بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر به طور گستردهای از نخهای BCF پلیپروپیلن به عنوان نخ خاب و به عنوان بهترین جایگزین نخهای اکریلیکی یا پشمی در فرشهای ماشینی استفاده شده است. خواص فشارپذیری فرش، عمدتا متأثر از خواص فیزیکی نخ خاب مورد مصرف میباشد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی اثر تثبیت حرارتی PP بر خواص بازگشتپذیری فرش - خابدار - تحت بارهای استاتیکی است. عملیات تثبیت حرارتی به همراه فریز با هدف ایجاد ارتجاعیت و جلوههای خاص در فرش ماشینی انجام میشود. در این تحقیق، خواص فشارپذیری فرشهای تهیه شده از نخها، تحت بارهای استاتیکی اندازهگیری و تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان میدهد که با افزایش دمای تثبیت حرارتی نمره نخ و میزان جمعشدگی موج نخ برای نخهای تثبیت شده افزایش مییابد، در حالیکه جمعشدگی، مدول اولیه و ازدیاد طول نخهایی که تحت مراحل افزایش دما در تثبیت حرارتی قرار گرفتهاند کاهش مییابد. به علاوه، با افزایش دمای تثبیت حرارتی ضخامت اولیه فرش و الاستیسیتهی فرش افزایش پیدا میکند. با افزایش فشار بخار، میانگین کاهش ضخامت میزان فشردگی کاهش پیدا میکند و فشار بخار بر روی سایر پارامترها بیتأثیر است. با افزایش تغذیه اضافی تنها استحکام نخ کاهش پیدا میکند. تغذیه اضافی بر روی سایر پارامترهای فشارپذیری فرش و خواص فیزیکی- مکانیکی نخها بیتأثیر میباشد.
کلید واژه- بارهای استاتیکی، پلیپروپیلن، تثبیت حرارتی، خواص برگشت پذیری، نخ خاب فرش ماشینی
-1 مقدمه
امروزه به طور وسیعی از الیاف پلیپروپیلن به دلیل کیفیت مناسب و هزینه تولید پایین به عنوان یک جایگزین مناسب برای الیاف پشم، هم به صورت مخلوط با سایر الیاف و هم به شکل خالص به ویژه به صورت نخ BCF در صنعت فرشبافی استفاده میشود. لیف پلیپروپیلن - PP - در مقایسه با سایر الیاف، به ویژه پشم دارای جهندگی کمتری است. این خصوصیت در موارد استفادهی خاص مانند نخ خاب در فرش ماشینی اهمیت بسیاری پیدا میکند. امروزه الیاف PP، با سطح مقطع دایرهای یا سه پرهای و یا به شکل توخالی و با هدف اصلی بهبود بخشیدن جهندگی آن تولید میگردند. این الیاف با داشتن حجم بیشتر، خواص ظاهری و قدرت پوشانندگی مطلوبتری خواهند داشت .[1] فرآیند تثبیت حرارتی که به منظور ایجاد ثبات ابعادی در کالای نساجی و بهبود خواص مختلف آن صورت میگیرد، سبب تغییر در تبلور لیف، آرایش جدید زنجیرها و ... میگردد. این تغییرات اعمال شده در ساختمان داخلی الیاف باعث به وجود آمدن تغییراتی در خواص آنها از جمله: خواص رنگرزی، خصوصیات موج - برگشتپذیری، حجم موج و... - ، تثبیت شدن تاب نخها و ... میشود .[2] سرکشیک و همکارانش تأثیر پارامترهای دما و زمان بر ویژگیهای نخ BCF پلیپروپیلن را مورد مطالعه و آزمایش قرار دادند .[1] نتایج حاصل از آزمایشات آنها بیان میکند که عملیات تثبیت حرارتی سبب کاهش استحکام ویژهی نخهای BCF میگردد. بر اساس نتایج حاصل، بر خلاف استحکام ویژه، شرایط تثبیت حرارتی به خصوص دما در میزان کاهش مدول اولیهی نخها تأثیر چشمگیرتری را داراست. بر طبق این تحقیقات دو عامل زمان و دما در طی عملیات تثبیت حرارتی سبب کاهش جمعشدگی نخها به طور قابل ملاحظهای میشود، که این مورد مشابه یافتههای میلر [3] برای نخهای BCF نایلون است. همچنین بر اساس نمودارهای به دست آمده برای تغییرات برگشتپذیری نخهای BCF تثبیت حرارتی شده به مدت 90 ثانیه در برابر دما، مشاهده شده که این فرآیند تأثیری مثبت بر روی برگشتپذیری نخ BCF پلیپروپیلن داشته است. نتایج حاصل از WAXS3 نشان میدهد که با افزایش درجه حرارت، شاخص تبلور افزایش مییابد. از این تغییرات میتوان دریافت که فرآیند تثبیت حرارتی بر روی ساختمان مولکولی نخهایBCF تغییر ایجاد میکند و عموما عملیات تثبیت حرارتی سبب ساختاربندی یا تبلور مجدد میشود که نتیجهی آن درجه تبلور بالاتر - تبدیل برخی از قسمتهای آمورف به قسمتهای بلورین - و آرایشیافتگی بهتر بلورهای کوچک در نخ میشود. یغمایی بر روی تأثیر برخی پارامترهای فریز بر روی خواص فیزیکی- مکانیکی نخ BCF پلیپروپیلن مطالعه کرد. بررسی نتایج اندازهگیری شده نشان داد که با افزایش فشار محفظه فشاری جمع شدگی موج و در نتیجهی آن، حجم نخ و خاصیت ارتجاعی افزایش مییابد و در نتیجه ظاهری مجعدتر با افکتهای بیشتر مهیا میگردد. اما در مقابل، کاهش در میزان استحکام و مدول، با افزایش فشار مشاهده شد. استحکام و مدول برای نخهایی که تحت فرآیند فریز قرار نگرفته بودند بیشتر از بقیه نمونهها بود.
فشارپذیری؛ درواقع بررسی چگونگی تغییر ضخامت یا حجم ماده به علت تغییر نیرو یا فشار عمودی وارد بر سطح ماده است. نیروهای وارده بر فرش در طی مصرف شامل نیروهای استاتیکی - مانند نیروی وارد از سوی پایههای مبلمان - و دینامیکی - مانند نیروی ناشی از راه رفتن روی فرش - میباشند. یکی از تأثیرات این نیروها بر روی فرش، کاهش قابلیت ارتجاعی فرش - قدرت بازگشت پذیری به حالت اولیه با گذشت زمان - میباشد .[4] پارامترهای فشارپذیری شامل انرژی فشردگی - WC - ، انرژی برگشت پذیری - W'C - ، خاصیت ارتجاعی - RC - و فاکتور فشارپذیری - EMC - هستند که به صورت زیر تعریف میشوند:
Tor ضخامت اولیه فرش، Tm ضخامت فرش در بیشترین فشار و P تابع فشار میباشد.
-2 تجربیات
تمامی نمونههای بافته شده به طور همزمان با هم و به صورت موازی تولید گردیدند تا از هرگونه اختلافی در مرحله تولید جلوگیری به عمل آید. جدول 2-1 نشان دهندهی مشخصات ساختاری فرشهای بافته شده است.
جدول :1 مشخصات ساختاری نمونه فرشهای تولید شده
جهت اندازهگیری میزان کاهش ضخامت فرشهای تولید شده مطابق با استاندارد ISO 3416 با استفاده از دستگاه بارگذاری استاتیکی نمونههایی به ابعاد 100 mm*100mm تهیه شد. نمونهها به مدت 24 ساعت تحت شرایط آزمایشگاهی قرار گرفتند. پس از آن تحت فشار 700 کیلوپاسکال به مدت 24 ساعت تحت بارگذاری استاتیک قرار گرفتند. فشار استاندارد اندازهگیری ضخامت قبل از بارگذاری 2KPa و زمانهای اندازهگیری ضخامت 2دقیقه، 1 ساعت و 24 ساعت بعد از برداشتن بار بود. این اندازهگیری 5 بار برای هر نمونه فرش تکرار شد. ضخامت فرشها طبق استاندارد ISO 1765 توسط دستگاه ضخامت سنج اندازهگیری شد. میانگین کاهش ضخامت برای هر یک از نمونهها طبق رابطه زیر محاسبه شد:
که D میانگین کاهش ضخامت به درصد، Do میزان ضخامت اولیه فرش و Di ضخامتهای اندازهگیری شده در دورههای 2دقیقه، 1 ساعت و 24 ساعت پس از برداشتن بار میباشد. علاوه بر میانگین کاهش ضخامت، سایر پارامترهای فشارپذیری فرش بر اساس روش نیهات و همکارانش [5] محاسبه شد. آنها برای بررسی نتایج استاتیکی فرشها 4 پارامتر کلی شامل میزان فشردگی - S - ، میزان تغییر شکل پایدار - Dp - ، میزان الاستیسیته پس از بازگشت پذیری به مدت 24 ساعت - E - و میزان بازگشت پذیری در هر دوره بازگشت پذیری - R - را به صورت زیر تعریف کردند:
که h ضخامت متوسط اندازهگیری شده پس از بازگشت پذیری بعد از حذف بارگذاری استاتیکی، ho ضخامت متوسط اولیه فرش در فشار استاندارد 2KPa قبل از بارگذاری استاتیکی، h1، h2 و h3 ضخامت متوسط اندازه گیری شده پس از بازگشت
