فشار 5- نتیجه نتایج نشان داد که رول امباسینگ می تواند برای ساختار جانبی سطح الیاف پلیمری به کار می رود یک دمای فشاری محدوده سرعت ،؛ برای الیاف ؟؟؟جنس قالب ریزی می شود ، که اجازه می دهد طرح برروی الیاف زمنیه شکل بگیرد ، در حالی که مغزی الیاف فقط به صورت جزئی تغییر شکل پیدا می کند این مهم به دلیل اینکه الیاف نیاز دارند شکل ماکروسکوپی و خواص مکانیکی به مراحل مختلف فرآیند الیاف مربوط هست نگه دارند و برای کاربردهای خاص در آینده خواص فیزیکی الیاف تکی اندازه گیری خواهد شد و وضعیت فرآیند برای الیاف قطرها و مواد مختلف تعیین می شود تحقیقات زیادی لازم است برای اینکه چگونه نانوساختارها می توانند به خوبی در این فرآیند مداوم شکل بگیرند و چه الیافی بعد از امباسینگ بر می گردند (ریلکس ) اگرچه نتایج حاصل هنوز در یک رژیم زیر ، است نمی تواند محدوده اصلی فرآیند را نشان دهد بنابراین چنانچه قبلاً‌اشاره شد برای دیگر فرآیندهای تکرار پذیر می توان روی الیاف مورد استفاده و رول امباسینگ تکرار شوند فرایند هنوز برای سرعت و توان عملیاتی بهینه نشده است ، هنوز در مقایسه با فرآیند رول امباسینگ روی فویل می تواند رد سرعت های بسیار بالا انجام شود و می توان انتظار داشت که بتوان شبیه این سرعت را برای الیاف به دست آورد برای بهبود توان عملیاتی لیف می توان انجام داد امباس در ایجاد امباسینگ مداوم و دسته الیاف در مسیر موازی امباسینگ شوند .

برای تولید انبوه سرعت امباسینگ در چندین دهم از متر بر ثانیه مورد نیاز است.

غلتک های امباسینگ : قدیمی ترین نوع امباسینگ برای چاپ کردن اثر برروی پارچه ، چرم مصنوعی و غیره بوده است انها عموماً از 2 یا 3 غلتک ساخته شده اند در ماشین دوغلتکی ، گرما ،و غلتک فلزی برجسته به صورت تلفیقی ( کنار هم ) با یک غلتک پنبه یا کاغذی که قطر آن برابرغلتک فلزی است استفاده می شود در ماشین سه غلتکی غلتک فلزی برجسته عموماً روی محور استیل نصب می شود که بین دو غلتک پنبه یا کاغذی که قطر آن حدود سه برابر غلتک فلزی است نصب می شود اخیراً یک امباسینگ غلتکی برای کمک به تکمیل پارچه کرپ درست شده است کالای نمونه از نقش و نگار دادن به کرپ ابریشمی واقعی بوده عکس برداشته یم شود و سپس روی غلتک فلزی حکاکی می شود این طرح ممکن است به وسیله‌امباسینگ روی پارچه کرپ خام ریون انتقال پیدا کند بنابراین طرح روی پارچه‌ای که در عملیات بعدی کرپ ثابت نگه داشته می شود اجرا می شود غلتک بالایی معمولاً با طرحی که روی صفحه کاغذ پایینی فشار می آورد حکاکی می شود .

رطوبت دما ، و فشار طرح کرپ را روی پارچه‌ای که از بین غلتک ها عبور می کند ، منتقل می کند .

تاثیز امباسینگ روی کرپ: منابع یک طرح موفق برای غلبه بر کرپ شدن بی قاعده ‌(‌نا منظم ) توسط امباسینگ یا غالب زدن پارچه می باشد در این روش یک طرح روی نخ های جمع شده شکل می گیرد تا مستقیم شود آن هست بیلیود که غلتک امباسینگ که سعی میند در ایجاد طرح کرپ ابریشمی با یک کیفیت بالا روی سیلندر امباسینگ که طرح به وسیله گرما و فشار ، قبل از هر نوع عملیات‌تر روی پارچه کرپ ، انتقال پیدا می کند .

فرآیند امباسینگ گاهی اوقات پیش کرپ گفته می شود (Pre-Creping) اما نباید پنداشت که عملیات کرپ تأثیر می پذیرد و به وسیله امباسینگ که فقط طرح شکل با شیارهایی برروی پارچه بر جای می گذارد هنگامی که طرح شکل گرفت و یکنواخت شد نتیجه نهایی بهبود می یابد فرآیند امباسینگ با ثبات زیاد به دلیل ماهیت ترموپلاستیک استات ریون می باشد .

معمولاً طرز کار در بخار و سپس امباس در دمای 120-130° انجام می شود قبل از اینکه تکه پارچه از میان غلتک های امباسینگ عبور کند بهتر است از چروک بودن و تمایل به برگشتن لبه مطمئن شد مقدار کشش به کار رفته برروی وپارچه باید فقط به اندازه برای صاف کردن پارچه باشد .

مراقبت مهم و ضروری برای عملیات موفقیت آمیز فرآیند امباسینگ عبور کند بهتر است از چروک بودن و تمایل به برگشتن لبه مطمئن شد .

مقدار کشش به کار رفته رروی پارچه باید فقط به اندازه برای صاف کردن پارچه باشد مراقبت مهم و ضروری برای عملیات موفقیت آمیز فرآیند امباسینگ لازم می باشد از طرف دیگر فیلامنت های ظریف سائیده و معیوب می شوند و تا زمانی که استنترهایی نشود ظاهر نمی شود .

برطبق تحقیقات به عمل آمده عمق برش و شکاف در تاب زیاد پود با دما و فشار به کار برده شده بین غلتک های کالندر متناسب می باشد این نشان داده شده است به وسیله‌نتایج به دست آمده درجدول پیوست ) که ارجاع می دهد به مقایسه‌تست استحکام 3 اینچ پارچه سرتاسری پودی دارای 220 پود نیروی وارده وقتی که پارچه شروع به پارگی می کند را مطالعه کنید «‌کشش 7 پوند ممکن است نرمال مورد توجه قرار گیرد » این نتایج نشان داد که هر شکل از امباسینگ حتی با فشار کم یک اثر مخرب روی استحکام ویژه سطح پارچه دارد اگر چه آن باید 700-550 پوند بر اینچ مربع در c°30 بدون کاهش قابل ملاحظه در استحکام به نظر می رسد دمای بیشتر برای پارچه حساس تر می باشد اما اغلب برای تأثیر دائمی بیشتر ضروری می باشد در این قبیل موارد فشار از 50 پوند بر اینچ مربع نباید تجاوز کند .

زیرا طبیعت ترموپلاستیک تار استات عملیات امباسینگ در کالاهای استاتی از همه بهتر است در وضعیت مناسب دما و فشار طرح امباسینگ ثبات پیدا می کند اما برای کسب بهترین نتیجه کالا باید در مدت 24 ساعت از امباسینگ کرپ شده باشد در ادامه برای شکل گیری یک قاب و شکل که نخ های مستقیم راجمع کند ، عملیات امباسینگ برای اصلاح کشش های نابرابر در همه‌نخ های ریون همچنین برای تنظیم کردن آهار یکنواخت که ممکن است باعث جمع شدگی نایکنواخت شود از این رو ممکن است امباسینگ در کرپ های بیشتر شامل همه انواع ویسکوز یک قاعده موثر به دست آید .

انواع تکمیل : منظور ازانواع تکمیل عبارتست از چگونگی ثبات تکمیل انجام شده در روی پارچه و به سه گروه تقسیم می شود : 1)‌تکمیل موقت Temporary Finish 2)‌تکمیل دائم Permanent Finish 3)‌تکمیل ثابت Durable Finish 1)‌تکمیل موقت در تکمیل موقت ، کالا را به منظور خاصی تحت عملیات تکمیلی قرار می دهند بطوریکه اثر تکمیلی آن در عملیات بعدی مثل شستشو یا خشک شوئی از بین می رود ، مانند تقویت استحکام نخهای تار پارچه های پنبه‌ای بوسیله آهار دادن برای عملیات بافندگی و شستشو و یا برطرف کردن این آهار پس از خاتمه عملیات بافندگی تکمیل موقت را می توان با بکار گرفتن یکی از روشهای زیر بدست آورد روشهای مکانیکی یا فیزیکی : مانند ازدیاد عرض پارچه به وسیله استنتر یا اطو کردن روشهای پرکردن : بوسیله نشاسته ، صمغ و یا سایر پرکننده های معمولی روشهای نرم کردن : به وسیله روغن ها – واکسها یا صابون مناسب تکمیل دائم در این نوع از تکمیل پارچه را به منظور خاصی تکمیل می کنند و اثر تکمیل تا زمانیکه پارچه حالت خود را از دست ندهد ( مخصوصاً در مقابل شستشو و پوشش ) باقی خواهد ماند و می توان آ» را با استفاده از یکی از روشهای زیر بدست آورد .

الف )‌با روشهای مکانیکی و یا فیزیکی : مانند تراش ، خارزدن ، میلینک ب)‌با روشهای رسوب دادن : مانند رسوب دادن رزینهای مصنوعی مثل استرها و اترهای سلولز در روی پارچه پ)‌با روشهای شیمیایی : مانند مرسریزه کرده کالای پنبه ‌ای یا کلرینه کردن کالای پشمی و یا تکمیل با فرم آلدئیها ناگفته نماند که اغلب تکمیل هائیکه بوسیله روشهای رسوب دادن و یا شیمیایی به دست می آیند قابلیت این را دارند که بوسیله مواد و عملیات شیمیایی مناسب دیگر از بین بروند .

بنابراین این نوع تکمیل تا حد معینی دوام و پایداری دارد و در شرایط مخصوص حالت دائمی آن را می توان از بین برد .

تکمیل ثابت : در این نوع تکمیل پارچه یک نوع تکمیل ثابتی بخود می گیرد بطوریکه اثر تکمیل مادام العمر در روی کالا باقیمانده و حتی بعد از اینکه پارچه حالت و ماهیت خود را به عنوان یک پارچه نساجی از دست بدهد آثار تکمیل در آن باقی خواهد ماند .

مانند پلیمریزه مکردن بعضی از منومرهای اکریلیکی در روی زنجیره های اصلی مولکولهای پارچه های سلولزی و یا پروتئینی : بطور خلاصه می توان گفت عملیات تکمیلی که برروی منسوجات مختلف پشمی ، پنبه‌ای و یا غیره انجام می شود بستگی تام به خواص مورد احتیاج دارد و در ضمن عملیات تکمیل قابل انجام در روی پارچه های مختلف و نیز سفارشات متفاوت با هم فرق می کنند در زیر خلاصه‌ای از عملیات تکمیل فیزیکی که اغلب در روی پارچه های پنبه ای ، پشمی ، فاستونی ، قابل انجام می باشد ذکر شده است در ضمن باید یادآور شد که تثبیت عملیات در بعضی مواقع بر حسب نوع پارچه و یا انواع عملیات قابل انجام تکمیلی در روی آن قابل تغییر می باشد .

امبوسینگ (Embssing) به کمک این روش می توان روی سطح پارچه طرح های سه بعدی به وجود آورد .

چنانچه مواد تکمیلی ویژه به کار گرفته نشود ، اثر حاصل از این عمل روی پارچه های پنبه‌ای ثبات چندانی ندارد ولی استفاده از رزین هایی که به همین منظور تهیه می گردد اثر سه بعدی را ثبات بالایی می بخشد الیاف ترموپلاستیک برای کسب اثر سه بعدی با این روش به مواد تکمیلی احتیاج ندارد.

ماشین ویژه این روش از دو یا سه غلتک تشکیل می شود که یک غلتک آن از فولاد بوده و یک طرح برجسته روی آن وجود دارد یک یا دو غلتک باقیمانده هم فولادی بوده که با کاغذ و یا پارچه پنبه‌ای پوشیده شه اند تا سطح آنها نرم گردد ابتدا غلتک دارای طرح ، با فشار معینی روی غلتک کاغذی نرم و مرطوب قرار گرفته و به آهستگی گرم می گردد ماشین بدون پارچه شروع به کار می کند و فشار افزایش می یابد تا زمانی که اثر فرورفتگی روی غلتک کاغذی عمق کافی پیدا کند و سپس پارچه به ماشین تغذیه می گردد سرعت مساوی غلتک فولادی و غلتک کاغذی اهمیت زیاد دارد .

شراینرایزینگ ( Schreinerising) این روش یک نوع امبوسینگ می باشد که غلتک فولادی با خطوط ظریف و به تعداد 125 تا 600 دراینچ و با زاویه معینی گراور گردیده است اثر این غلتک تحت فشار ، روی پارچه برجستگی های بسیار ظریف می باشد که درخشندگی خاصی به پارچه می دهد این اثر در شستشو از بین می رود .

پلی استر و پلی استرهای اصلاح شده پلی استر : پلی استر به پلیمرهایی اتلاق می گردد که دارای گروه استر –CO-O- در زنجیره اصلی خود باشند .

این گروه استری ، حاصل واکنش بین الکلهای دو ظرفیتی و کربوکسیلیک اسیدهای دو ظرفیتی می باشد به هر حال در صنعت پلیمرسازی و همچنین صنعت نساجی معمولاً‌ منظور از الیاف پلی استر (PES) ،‌الیاف تهیه شده از پلی اتیلن ترفتالات (PET) است که متداولترین نوع بوده و فرمول آن به صورت زیر است .

فرمول کاروترز در سال 1927 نشان داد که می توان پلی استر را از گلیکول ها و اسیدهای آلی دو ظرفیتی تهیه نمود به هر حال به علت پایین بودن نقطه ذوب و همچنین هیدرولیز آسان پلی استرهای اولیه ، تحقیقات وی در آن زمان بیشتر متوجه پلی آمیدها گردید .

پلیمر تهیه شده از سباسیک اسید و اتیلن گلیکول نمونه‌ای از پلی استرهای اولیه است .

در سال 1939تحقیقات مجدد توسط وینفیلد در انگلستان شروع گردید .

وی خواص الیاف پلی استر حاصل از پلیمریزاسیون فتالیک اسید (2.1 بنزن دی کربوکسیلیک اسید ) ایزوفتالیک اسید (3.1بنزن دی کربوکسیلیک اسید ) و ترفتالیک اسید (4.1 بنزن دی کربوکسیلیک اسید )‌را اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار داد وینفیلد دریافت که پلیمر حاصل از فتالیک اسید دارای دمای ذوب بسیار پایین بوده و عملاً قابلیت ریسیده شدن را نداشت پلیمر حاصل از ایزوفتالیک اسید خواص بهتری را از خود نشان داد این پلیمر دارای دمای ذوب در حدود 110 درجه سانتیگراد بوده و ریسندگی اولیه آن امکان پذیر بود .

در مقابل پیلمر تهیه شده از ترفتالیک اسید از دمای ذوب بالای 260 درجه سانتیگراد و قابلیت تبلور برخوردار بود .

این پلی استر تریلن نام گرفت .

بررسی و تحقیقات نشان دادند که وجود حلقه آروماتیک در پلی استر با وزن مولکولی بالا ، باعث افزایش دمای ذوب ، پایداری و استحکام و سختی میگردد .

این پلی استر که امروزه یکی از مهمترین الیاف مصنوعی را تشکیل می دهد حاصل تحقیقات وینفیلد و دستیار وی دیکسون بود که برای اولین بار در سال 1941 در آزمایشگاه تهیه گردید .

پلی استر در سال 1953 توسط دوپون به صورت انبوه تولید و به بازار عرضه گردید .

تولید پلی استر در دهه های 60 و 70 به صورت چشمگیری افزایش یافت پی اتیلن ترفتالات پلیمر کندانسه ترفتالیک اسید ترفتالیک دی متیل استر و یا دی متیل ترفتالات (DMT) با اتیلن گلیکول می باشد .

برای مصارف معمولی نساجی ، پلی استر با وزن مولکولی متوسط عددی 15000 مورد استفاده قرار می گیرد برای تولید پلی استر با تمایل کم برای تشکیل پیل (‌آنتی پیل ) وزن مولکولی کاهش داده می شود وزن مولکولی الیافی که به منظور کاربردهای صنعتی تولید می گردند بیش از نوع تولیدی برای مصارف نساجی می باشد برای کاهش جلای الیاف پلی استر ممکن است تا 2 درصد تیتانیوم دی اکسید به عنوان کدر کننده به آن اضافه نمود .

ترفتالیک اسید و یا دی متیل ترفتالات با اتیلن گلیکول واکنش نموده و تشکیل یک منومر دی استر می دهد .که پلیمریزه گردیده وهموپلیمر پلی اتیلن ترفتالات را تشکیل می دهد در ریسندگی اولیه این لیف که به صورت ذوب ریسی انجام می شود پلیمر به صورت مذاب از روزنه ها رشته ساز بیرون رانده شده و در تماس با هوا سرد گردیده ، و جامد میگردد .

برای کسب خواص مکانیکی مناسب، الیاف تولیدی با توجه به سرعت تولید تا چند برابر طول اولیه خود کشیده می شوند تا قبل از سال 1965 فقط از دی متیل ترفتالات برای تولید انبوه پلی استر استفاده می شد ولی با ممکن شدن خالص سازی ترفتالیک اسید ، این ماده هم در مقابل دی متیل ترفتالات مطرح گردید .

تولید پلی استر در دو مرحله صورت میگیرد مرحله اول را تولید منومر تشکیل می دهد که ممکن است از طریق تبادل استر دی متیل ترفتالات با اتیلن گلیکول و یا از طریق استره کرده ترفتالیک اسید با اتیلن گلیکول به صورت زیر انجام شود .

در این مرحله پلیمر شکل گرفته و اتیلن گلیکول اضافه دور میگردد .

تشکیل منومر در مرحله اول توسط واکنش کاتالیستی تبادل استر بین دی متیل ترفتالات واتیلن گلیکول در 200 درجه سانتیگراد صورت می پذیرد تولید این مرحله شامل مخلوطی از منومر ، پلیمرهای با وزن مولکولی بسیار کم و تولید جانبی متانول می باشد .

متانول در 150 درجه سانتیگراد تبخیر می گردد کاتالیست این واکنش نمک های دو ظرفیتی منگنز ، کبالت ، منیزیم ، روی و کلسیم می باشند .

استره کرده ترفتالیک اسید با اتیلن گلیکول به عنوان روش دوم تولید منومر ، بدون احتیاج به کاتالیست انجام می شود در این روش به کمک افزایش دما و فشار به واکنش سرعت بخشیده می شود .منومر تولید شده توسط دو روش به استثنای گروه‌های انتهایی مشابه می شود .

پلیمریزاسیون معمولاً در حضور کاتالیست آنتیمون صورت می گیرد در این مرحله مواد افزونی مثل تیتانیوم دی اکسید به محفظه پلیمریزاسیون اضافه می گردد افزایش درجه پلیمریزاسیون و به عبارت دیگر طول زنجیره مولکولی به کمک دور نمودن اتیلن گلیکول اضافه از توده مذاب بسیار غلیظ در حدود 280 درجه سانتیگراد، به هم زدن دقیق و کنترل شده و کاهش تدریجی فشار به 5/1 میلیمتر جیوه انجام می شود گرمادهی در دمای 280 درجه سانتیگراد تا کسب درجه پلیمریزاسیون مطلوب ادامه داده می شود وزن مولکولی معمولاٌ به کمک اندازه گیری ویسکوزیته (‌گران روی ) توده مذاب کنترل می گردد قدرت لازم برای به هم زدن توده مذاب خود نشانه‌ای از درجه پلیمریزاسیون می باشد با توجه به شرایط واکنش ، تولیدات جانبی مثل وجود دی اتیلن گلیکول واولیگومر حلقوی ( تریمر – تترامو)‌تشکیل می گردند .

وجود دی اتیلن گلیکول پیوند خورده به ماکرومولکول کاهش درجه نرم شدن پلیمر را به همراه دارد شکل 1-4 مراحل پلیمریزاسیون را برای تولید الیاف پلی استر نشان می دهد در صورت تولید چیپس با توجه به حساسیت زیاد پلیمر مذاب به هیدرولیز ، لازم است که چیپس تولید شده در هوای داغ خشک و یا دریک گاز بی اثر و در دمای 180 درجه سانتیگراد به مقدار کمتر از 005/0 درصد نسبت به وزن خود خشک گردد .

شکل در مرحله ریسندگی اولیه ، چیپس پلی استر ذوب گردیده و یا اینکه در صورت تولید پیوسته ، پلیمر مذاب با دمای 290درجه سانتیگراد که مستقیماً از راکتور پلیمرساز می اید به کمک پمپ چرخ دنده‌ای با فشار در حدود 1500-2000psi از روزنه های رشته ساز بیرون رانده می شود با توجه به بالابودن خطر تخریب پلی استر بر اثر هیدرولیز اکسیداسیون و گرما لازم است که پلیمر مذاب کاملاً‌خشک و عاری از اکسیژن باشد سرد شدن پلیمر بعد از ترک رشته ساز باید به صورت بسیار یکنواخت و در غیاب هر نوع تلاطم صورت پذیرد بعد از انجماد ، فیلامنت ها از حمام روغن های تکمیلی عبور نموده و نهایتاً با سرعتی که خصوصیات فیزیکی الیاف رامشخص می کند به روی بسته‌ای پیچیده می شود .

ذوب ریسی دارای انعطاف پذیری زیاد برای کنترل ظرافت ، ساختار و شکل سطح قاعده الیاف می باشد با توجه به درجه کششی که به پلی استر وارد می شود می توان خواص مکانیکی آن را تغییر داد افزایش درجه کشش ، تبلور بیشتر و افزایش نظم کلی را به همراه دارد که استحکام و مدول اولیه بالاتر را باعث میگردد ولی در عین حال به ازدیاد طول در گسیختگی کمتر می انجامد افزایش وزن مولکولی ، ازدیاد استحکام مدول و ارتجاعیت بیشتر را به همراه دارد .

جدول (...) خصوصیات الیاف پلی استر معمولی و با استحکام بالا را به صورت نخ فیلامنتی ، بریده شده ( استیپل ).و نوار ( تو )‌نشان می دهد جدول پلی استر در مقابل بیشتر اسیدهای معدنی مقاوم می باشد ولی در سولفوریک اسید غلیظ حل می گردد هیدرولیز پلی استر به مقدار زیاد به دما وابسته است قلیاهای قوی مثل سود سوزآور ، روی پلی استر خوردگی ایجاد کرده و باعث تضعیف آن می گردد.

آمونیاک و بازهای آلی دیگر مثل آمین ابتدا در بخش بدون نظم پلی استر نفوذ نموده و با تخریب پیوند استری ، تضعیف خصوصیات فیزیکی آنرا باعث میگردد الیاف پلی استر همچنین مقاومت خوبی را در مقابل نور خورشید ، مالش ، گذشت زمان ، مواد سفید کننده دترجنت و مواد مورد استفاده در خشک شویی نشان می دهند .

پلی استر به مقدار زیاد با پنبه ، ویسکوز و پشم مخلوط میگردد به این ترتیب کمبودهای این الیاف طبیعی تا حدودی مرتفع میگردد نمره الیاف پلی استری که به منظور بکارگرفته شدن در ریسندگی الیاف کوتاه تولید میگردند .

در حدود 3-7/1 دسی تکس می باشد طول این الیاف در محدوده 76-38 میلیمتر و تعداد چین در سانتیمتر آنها 6-4 می باشد تناسیتی این الیاف 5-6CN.dtex می باشد که معادل 5-7g/den است .

پلی استری که به منظور مخلوط شدن با پشم تولید می گردد دارای نمره 6-3 دسی تکس و طول 100-75 میلیمتر می باشد این الیاف دارای استحکام کمتر نسبت به پلی استری که با پنبه مخلوط می گردد می باشند .

نخ های فیلامنتی پلی استر معمولی مستقیماً در بافندگی تریکوبافی و تکسچرایزینگ مورد استفاده قرار میگیرند .

نخ های فیلامنتی پلی استر با استحکام بالا به مصارف صنعتی مثل نخ تایر خودرو ،کمربند ایمنی ، تسمه و نخ خیاطی می رسند .

تناسیتی الیاف پلی استر صنعتی در حدود 7-8CN/dtex می باشد .

پلی استر با الکتریسیته ساکن کم الکتریسیته ساکن بر اثر مالش اجسام به یکدیگر تولید می گردد .

الیاف هم بر اثر مالش به روی یکدیگر و یا اجسام دیگر با توجه به نوع خود و جسمی که با آن تماس پیدا میکنند ، مقداری الکتریسیته ساکن روی آنها تشکیل می گردد .

مقدار بار الکتریکی انباشته شده روی پلیمرها به تابع کار آنها بستگی دارد که برای پلی اتیلن ترفتالات 4.25eV ذکر گردیده است وقتی که میدان الکتریکی نیرو روی سطح الیاف بیش از استحکام دی الکتریک هوا گردد ، بار الکتریکی به محیط اطراف نشد می نماید سرعت نشت به شرایط محیط مثل رطوبت نسبی و دما و همچنین مقاومت الکتریکی سطح الیاف بستگی دارد که با نشان داده می شود مقاومت الکتریکی سطح در شرایط استاندارد (‌65 درصد رطوبت نسبی و 2 درجه سانتیگراد ) برای پنبه و برای پلی اتیلن ترفتالات گزارش شده است به طور کلی با افزایش مقاومت الکتریکی سطح هر جسم سرعت نشد بار الکترواستاتیک از آن کاهش یافته و مشکل الکتریسیته ساکن حادتر میگردد بعد از تولید الیاف سطح آنها با روغن های تکمیلی که مقدار آن ، در حدود 1/0تا 5/1 درصد می باشد پوشش داده می شود محتویات روغن های تکمیلی را مواد زیر تشکیل می دهند : مواد روان کننده که ممکن است از نوع معدنی یا روغن های سیلیکونی ، استرهای اسیدهای چرب و مواد دیگری باشند مواد سطح فعال با گروه های آبدوست و آبگریز مثل روغن های سولفوته شده ، ترکیبات غیر یونی اتوکسیله شده و فسفات ها مواد ضد اکسیداسیون روغن های تکمیلی با توجه به نوع کاربرد ممکن است مواد دیگری مثل ضد باکتری را به همراه داشته باشند و مواد سطح فعال کاتیونی دارای بیشترین کارایی به عنوان ماده ضد الکتریسیته ساکن می باشند ولی با توجه به دیگر خواص منفی آنها مثل پایداری کم ، در مقابل گرما ، تجزیه نشدن و باقی گذاشتن اثر زردی روی الیاف ، این مواد مورد استفاده قرار نمی گیرند .

مواد سطح فعال بر اساس فسفات های اتوکسیله شده ، آلکیل بتائین ها ، اسیدهای چرب اتوکسیله شده ، آمیدها و آمین ها دارای خاصیت ضد الکتریسته ساکن خوب بوده و حتی اثر مخلوط آنها از مجموع اثر منفرد آنها بیشتر می شود .

روغن های تکمیلی افزوده شده به سطح الیاف معمولاًٌ‌در شستشو و یا در حرارت از الیاف جدا می گردند.

برای کسب اثرات پایدار لازم است که ماده با خاصیت ضد الکتریسیته ساکن در حین پلیمریزاسیون به راکتور اضافه گردیده و در نهایت داخل لیف قرار گیرد این مواد باید دارای اندازه ذره کمتر از 2 میکرومتر بوده و اثر منفی برفرآیند تولید و خواص دیگر لیف نداشته باشند از موادی که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند می توان کلرور پتاسیم ، کلرور لیتیوم ، مواد بر اساس پلی اتیلن گلیکول ها یا حاصل ترکیبات آنها با آدی پیک اسید یا دی کربوکسیلیک اسیدهای سولفونه شده آروماتیک را نام برد .

شکل ...

روش های مختلف پخش کردن مواد ضد الکتریسیته ساکن را در الیاف نشان می دهد شکل خاصیت ضد الکتریسیته ساکن را می توان همچنین از طریق جذب موادی مثل مشتقات اتوکسیله شده الیگومرهای پلی اتیلن ترفتالات ، توسط الیاف پلی اتیلن ترفتالات به آن بخشید حرارت دادن بعدی با افزایش پایداری نسبی به همراه دارد