دانلود مقاله ویژگی های تکنولوژی اندازه گیری عینی پارچه

بخشی از مقاله

ويژگي هاي تكنولوژي اندازه گيري عيني پارچه
اندازه گيري عيني پارچه شامل خواص مكانيكي، هندسي، سطحي و تغيير شكل هاي زياد است كه اين خواص ابزاري قوي براي كنترل كيفيت عمليات توليد پارچه، تكميل و بازتكميل مي باشد. اين خواص امكان تهيه يك پايگاه اطلاعاتي جمع آوري شده به صورت علمي و مجهز با كامپيوتر را فراهم آورده كه داراي سهم بسزايي در اندازه گيري هاي عيني پارچه است

به طوري كه تجربيات با ارزش متخصصين بزرگي را كه در زمينه صنعت نساجي و پوشاك سال هاي متمادي در كشورهاي مختلف در سرتاسر دنيا فعاليت كرده اند، جمع آوري نموده است. كاربرد اين تكنولوژي امروزه به واسطه 3 فاكتور مهم قطعي و عملي شده است:

(1) افزايش سطح اتوماسيون در هر دو صنعت نساجي و پوشاك
(2) حذف تدريجي نيروهاي كاري با دانش سنتي نساجي كه در طي سال ها تجربه بدست آمده بودند و نياز فوري و همزمان در درون صنعت به مهندسين آموزش ديده و قراردادي براي انجام فعاليتهاي توليدي، تحقيقي، پيشرفته و كنترل كيفيتي.

(3) استفاده گسترده از اينترنت و تمامي ابزارهاي ارتباط جمعي ديجيتال، به همراه افزايش تنوع محصولات به واسطه كوتاهتر شدن زمان توليدات فصلي و نياز به سرعت بالا جهت پاسخگو بودن به نيازها در بازارهاي رقابتي تجارتي.

پيشرفت خواص مكانيكي اندازه گيري عيني پارچه براي توليد پوشاك توسط Peirce در دهة 1920 و 1930 پايه گذاري شد. او بر روي ساختار پايه و متعادل پارچه هاي بافت ساده بر اساس موازنه بين نيروها تحقيق كرد و سعي نمود تئوري اساسي مكانيك پارچه را بنا نهد. كار او بعدها توسط محققين ديگري نظير Grosber و همكارانش Park ،Swani در دانشگاه ليدز در طي دهه 1960 مورد بحث و بررسي قرار گرفت و بر روي خواص مكانيكي پارچه نظير خواص كششي، خمشي،buckling ، برشي و فشاري آناليز تئوري صورت گرفت

.
تلاش و همكاري آنها منجر به ايجاد ديدگاه نسبتاً شفافي از تعاريف فيزيكي و مكانيكي پارچه هاي بافته شده و خواص تغيير شكل آنها شد. تيم تحقيق سوئدي به رهبري Lindberg (1960) در اواخر دهة 1950 و دهة 1960، به طور گسترده اي، رفتار مكانيكي پارچه ها را مورد مطالعه قرار داده و خواص مكانيكي پايه اي پارچه را مربوط به ظاهر و قابليت دوخت و دوز پارچه در طي مرحله توليد پوشاك دانستند. تحقيقات آنها، به گونه اي تمركز بر روي كارهاي تحقيقاتي دانشمندان ديگر بود. روشهاي آزمايشگاهي براي اندازه گيري اين خواص مكانيكي طي سالهاي زياد توسط دانشمندان بسياري تكميل شده است. تجهيزات و روشهاي آزمايشگاهي متنوعي امروزه موجود بوده و استفاده مي شود.

اگر چه تحقيقات بيشتري منجر به پيشرفت تكنيك هاي اندازه گيري عيني پارچه شد ولي روشهاي متنوع ديگري براي اندازه گيري اين خواص پيتر بدست آمده است. به طوري كه اين روشها تنها در انستيتوهاي تحقيقاتي و آكادميك، آزمايش شد. استفاده گسترده از آن ها در صنايع پوشاك و نساجي به علت عدم وجود يك سيستم به هو پيوسته با تجهيزات حساس و مدرن براي اندازه گيري خواص مكانيكي پارچه تحت تنش كم، بسيار دشوار است.

علاوه بر اين، بدون يك روش اندازه گيري استاندارد شده پيشرفت هاي بعدي و كاربرد اين خواص مكانيكي باتنش كم در صنعت توليد پوشاك محدود شده است. رهبر گروه تحقيق در تكنولوژي اندازه گيري خواص عيني پارچه، Sueokawabata بوده كه دستگاهي به نام خود او (KES) در طول 10 سال ثبت شد به طوري كه به صورت تست پارچه استانداردي در سرتاسر دنيا در آمد. سيستم ارزيابي پارچه KES يك دستگاه اندازه گيري كامپيوتري مدرن است كه قادر مي باشد تست هاي مختلفي را بر روي پارچه انجام دهد.

سيستم KES قادر است تا اندازه گيري هاي دقيق و تجديد كردني(دوباره) از خواص مكانيكي پارچه را تحت تنش كم انجام داده و نيز مقايسه گسترده اي بين يافته هاي آزمايشات توسط مهندسين پوشاك و محققان سراسر دنيا انجام دهد و ارتباط مؤثري بين عوامل توليد مختلف يعني خريداران و طراحان پوشاك برقرار سازد. اگر چه انتقادهاي بسياري به قيمت بالاي اين دستگاه وارد است و اين سيستم نياز به متخصصاني براي ترجمه (نتيجه گيري) از داده هاي بدست آمده دارد.

اين توضيحات منجر به پيشرفت دستگاه آزمايشگر ديگري به نام FAST توسط CSTRO در استراليا شد. روش FAST ارزانتر بود و بيشتر مورد استقبال صنعت قرار گرفت. بدون شك اين پيشرفتها (سيستم) از يك نظر كه آن هم افزايش سطح اتوماسيون بود، نقطه اشتراك داشتند. بطوري كه اين افزايش اتوماسيون نيازمند پيش بيني و كنترل رفتار پارچه در طول عمليات توليد آن بود. در اين بخش، پيشرفت عوامل و دستگاههاي هر دو سيستم مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

سيستم نمايش تصوير مجازي (VIDS ) و هوشمندتر از آن روش آناليز سطح پارچه ( Fabric-Eye) امروزه ابزاري براي اندازه گيري عيني پارچه اند كه در پايه آناليز تصوير و تكنولوژيهاي هوش مصنوعي كه به ويژه براي آناليز خواص سطحي و هندسي پارچه به كار مي رود، بنا شدن. سيستم تصويري VIDS، يك سيستم آناليز تصويري دو بعدي است كه شامل خروجي ويدئو از دوربين( نمايشگر) تلويزيون يا نمايشگر گرافيكي كامپيوتر است

كه اندازه گيري هايش مستقيماً در صفحه تلويزيون ديده مي شود. اما اندازه گيري عمومي مورد استفاده سيستم تصوير VIDS هنوز بستگي به كليك و كشيدن ( drog) در روي تصوير توسط ماوس دستي دارد ( يعني چه محدوده اي توسط ما انتخاب شود.) اگر چه Fabric-Eye نيز يك سيستم پردازش تصوير سه بعدي اتوماتيك است، ولي قارد است تا مقاطع طولي سه بعدي از سطح پارچه خلق كرده و نمونه هايي از درجه عيني را به طور اتوماتيك بدهد.

ديگر تكنولوژي هاي اندازه گيري هاي عيني نيز در اين قسمت توضيح داده شده نظير روش ميكروسكوپي پويش الكترون ( SEM) كه براي اثر سطح و Cantilever و اندازه گيري افزايش در تغيير شكلهاي پيچيده به كار مي رود. به نظر مي رسد كه مهمترين نتيجه از توضيح تكنولوژي اندازه گيري عيني پارچه، تبليغ اين ارتباط تكنولوژيكي در بين عوامل مختلف صنايع نساجي و پوشاك، گروه هاي تحقيق و پيشرفته و تمامي قسمت هايي كه در ارتباط با الياف، منسوجات و پوشاك اند نظير توليد كنندگان الياف، خورده فروشان و تجار است.

در نتيجه كنترل توليد و دقت در كيفيت در بين كارخانجات پارچه و پوشاك بايد بيشتر معتدل و مؤثر شود به طوري كه منجر به توليد پارچه هايي با كيفيت بالاتر و دائمي شود. از نظر عملي، اطلاعات عيني پارچه به توليد كنندگان نيز اين اجازه را مي دهد كه خواص پارچه را پيش بيني كرده و بر مشكلات قبل از ظاهر شدن بر روي پارچه، فائق آيند. به طور خلاصه، تكنولوژي به اندازه گيري عيني پارچه كليدي عملي و مهندسي را براي عوامل توليد فراهم مي كند كه عبارتند از:

1- بهينه سازي خواص پارچه براي طراحي پارچه هاي جديد با كيفيت بالاو كارآيي دلخواه متناسب با مصارف نهايي
2- پيشرفت روشهاي جديد تكميل، و مواد تكميلي و ماشين آلات تكميل براي مواد نساجي.
3- كنترل عمليات تكميل/ باز تكميل براي تأمين اهداف مكانيك، سطحي و ابعادي پارچه
4- ويژگي پارچه و عمليات كنترل توليد پارچه
5- روند توليد پارچه از مواد خام به سمت پوشاك دوخته شده
2-2- اندزاه گيري خواص مكانيكي

1-2-2- سيستم KES :
سيستم KES نخستين و تنها راه حل پيشرفته براي حل مشكل آزمايش مشتري پسند خواص مكانيكي الياف است و شهرت قابل توجهي در كشورهاي زيادي به واسطه دقت بالا و تجديد پذيريش در اندازه گيري دارد. با اطلاعات بدست آمده از اين سيستم، امكان دسترسي به ارتباطات مؤثر و همكاري بين عوامل مختلف بين صنايع پوشاك و ( به عنوان مثال، محققان، عوامل صنعتي و تجار) نساجي به وسيله تجهيزات ويژه و معاملات بر پايه نتايج اين گونه خواص پارچه فراهم شد. نتيجه مطلب آنكه، سيستم KES ويژگي هاي زير را دارد:

شكل1-2 اندازه گيري عوامل سيستم KES
1- اين روش آزمايش، بسيار جامع است. 5 نمودار و 16 پارامتر در جهات تاري و پودي از اين سيستم به دست مي آيد كه تقريباً تمامي جوانب خواص فيزيكي پارچه را در مقايسه با ديگر روشهاي آزمايشگاهي كه تنها روش تغيير شكل تكي را آزمايش مي كنند، تحت پوشش قرار مي دهد.

2- در مناطق كششي آزمايش شده اتفاقي شبيه به آنچه كه در پارچه هاي واقعي اتفاق مي افتد، رخ مي دهد يا هنگامي كه پارچه كشيده يا بريده مي شود، تركيب مي شود، تغيير شكل مي يابد و به عنوان پوشش مورد استفاده قرار مي گيرد.

3- نمونه اي از سايز مشابه ( 20 سانتيمتر × 20 سانتيمتر) مي تواند در تمامي طول آزمايش مورد آزمايش قرار گيرد به طور كل، سايز نمونه ها براي آزمايش استحكام متفاوت از نسبت طولي / عرضي متداول نظير آنچه كه در ماشين INSTRON استفاده مي شود، است.
4- اين آزمايش به طور كاملاً اتوماتيك انجام شده و نتايج به دست آمده از آزمايش با دقت بر روي كامپيوتر متصل به آن همراه با نمودارها و چك پرينتي از پارمترهاي خواص پارچه نشان داده مي شود.

اطلاعاتي جزئي بر روي تجهيزات KES به عوامل اندازه گيري نشان داده شده در شكل 1-2 در روش هاي دستي KES نيز يافت مي شود. (4-1)
1-1-2-2- تركيب سيستم KES :
در عمل كشش يا تنش وارد بر پارچه هاي بافته شده در طي فرآيند توليد، تكميل و تهيه پوشاك و حتي پوشيدن آن، به طور كلي، در درون ناحيه با تنش پايين در نمودار تنش- كرنش قرار مي گيرد.

تنشهاي اصلي كه در تغيير شكل پارچه تحت شرايط تنش – كم عمل مي كنند، نيروهاي كششي، برشي، پيچشي و فشاري اند و سيستم KES ، دستگاهي است كه قادر به تجزيه و تحليل آزمايش اين گونه تغيير شكل هاي با تنش پايين است. اين سيستم شامل 4 دستگاه دقيق است كه به طور اساسي براي اندازه گيري خواص مكانيكي كليدي در ارتباط با زير دست، افتايش و قابليت شكل پذيري پارچه ها كه در جدول 1-2 نشان داده شده بكار مي رود.

جدول 1-2: خواص اندازه گيري شده با سيستم KES-F
خواص اندازه گيري شده تجهيزات
كششي و برشي KES-FB1
خمشي محض KES-FB2
فشاري KES-FB3
خواص سطحي نظير و مقطع طولي سطحي پارچه و ضرايب اصطكاك KES-FB4

آزمايشگر برشي و كششي KES-FB1
همانطور كه از نام اين روش پيداست، اين آزمايشگر براي اندازه گيري خواص برشي و كششي به كار مي رود. با اين روش آزمايشي شاخصه هاي كششي نظير كشش پذيري و سختي كششي به راحتي با رعايت كردن نسبت ازدياد طول به طول اصلي نمونه اي كه توسط دو گيره گرفته شده است، به دست مي آيد در تعيين خواص برشي، نمونه در معرض تغيير شكل برشي از قبل تعيين شده با زاويه برشي 8 درجه تحت يك نيروي كششي ثابت قرار مي گيرد.

آزمايشگر خمشي محض KES-FB2
اين دستگاه از عامل خمش محض استفاده مي كند به طوري كه نمونه پارچه تحت قوس يك منحني ثابت كه دائم در حال تغيير است خم مي شود. لحظه خمش نمونه مشخص شده و رابطه بين لحظه خمش و منحني بر روي نمودار X-Y ضبط و ثبت مي گردد.

آزمايشگر فشاري KES-FB3
اين دستگاه براي اندازه گيري خواص تغيير شكل فشاري جانبي ( افقي) كه نقش مهمي را در زير دست پارچه ايفا مي كند، به كار مي رود. در آزمايش فشاري، سطح استانداردي از پارچه را در معرض نيروي فشاري مشخصي قرار داده و سپس نيرو به تدريج relive مي شود. اين نيرو از طريق يك Plvnger متحرك كه به سمت بالا و پايين حركت مي كند و پارچه را بر روي سطحي ثابت مي فشارد، وارد مي شود. فشردگي پارچه با اندازه گيري درصد كاهش ضخامت پارچه در نتيجه افزايش فشار جانبي ( افقي) ( از 50 پاسكال تا 5 كيلو پاسكال) به دست مي آيد. علاوه بر آن، رابطه بين Strain فشاري و استرس به طور اتوماتيك بر روي محور X-Y يا كامپيوتر متصل به دستگاه آزمايشگر ثبت مي شود.

آزمايشگر سطح KES-FB4
اين دستگاه خواص سطحي پارچه را كه رابطه نزديكي با احساس زير دست پارچه دارند، اندازه مي گيرد.
ضريب اصطكاكي پارچه و انحراف ميانگين ضريب اصطكاكي توسط اصطكاك تماسي كه مستقيماً با چراغ علامت دهنده ( نشان دهنده) نيروي اصطكاكي در ارتباط است، مشخص مي شود.
سختي ( خشن بودن) هندسي سطح توسط رابطه سختي نمايان مي شود. تمامي پارامترهاي محاسبه شده مي توانند مستقيماً‌ از مدار محاسباتي دستگاه نيز به دست آيند.

2-1-2-2- اطلاعات بدست آمده از سيستم KES-F :
مجموع 16 پارامتري كه از اين سيستم به دست مي آيد عبارتند از:
پارامترهاي كششي:
EMT: درصد ازياد طول كششي كه به صورت نسبت كشش واقعي به طول نمونه اصلي است و بر حسب درصد بيان مي شود.
WT: انرژي كششي يا كار صورت گرفته براي تغيير شكل كششي كه به مساحت زير نمودار تنش- كرنش نشان داده مي شود.
RT: برگشت پذيري نيروي كششي كه به صورت كار بازگشتي به كار انجام گرفته براي تغيير شكل كششي است و بر حسب درصد بيان مي شود.

LT: خطي بودن ( linearity) كششي كه اين اندازه گيري، درصد غير خطي بودن منحني هاي تنش- كرنش را بيان مي كند. مقدار LT زير 1 ( 1< LT) نشان مي دهد كه منحني تنش – كرنش در زير خط مستقيم 45 درجه، بالا مي رود و مقادير LT بالاي 1 ( 1> LT ) نشان مي دهد كه اين منحني در بالاي خط مستقيم 45 درجه پايين مي آيد.
پارمترهاي برشي:
G: مدول هاي برشي كه برابر با شيب منحني برش است و بين زواياي برشي 5/0 و 5 درجه پايين مي آيد.
2HG و 2HG5 : عرض هسيترزيس به ترتيب در زواياي برشي 5/0 و 5 درجه

پارمترهاي خمشي:
B: سختي خمشي كه به صورت شيب منحني خمشي بين شعاع منحني هاي 1-cm5/0 و 1-cm5/1 كشيده مي شود.
2HB: عرض هسيترزيس در منحني خمشي 1-cm1/0 .
پارامترهاي فشاري:
TO: ضخامت پارچه ( ميليمتر) در تنش فشاري بسيار پايين برابر با 5/0 گرم نيرو بر سانتيمتر مربع.
TM: ضخامت پارچه ( ميليمتر) در بيشترين حد تنش فشاري برابر با 50 گرم نيرو بر سانتيمتر مربع.
Wc : انرژي فشاري يا كار انجام گرفته در تغيير شكل فشاري كه بر اساس مساحت زير منحني فشاري بيان مي شود.

Rc : بازگشت پذيري فشاري كه بر حسب نسبت كار بازگشتي به كار انجام شده براي تغيير شكل فشاري است و به صورت درصد بيان مي شود.
Lc: خطي بودن فشاري كه به صورت انحراف منحني تغيير شكل از خط مستقيم ( راست) بيان مي شود. مقادير بالاي Lc نشان دهنده مقاومت اوليه بيشتر نسبت به نيروي فشاري است. به طور كل، تمامي پارچه ها مقادير كمتري براي خطي بودن نسبت به تست كشش دارند. به طوري كه محدوده مقادير بين 25/0 تا 36/0 تغيير مي كند.

جدول 2-2: پارامترهاي اندازه گيري شده در سيستم KES-F
واحد پارامتر اندازه گيري شده علامت خواص
[%] كشش پذيري، كرنش تحت 500
EMT كششي
[-] خطي بودن منحني تنش- كرنش LT
[ ]
انرژي كشش در هر واحد سطح WT
[%] برگشت پذيري كششي، توانايي بازگشت از حالت تغيير شكل يافته كششي RT

[ ]
سختي خمشي، ميانگين شيب مناطق خطي منحني هسيترزيس خمشي به منحني1-cm5/1± B خمشي
[ ]
هستيرزيس خمشي، عرض ميانگين چرخه هستيرزديس خمشي در منحني1-cm5/1± HB2

[ ]
سختي برشي، شيب ميانگين مناطق خطي منحني هستيرزديس برشي به زاويه برشي 5/2 ± درجه G برشي
[ ]
هستيرزديس برشي، عرض هاي ميانگين چرخه (حلقه) هستيرزديس برشي به زاويه برشي 5/0 ± درجه HG2
[ ]
هستيرزديس برشي، عرض هاي ميانگين چرخه (حلقه) هستيرزديس برشي به زاويه برشي 5/0 ± درجه HG52

[-] ضريب اصطكاك سطحي پارچه MIU سطحي
[-] انحراف ميانگينMIU MMD
‍[mm] سختي هندسي (زبر و خشني سطح) SMD

[-] خطي بودن منحني فشار-ضخامت LC فشاري
[ ]
انرژي فشاري وارد بر واحد سطح WC
[%] بازگشت پذيري فشاري قابليت برگشت از حالت تغيير شكل يافته فشاري RC

[mm] ضخامت پارچه تحت فشار 50 نيوتن بر متر مربع T ضخامت
[ ]
وزن متر مربع پارچه W وزن

پارمترهاي سطحي:
MIU : ضريب اصطكاك سطحي كه در طول بالغ بر 3 سانتيمتر از طول پارچه محاسبه مي شود.
MMD: انحراف معيار ميانگين ضريب اصطكاك
SMD: سختي سطحي ( انحراف معيار ميانگين از قسمت سپيك)، سطح كه نشان دهنده نقاط نازك و كلفت است.
كليه خواص مكانيكي اندازه گيري شده با سيستم KES‌ در جدول 2-2 خلاصه شده است.