بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي عوامل سوزن زني بر استحکام نمدهاي سوزن زني شده
چکيده
خصوصيات فيزيکي و مکانيکي پارچه هاي سوزن خورده تحت تاثير فاکتورهاي گوناگوني از قبيل عمق نفوذ سـوزن ، ميـزان سـوزن زني و يا ضربه ، فاصله صفحات رويي (Stripper Plate) و زيـرين (Bed Plate)، ميـزان پيشـروي لايـه در هـر سـيکل سـوزن زنـي (Advance)، نوع سوزن و تعداد ماشين هاي سوزن زني (Needle Loom) ميباشد.
عمق نفوذ سوزن و ميزان سوزن زني لايه داراي تأثير منحصر بفردي بر روي استحکام و ازدياد طول پارچه هاي سوزن خورده مـي- باشند. اين دو فاکتور ابتدا باعث افزايش ميزان استحکام و ازدياد طول پارچه هاي سوزن خورده ميشوند. ولـيکن در مقـادير بـالاي سوزن زني و نيز عمق نفوذ سوزن زياد، باعث شکستگي الياف و از بين رفتن ساختار پارچه توليدي ميگردند و لذا در ايـن شـرايط باعث کاهش استحکام پارچه توليدي ميگردد.
در اين مقاله ، هدف بررسي تاثير پارامترهاي عمق نفوذ سوزن و ميزان سوزن زني بر استحکام و ازدياد طول تا حد پـارگي نمـدهاي سوزن زني شده ميباشد. از اين رو با استفاده از الياف پلي پروپيلن ١٨ نمونه توليد شد. نمونه هاي توليـدي بـه سـه قسـمت چـپ ، راست و مياني تقسيم شده و در سه طول فک مختلف ١٥، ٩ و ٦ سانتي متري مورد آزمايش قرار گرفتند. نتايج به دسـت آمـده بـا زياد شدن ميزان عمق نفوذ و ميزان سوزن زني ، افزايش استحکام را نشان ميدهد. استحکام بدست آمده بر اثر درگيـري اليـاف بـا هم و نيروي اصطکاک حاصله از لغزش آنها بر روي هم ميباشد. اگرچه نقش استحکام الياف غير قابل انکار ميباشد. آنچه به روشني ديده ميشود آن است که خصوصيات منسوج سوزن خورده بيشتر تحت تأثير پارامترهاي ماشين دوم ميباشد.
واژه هاي کليدي :سوزن زني - خصوصيات فيزيکي و مکانيکي - عمق نفوذ سوزن بي بافت
مقدمه
امروزه صنعت پارچه هاي بي بافت گسترش روز افزوني يافته و جدا از مصارف متداول خود به عنـوان پوشـاک، کفپـوش و غيـره در صنايعي مانند فيلتراسيون ، کشتي سازي، هواپيما سازي، اتومبيل سازي، کشاورزي، پزشکي و غيره جايگاهي منحصر به فـرد يافتـه است [١]. پارامترهاي مختلفي بر روي استحکام محصول بيبافـت تـاثير مـيگذارنـد بعنـوان مثـال ، عـلاوه بـر فاکتورهـايي نظيـر خصوصيات الياف که به عنوان مواد اوليه مورد مصرف قرار ميگيرند، فاکتورهاي فرايند توليد نظير عمق نفوذ سوزنها، ميزان سـوزن زني، ميزان تغذيه لايه الياف به قسمت سوزن زني، وزن واحد لايه الياف ، سرعت ماشين و غيره ، نيـز از اهميـت ويـژه اي برخـوردار ميباشند [٢]. سوزن زني فرايندي است که طي آن لايه الياف ، به ساختمان پارچه يکنواختي تبديل ميگردد ايـن کـار توسـط سـوزنهاي خـاردار انجام ميگيرد. در تمامي موارد يکنواختي پارچه توليد شده تحت تأثير يکنواختي لايه ميباشد. به طور کلي، نوع محصول و مصرف نهايي، ميزان سوزن زني و نوع ماشين سوزن زني را تعيين ميکند. [٣]
سوزن زني همزمان و تحت زاويه از دو طرف ، باعث بوجود آمدن ثبات ابعادي در جهت ماشين ، نفوذ پذيري هواي کمتر و استحکام بالاتر نسبت به سوزن زني از يک طرف ميگردد. ثبات بهتر و نفوذ پذيري کمتر ناشـي از سـوزن زنـي تحـت زاويـه مـيباشـد.
استحکام بالاتر در نتيجه سوزن زني همزمان از دو طرف حاصل ميگردد [٣] .
خصوصيات يک لايه سوزن خورده با دو فاکتور عمق نفوذ سوزن و دانسيته پانچ بيان ميگردد. عمق نفوذ سوزن ، مسافتي است کـه نوک سوزن از طرف ديگر صفحه زيرين (Bed Plate) خارج ميگردد . دانسيته پانچ در واحد سطح ، تابعي از تعداد سوزنها در واحـد تخته سوزن و ميزان جابجايي لايه در هر سيکل سوزن زني ميباشد [٤].
افزايش ميزان سوزن زني لايه با وزن معين ، باعث کاهش وزن واحد سطح ميشود و دليل آنهم پديده هاي پخش الياف Spreading) (Drafting , ميباشد بدين معني که در هنگام سوزن زني لايه ، الياف از زير سوزنها کشـيده مـيشـوند و در لايـه هـاي چگـالتر ، خواهان فرار از مناطق چگال ميباشند [٤].
افزايش سوزن زني باعث افزايش مدول و استحکام ميشود اما اين روند در سوزن زني هاي بسيار زياد با کـاهش همـرا مـيباشـد، افزايش اوليه ، ناشي از درگيري الياف با هم که صرف غلبه بر نيروي اصطکاک بين الياف ميشود و کاهش استحکام بعدي نيز بدليل پارگي الياف ميباشد. افزايش ميزان سوزن زني باعث بهبود بازگشت پذيري (Elastic Recovery) پارچه ميشود [٥].
نفوذ خار به ضخامت لايه و نفوذ سوزن درون صفحه زيرين (Bed Plate) بستگي دارد و ميتوان رابطه زير را براي نشان دادن نفـوذ سوزن (نفوذ اولين خار به درون لايه ) به کار برد.
در اين رابطه B ميزان نفوذ اولين خار به درون لايه الياف ، T ضخامت الياف ، D نفوذ سـوزن (سـر سـوزن ) از صـفحه زيـرين Bed) (Plate و يا ميزان بيرون آمدگي نوک سوزن از صفحه زيرين و Y فاصله اولين خار از نوک سوزن ميباشد. هرچه ميزان نفوذ سوزن افزايش مييابد ميزان پخش شدن الياف نيز افزايش يافته و موجب کاهش وزن واحد سطح پارچه ميگـردد امـا دانسـيته ، مـدول و استحکام (Tenacity) به طرف بيشترين مقدار خود ميرود [٦].
عمق نفوذ سوزن ، ساختمان پارچه را از دو جهت متأثر ميسازد يکي تعداد خارهايي که بـه داخـل لايـه نفـوذ مـيکنـد و ديگـري مسافتي که سوزن در درون لايه طي ميکند. نتيجه عمده اي که از بررسي تاثير تعداد خار بدست آمده اين است که در سوزنهاي با سه و شش خار و حتي بدون خار استحکام کششي پارچه به حداکثر مقدار خـود در محـدوده مـورد مطالعـه رسـيده امـا در مـورد سوزنهاي ٩ خاري اين رسيدن به حداکثر مقدار زودتر صورت گرفته است و از نظر کمي نيز مقدار آن کمتر از مقدار سوزن هاي ٣ و
٦ تايي ميباشد. دليل آن هم ميتواند نفوذ تعداد زيادي خار به درون لايه بيان گردد. ايـن نفـوذ بيشـتر مـيتوانـد موجـب خرابـي ساختمان لايه شود [٧].
اين مقاله تاثير دو پارامتر عمق نفوذ سوزن و ميزان سوزن زني را بر تغيير استحکام در محصول نهايي نشان ميدهـد و تئـوري - هاي پارگي منسوجات بي بافت را در اثر نيروهاي وارده ، در خطي با دو ماشين سوزن زني (Needle Loom) ارزيابي ميکند.
بخش تجربي از آنجا که هدف از انجام پروژه بررسي تاثير عمق نفوذ سوزن ها و ميزان سوزن زني بر استحکام و ازدياد طول نمونه هاي توليدي مي باشد لذا نمونه هاي متعددي تهيه گرديدند. پارچه هاي مورد نظر در دو مرحله توليد شـدند. در مرحلـه نخسـت ابتـدا پارامترهـاي ماشين اول (ماشين سوزن زني اوليه ) ثابت نگهداشته شده (عمق نفوذ و ميزان سوزن زني ) و پارامترهـاي ماشـين دوم تغييـر داده شده اند. در اين حالت ٨ پارچه با عمق نفوذ و ميزان سوزن زني هاي مختلف توليد شدند. در نيمي از نمونه ها عمق نفوذهـا ثابـت و فقط ميزان سوزن زني تغيير داده شده و در نيمه ديگر به عکس عمل شد. در مرحله دوم توليد، پارامترهاي ماشين اول متغير بودند و پارامترهاي ماشين دوم (ماشين سوزن زني نهايي) ثابت در نظر گرفته شدند. ابعاد نمونه ها ١.٥ متر در جهت عرض ماشين بـود.
مشخصات پارچه هاي توليدي در جدول ١ و جدول ٢ آمده است . لازم به ذکر است که بقيه پارامترها نظير فاصله صفحات ، سـرعت لايه ورودي و خروجي در تمامي مراحل براي هر دو ماشين سوزن زني ثابت بودند.
براي بررسي هرچه دقيق تر پارچه هاي توليدي و مستقل بودن نتايج بدست آمده از شرايط ماشين (تغييرات وزني در لايه توليدي ، نايکنواختيهاي متداول ، عدم تنظيمات دقيق ماشين و...) هريک از نمونه ها در سه طول فک مختلف دستگاه اينسترون (٦ ، ٩ و ١٥ سانتيمتري) مورد آزمايش قرار گرفتند. آزمايشات توسط دستگاه اينسترون مدل ٥٥٦٥ ساخت شرکت اينسترون کشـور انگلسـتان انجام گرفت . در کليه آزمايشات سرعت حرکت فک ها mm.min ٣٠٠ تثبيت شد. حداکثر نيروي مجاز براي قطع
