کتب و مقالات
فیلم های آموزشی
دوره های آموزشی

کد : ۶۴٩٧
تاریخ انتشار : ١٣٩۶/٠٣/٢٨
بازدید : ۵٣۴

فرآیندهای تولید الیاف پلی‌پروپیلن


در تولید محصولات نساجی پلی‌پروپیلن (الیاف، نخ و یا منسوجات بی بافت)، از فرآیندهای گوناگونی استفاده می‌گردد. ولی در اکثر قریب به اتفاق این روش‌ها، فرایند اصلی مورد استفاده بر مبنای ذوب نمودن پلیمر و تبدیل آن به رشته‌های مورد نظر است.


فرآیندهای تولید الیاف پلی‌پروپیلن
در تولید محصولات نساجی پلی‌پروپیلن (الیاف، نخ و یا منسوجات بی بافت)، از فرآیندهای گوناگونی استفاده می‌گردد. ولی در اکثر قریب به اتفاق این روش‌ها، فرایند اصلی مورد استفاده بر مبنای ذوب نمودن پلیمر و تبدیل آن به رشته‌های مورد نظر است، عمده‌‌ترین آن‌ها با توجه به نوع به محصول تولیدی به شرح زیر می‌باشند:

۱-نخ‌های فیلامنتی

نخ‌های فیلامنتی به صورت تک رشته (monofilament) یا چند رشته‌ای (multi-filament) تولید می‌شوند. نخ‌های چند رشته‌ای به صورت POY، FOY،  BCF تولید می‌شوند که شرایط اعمال شده بر آن‌ها در زمان ریسندگی مذاب (به‌ویژه از نظر انجام کشش و تکسچره نمودن محصول) سبب این تقسیم بندی گردیده است.

۱-۱-فرآیند تولید نخ‌های نیمه آرایش یافته (POY) و کاملا آرایش یافته(FOY)

در فرآیند POY (Partially oriented yarn)، نخ فیلامنتی که تولید می شود، هنوز دارای قابلیت ازدیاد طول بالایی می‌باشد که لازم است در مرحله دیگری با انجام کشش بر روی آن، ازدیاد طول به مقدار مناسب برای کاربردهای نساجی رساننده شود. عمل کشش ممکن است به‌صورت مستقل و یا همراه با تکسچر نمودن نخ صورت پذیرد. از این‌رو این روش یک فرآیند دو مرحله‌ای است.
بدین منظور، رشته های پلیمر مذاب خارج شده از رشته‌ساز، در اثر دمیدن هوای خنک سردشده  و پس از آغشته شدن به لعاب ریسندگی(Spin finish) بر روی بسته‌هایی پیچیده می شود. چون بزرگ مولکول‌ها هنوز به آرایش یافتگی کامل نرسیده نخ حاصله دارای قابلیت اثر ازدیاد طول بالایی است. از این‌رو در مرحله بعدی تحت فرآیند کشش قرار می‌گیرد تا به ازدیاد طول لازم برسد. در اثر فرآیند کشش، خواص مکانیکی لازم مانند استحکام، ازدیاد طول و همچنین جمع شدگی در آن ایجاد می‌شود.
عمل کشش با توجه به کاربرد و خواص مورد نظر می‌تواند در یک یا دو مرحله صورت پذیرد. در مواردی که نیاز به استحکام بالا و ازدیاد طول پایین باشد انجام کشش در دو مرحله صورت می‌پذیرد.
در تولید نخ‌های FOY و POY توزیع وزن مولکولی پلیمر مورد استفاده می‌بایست باریک باشد زیرا سرعت برداشت در آن بالاست. معمولا در تولید نخ‌ها از پلیمر با وزن مولکولی بالا استفاده نمی‌شود(شاخص ذوب g/10min ۲۰-۳۵). تکسچره نمودن نخ‌ها ممکن است در زمان کشش(در روی یک ماشین و بلافاصله پس از کشش) و یا در مرحله جداگانه‌ای(بر روی ماشین دیگری) صورت پذیرد. در اثر تکسچره کردن، خواص نخ برای کاربردهای نساجی بهبود یافته، ضمن حجیم شدن، کاهش نفوذپذیری هوا و ضریب هدایت حرارتی، زیر دست مطلوبی برای مصارف نساجی می‌یابد.

۲-۱-فرآیند تولید نخ‌های یکسره حجیم شده(BCF)

فرآیند تولید نخ‌های یکسره حجیم شده (Bulked Continues Filament) نیز کلیه عملیات از ریسندگی مذاب تا کشش و تکسچره کردن بر روی یک ماشین به‌صورت مداوم قابل انجام بوده، از این‌رو محصول تولید شده قابل استفاده مستقیم است. کاربرد این نخ‌ها عمدتا در تولید فرش ماشینی و موکت می‌باشد. در این روش اصول کار همانند نخ‌های POY یا FOY است ولی پس از انجام کشش، نخ عموما با استفاده از یک جت هوای داغ تکسچره می شود.
با تنظیم فشار هوای فشرده می‌توان سرعت فرآیند را تنظیم نموده و دمای هوای فشرده داغ سبب نرم شدن رشته‌ها، متراکم شدن آن‌ها و چین خوردن بر روی هم می شود. این امر در نهایت سبب ایجاد فر و موج در رشته‌ها می گردد. در این رابطه فشار و دمای بالا، دو عامل تأثیرگذار بر متراکم شدن رشته‌ها، میزان تاخوردن آن‌ها بر روی هم و حجیم شدن نخ هستند. نخ چین و تاخورده از تکسچرایز خارج شده، بر روی یک صفحه یا درام ریخته می شود تا خنک شود. در ادامه ممکن است نخ حاصله مستقیما بر روی بوبین پیچیده شود، یا آن‌که در اکثر ماشین‌های جدید با استفاده از یک جت هوا، در آن گیرش‌هایی ایجاد گردد که از پراکندگی رشته‌ها در زمان باز شدن از بسته و استفاده جلوگیری نموده و در نهایت نخ تولیدی بر روی بسته مناسبی پیچیده می‌شود.
روش تولید نخ‌هایBCF، تنها برای نخ‌های متوسط و ضخیم (نمره نخ بیش از ۶۰۰ دسی تکس) و برای ظرفیت فیلامنت ۸-۳۰ دسی تکس، قابل استفاده است.
عموما در تولید این دسته از نخ‌ها، از پلیمر با توزیع وزن مولکولی متوسط تا باریک با شاخص ذوب g/10min ۱۶-۲۵  استفاده می‌شود.

۳-۱-نخ‌های تک رشته (Monofilament)

این نخ‌ها ضخیم بوده و پس از اکسترودر کردن، در آب سرد شده و سپس طی یک تا سه مرحله کشش، کشیده می شوند تا خواص استحکامی مورد نظر در آن‌ها ایجاد شود. انجام کشش ممکن است بخشی در یک حمام آب داغ و بخش دیگر در کانال‌ هوای داغ صورت پذیرد یا آن‌که فقط در کانال‌های هوای داغ انجام شود.
در مورد رشته‌های با ضخامت بیشتر از یک میلی‌متر، خزر تشکیل حفره در رشته‌ها وجود دارد. از آن‌جا که ممهم ترین عامل در مورد نخ‌های استحکام بالای آن‌ها است، ایجاد حفره در رشته‌ها می‌تواند مشکل‌ساز باشد.
یکی از مهمترین کاربردهای این نوع نخ‌ها در تولید انواع طناب به‌ویژه طناب‌کشی است، که در این صورت استفاده از مواد پایدار کننده نوری مناسب، ضروری می‌باشد.

۲-الیاف بریده (Staple Fibers)

الیاف بریده شده به دو روش قابل تولید می‌باشند:

الف) روش های دو مرحله‌ای متداول

در این روش رشته‌های مذاب پس از سرد و آغشته شدن به لعاب ریسندگی در بانکه‌هایی جمع آوری شده و در مرحله بعد با تلفیق رشته‌های از چند بانکه، تحت عملیات کشش، فردار کردن و برش قرار می‌گیرند. این روش تنها برای ظرفیت‌های تولید بالا(بیش از ۲۰ هزار تن در سال) مناسب است.
ماشین‌آلات مورد استفاده در این روش نیاز به فضای زیادی داشته و طول کانال خنک‌کننده آن‌ها حدود دو متر می‌باشد، امکان تغییر رنگ و کیفیت محصول(با توجه به اینکه پلی‌پروپیلن حتما باید Mass-dyeing شود) در آن کم بوده و میزان ضایعات و محصول بین رنگی در مقایسه با روش Compact Spinning زیاد است(حدود ۱۰ برابر). از این‌رو تنها برای مقادیر تولید در ظرفیت بالا مناسب است. سرعت تولید بالا(در مرحله ریسندگی مذاب) انخاب پلیمر با کیفیت مناسب(به‌ویژه توزیع وزن مولکولی باریک) را برای آن ضروری نشان می‌سازد.
به دلیل این‌که رشته‌های ذوب ریسی شده هنوز از ازدیاد طول بسیار بالایی برخوردار هستند، باید در نگهداری آن‌ها تا مرحله کشش توجه گردد و حداکثر تا بیش از ۳ روز نگهداری نشوند، زیرا در غیر این‌صورت تبلور ثانویه در آن‌ها رخ داده، که سبب کاهش قابلیت کشش آن‌ها شده و مشکلاتی را در مرحله دوم کشش به‌وجود می‌آورد.

ب)روش Compact Spinning

این روش به صورت یک مرحله‌ای بوده و مراحل ذوب ریسی، کشش، فردار کردن و برش تماما در یک مرحله و به صورت مداوم انجام می‌شود. همان‌گونه که از نام آن پیداست خط تولید آن بسیار فشرده است و طول کانال خننک کننده آن حداکثر چند سانتی‌متر است که در مقابل حدود دو متر طول کانال خنک‌کننده در سیستم دو مرحله ای متداول نیاز به فضای کمتری دارد، امکان تولید محصول در مقادیر کم در این روش بیشتر از روش متداول است. در این روش سرعت تولید کمتر، ولی تعداد روزنه‌های رشته‌ساز، بسیار بیشتر (چند تا چند ده برابر) از سیستم‌های دو مرحله‌ای متداول است. سرعت کمتر تولید،  امکان استفاده از پلیمر با توزیع وزن مولکولی متوسط را فراهم آورده است، این امر برای بسیاری از کاربردها، که در آن‌ها ازدیاد طول بالای لیف بسیار مهمتر از استحکام آن است، حائز اهمیت می‌باشد که از جمله می‌توان به الیاف جهت سیستم‌های سوزنی (Needle Punch)  اشاره نمود.

۳-منسوجات بی بافت(Nonwoven)

منسوجات بی‌بافت در ابتدا تنها از الیاف و با طی مراحل متدوال در صنعت نساجی تولید می‌گردیدند. در این روش ابتدا الیاف کوتاه با فرآیند ذوب ریسی تولید شده، سپس در مرحله دیگری لایه‌ای از آن تشکیل می‌گردد. این لایه با توجه به خصوصیات مورد نظر، کاربرد نهایی آن و غیره، به روش های مختلفی (مانند سوزن زنی، حرارتی و شیمیایی) به یک‌دیگر پیوند داده می شوند.
در حال حاضر دو روش مداوم برای تشکیل لایه از پلیمر ارائه گردیده است. در این روش‌ها مرحله تشکیل الیاف و تبدیل آن به لایه در یک مرحله صورت می‌گیرد. اصول کلی‌آن‌ها بر مبنای ذوب ریسی و تبدیل پلی‌پروپیلن به رشته‌هایی است که لایه مورد نظر را ایجاد کرده و با استفاده از روش های مناسب مورد اشاره، رشته‌ها در لایه به یک‌دیگر اتصال داده می‌شوند.
این روش‌ها عبارتند از:
الف) روش Spunbond
ب) روش Meltblown
در روش Spunbond پلیمر ذوب شده با عبور از روزنه‌های رشته ساز به‌صورت رشته‌هایی درآمده که پس از سرد و تا حدی کشیده شدن، به‌صورت لایه‌ای بر روی یک‌دیگر قرار گرفته و توسط روش‌های مختلف حرارتی، مکانیکی یا شیمیایی به یک‌دیگر اتصال داده می شوند.
در روش Meltblown پلیمر ذوب شده بلافاصله پس از خارج شدن از رشته‌ساز تحت دمش هوای داغ با سرعت بالا کشیده شده و با توجه به سرعت دمش هوا و ظرافت رشته‌ها، به قطعات کوتاه و بلند و با ظرافت‌های مختلف بریده می شود.
این رشته‌ها به صورت رشته‌های کوتاه وظریفی بر روی یک نوار نقاله به صورت لایه‌ای به روش‌های مختلف و همانند ان‌چه در مورد Spunbond بر شمرده شد به یک‌دیگر پیوند داده می‌شوند. با توجه به ویژگی‌های این دو روش، از مواد اولیه گوناگونی در تولید لایه در آن‌ها استفاده می شود. پلی‌پروپیلن مورد استفاده در روش Spunbond باید دارای شاخص مذاب نسبتا بالا (حدود g/10min ۳۰-۴۰) و توزیع وزن مولکولی باریکی باشد تا بتوان با توجه به سیستم تولید (که کشش تنها به صورت آیرودینامیک یا آیرودینامیک/مکانیکی بر رشته‌ها وارد می‌شود) به استحکام لازم برای رشته‌ها و در نتیجه برای لایه تولیدی رسید. در حالی‌که با توجه به اینکه در روشMeltblown تنها با استفاده از نیروی آیرودینامیک به رشته‌ها کشش وارد می‌شود، شاخص جریان مذاب برای پلیمر مورد استفاده بسیار بالاست(g/10min ۱۵۰-۲۰۰). برای آن که بتوان با استفاده از دمش هوای گرم رشته‌ها را کشید و پاره کرد، چنین شاخص ذوب بالایی ضروری می‌باشد.
استحکام لایه‌های تولیدی به روش Spunbond در مقایسه با روش  Meltblown بالاتر است که ویژگی‌های پلیمر مورد استفاده(وزن مولکولی بالاتر آن) و انجام کشش بیشتر (در مقایسه با روش Meltblown) سبب این امر می شود. در حالی‌که میزان پوشش دهی لایه‌های Meltblown بیشتر است.
برچسب: الیاف پلی پروپیلن, فیلامنت, اسپان باند, مذاب ریسی, ریسندگی

فرم ارسال نظر

ارسال نظر

نام:
 
آدرس ایمیل:
پیام:
 
    
عبارت امنیتی:
 

نظرات

موردی یافت نشد !
تصویر موجود نمیباشد