دانلود تحقیق تولید فیبررشته

فصل اول :
فرآیند چرخشی – ذوب
1-1 مقدمه :
فرآیند چرخشی – ذوب از ساده ترین روش تولید فیبر(رشته) می‌باشد، به همین دلیل آن با مسائلی در رابطه با کاربرد حلال درگیر نمی‌باشد.

بنابراین آن متد مطلوبی است، تهیه نمودن پلیمر ، ارائه دهنده فرآیند پایدار ذوب می‌باشد.

زمانیکه ریزه‌ها یا خرده‌های پلیمر برای فرآیند چرخشی ذوب مواد اولیه شکل می‌گیرند، در ابتدا آنها خشک می‌شوند و سپس در بیرون ده، ذوب می‌شوند.

بواسطه کانال‌های باریک در سرمادادن سرب؛ ذوب همگن و فیلترشده؛ فوران می‌شود، در اینجا انجماد رشته گروه‌های مایع صورت می‌گیرد (نمودار4.1).

سرانجام چرخش به پایان می‌رسد قبل از اینکه رشته گروه‌های مایع برروی لوله استوانه‌ای شکل چرخانده شوند.

Fig .4-1 A typical melt – spinning line
در طرح‌های مدرن؛ پلی‌استر و نایلون در واحدهای پلیمریزاسیون متداومی تولید می‌شوند، در جائیکه ذوب مستقیماً از آخرین پلیمرکننده تا واحد چرخشی- ذوب، انتقال می‌یابد.

در مورد پلی پروپپلین ، پلیمریزاسیون باعث ایجاد فرآورده‌ جامد می‌شود، آن از فرآیند چرخشی مجزا می‌باشد.

عمده‌ترین پیشرفت در ناحیه چرخشی-ذوب در دهه 1970؛ تغییر چرخش متداول در سرعت‌های نهایی حدوداً 1-m min1000 تا بالاترین سرعت چرخشی به سرعت 1-m min3000 و بالاتر می‌باشد.

تا سال 1975، بیش از نیمی از الیاف بافته شده در دنیا بر پایه کاربرد این تکنولوژی در تولید الیاف بود.

اما تک رشته‌ای تداوم داشت تا نسبتاً در سرعت‌های کند چرخشی به دلیل مسئله انتقال گرما تولید شود.

تکنیک‌های رویدادنگاری برتولید فیبر(رشته) که بر پایه فرآیند چرخشی – ذوب می باشد به صورت زیر است :
1- فرآیندمتداول : چرخش در 1-m min1500-600.

پس الیاف تاب خورده (تابیده) در 1-m min1000-400 عموماً به نسبت کشش بین 3 و 5/4 کشیده می‌شود.

2- فرآیند مستقیم کشش – چرخشی : در این فرآیند بیان شده که چرخش و کشش در یک عملکرد متداوم به هم می‌پیوندند، نهایت سرعت ممکن است بالای 1-m min6000 باشد، اما بعید است که سرعت چرخشی متجاوز از 1-m min4000 باشد.

3- فرآیند چرخشی با سرعت بالا : چرخش در 1-m min4000-3000 تا اندازه‌ای الیاف جهت‌یاب (POY) را بوجود می‌آورد، کشش بیشتر از 2 می‌تواند در طی ترکیب کششی همزمان / متوالی مناسب باشد.

4- فرآیند چرخشی با سرعت بسیار بالا : چرخش در 4000 تا بیش از 1-m min6000 به جهت اینکه افروزه در 1-m min5500 به حالت تابیده در می‌آید، هنوز کشش ناچیز بیشتری باید داشته باشد.

اسامی جامع برای نهایت سرعت های تا 1-m min6000 ، سرعت بالای چرخشی می‌باشد و سرعت بسیار بالای چرخشی به سرعت‌های متجاوز از 1-m min6000 اشاره دارد.

جالب توجه است که تکنیک‌های (2) ، (3) و (4) همگی برپایه سرعت بالای چرخشی می‌باشند.

در این فصل، جنبه‌های گوناگون عملکرد فرآیند چرخش – ذوب در سرعت‌های متفاوت درنظر گرفته خواهدشد، و هم‌چنین فرآیند مستقیم کشش در چرخش بطور خلاصه شرح داده خواهدشد.

2-1 : خطوط چرخشی – ذوب :
1-2-1 : جنبه‌های متداول
از لحاظ کلی در نمودار 1-1، خطوط چرخشی- ذوب نشان داده شده است.

اصولاً، طرح اولیه خط نمادی از چرخش – ذوب در سرعت‌های نسبتاً پایین است که خرده‌های پلیمر مانند مواد اولیه به کار گرفته می‌شوند.

از این خط که نیازمند به توجه بیشتری می‌باشد، دو انحراف وجود دارد.

ابتدا، در فرآیند مستقیم چرخشی، ذوب همزمان و قابل چرخش ایجاد شده از طریق پلیمریزاسیون ممکن است مستقیماً به سمت ماشیت چرخشی در مرحله پمپ دستگاه؛ انتقال یابد.

دوم، زمانیکه سرعت‌های مارپیچی بالا است، ممکن است مستقیماً الیاف به سمت انتهای طرح نزول نماید، بدون اینکه godets مورد استفاده باشند.

واحد صنعتی چرخشی- ذوب فاثد godets در نمودار (a)2-1 نشان داده شده است، درصورتیکه نمودار (b)2-1 نشان‌دهنده بخش پایین‌تر واحد دارای godet می‌باشند.

متون بعدی؛ فشار الیاف را برروی دستگاه‌های مارپیچی جایز می‌داند تا کاربرد پوشش- S شکل پیرامون godet سرد کنترل شود.

زمانیکه خرده‌های پلیمری از مواد اولیه شکل می‌گیرند، خرده‌های بوجودآمده چندین راکتورهای اتمی پلیمریزاسیونی با حداقل دگرگونی گروه به گروه؛ مخلوط می‌گردد (ترکیب می‌گردد).

خرده‌ها خشک می‌شوند و سپس ذوب می‌گردند.

در فرآیندهای همزمان اصلی، ذوب به طور مداوم در ذوب‌کننده‌های مارپیچی؛ به انجام می‌رسد، چونکه اینها ذوب یکنواخت و همزمانی را صورت می‌دهند.

تحت فشار، عمل ذوب پلیمر به سمت بلاک‌های چرخشی انتقال می‌یابد، در جایی که پمپ سنجش‌گر دقیقی وجود دارد، مثلاً پمپ دستگاه ، حتی به شدت باقیمانده‌های ذوب را صادر می‌‌نماید.

پس فرآیند ذوب پلیمر از میان یک فیلتر مطلوب مهار می‌گردد.

پالایش پلیمر ذوب شده صورت می‌گیردقبل از اینکه آن وارد چرخان شود، ذوب همزمان صورت می‌گیرد و ناخالصی جامدات مانند ذرات آهنی؛ از بین می‌رود و نیمه جامد باعث تنزل ژلاتین پلیمر می‌گردد و همچنین حباب‌های گازدار حذف می‌شوند.

پالایش پربازده، درهرتولید هزارکیلوگرمی نسبت انکسار را تا انکسار زیر 6، موجب می‌گردد و همچنین نوسان تکه‌های کوچک یا بخش‌های کشیده شده در افروزه تابیده شده، کاهش می‌یابند.

بعد فرآیند پالایش، ذوب در یک ظرف در میان لوله کم قطری بنام چرخان صورت می‌گیرد و در این روش یک جریان مایع شکل می‌گیرد.

پلیمر ذوب شده، بواسطه حضور چرخان و بواسطه رهایی از انرژی الاستیک ذخیره شده در طی جریان برش، در میان کانالهای باریک، بیرون می‌زند.

این عمل مانند تأثیر Dieswell شناخته شده می‌باشند و در فصل 3 مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

پس افروزه‌ها خاموش می‌باشد و در صورتیکه از انتها کشیده شود، در اتاق خاموش سخت می‌شوند.

قطر افروزه کاهش می‌یابد و سپس تعدادی از این افروزه‌ها بوجود می‌آیند تا به کمک دو هدایت‌گر درون بسته‌ای به هم ملحق شوند.

چرخش نهایی به کارگرفته می‌شود قبل از اینکه بسته‌های برروی غلتک استوانه‌ای شکل پیچیده شوند، که اغلب اوقات توسط یک غلتک اصطکاک – سخت صورت می‌گیرد.

2-2-1 : بیرون ده (روزن ران) : در گذشته؛ دانه‌های کوچک برروی شبکه‌های متشکل از مناطقی که دارای گرمای زیاد هستند درون فرم حلقه‌ها و دنده‌های گرم شده از بیرون، ذوب می‌شوند.

اما بدلیل ذوب‌کننده‌های مارپیچی یا بیرون‌ده‌ها عرضه کننده مزیت‌های بسیار بالاتری از میزان ذوب‌کنندگی، ظرفیت بالا، زمان کوتاه اقامت، ایجادفشار، همگونی بیشتر و توزیع کیفیت سنجش گرذوب، می‌باشد.

در نمودار 3-1 بخش‌های عملکردی بیرون ده خاص نشان داده شده است، درصورتیکه جزئیات مارپیچی خاص در نمودار 4-1 ارائه شده است.

اساساً بیرون ده مشتمل از استوانه‌ای می‌باشد که در میان یک یا چند مارپیچ تنگ (باریک) می‌چرخند.

مارپیچی به‌قطرmm300-45هستند،مثلاًبرای پلی‌پروپپلین با ظرفیت ذوب 1-kgh2000-50 مورد استفاده می‌باشند.

طول مارپیچی برای پلی پروپپلین نسبت به پلی‌استر و پلی‌آمید بیشتر است، درصورتیکه برای آنها بطور عادی میزان طول برابر 33-28 قطر می‌باشد.

استوانه در امتداد طولش از طریق روغن یا الکتریسیته گرم می‌شود.

خرده‌ها با یکی از مارپیچی‌های حلقه دور استوانه تغذیه، تغذیه می‌شود و سپس از میان استوانه از طریق چرخش مارپیچی به سمت جلو رانده می‌شود، چرخش در پایه ماشین (دستگاه) صورت می‌گیرد.

همانطور که پلیمر به سمت جلو حرکت می‌کند، آن تا اندازه‌ای از طریق رسانش گرمایی دیوارهای استوانه نرم می‌شوند و تا اندازه‌ای از طریق گرمای سایشی درنتیجه برش مکانیکی پلیمر از طریق عملکرد مارپیچی، گسترش می‌یابند.

زمانیکه آن به انتهای مارپیچی می‌رسد، ذوب همزمان و مذاب از میان فیلتر قابل تغییر هدایت می‌شود، فیلتر قابل تغییر درون پمپ دستگاه قرار می‌گیرد که ظرفیت (کارایی) مطلوب سنجش‌گر درون چرخان به واسطه فیلتر مشابه دیگر، قرار می‌گیرد.

چگونگی به وقوع پیوستن ترکیب و همگونی ذوب را مجسم نمایید، آن فاقد ارزش است که چنانچه پلیمر به مارپیچی متصل شوند و در سطح استوانه حرکت نماید، درآنجا به دلیل اینکه مواد با مارپیچی بدون اینکه به سمت جلو رانده شوند؛ می‌چرخد، تولید از بیرون ده صورت نخواهد گرفت.

به عبارت دیگر اگر پلیمر به دیوار بچسبد و در مارپیچ حرکت نماید، سرعت چرخشی مواد کمتر از حدمارپیچی خواهدبود ودرنتیجه مواد در امتداد بیرون ده از طریق لبه سربی پره داخل می‌شوند.

عموماً بیرون‌ده‌های مارپیچی می‌توانند مانند عملکرد با مناطق مجزای زیر درنظرگرفته شوند، چنانچه یک حرکت در امتداد طول مارپیچی از قیف آغاز می‌گردد.

1- بخش تغذیه یا ناحیه انتقال جامدات: این بخش تنها در زیر قیف قرار داد.

2- منطقه ذوب و تراکم : ذرات جامد پلیمر، تراکم موجود در این منطقه را بدلیل کاهش حجم پره های مارپیچی، تحمل می‌نماید.

در نقطه‌ای ذوب ذرات آغاز می‌گردد که در آنجا اولین لایه مایع در دیوار استوانه شکل می‌گیرد، که گرم است ، و عمل ذوب‌شدگی می‌تواند در امتداد طول قابل ملاحظه‌ای در یک نقطه گسترش یابد در این نقطه همه پلیمرها در خط مقطع کانال، در فرم ذوب شدگی می‌باشند.

3- منطقه ذوب : در این منطقه فشار انباشته می‌شود و ذوب انتقال می‌یابد و متجانس می‌گردد.

سه پدیده جاری می‌تواند در این منطقه مجزا گردد: (a): جریان پیشرفته یا کاهنده (کاهشگر)، که جریان نامحدودی است که از طریق تأثیرات تماس بین مواد و استوانه و سطوح مارپیچی ایجاد می‌گردد.

(b): جریان فشار بواسطه فشاری است که در خارج از بیرون‌ده انباشته شده‌است که بواسطه هم کشی یا از بین‌رفتگی صورت می‌گیرد.

مسیر این جریان مخالف با حد جریان کاهنده(کاهشگر) است بنابراین از تولید همه جانبه کاسته می‌شود.

(c): جریان ترواش از میان شکاف بین استوانه و پره‌های مارپیچی صورت می‌گیرد.

این جریان برعکس بطور نرمال بسیار ناچیز است و ممکن است نادیده گرفته شود.

در نمونه بیرون ده، میزان جریان حجمی، به طور شاخص از طریق جریان کاهشگر(کاهنده) تحت تأثیر قرار می‌گیرد و جریان بخش‌های عقبی و جریان تراوشی بسیار ناچیز هستند.

4- منطقه مخلوط : در این مرحله feedstock کاملاً همگون نمی‌باشد و بخش مخلوط با مخلوط ویژه گسترده شده، درآمیخته می‌شود.

3-2-1 : چرخش متعدد (چندجانبه ) : شرایط گرمایی و طراحی چرخش متعدد، تأثیر عمده‌ای بر کیفیت افروزه دارد و بنابراین نیازمند به دقت زیاد می‌باشد.

در واحد چرخشی نمونه، مایع پلیمری ممکن است از آخرین مجرای چند تقطیری در حالت چرخش مستقیم، یا از بیرون ده در حالت جریان گروهی، با چرخش در جلو برعکس حلقه‌های دارای پوشش- دوگانه، انتقال یابد.

عموماً این حلقه‌ها از طریق جریان Dowtherm گرم می‌شود.

مایع پلیمر با تعدادی از چرخان‌ها، توزیع می‌شود هرکدام با پمپ چرخشی آماده می‌شوند.

دو شرایط عمده وجود دارد: ابتدا همه مسیرها ذوب قبل از رسیدن به دهانه چرخان باید از همان طول باشند تا دقیقاً تشابه فشار حاصل شود، که به ترتیب حتمی است که همان کیفیت مواد به هر دهانه می‌رسد، و دوم اینکه؛ جریان ذوب و چرخان باید دارای نماهای دمای برابر باشد.

همگونی ذوب و نمای دمای یکنواخت، مخلوط‌های ثابت در جلو پمپ های سنجش گر قرار می‌گیرند.

4-2-1 : سلسله چرخش و چرخان : تحت فشار پلیمر ذوب شده به بالای چرخش انتقال می‌یابد جائیکه پمپ سنجش‌گر دقیقی وجود دارد، مثلاً پمپ دستگاه، حتی باقیمانده‌های ذوب نیز صادر می‌شوند.

همانطور که در شکل 5-4 نشان داده شده، رأس چرخش ]5[ یک شاخه به پلیمری دارد که از میان پلیمر ذوب شده وارد قالب پمپ می‌شود و میزان سنجش گر ذوب از میان آن بدون سلسله چرخش هدایت می‌شود.

پمپ دستگاه متشکل از سه ظروف استیلی سطح – مات می‌باشد ]6[: پایه، مرکز و درپوش بشقاب که بطور محکم به یکدیگر پیچ شده‌اند.

مرکز بشقاب دارای دو چرخ‌دنده می‌باشند، محورهای آن در پایه و درپوش بشقاب قرار دارند.

پمپ‌ها از مولیبدن و وانادیوم دارای استیل درجه بالا ساخته شده‌اند.

رسانش ذوب موارد زیر را تحت تأثیر قرار می‌دهد: دندانه درگیر با چرخ‌دنده زمانیکه چرخانده می‌شوند، باعث بازشدن شکاف‌های روبرو می‌شوند.

اینها مملو از ذوب شدن می‌باشند که از کانال تغذیه واردشده‌اند، که از طریق هردو چرخ‌دنده محکم گرفته‌شده‌اند.

زمانیکه دو چرخ‌ درهم قفل می‌شوند، دوباره ذوب خارج روزنه‌های درون چرخ دنده از طریق دندانه روبرویی تحت فشار قرار می‌گیرند و به چرخان می‌رسند برعکس طرح پالایش داخلی.

چرخش افروزه‌ها به طور نرمال در هرچرخش نیازمند به پمپ‌های چرخشی به ظرفیت cm34-1 و سرعت min-135-10 می‌باشند.

چرخش نامنظم افروزه‌ها یا فیبر اصلی ملزم پمپ‌هایی با ظرفیت بالاتر از حدوداً cm320 درهر چرخش و بیشتر می‌باشند.

پمپ‌های سنجش‌گر باید قادر به تغذیه در برابر فشارهای بالای عقبی از 200-20 بار بدون تغییر نسبت تغذیه و به همراه دقت 3%± باشند.

به جهت پالایش ، شن یا آلومینیم انباشته شده در مکانی از طریق غربال‌های آهنی نگهداری می‌شود، دیسک‌های ذوب متخلخل به کار گرفته می‌شوند.]7[ غربال‌ها و فیلترشنی در طرحی که از دستگاه صافی حمایت می‌نمایند، هستند .

هم‌چنین این با ظرف چرخان و ظرف براکت تطبیق و سازگاری دارد.

تصفیه (پالایش) مواد جامد بزرگ یا ذرات ژل را انتقال می‌دهند.

ذرات کوچکتر، مانند delustrants ، از طریق فیلتر(صافی) حفظ نمی‌شوند.

هم‌چنین فیلتر(صافی) از طریق عملکرد تهیه برشی، تحت تأثیر واکنش جریان شناختی قرار می‌گیرد.

چرخان‌ها از فولاد ضدزنگ به ضخامت mm30/3 ساخته شده‌اند و مشتمل از سوراخ‌هایی به قطر mµ500-100 است.

آرایش متفاوتی از سوراخ‌ها در دسترس است نظیر دایره‌های هم‌مرکز، الگوهای پراکنده و ردیف‌های موازی.

سوراخ‌ها در انتهای شاخابه و بصورت مخروط مانند باریک تا قطر پایانی‌شان؛ نسبتاً عریض و استوانه‌ای شکل هستند که به جهت طول یک تا پنج قطری حفظ می‌شوند.

تعداد سوراخ‌ها به جهت تک رشته‌ای‌ها تا 60000؛ از 2 تا 4 متنوع می‌باشند.

به همین جهت رأس‌ها (بخش‌های فوقانی) در یدک بنیادین اثر دارد.

ترکیب تجمع چرخان و صافی، یا بسته، قابل تغییر جا است و در فواصل معاوضه می‌گردند تا از گسترش فشارهای بسته بالا یا انسداد سوراخ جلوگیری شود.

اغلب اوقات بخش عمده بسته گرم شده، سانتیمترهای ناچیز زیر و اطراف لبه چرخان را توسعه می‌دهند تا پوششی را شکل دهند که ارائه دهنده مناطق گرم شده پیرامون الیاف کشیده شده، می‌باشد.

لایه گاز گرم اطراف خطوط مارپیچ؛ به وجودآمدن الیاف تابیده جهت پایینی را جایز می‌شمارد اما پتانسیل جهت بالایی را جایز نمی‌شمارد تا تولید گردد، که می‌تواند با الیاف مقاوم بالایی وارد شود.

5-2-1 : دستگاه سردکننده بین سالهای 1937 و 1940، اولین فیبر تابیده ذوب شده، نایلون 66 از میان سوراخ‌های چرخان در دمای c˚285 به خارج انتقال یافتند و از طریق همرفت پایین‌تر از c˚80-40 سرد شدند البته قبل از اینکه به اولین نقاط اتصال برسند.

به جهت سرما، فاصله m6-5 در سرعت‌های مارپیچی m min-1800-600 ضروری می‌باشد، که با زمان سردشدن تقریبی 75/0 همخوان می‌باشد.

سرحد لایه هوا از طریق انکسار هوا برروی افروزه شکل می‌گیرد که در مسیر مارپیچی همرفت گرمایی ضعیف و ناپایداری مشخصی را بوجود می‌آورد.

در سال 1939 دوپونت ادعا نمود که سرحدلایه می‌تواند تا حد ممکن کوچک ساخته شود که این عمل از طریق ارائه جریان – عرضی هوا صورت می‌گیرد بنابراین مسیر مارپیچ سرما تا m5/1 کاهش می‌یابد، که بازمان سرمای حدوداً s5/0 همخوان می‌باشد.

پیشرفت های عمده در سال های بعدی کاهش یافت برای اینکه زمان سرما برای الیاف مرغوب به s5/0رسید.

انواع بعدی دستگاه های سرمادادن ]5[ مورد بهره‌برداری هستند: جریان - عرضی سرمادادن جریان – داخلی سرمادادن جریان- خارجی سرما دادن جریان – عرضی سرمادادن یک متد مورد استفاده برای معیارهای اندازه‌گیری بزرگی و مرغوبیت الیاف و برای مدوربودن و سلسله چرخش مستطیلی می‌باشد.

به همراه جریان داخلی سرما دادن، هوا از جریانات بصورت شعاعی و بطور قرینه از میان افروزه‌هایی خارجی می‌شود که باید به شکل حلقه آراسته شوند.

سپس هوا به همراه افروزه‌ها به سوی پایین حرکت می‌کند.

جریان- خارجی سرمادادن برای معیار اندازه‌گیری بالای رشته الیاف و برای چرخش فیبرهای عمده مورد استفاده است.

در این دستگاه، قسمت بیشتری از هوا می‌تواند بطور یکنواخت از میان بسته‌های زیادی با فشار بیرون آیند، بطور انبوه افروزه‌ها مرتب می‌شوند.

به دلیل وجود این نوع سرمادادن، قطرهای بزرگتر چرخان و فواصل بین چرخان در مقایسه دومین متد مقدم؛ ضروری می‌باشند.

هر دستگاه سرماده متشکل از جریانات متلاطم هوا می‌باشد، اما درجه تلاطم به دلیل تولید الیاف یکنواخت رشته‌ها به حداقل نیز می‌رسد.

در جریان- عرضی سرماده، یک نقص اساسی وجود دارد که مبنی براین است که همه رشته‌های دسته الیاف بطور یکنواخت همراه با هوا تهیه نمی‌شوند.

fig.4.6 Continued.

انواع سرمادادن همراه با جریان شعاعی هوا از این جهت سودمند هستند.

در سیستم جریان – داخلی سرمادادن، هوا بصورت شعاعی از میان استوانه منفذدار تا مرکز روی رشته‌ها، به حرکت درمی‌آیند، که به شکل حلقه آراسته می‌شوند.

در اینحالت طول سرماده حدوداً 60 سانتیمتر می‌باشد.

خطوط مارپیچ اغلب اوقات از جریانات قویی محافظت می‌شوند، بدین طریق آن در دودکش محافظ زیر اتاق سرماده؛ محصور می‌شود.

در مورد پلی‌آمیدها، برخی از فرآیندها شامل استوانه مملو از بخار است تا استحکام بعدی رشته‌ها را استحکام بخشند، بنابراین آنها از قرقره در طول ذخیره‌سازی، بواسطه جذب رطوبت و تبلور بیشتر، رها نمی‌شوند.

6-2-1:کاربرد کامل چرخش: مرحله بعدی کاربرد کامل چرخش است.

بطور معمول؛ نظام‌های روغن کاری در انتهای لوله سرماده افزوده میگردد، اما چندین مزیت در نقطه کاربرد متحرک در داخل ارتفاع متغیر لوله سرماده وجود دارد، بویژه زمانیکه سرعت چرخشی بالا است.

این جنبه از تولید فیبر بطور جزئی در بخش 7 مورد توجه قرار گرفته است.

7-2-1 : طرح انتهایی (طرح نهایی) : بطور افقی، طرح مارپیچی زیر چرخان مناسبی قرار دارد.

سرعت یکنواخت به دست می‌آید، استوانه از طریق یک غلتک دارای جنبش اصطکاکی است، این حتمی است که شرایط سرعت ثابت مارپیچی تابع افزایش پوشش قطراست.

عموماً الیاف از میان دو godets عبور می‌کنند البته قبل از اینکه به بسته مارپیچ‌تر برسند.

بطور رضایت‌بخش، به جهت قرار گرفتن افروزه اطراف بسته ، آن از طریق هدایت انشعاب مارپیچی دریافت می‌شود و به طور یکسان به سمت چپ و راست از طریق هدایت عرضی، حرکت می‌نماید.

در سرعت چرخشی بالا، عموماً godets به کار گرفته می‌شوند و غلتک ریلی همراه با استوانه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مکانیسم حرکتی جایگزین شده برپایه حرکت محور است در جایی که سرعت چرخشی محور از طریق علائمی از طرح شتاب کشش روی –خط کنترل می‌شود.

3-1 : تغییرپذیری چرخشی- ذوب و شرایط‌هایی برای تداوم چرخش 1-3-1 : تغییر پذیری چرخشی – ذوب تغییرپذیری‌های زیادی وجود دارد که در چرخش – ذوب وجود دارند که مشخص‌کننده مسیر شکل‌گیری فیبر و ابعاد فیبر و خواص فیبر می‌باشند.

Ziabicki ]8[ این تغییر پذیریها را به سه گروه تقسیم نموده است: 1- تغییرپذیری های اولیه یا مستقل ، که بطور واحد مسیر فرآیند چرخشی و نتیجتاً ساختار فیبر و خواص‌های فیبر را مشخص می‌سازد.

2- تغییرپذیری‌های ثانویه، که به تغییرپذیری‌های اولیه بواسطه ارتباطات ساده هندسی مربوط می‌باشند و در شناساندن شرایط چرخشی مفید هستند.

3- تغییرپذیری‌های نهایی، که از طریق تغییرپذیری مستقل بواسطه قوانین بنیادی جنبش‌های چرخشی مشخص می‌گردند.

این گروه‌ها می‌توانندبه زیر مجموعه‌های زیر تقسیم شوند: : مواد پلیمری دمای برون رانی(T0) ابعاد کانال چرخان (d0، قطر ؛ l0 ، طول) تعداد افروزه‌ها در خط چرخشی (n) میزان تولید جرم (W) طول مسیر چرخشی(L) سرعت مارپیچی (Vl) شرایط سردشدن (حداقل سرما، دمایش و میزان جریان) 2- تغییر پذیری‌های ثانویه : (a) : میانگین سرعت برون رانی در اینجا p0 ، ظرفیت ذوب است.

(b) : قطر برابر افروزه واحد در x=l و (c) : معیار اندازه گیری افروزه = (d) : میزان دگر ریختی یا میزان کشش – ذوب ، 3 – تغییرپذیری‌های نهایی : (a) نیروی کششی در طرح مارپیچی ، Fe×t (b) فشار کششی در طرح مارپیچی (c ) دمای افروزه در x=l و Tl (d) ساختار افروزه (گردشی، بلوری بودن ، ریخت شناسی) والزاک، بخش بالایی را در مورد تغییرپذیری‌های اولیه ، ثانویه و نهایی درنظر گرفت تا غیرواقعی وغیرضروری باشد.

]9[.

او تغییرپذیری را به دونوع تقسیم نمود: مستقل و وابسته .

برطبق نظریه والزاک این تغییرپذیری‌ها ممکن است مستقیماً از لحاظ تکنیکی در میان رشته‌های ممکن و معقولانه (مناسب) تغییرنمایند مثلاً وزن مولکولی، دمای برونی رانی، طول ناحیه سرماده، میزان کشش و غیره که تغییرپذیری‌های مستقلی هستند.

چنین خواص، شرایط یا حالت برروی مسیر تا نتیجتاً فرآیند شکل گیری فیبر تأثیر دارند اما نمی‌توانند مستقلاً به شکل منظم درآیند، همانطور که در مورد تغییرپذیری‌های وابسته ارائه گردید.

یک تغییر از تغییرپذیری مستقل مسبب تغییر در یک تغییرپذیری مستقل می‌گردد.

به عبارت دیگر تغییرپذیری وابسته معمولاً برتغییرات بیش از یکی از تغییرپذیری‌های مستقل تأثیر دارد.

2-3-1 : شرایط های موجود برای چرخش بدون وقفه : زیابیکی، جنبه‌های مکانیکی چرخش فیبر را در نظرگرفته است ]10[ و این اصل را مبنا قرار داده است که دو شرایط کلی باید اجرا شوند گرچه چرخش بدون وقفه صورت گیرد: 1- تداوم جریان : W0= پایداری= در اینجا A ، ناحیه عرضی خط چرخشی در هرنقطه میانی می‌باشد، V سرعت جریان طولی و ρ چگالی می‌باشد.

W، میزان تولید جرم است.

2- فشار کششی روی جریان ذوب هرگز نباید متجاوز از مقاومت کششی افروزه باشد.

4- 1 : جنبه های ویژه سرعت بالای چرخشی : 1-4-1: فرآیند و فرآوری : طرح سرعت بالای چرخشی در نمودار 2-4 نشان داده شده است.

سرعت بالاتر و تولید بیشتر چرخش، از موارد عمده‌ می‌باشد که در مورد خاصیت ذوب تقاضا شده است، کیفیت ذوب از طریق چرخان فراهم می‌گردد.

این شرایط افزایشی کیفیت نه تنها نسبت به تغذیه پلیمر در رابطه با چسبندگی، همگنی، رهایی از غبار به کار گرفته میشود بلکه در مورد شرایط پردازشی، نظیر وابسته بودن به خشک شدن مناسب و شرایط ذوب بهینه درون بیرون ده نیز به کار گرفته می‌شود.

رانش و توزیع ذوب با وضعیت خاص چرخشی، شامل صاف نمودن و ترکیب نمودن، نیازمند به توجه بیشتری می‌باشد.

ذوب همگن پلیمر را کاملاً توزیع کنید، مخلوط‌کننده‌های ثابت برای مخلوط توزیعی که بین بیرون ده و پمپ‌های ذوب هستند، به کار گرفته شده‌اند ]11[.

واحدهای مخلوطی مشتعل از شبکه‌ای می‌باشند که در وب‌های به هم وابسته به طور متقاطع ساخته شده اند که در زاویه مورب با محور استوانه‌شان هستند و در نظام چرخشی لوله‌ای یکی می‌باشند.

ناحیه‌ای دیگر که نیز نیازمند به توجه است سرمادادن رشته ها است.

زمانیکه چرخش در سرعت بسیار بالا صورت می‌گیرد، میزان جریان هوای سردشده نیز افزایش می‌یابد، تعدادی از افروزه‌های انکسار یافته به میزان حداقل عبور می‌کنند.]5[ این پدیده معمولاً در سرعت‌های معمولی چرخش دیده نمی‌‌شوند.

نیروهای بزرگتر برشی از طریق چرخان خاص ایجاد می‌گردند، چرخان خاص، دمای سطح را به میزان بالایی تهیه می‌نماید تا به اندازه کافی برای سرماده جامع خطوط مارپیچ جبران شود که نیازمند می‌باشد تا سرمای مناسبی را در این سرعت بسیار بالا فراهم نماید.

هم چنین گرمای تبلور به این افزوده می‌گردد.

کنترل نمودن کشش مارپیچی درون انتهای منطقه با توجه به افزایش سرعت چرخشی، بسیار مشکل است.

در مقایسه با چرخش عادی، اغلب اوقات نهایت سرعت بالای چرخشی بدون godetها صورت می‌گیرد، همانطور که در نمودار (a)2-4 نشان داده شد.

حضور godets، هزینه عمده را کاهش می‌دهد ورشته‌های مارپیچ ساده‌تری را ایجاد می‌نماید.اما ، برتری godet های درون آن، امکان تنظیم کشش مارپیچی را از طریق اختلاف سرعت بین godets و بالاکشیدن، فراهم می‌آورد، با توجه به اینکه کشش مارپیچی که از طریق کشش چرخان اعمال می‌شود، دچار فقدان شده است.

زمانیکه چرخش بدون godetها صورت می‌گیرد، مکانیسم نهایی خودش، نقش کشش ازچرخان را به عهده می‌گیرد.

کشش مارپیچی غالباً کشش مارپیچ انتهایی است.

بعلاوه همانطور که در بالا مورد بحث و بررسی قرار گرفت، کشش مارپیچی کنترل می‌شود، هم چنین شرایط بعدی برروی طرح‌های پرپیچ و خم سرعت بالا تحمیل می‌گردد: ثبات عملکرد، امکان پیچ و خم دو بسته یا بیشتر برروی وضعیت کارآمد واحد، آماده‌نمودن بسته‌هایی که کمتر از 10 کیلوگرم وزن دارند، واحد پایین صدا، و کاربرد ساده، تعمیرنمودن و حفظ نمودن.

با افزایش وزن بسته ها همچنین مکانیزه و اتومات نمودن طرح‌های انتقال بسته گسترش می‌یابد.

در فرآیندعادی چرخشی– ذوب ، که به مدت طولانی مورد بهره‌برداری قرار گرفته است، چرخش در m min-11500-600 انجام گرفته است.

سپس الیاف تابیده در m min-11000-400 به میزان کشش بین 3 و 5/4 کشیده می‌شود.

اکنون بطور جزئی‌تر، فرآوری فیبرها در سرعت های بالاتر نسبت به سرعت‌های عادی درنظر گرفته خواهدشد.

2-4-1 : چرخش در سرعت های بالا به طور ملایم : زمانیکه رشته ها در سرعت‌های تا m min-11800 تولید می‌شوند، بعنوان الیاف جهت دار زیرین شناخته شده‌اند (loy).

سرعت‌های بین 1800 و m min-12800 منجر به شکل‌گیری الیاف جهت‌دار میانی می‌گردد.

(Moy) الیاف‌های تابیده پلی استر در این ردیف از سرعت محدود به ذخیره‌سازی و قابلیت انتقال می‌باشند.

رشته‌های تابیده که در m min-14000-2800 ارائه شده‌اند تا اندازه‌ای الیاف جهت دار را افزایش می‌دهند.

(POY).

برای پلی استر (PET) ، POY برای بافت – کششی در سرعت های m min-13500-2800 ایجاد می‌گردد.

این، عملکرد مؤثر درون خطوط چرخشی و فرآیند متعاقب کیفیت بالا را در سطح بافتی حتمی می‌سازد.

بسترها به آسانی انتقال می‌یابند و می‌توانند ماه‌ها ذخیره (انبار) شوند.

برای پلی‌آمید POY، سرعت های m min-14500-2500 مورد استفاده است ]13[ اما سرعت های m min-1 5000-4200 مرسوم شده است، بنابراین چرخش می‌تواند برای معیارهای اندازه‌گیری مطلوب بسیار مؤثر باشند.

هم چنین برای فرآیند متعاقب بسته‌های POY با الیاف نازک و مسطح از طریق کشش – پیچشی یا اخیراً از طریق کشش – مارپیچی ، این بسته‌ها با موفقیت مورد بهره‌برداری قرار گرفتند البته به دلیل انتقال‌شان و استحکام ذخیره‌سازی‌شان و عملکرد آغازین عالی‌شان در سرعت های بالا.

برای سرعت های نسبتاً پایین‌تر که برای پلی استر مورد استفاده قرار گرفته است، دو دلیل ارائه شده است و فرآوری POY پلی استر با مواردی که برای پلی آمید POY مورد استفاده بوده است، مقایسه گردیده است.

ابتدا، پلی استر در مقایسه با پلی آمیدها،‌ حساسیت زیادی به کشش مکانیکی دارند،‌ مثلاً در حلقه چرخشی، پلی استر مقادیر بسیار زیادی از سایش فیبر را نسبت به پلی آمیدها،‌ارائه داده است.

بنابراین مشکلات زیادی کشف گردیده است که در مرحله اخیر بوجود آمده است.

دوم اینکه؛‌ ظرفیت (کارایی) در برابر منحنی سرعت چرخشی نشان میدهد [13] که ایجاد منحنی پلی استر به طور قابل ملاحظه ای مسطح می باشد، بنابراین سرعت ها باید تا m min -1 4000 افزایش یابند تا افزایش در ضریب صورت گیرد چونکه سرعت ها افزایش می یابند.

در مقایسه، ‌چونکه سرعت افزایش می یابد، ‌تقریباً بصورت ضریب طولی پلی آمید نیز تقریباً افزایش می یابد.

POY پلی پروپیلن در سرعت های m min -1 4000 ایجاد می شود و سپس بافت – کششی برای ایجاد کالاهای بافتنی ایجاد می گردد.

درجات پلی پروپیلین دارای بس پاشیدگی ) می باشد، برای تولید POY توزیع وزن ملکولی با بس پاشیدگی 3؛‌ توصیه شده است.

یک مزیتی که وجود دارد این است که مقاومت افروزه در حالت توزیع ناچیز بیشتر از gden-13.5 است که با نمونه gden-12-2.5 توزیع گسترده مقایسه شده است.

3-4-1 :‌چرخش در سرعت های خیلی بالا :‌ با توجه به نقطه نظر صنعتی ، فرآیند یک مرحله ای برپایه چرخش با سرعت بالانسبت به تولیدکننده های فیبر خیلی جالب توجه است.

در سال 1978 سرعت بالای پیچنده ها تا m min -1 6000 افزایش یافت و سرعت بالای چرخش دستگاه در سال 1981 دچار تغییرپذیری شد.

الیافی که در سرعت های m min -1 6000 – 4000 ساخته می شوند،‌الیاف جهت دار قوی نامیده می شوند.

آن کاملاً سازگار نمی باشد و دارای ارزش های کشیدگی – با انکسار بین 40 و 60 درصد است.

به همین جهت از طریق فرآیند یک مرحله ای ،‌با ارزش های کشیدگی- با انکسار بین 20 الی 30 درصد، تمام الیاف جهت دار بدست می آید.

سرعت چرخشی بالای m min -1 6000 مورد نیاز است.

درحال حاضر این از لحاظ اقتصادی یا تکنولوژی عملی نیست.

اما تحقیقات در این مورد ادامه دارد و درمورد PET، کاربرد روکش استوانه ای شکل گرم شده مجاور صفحه چرخان گزارش شده است و استحکام همدمای مایع حدوداً 100 سانتی متر زیر چرخان این امکان را برای رشته باریک بوجود می آورد تا در یک مرحله دارای ساختار و خواص همانند به فرآیند دو- مرحله ای [14]،‌ تولید شوند.

متناوباً متد کشش در چرخش در بخش 7-4 مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و تقریباً ثبت شده است.

برای ایجاد ساخت یک – مرحله ای الیاف، 2 امکان وجود دارد،‌ یکی به این علت که از آنها استفاده شود یا این الیاف ها تغییر نمایند، بنابراین آنها دارای خواصی مشابه آنهایی هستند که الیاف کشیده شده از طریق فرآیند قراردادی دو- مرحله ای ساخته می شوند.

هردو امکان مورد بررسی قرار گرفته اند.

4-4-1 :‌چگونگی جریان سرعت چرخشی بالا :‌ اکنون در تکنولوژی چرخشی – ذوب،‌افزایش سرعت انتهایی از m min -1 1500- 1000 تا m min -1 4000 قابل قبول می باشد و سرعت نهایی تا m min -1 4000 مورد استفاده می باشد.

تکنولوژی الیاف جهت دار قوی و کشش – چرخشی با سرعت بالا،‌ اکنون در سرعت های حدوداً m min -1 6000 مورد استفاده می باشند تا توسعه نمایند.

فقط نسبت به توسعه خیلی ناچیز سرعت های بالای m min -1 6000 مورد استفاده است و الیاف های تولید شده ای مشاهده می شوند که دارای خواص متفاوتی نسبت به کاربرد تولیدی الیاف ها با توجه به تکنیک های رایج دارند.

روش تحقیقی و پیشرفتی ادامه دارد تا برای این الیاف، زمینه های کاربردی جدیدی؛ توسعه یابد.

5-1 : نقش عمده برخی از پارامترها و تغییرپذیری شان در طول خط چرخش:‌ تولید کننده فیبر،‌ آرایش اساسی مولکول ها را در فیبرهای تابیده مورد بررسی قرار می دهد، و بنابراین خواص فیبر، بواسطه تغییرپذیری متعدد اخیراً بصورت فهرست درآمده است.

در صورتیکه نقش پارامترهای متعدد چرخشی در کنترل ساختار و خواص فیبر تابیده به طور جزئی در فصل بعدی مورد بررسی قرار گرفته است،‌دو جنبه عمده یعنی پدیده های گوناگون نیروی کششی و تغییرپذیری های عمده میزان تغییر در زمره خط چرخشی بطور خلاصه در این بخش مورد ملاحظه قرار خواهد گرفت.

1-5-1 :‌نیروی کششی :‌ نیروی کشندگی از طریق قرقره مارپیچی (Fext) بوجود می آید و نیرو به واسطه گرانش (Fgrav) با نیروی اصطکاکی جریان شناختی توازن می یابد که به دلیل اصطکاک بین مولکولها زیاد می شود (Frheo)، نیروی آیرودینامیک (Faero) که بواسطه اعمال کاهشگر از طریق حداقل محیط گازی برروی جریان حرکت،‌نیروی اینرسی (Finert) و نیروی کشش سطح (Fsurf0) است.

بنابراین ممکن است فرمول زیر را بنویسیم :‌ Fext+ Fgrav = Frheo + Faero+ Finert + Fsurf0 اطلاعات زیابیکی[8] در موردتابیدن نایلون 6 در سرعت پر پیچ و خم m min -1 656 نشان دهنده این مطلب است که منطقی است فرض نماییم که نیرو در امتداد خط چرخش؛ ثابت است.

فرضیه پایداری نیرو در امتداد خط چرخش در سرعت های چرخشی بالاتر، معتبر نیست چنانچه محاسبات زیابیکی در مورد کشش خاص واضح و روشن است؛ محاسبات زیابیکی در مورد کشش ویژه مشتمل از مجموع کشش مارپیچی تجزیه شده از فعالیت های چرخشی است ‍]15]،‌نتایج بدست آمده در نمودار 8-4 نشان داده شده است.

به دلیل سرعت های پایین ( تا m min -1 2000-1000) ، فعالیت های چرخشی بطور قابل ملاحظه ای بر نیروی جریان شناختی تأثیر می گذارد، مثلاً مقاومت جریان شناختی پلیمر کشیده شده،‌ ذوب می گردد تا فشار پراکنده گردد.

به دلیل سرعت های بالا،‌ نقش غالب از طریق نیروی کاهشگر هوا، دارد.

مقاومت هوا می تواند از طریق شکل گیری افروزه ها درون بسته، از مقاومت هوا کاسته می شود، چنانچه تاحد ممکن به چرخان یا از طریق تهیه جریان فشار هوا در مسیر چرخش ،‌مغایر شود.

همچنین مورد بحث و بررسی قرار گرفته است که مارپیچی می تواند از طریق زمینه اتسته و استاتیک درون بسته ها شکل گیرند.

2-5-1 : تنوع عادی برخی از پارامترها در طول خط چرخش :‌ تغییرپذیری برای دو خطوط مارپیچی چرخش – ذوب PET در سرعت های نهایی m min -1 1218 [16] و m min -1 6000 [17] صورت می گیرد، که متناوباً در نمودارهای (b) و (a) 9-4 نشان داده شده است.