دانلود مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتکی

word قابل ویرایش
99 صفحه
4700 تومان

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

۱- مقدمه :
بسیاری از پیشرفت های تکنولوژی تولید الیاف مصنوعی مبنی بر توسعه ( تغییر ) در سطح الیاف می باشد [۱] 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 ۲ اشکال دارد :
۱- پروفیلی شدن فقط در جهت طولی اتفاق می افتد ( پروفیلی شدن طولی )
۲- 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 ۱ 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 صفحه‌پلیمری برای ساخت المنت های نوری شباهت دارد [‍۲] یا برروی لایه‌نازک مقاوم ترموپلاستیک در فرآیند چاپ نانو استفاده می شود [۵-۳] و چاره‌ای برای روش های قطع عضو لیزری می باشد

۲- 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 لایه‌نازک 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 ‍]۶] 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 ۰٫۲۵m/sel ؟؟ فویل با ضخامت ۶۰cm توان عملیاتی ۰٫۱m2/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 [۷٫۸]

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 منطقه‌محدودی می تواند انتقال پیدا کند آن منطقه‌ای که مستقیماً در معرض غلتک برجسته قرار گرفته است (‌شکل ۲)

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 .

۳-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 ( ۵۰mm) 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 ۳)

توضیحات شکل ۳:
رول امباسینگ سوار شده سیلندر زیری بدون بوش نصب شده است با راهنمای لیف ( چپ و راست ) و فشار به سمت یک سیلندر فلزی بی شکل کوچک ( بالا ) محل عبور الیاف به وسیله‌یک خط تیره نشان داده شده است .

( 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 ۲) 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 .

۳-نتایج :
شکل ۴ یک رول امباسینگ الیاف PES ( قطر ۱۸۰) رانشان می دهد که در طرح نصب شده در شکل ۳ استفاده می شود در نتیجه یک تیرک (‌master) ، یک بوش نیلکی با لبه سینوسی و ۲۰۰nm 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°۲۱۰ 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 ۴: گراف SEM از یک رول امباسینگ الیاف PES
a) مناطق طرح با قالب خمیده به وسیله‌یک فلش در سمت راست نشان داده شده است
b) بزرگنمایی نشان داده شده و با برگرداندن سینوس لبه
c) الگوی نشان داده شده از الیاف تحت فشار

۵- 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 ۲ یا ۳ 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 ۱۲۰-۱۳۰° 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 ۳ اینچ پارچه سرتاسری پودی دارای ۲۲۰ پود نیروی وارده وقتی که پارچه شروع به پارگی می کند را مطالعه کنید

«‌کشش ۷ 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 ۷۰۰-۵۵۰ پوند بر اینچ مربع در c°۳۰ 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 ۵۰ 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 ۲۴ 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 :
۱)‌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

۱- روشهای مکانیکی یا فیزیکی : مانند ازدیاد عرض پارچه به وسیله استنتر یا اطو کردن
۲- روشهای پرکردن : بوسیله نشاسته ، صمغ و یا سایر پرکننده های معمولی
۳- روشهای نرم کردن : به وسیله روغن ها – واکسها یا صابون مناسب

۲) 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 ۱۲۵ تا ۶۰۰ 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 ۱۹۲۷ 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 ۱۹۳۹تحقیقات مجدد توسط وینفیلد در انگلستان شروع گردید . وی خواص الیاف پلی استر حاصل از پلیمریزاسیون فتالیک اسید (۲٫۱ بنزن دی کربوکسیلیک اسید ) ایزوفتالیک اسید (۳٫۱بنزن دی کربوکسیلیک اسید ) و ترفتالیک اسید (۴٫۱ 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 ۱۱۰ درجه سانتیگراد بوده و ریسندگی اولیه آن امکان پذیر بود .
در مقابل پیلمر تهیه شده از ترفتالیک اسید از دمای ذوب بالای ۲۶۰ 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 ۱۹۴۱ در آزمایشگاه تهیه گردید . پلی استر در سال ۱۹۵۳ توسط دوپون به صورت انبوه تولید و به بازار عرضه گردید . تولید پلی استر در دهه های ۶۰ و ۷۰ 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 ۱۵۰۰۰ 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 ۲ 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 ۱۹۶۵ 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 ۲۰۰ 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 ۱۵۰ 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 ۲۸۰ درجه سانتیگراد، به هم زدن دقیق و کنترل شده و کاهش تدریجی فشار به ۵/۱ میلیمتر جیوه انجام می شود گرمادهی در دمای ۲۸۰ 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 ۱-۴ 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 ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مقدار کمتر از ۰۰۵/۰ 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 ۲۹۰درجه سانتیگراد که مستقیماً از راکتور پلیمرساز می اید به کمک پمپ چرخ دنده‌ای با فشار در حدود ۱۵۰۰-۲۰۰۰psi 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 ۳-۷/۱ دسی تکس می باشد طول این الیاف در محدوده ۷۶-۳۸ میلیمتر و تعداد چین در سانتیمتر آنها ۶-۴ می باشد تناسیتی این الیاف ۵-۶CN.dtex می باشد که معادل ۵-۷g/den است .

پلی استری که به منظور مخلوط شدن با پشم تولید می گردد دارای نمره ۶-۳ دسی تکس و طول ۱۰۰-۷۵ 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 ۷-۸CN/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 ۴٫۲۵eV 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 (‌۶۵ درصد رطوبت نسبی و ۲ 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 ۱/۰تا ۵/۱ 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 ۲ 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
دوباره استره کردن سطح الیاف پلی اتیلن ترفتالات باموادی مثل پلی آلکیلین گلیکول ها اثرات ضد الکتریسیته ساکن پایدار را برای این الیاف به همراه دارد در این فرآیند ، پیوندهای استری توسط اسیدهای غیر فرار شکسته شده و دوباره توسط زنجیره پلی الکیلین گلیکول به یکدیگر پیوند داده می شوند .
تولید الیاف دو جزئی به صورت غلاف – مغزی از دیگر روش های کسب خاصیت ضد الکتریسیته ساکن به صورت پایدار می باشد به این منظور ، غلاف لیف دو جزئی از پلی اتیلن ترفتالات و مغزی لیف از یک کوپلی استر با خاصیت ضد الکتریسیته ساکن انتخاب می گردد این کوپلی استر ترجیحاً از کومنومرهای براساس نمک سدیم ۵- سولفوایزو فتالیک اسید و پلی اتر آمید تهیه می گرد لازم به ذکر است که مخلوط کردن الیاف پلی اتیلن ترفتالات با مقدار بسیار کمی از الیاف فلزی ( ۰۲/۰ درصد ) و یا الیاف هادی الکتریسیته با توجه به محدودیت هایی که بوجود می آید به مخلوط خاصیت ضد الکتریسیته ساکن می بخشد .

خصوصیات فیزیکی الیاف پلی استر عبارتند از :
۱) مقدار منظم بودن مولکولها :۸۵%-۶۵% بالا بودن درجه کریستالی توجه به شکل زیر قابل بررسی است همانطور که مشاهده می گردد تعداد قابل توجهی باندهای هیدروژنی وجود دارد که به صورت هاشور خورده مشخص شده اند

شکل
۲)مقدار جهت یافتگی مولکولها ۱۵%-۳۰%
۳) طول الیاف (mm) بریده ۱۵۰-۳۷
۴) نازکی الیاف (Decitex) 7/5-5/3
5) قطر الیاف : ۱۲ تا ۲۵ بستگی به نوع مصرف دارد .
۶)‌وزن مخصوص ۳۸/۱

۷) قابلیت جذب رطوبت : در اتمسفر استاندارد ۴۵/۰، در شرایط معمولی ۴۵/۰
۸) مقدار حمل اب پس از تر شدن کامل ۴۰%
۹- استحکام خشک : مرطوب
۱۰)‌مقاومت کششی :
۱۱) ازدیاد طول پارگی : خشک ۱۵% ، مرطوب ۱۶%
۱۲) قابلیت بازیابی حالت اولیه : بعد از ۲۵ کشش ۱۰۰% بعد از ۴% کشش ۹۶۵، بعد از ۸% کش ۷۲%
شکل

۱۳) اثر حرارت : در حرارت ۲۴۰ درجه سانتیگراد شروع به کوتاه شدن می کند ،در ۲۵۵ درجه سانتگیراد نرم می شود و در ۲۶۰ درجه سانتیگراد ذوب می گردد
۱۴) قابلیت احتراق : پایین
۱۵) خواص الکتریکی :‌هادی خوبی نیست و الکتریسیته ساکن تولید می کند
به طور کلی الیاف پلی استر ترموپلاستیک است و از این لحاظ نظیر نایلون می باشد از این خصوصیت می توان برای تغییر شکل دادن دائمی حرارتی پارچه های تولید شده از این الیاف استفاده نمود ، علاوه بر این الیاف پلی استر قابلیت جذب رطوبت بسیار ضعیفی دارند که این خود باعث خشک شدن سریع آنه ابعد از مرطوب شدن می شود .

این الیاف از مقاومت سایشی بسیار خوبی برخوردارند و به دلیل استحکام خوبی که دارند نه تنها در زمینه تولید پارچه های پوشاکی کاربرد دارند بلکه به استفاده های صنعتی نیز می رسند در تولید پارچه های پوشاکی مانند پارچه ای لباسی ، بارانی ، پیراهنی ، و.. معمولاً الیاف پلی استر به طور صددرصد و یا به صورت مخلوط با الیاف پنبه به کار برده می شود . برای تولید پارچه های کت و شلواری هم از مخلوطی از الیاف پلی استر و پشم استفاده می شود الیاف پلی استر با مخلوطی از الیاف پنبه در تولید نخهای خیاطی مورد استفاده قرار می گیرد .

-انتخاب مواد رنگرزی مناسب الیاف پلی استر
الیاف پلی استر اصلاح نشده فقط می توانند با طبقاتی از مواد رنگرزی که حلالت آنها در آب کم است تا یک عمل مفید رنگرزی بشوند این طبقات مواد رنگرزی دیسپرس ، برخی از ترکیبات آزوئیک به روش های توسعه یافته به کار می روند و تعدادی ترکیبات که عموماً به عنوان مواد رنگرزی خمی یا پیگمنت ها مصرف می شوند

و حلالیت و وزن مولکولی نسبتاً کم آنها سبب می شود که بتوانند به داخل الیاف نفوذ نمایند ، را شامل می شوند تعدادی از مواد رنگرزی سایر طبقات که شامل مواد رنگرزی بازیک ، گوگردی ، راکتیو ، متال کمپلکس ، اسیدی و مستقیم هستند و در آنها نسبت به خواص آب دوستی به آب گریزی کم است ، نیز می توانند الیاف پلی استر را رنگ کنند ولی تقریباً همیشه فقط یک رنگرزی سطحی می کنند خواص ثباتی رنگرزی سطحی عموماً ضعیف است ولی در مورد برخی از پارچه ها به ویژه مخلوط پلی استر و پنبه که با مواد رنگرزی نظیر خمی محلول در طی فرآیند پد و ظاهر کردن Pad –develop)) رنگرزی شده اند خواص ثباتی در حدی که از لحاظ تجارتی قابل توجه باشد کافی است

الیاف پلی استر اصلاح شده به وسیله کوپلیمریزه کردن با منومرهای اسیدی ، نظیر «:۵ سولفو ایزوفتالیک اسید » آیا به طریق مخلوط کردن افزایشی با یک افزودنی سولفونیک دار شده که وزن مولکولی آن به اندازه کافی بالا باشد تمایل به جذبشان ( افینیته ) نسبت به مواد رنگرزی بازیک افزایشی پیدا نموده است بسیاری از این مواد رنگزا به ویژه در بین گروه های جدیدی از مواد رنگرزی بازیک که برای رنگرزی الیاف آکریلیک ساخته شده اند روی الیاف پلی استر ا صلاح شده نیز ثبات نوری کافی دارند به طور یکه در تهیه پارچه های لباسی نیز به کار می روند . اما در مجموع ثبات نوری این مواد رنگرزی روی الیاف پلی استر ضعیف تر از الیاف آکریلیک است

برای ساختن الیاف پلی استر اصلاح شده که بتوانند مواد رنگرزی اسیدی را قبول کنند کوشش های زیادی به عمل آمده است ولی در حال حاضر پیشرفت قابل توجهی از لحاظ بهره برداری تجارتی از آن حاصل نشده است مواد رنگرزی دیسپرس مهمترین طبقه از مواد رنگرزی هستند که جهت رنگرزی پلی استر به کار می روند و طیف وسیعی از فام‌های رنگی (‌Hue) را با قدرت رنگی خوب و ثبات کافی که برای اکثر مصارف مناسب باشد به وجود می آورند .

سرعت جذب مواد رنگرزی دیسپرس روی الیاف پلی استر نسبت به سایر الیافی که به آنها تمایل دارد به مراتب کمتر است ولی روی هم رفته تمایل آنها نسبت به الیاف پلی استر خوب است سرعت رنگرزی پلی استر را تا سطحی که از نظر تجارتی قابل قبول باشد ، ممکن است ، با افزایش درجه حرارت رنگرزی تا حدود ۱۳۰ درجه سانتیگراد و یا رنگرزی در جوش در حضور یک ماده کاری یر ( Carrier) شتاب دهنده افزایش داد . همچنین ،‌ممکن است از طریق آغشته نمودن کالا به حالت دیسپرس شده با ماده رنگرزی مناسب و سپس خشک نمودن و پختن آن در دمای ۱۹۰ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد ماده رنگرزی دیسپرس را به الیاف پلی استر منتقل کرد .

ترکیبات آزوئیک نیز جهت رنگ های تیره نظیر سیاه و سرمه‌ای روی پلی استر به کار می روند الوان قهوه‌آی ، خرمایی ، سرخ و قرمزهای تند نیز می توانند به دست آیند ولی اگر مولکول جفت شده ماده رنگرزی به اندازه کافی بزرگ نباشد به طوری که از مهاجرت ماده رنگرزی در حین عمل تثبیت حرارتی و یا بخار دادن ممانعت نکند ؛‌رنگرزی کدر می شود و ثبات سایشی رنگ به شدت کاهش می یابد.
به استثنای «‌۲۰

هیدروکسی -۳- نفتوئیک اسید » آمیده ساده آن و آمین هایی که ابعاد مولکولی کوچک تر دارند و جهت ایجاد رنگ های قرمز و سرخ به کار می روند سایر اجزای مواد رنگرزی آزوئیک برای ایجاد یک رنگرزی کامل همان مشکلات مواد رنگرزی دیسپرس را بر دارند . در این مورد نیز باید از کاری یر استفاده شود و یا رنگرزی در دمای بالا انجام گیرد .

مواد رنگرزی خمی جز در مواردی که از درجه حرارت بالا جهت پختن ماده رنگرزی روی کالا استفاده می شود وقبلاً به آن اشاره شد ، روی الیاف پلی استر مصرف وسیعی ندارند و فقط تعداد محدودی از رنگرزهای ویژه که در آنها ثبات رنگ بسیار بالا در برابر عملیات تری مورد نیاز باشد ، می توانند ایجاد کنند برای انجام این منظور باید از محلول دیسپرس بسیار ظریف پیگمنت خمی و یا ترکیب اسیدی لوکوی آن استفاده شد .

استفاده از کاری یر هنگامی که این مواد به کار می روند ارزش چندانی ندارد و نمی‌تواند کمکی کند و برای رنگرزی به درجه حرارت بالا حدود ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه سانتیگراد نیاز است برخی از فام های رنگی که توسط تعداد کمی از مواد رنگرزی خمی مناسب برای پلی استر به وجود می آیند شفافیت غیر محلول را دارند برای مثال قرمزهای تیوایندیگوئید که صورتی های درخشان و فلورسنتی ایجاد می کنند .
فرآیند رنگرزی با مواد رنگی دیسپرس
در اکثر منابعی که در باره این موضوع وجود دارد اظهار می شود که درالیاف رنگرزی شده پلی استر ، ذرات ماده رنگرزی عموماً به حالت تک مولکولی وجود دارند . در پایان فرآیند رنگرزی ماده رنگرزی جذب شده به وسیله‌الیاف با ماده رنگرزی باقیمانده در حمام رنگرزی در حال تعادل دینامیکی است وبخشی از ماده رنگرزی موجود در حمام که در حالت محلول آبی است ، باید دارای همان حالت ماده‌رنگزای مهاجرت یافته داخل لیف باشد این امر که انتقال ماده رنگرزی به داخل الیاف به حالت یک محلول آبی تک مولکولی رخ می دهد منطقی است که غلظت این محلول در مرحله اول با رنگرزی به دلیل حل شدن متوالی ذرات جامد ماده رنگرزی از ذرات درشت تر که در حمام به حالت دیسپرس شده در آمده اند پایدار باقی می ماند چهار مرحله مکانیزم این فرآیند به قرار زیر است :
۱)‌مقداری از ماده رنگرزی در آب موجود در حمام رنگرزی حل می شود

۲) مولکول های ماده رنگرزی از داخل محلول به سطح الیاف انتقال می یابند
۳) محلول موجود در حمام رنگرزی مجدداً با حل شدن مقداری از ماده رنگرزی جامد به حالت دیسپرس پر می شود .
۴) ماده رنگرزی جذب شده در سطح الیاف ، به حالت تک مولکولی ، به داخل الیاف نفوذ می کند
فرآیند انتقال ماده رنگرزی از محلول آبی به الیاف با استخراج یک ماده حل شده دریک حلال توسط حلال دوم که قابل امتزاج با حلال اول نیست ، قابل مقایسه است و از قوانین جداسازی مشابهی پیروی می کند ضرایب توزیع ماده رنگرزی را که مربوط به قابلیت انحلال ماده رنگرزی در فاز آبی و فاز لیف می شود ، می توان برای درجات حرارت مختلف فرآیند رنگرزی تعیین نمود اگر چه ممکن است تحت تأثیر هم زمان تعادل ماده رنگرزی بین فاز جامد و مایع قرار گیرد سرعت های مراحل اول و دوم مکانیزم فرآیند تحت نفود این قابلیت های انحلال قرار دارد .
قابلیت انحلال مواد رنگرزی دیسپرس در آب کم و بین ۳/۰ تا۲۰۰ میلی گرم در لیتر در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد و بین ۶/۰ تا ۹۰۰ میلی گرم ( اکثر آنها بین ۲ تا ۷۰ میلی گرم )‌در ۱۳۰ درجه سانتیگراد است بلورهای نسبتاً آب گریز مواد رنگرزی دیسپرس خالص تقریباٌ‌به آهستگی در آب حل می وشند ولی در فرآیند یک رنگرزی نرمال با استفاده از یک عامل دیسپرس کننده مناسب ، ذرات ریز ماده رنگرزی نیز از اهمیت زیاد برخوردار است و از این رو برخی از اشکال بلورها با محلول های آبی قوی تر ، نسبت به سایر اشکال حالت تعادل را بیشتر پیشرفت می دهند

در تحت شرایط عملی حمام رنگرزی پایداری سیستم ، ماده رنگرزی جامد دیسپرس شده /‌اب / لیف اغلب دور از حالت ایده آل است و ذرات بزرگ تر ماده رنگرزی دیسپرس شده تمایل دارند که باجذب کردن ذرات کوچک تر به حجم خود بیفزایند و نتیجتاً‌حالت مهاجرت به وقوع می پیوندد . این تمایلات ، به ویژه در حضور دی یک ماده الکترولیت یا بعضی از انواع مواد فعال در سطح موجود در حمام تقویت می شود و در نتیجه سبب تخریب حالت دیسپرس شده و باعث رسوب کردن ذرات جامد ماده رنگرزی جمع شده به دور یکدیگر به روی سطح کالا می شود لذا به این دلایل باید شرایط عملیات را طوری انتخاب نمود که تا قبل از اینکه حالت دیسپرس شده حمام رنگرزی به مقدار قابل توجهی تخریب شود ،فرایند رنگرزی خاتمه می پذیرد .

مولکول های ماده رنگرزی جذب شده به سطح الیاف با یک مکانیزم نسبتاً‌ساده که به نظر می رسد از فرمول فیکس پیروی می کند . به قسمت های داخلی الیاف نفوذ می کند بر اساس این قانون سرعت نفوذ ماده رنگرزی در واحد سطح(‌عمود بر جهت نفوذ ) در هر نقطه از لیف با شیب غلظت ماده رنگرزی در آن نقطه نسبت مستقیم دارد این به این معنی است که مقدار ماده رنگرزی جذب شده توسط الیاف پلی استر از یک حمام رنگرزی با غلظت ثابت ، تا هنگامی که به درجه اشباع برسد با مجذور زمان رنگرزی متناسب است نتایج مشابهی در طی مراحل اولیه فرآیند رنگرزی هایی که در آنها ترکیب و غلظت مواد ،‌نرمال است مشاهده شده است ، یعنی شرایطی نظیر آنچه که در فرآیندهای «‌رنگرزی یا رمق کشی » در آزمایشهای تجارتی انجام میگیرد به کار رفته است طی نتایج به دست آمده ، سرعت رنگرزی به ویژه تا نقطه‌آی که به حالت تعادل می رسد از غلظت حمام رنگرزی مستقل است .

برای رنگرزی هایی که در دمای ثابت انجام می شوند اگر منحنی « جذب ماده رنگرزی » ( در هر لحظه بر حسب زمان ترسیم شود یک مجانب با شیب بالا روند می دهد که به نظر می رسد از معادله یک هذلولی یا تانژانت هذلولی پیروی می کند وابسته نبودن سرعت رنگرزی به غلظت حمام رنگرزی می تواند به تأیید در وجود یک لایه بسیار مقاوم در سطح الیاف یا لایه‌ای از سطح مشترک آب و الیاف که در آن غلظت ماده رنگرزی ثابت است تعبیر شود فرض وجود لایه مقاوم ، با عمل کردن الیاف با سود سوزآور و از بین بردن لایه سطح آن و نشان دادن اینکه اصولاً رفتار لیف نازک شده در رنگرزی تغییر نمی کند رد شد .

قبلاً‌اشاره شد که مهمترین اختلاف بین رفتار الیاف پلی استر در رنگرزی نسبت به سایر الیاف نظیر نایلون و استات ثانوی که آنها هم مواد رنگرزی دیسپرس را قبول می کنند در سرعتهای رنگرزی آنها است الیاف پلی استر در دمای نسبتاً پایین تر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد خلی به آهستگی رنگرزی می شوند . مثلاٌ ثابت شده است که سرعت رنگرزی الیاف پلی استر با همان ماده رنگرزی که استات ثانوی و نایلون رنگرزی می شوند بین ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ بار آهسته تر است

به هر حال ، چنانچه رنگرزی الیاف پلی استر در زمان کافی انجام شود تا تقریباً بین الیاف و محلول ماده رنگرزی حالت تعادل حاصل شود ، ثابت شده است مقدار ماده رنگزایی را که الیاف استات ثانوی جذب می کنند در اکثر موارد تقریباًٌ‌دو برابر مقدار ماده رنگرزی است که الیاف نایلون جذب می کنند
نتیجه اینکه الیاف پلی استر نسبت به جذب مواد رنگرزی دیسپرس تمایل زیاد دارند و این سبب می شود که جذب اصولی ماده رنگرزی در سطح الیاف تسریع گردد و یا حداقل تا آنجا که حلالیت ماده رنگرزی در فاز آبی اجازه می د هد انجام گیرد .

پایین بودن سرعت نفوذ ماده رنگرزی به داخل الیاف ، عاملی است که فرآیند انتقال ماده رنگرزی را همچنان که غلظت ماده رنگرزی در سطح و در داخل الیاف با محلول آبی ماده رنگرزی در حمام به حالت تعادل نزدیک می شود ، تقلیل می دهد هنگامی که چنین حالتی ایجاد می شود سرعت انتقال ماده رنگرزی از حمام به داخل الیاف از سرعت نفوذ داخلی الیاف تبعیت می کند

می توان گفت که تاپایان فرآیند «» فاز انتقال «» ، غلظت ماده رنگرزی در سطح تقریباً ثابت باقی می ماند در این مرحله مولکول های ماده رنگرزی باقی مانده در حمام خالی شده و همچنین با ذرات بزرگتر باقی مانده ا زدیسپرسیون اولیه به حالت تعادل در آمده اند ماده رنگرزی جذب شده در داخل الیاف نیز به طور یکنواخت توزیع نشده است و باید زمان رنگرزی برای مدت بیشتری ادامه یابد تا توزیع ماده رنگرزی در داخل الیاف وضع یکنواخت تری پیدا کند . به این ترتیب مرحله نهایی فرآیند رنگرزی موجب خالی شدن لایه سطحی اشباع شده ازماده رنگرزی و در مقیاس کمتر موجب تنظیم تعادل غلظت ماده رنگرزی بین سیستم الیاف و حمام رنگرزی می شود .

با افزایش درجه حرارت حمام ضریب توزیع ماده رنگرزی بین لیف و فاز محلول کاهش می یابد و افزایش ظاهری سرعت جذب ماده رنگرزی که در شرایط عملی رنگرزی در حرارت های بالاتر حاصل می شود ناشی از « » تکامل «» سریع تر فرآیند رنگرزی است

رنگرزی هایی که در دمای پایین تر انجام می شوند ، چنانچه زمان کافی به آن داده شود و کیفیت دیسپرسین بتواند در طول زمان ثابت باقی بماند ، قوی تر خواهد بود برای مثال ۸۵ درجه سانتیگراد فرآیند رنگرزی برای ایجاد یک عمق متوسط چندین روز به طول می انجامد افزایش سرعت رنگرزی ، همچنان که درجه حرارت ارتقاء می یابد، در فاز خارج از لیف با افزایش همراه است در الیاف پلی استر این افزایش سرعت به طور قابل توجهی بالا است و ( بالاتر از دمای تبدیل شیشه‌ای ) از قانون توابع نمایی پیروی می کند برای الیاف پلی استر نرمال ۲GT تقریباً به ازای هر ۴ درجه سانتیگراد افزایش درجه حرارت رنگرزی در فاصله بین ۹۵ تا ۱۳۰ درجه سانتیگرا سرعت رنگرزی دو برابر می شود و از این رو رنگرزی در دماهای بالاتر ۴۵۰ بار سریع تر از دماهای پایین تر انجام می شود .

اگر آنچه که در بالا بحث شد واقعیت داشته باشد، آنچه که در رنگرزی الیاف پلی استر عامل هدایت کننده است سرعت مهاجرت داخلی ماده رنگرزی است در این صورت تقریباٌ این همه افزایش در سرعت رنگرزی باید نتیجه تغییرات داخلی لیف باشد ، که از تغییرات درجه حرارت ناشی می شود بخشی از این تغییرات به افزایش جذب رطوبت لیف در دمای بالاتر نسبت داده می شود .

به نظر می رسد که فضاهای موجود در یک لیف اندکی عریض تر از اندازه خود مولکول های ماده رنگرزی هستند و نفوذ مولکول های ماده رنگرزی را میسر می سازند و بدین ترتیب مولکول ماده رنگرزی در بین انواعی از نیروهایی که سب پیوند مولکول به پلیمر شوند محصور می شود پدیده دو گانه رنگی Dichroism) هم که در اغلب پلی استرهای رنگ شده وجود دارد حاکی از این است که مولکول های ماده رنگرزی در جهت محور اصولی الیاف آرایش می یابند و از این جهت باید از طریق کناره مولکول لیف نفوذ کرده باشند سرعت نفوذ ممکن است به مقیاسی از یک احتمال آماری توجیه شود که در آن مولکول ماده رنگرزی در یک زمان معین درگیر یک فضای باز و خالی ساختمان پلیمیر می شود که گنجایش کافی برای حرکت آن دارد و در یک لحظه دیگر که شرایط ایجاب نماید از محل اشغالکرده خارج می شود باید توجه داشت که مهاجرت مولکول های ماده رنگرزی می تواند در همه جهات انجام گیرد اگرچه با ملاحظه آماری جریان توده ، شیب غلظت به طرف مرکز لیف کاهش می یابد تعداد مولکول های ماده رنگرزی که در هر لحظه در داخل لیف ولی به طرف سطح آن مهاجرت می کنند با ارتقاء‌درجه حرارت افزایش می یابند .

شرایط سطح لیف نیز در درجه حرارت های بالاتر رنگرزی تغییر می کند در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد حلالیت مواد رنگرزی دیسپرس در محیط آبی تقریباً ۵/۳ برابر بیشتر از حلالیت آنها در ۹۰ درجه سانتیگراد است از این جهت رنگرزی در حرارت بالا به همان میزان که قابلیت رنگ کردن را ارتقاء می دهد یک نواخت شدن رنگرزی را بهبود می بخشد و جای تعجب نیست که ورود هر نوع الیاف جدید پلی استر به هر بخش جدیدی از تجارت نساجی ، با توسعه ماشین های اختصاصی و جدید رنگرزی در حرارت بالا ، برای همان نوع کالا همراه خواهد بود .

اثر دما در نسبت انتشار و جذب ماده رنگرزی آزمایش شده و نتایج آن در جدول …. نشان داده شده است همان طوریکه مشاهده می شود ماده رنگرزی دیسپرسول نارنجی جی (Dispersol Orange G) دردمای ۸۱ درجه سانتیگراد به میزان ۱۷ درصد جذب کالای پلی استری شده است در حالی که با افزایش دمای رنگرزی تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد به میزان ۷۷ درصد به الیاف افزایش می یابد .
جدول اثر دما در جذب ماده رنگرزی دیسپرس برروی پلی استر

سرعت رنگرزی الیاف پلی استر با مواد رنگرزی دیسپرس را تا سطحی که از نظر تجارتی قابل قبول باشد می توان با یکی از طرق زیر افزایش داد :
– استفاده از مواد رنگرزی با اندازه‌مولکولی کوچک
– به کار بردن درجات حرارتی بالا

– استفاده از مواد کمکی متورم کننده کاری یر ( Carrier)
مواد رنگرزی دیسپرس با اندازه مولکولی کوچک :
می توان با انتخاب مواد رنگرزی دیسپرسی که دارای سرعت های نفوذ سریعی باشند ، شیوه های کم رنگ تا متوسط را در جوش در مدت زمان معقولی به دست آورد این مواد رنگرزی عموماً ساختار شیمیایی ساده‌ای دارند برای مثال Cibacet Orange G.R(C.T.Disperse Orange) با ساختار یک ماده رنگزای آمینوآزو می باشد یا ماده‌رنگرزی C.I.Disperes Red 15

با ساختار بالا که یک ماده رنگزای آمینو آنتراکینون می باشد هر دو این ماده رنگرزی برای رنگرزی الیاف پلی استر با غلظت ۲ تا۵ درصد جهت به دست آوردن یک شید متوسط به کار می روند

 

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 4700 تومان در 99 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد