پاورپوینت الیاف ریسی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

الیاف ریسی

اسلاید 3 :

پیشگفتار
توليد الياف پليمري مصنوعي به گفته بسياري پيشرفت عظيمي در نيمه دوم قرن بيستم به شمار مي آيد. در حقيقت از لحاظ منطقي عمر الياف با ظهور الياف مصنوعي مانند نايلون، پلي استر و . شروع شده است. اين پيشرفت شگرف در اواخر دهه ي 1930 اتفاق افتاد. در اين زمان بسياري از شرکت ها مانند دوپون (Dupont)، مانساتو(Monsato)، بي اي اس اف ((BASF، هوي چست (Hoechst)، آي سي آي (ICI) و . در بخش الياف فعاليت کرد.
بسياري از الياف پليمري مصنوعي مانند پلي استر، نايلون و. داراي خواص يکنواخت هستند و مي تواند آنها را چندين بار بازيافت کرد.

اسلاید 4 :

به هر حال، اين الياف داراي مدول الاستيک پايين هستند، از اين رو کاربرد اين الياف بيشتر به پوشاک و منسوجات محدود مي شود. کارهاي تحقيقاتي انجام شده باعث شد تا الياف پليمري مصنوعي با استحکام و سفتي مناسب جهت تقويت کننده ي کامپوزيت ها توليد گردد. اين کارهاي تحقيقاتي در اواخر دهه ي 1950و ابتداي دهه ي 1960 شروع شد. که باعث ورود الياف پليمري محکم مانند آراميدها ( (aramid و پلي اتيلن با زنجيره هاي طويل به عرصه تجاري شد. در ادامه به توصيف توليد، ساختار و خواص تعدادي از الياف پليمري مصنوعي ميپردازيم.
پیشگفتار

اسلاید 5 :

تاريخ مختصري از الياف آلي
مرور مختصري بر کارهاي انجام شده در زمينه الياف آلي مي تواند ما را در آگاهي يافتن از جايگاه اين مواد در زندگي کمک کند. براي اين کار ما از کشف نايلون شروع مي کنيم. نايلون بوسيله شرکت دوپون در سال 1938 کشف و تجاري سازي شد. والاس کارتررز (Wallas Carothers) از شرکت دوپون عموماً به عنوان پدر نايلون در نظر گرفته مي شود. نايلون براي اولين بار و پيش از جنگ جهاني دوم به مراکز فروش جوراب وارد شد. در حقيقت سال 1988، پنجاهمين سالگرد ورود نايلون به عنوان ماده ي اوليه در توليد جوراب زنانه ساق بلند بود. نايلون بوسيله روش ريسندگي مذاب (melt spinning) توليد مي شود اين فيبر بسيار انعطاف پذير و با دوام است و حالت کشباف دارد. همه ي اين ويژگي ها منجر شد تا نايلون به عنوان يکي از مهمترين الياف در صنعت منسوجات درآيد. همچنين استحکام بالاي نايلون و خواص ضربه اي و مقاومت به خستگي مناسب اين فيبر باعث شد تا نايلون در صنعت الاستيک سازي نيز مصرف شود.

اسلاید 6 :

پس از نايلون، پلي اتيلن ترفتالات (PET)و پلي اکريلونيتريل (PAN)دو کشف در زمينه ي الياف آلي بودند. پلي اتيلن ترفتالات از روش ذوبي ريسندگي مي شود و اين در حالي است که پلي اکريلو نيتريل از روش Spinable Polymer solution dope به الياف تبديل مي شود. پلي اتيلن ترفتالات يک پلي استر ترموپلاست است. اين ماده به سرعت به عنوان جايگزين براي پنبه، پشم و رايون در فرش، پتو و . درآمد. پلي اکريلونيتريل نيز به عنوان پيش ماده در توليد الياف کربن (Carbon fiber) استفاده مي شود. از ميان تمام ويژگي هاي منحصر به فردي که الياف مصنوعي مانند نايلون، PET، PAN و . دارند، برخي از ويژگي ها مانند خواص سايشي، مقاومت در برابر چروک خوردن، دوام و قابليت شستشوي آنها باعث شده اند تا الياف مصنوعي موفق باشند.
تاريخ مختصري از الياف آلي

اسلاید 7 :

يکي از نتايج اصلي که از کارهاي انجامي بر روي رابطه خواص و ساختار بدست آمد اين مسئله بود که «آرايش زنجيره هاي پليمري به صورت جهت دار و در طول فيبر باعث بهبود خواص مکانيکي مي گردد.» توليد الياف آلي با استحکام کششي و مدول بالا مانند آراميدها و پلي اتيلن، نتيجه ي مستقيم اين تلاش هاست. در واقع در توليد الياف با استحکام و مدول بالا از دو مسئله ساختاري متفاوت استفاده شده است. در پليمرهاي با استحکام بالا و صلب مانند آراميدها ما از صلبيت ذاتي و بسيار بالاي گروه هاي آراميدي در زنجيره ي اصلي به همراه آرايش فيزيکي زنجيره ها بهره گرفته ايم. در حالي که پليمرهاي داراي زنجيره ي انعطاف پذير مانند پلي اتيلن ما از آرايش زنجيره هاي پليمري براي بدست آوردن مدول بالا بهره برده ايم.

اسلاید 8 :

توليد
عموماً، پليمرهاي مصنوعي بوسيله فرآيند ريسندگي به فيبر تبديل مي شود. ريسندگي فيبر(Fiber spinning) فرآيندي است که در طي آن مايعي از ميان سوراخ هاي کوچک عبور مي کند و به صورت فيلامنت هاي جامد در مي آيد.
spinnert

اسلاید 9 :

در شکل 1 شماتيک کلي اين فرآيند نشان داده شده است. در ابتداي فرآيند ما نيازمند محلول يا مذاب پليمر هستيم. فيلامنت ها از سوراخ هاي رشته ساز (spinnert) بيرون مي آيند و پس از آن ممکن است از داخل حمام و آون عبور کند. و سپس به صورت تک نخ بر روي يک بوبين (bobbin))پيچيده مي شود.

اسلاید 10 :

واژه ي ريسندگي (spinning)همچنين به معني ريسندگي نخ (spinning yarn) نيز استفاده مي شود و اين يک وضعيت نامناسب ايجاد مي کند. در طبيعت کرم ابريشم و عنکبوت ها بوسيله ي همين روش فيلامنت هايي مداوم توليد مي کنند.

اسلاید 11 :

فرآيند ريسندگي الياف جامد بدين گونه است که يک مايع از ميان روزنه هاي بسيار ريز عبور مي کند و در حقيقت اين موقعيت از آنجايي بدست که مواد خاصي مانند پليمرهاي آلي و شيشه هاي غيرآلي بر پايه ي سيليس داراي ويسکوزيته ي متعادلي براي ايجاد فيلامنت پايدار از روزنه ها هستند.

اسلاید 12 :

خروج فيلامنت ها از رشته ساز ممکن است بوسيله ي جريان هوا يا حمام انعقاد (coagulating bath) پايدار گردد. اگر ويسکوزيته پايين باشد، جريان خروج فيلامنت ها به خاطر کشش سطحي، ناپايدار مي شود. فلزات مذاب معمولاً داراي ويسکوزيته بسيار پاييني هستند (نزديک به ويسکوزيته ي آب) و بنابراين به طور عادي نمي توان از ريسندگي مذاب براي تهيه ي فيلامنت هاي فلزي استفاده کرد.

اسلاید 13 :

نقطه ي کليدي که بوسيله آن مي توان تشخيص داد که چگونه جريان مذاب با ويسکوزيته ي پايين را به صورت جريان پايدار درآورديم، امواج رايليت (Rayleigh Waves) است. بر طبق اين امواج کشش سطحي مناسب تعيين مي گردد و با تنظيم کشش سطحي جريان فلامينت ها پايدار مي شود.

اسلاید 14 :

يک راه جهت ايجاد فيلامنت هاي مداوم و پايدار اين است که جريان فيلامنت هاي خروجي از روزنه ها را از يک محيط فعال شيميايي عبور دهيم.

اسلاید 15 :

در واقع عدم پايداري فيلامنت ها گاها به خاطر چسبيدن آنها به همديگر رخ مي دهد که در مورد جريان هاي مذاب با ويسکوزيته پايين مي توان از پايدار کننده هاي شيميايي استفاده کرد.

اسلاید 16 :

روش های تولید الیاف مصنوعی
1- ريسندگي مذاب (melt spinning)
2- ريسندگي خشک (Dry spinning)
3- ريسندگي تر (wet spinning)
4- ريسندگي تر- خروج خشک (Dry jet-wet spinning) 5- ريسندگي ژله اي (gel spinning)
6- توليد الياف از غشاء fibres from films))
7- روش دوغابی (sol – gel)
8- روش رسوب دهی بخارات شیمیایی ( chemical vapor deposition )

اسلاید 17 :

ريسندگي مذاب (melt spinning)
در اين روش موادي که مي خواهيم آنها را به شکل الياف درآوريم را ذوب مي کنيم و مذاب حاصله از ميان يک رشته ساز عبور مي دهيم. (شکل 2)
مايع عبوري از رشته ساز بوسيله ي هوا سرد و جامد مي گردد. اين روش عموما براي توليد الياف آلي مانند نايلون، پلي استر و پلي پروپيلن استفاده مي شود.

اسلاید 19 :

ريسندگي خشک (Dry spinning)
در اين روش محلولي از مواد پليمري در حلال فرار آلي از ميان رشته ساز عبور مي کنند و بداخل يک محيط گرم وارد مي شوند. باريکه اي از هواي گرم در همان لحظه اي که جريان فيلامنت از رشته ساز بيرون مي آيد، بدان برخورد مي کند. اين مسئله باعث بخار شدن حلال مي گردد. و با خشک شدن حلال، فيلامنت هاي جامد پديد مي آيند. (شکل 3)
اليافي مانند استات، اکريليک و الاستومرهاي پلي يوريتاني از اين روش توليد مي شوند.