الیاف و پارچه های مصنوعی

الیاف و پارچه ها نقش زیادی در کاربردهای روزمره دارند. فیبر یک رشته مو مانند از مواد است. آنها کوچکترین واحد قابل مشاهده یک پارچه هستند و با طول بسیار زیاد نسبت به عرض آنها (حداقل 100 برابر بیشتر از عرض آن) مشخص می شوند. الیاف را می توان به نخ ریسید و به پارچه تبدیل کرد.

الیاف مصنوعی زیرمجموعه ای از سطح وسیع تری از منسوجات هستند. منسوجات می توانند طبیعی یا مصنوعی باشند. الیاف طبیعی شامل پنبه، خز، پشم و غیره است. الیاف احیا شده مواد طبیعی هستند که به یک ساختار الیافی تبدیل شده اند. از الیاف احیا شده مانند سلولز و خمیر چوب برای ساخت موادی مانند ریون و استات استفاده می شود. الیاف مصنوعی توسط انسان از مواد شیمیایی ساخته شده است. آنها به طور کلی بر پایه پلیمرها هستند و از الیاف طبیعی و بازسازی شده قوی تر هستند.

تشخیص اینکه یک ماده چه نوع الیاف یا پارچه ای است، اغلب با نگاه یا لمس آسان است. آزمایشات مختلفی برای کمک به شناسایی مواد ایجاد شده است. برای اطلاعات بیشتر لطفاً به راهنمای انتخاب پارچه صنعتی مراجعه کنید .

الیاف و پارچه های مصنوعی چگونه ساخته می شوند

اکثر الیاف مصنوعی فرآیند تولید مشابهی را طی می کنند که شامل چهار مرحله است.

1. یک فرآیند شیمیایی معمولاً پلیمریزاسیون، آماده سازی و ترکیب اجزای فیبر. پلیمریزاسیون تشکیل ماکرومولکول ها از طریق تکرار واحدهای اساسی است. در ابتدا، اجزای مختلف جامد هستند و ابتدا باید به حالت مایع تبدیل شوند تا به الیاف اکسترود شوند. مواد از نظر شیمیایی تبدیل، حل یا ذوب می شوند و به مایع غلیظ تبدیل می شوند.

2. یک فرآیند ریسندگی با عبور دادن مایع غلیظ از یک اسپینر، فیبر را تولید می کند. اسپینرت دستگاهی است با صدها سوراخ با قطر مشخص. مایع با فشار از سوراخ‌های اسپینر عبور می‌کند و رشته‌ای از رشته مایع خارج می‌شود. سوراخ در اسپینر قطر رشته را تعیین می کند که توسط برنامه تنظیم می شود. اکستروژن به یک فیبر رشته ای پیوسته خشک می شود.

3. یک فرآیند پیچش، فیبر فیلامنت را به یک نخ می‌پیچاند. فیلامنت به صورت عمودی از اسپینر می افتد و در یک نازل خلاء بزرگ گیر می کند. نیروی خلاء کشش را روی خط نگه می‌دارد، زیرا در اطراف یک بوبین پیچیده می‌شود.

4. نخ تابیده بسته بندی شده و به کارخانه نساجی ارسال می شود.

برای کسب اطلاعات در مورد تولید الیاف طبیعی، لطفاً به راهنمای انتخاب پارچه صنعتی مراجعه کنید .

انواع محصول نهایی

الیاف مصنوعی و پارچه های مصنوعی شامل الیاف حجیم، نخ ها، پارچه های بافته شده یا سایر محصولات نساجی ساخته شده از مواد مبتنی بر پلیمر مانند پلی آمید (نایلون)، پلی استر، آرامید یا سایر ترموپلاستیک های تابیده شده است. محصول نهایی شکل الیاف/پارچه در هنگام تکمیل ساخت است. انواع محصولات اصلی عبارتند از:

الیاف و تک رشته ها -- الیاف تک رشته ای نامیده می شوند و تک رشته زمانی است که یک رشته پیوسته منفرد بر روی یک قرقره نورد می شود. دسته رشته ای را رشته یا انتهای می نامند. الیاف انبوه خرد شده یا رشته‌های الیاف نازک و پیوسته معمولاً در کاربردهای تقویت‌کننده کامپوزیت، عایق‌های قابل جریان یا به‌عنوان جزء کلیدی در پارچه‌های بافته شده، قیطان‌ها، بافتنی‌ها، طناب‌زنی یا سایر پارچه‌های خاص استفاده می‌شوند.

رووینگ -- رووینگ از رشته های موازی ساخته شده است. رووینگ های گرافیتی را یدک می کشند. رووینگ ها با تعداد رشته هایی که دارند مشخص می شوند. یدک‌ها با تعداد رشته‌ها مشخص می‌شوند که رایج‌ترین یدک‌های گرافیتی 3K، 6K و 12K هستند.

نخ -- نخ از رشته های پیوسته و غالباً چین خورده از الیاف یا رشته های طبیعی یا مصنوعی ساخته می شود. سپس رشته برای نگه داشتن الیاف در کنار هم پیچیده می شود.

خراطی شده و سوزنی سوراخ شده، غیر بافته شده -- نخ های حکاکی شده از دستگاه کارت عبور کرده اند اما شانه نشده اند. از آنجا که آنها دارای طیف وسیعی از طول های الیاف هستند، دارای استحکام کم، چگالی کم و هزینه کم هستند.

محصولات بافته شده -- پارچه های بافته شده با عبور تعدادی از رشته ها به صورت مورب ساخته می شوند تا هر رشته به طور متناوب از روی یا زیر یک یا چند رشته دیگر عبور کند. از این محصولات برای سازه های کامپوزیتی لوله ای، عایق حرارتی و سایر کاربردها استفاده می شود.

طناب و بند ناف -- طناب از پیچاندن دو یا چند نخ رشته دار به هم تشکیل می شود. همچنین می توان آن را به عنوان یک دنده روی سطح پارچه تعریف کرد. طناب یک طناب سنگین تر و قوی تر است. از الیاف طبیعی یا مصنوعی ساخته شده و در طیف وسیعی از قطرها موجود است. طناب در یک فرآیند دو مرحله ای ساخته می شود. ابتدا نخ ها را به هم می پیچند و رشته ها را تشکیل می دهند و سپس رشته ها را در جهت مخالف به هم می پیچند تا طناب شکل بگیرد. جهت متناوب پیچش در مراحل مختلف مجموعه طناب باعث پایداری پیچش طناب و مقاومت در برابر پیچ خوردگی می شود.

تار - تار پارچه ای محکم و باریک است که به دقت بافته شده است. آنها در انواع بافت ها موجود هستند و اغلب در تسمه هایی یافت می شوند که باید در برابر فشار مقاومت کنند (کمربند، کمربند ایمنی، آویز، و غیره).

پتو یا خفاش -- پتوها یا خفاش ها از لایه های ضخیم ورقه های پارچه ای بافته شده و/یا نبافته ساخته می شوند. باتینگ ها تارهایی از الیاف شل هستند که معمولاً کارد شده اند. باتوم ها به صورت ورقه ای یا رول فروخته می شوند و برای آسترهای گرم و پرکننده های راحتی استفاده می شوند.

آستین ها یا روکش ها - آستین ها یا روکش ها (آستین ها) محصولات نسوز انعطاف پذیر و فیبری برای عایق کاری لوله ها، لوله ها، مجاری و سایر اجزای فرآیند هستند.

نخ - نخ مصنوعی شامل تک رشته ها و رشته های چند فیبر می شود. یک رشته یا طناب باریک و قوی. بیشتر نخ ها از الیاف و تاب دادن نخ ها ساخته می شوند. تنوع زیادی از نخ ها برای کاربردهای مختلف صنعتی وجود دارد.

مشخصات مواد

خواص مواد

به منظور تعیین پلیمر مورد استفاده، خواص کلیدی پلیمر باید شناسایی شود. این خواص عبارتند از:

• ترکیب و ساختار- نوع پلیمر، مقدار/طول زنجیره های جانبی و شکل پلیمر. شکل و مقدار/طول زنجیره های جانبی نقش مهمی در استحکام پلیمر دارد.

• نقطه ذوب - دمایی که در آن پلیمر شروع به ذوب شدن می کند. استحکام مذاب خاصیتی است که نشان دهنده توانایی پلیمر در تحمل کشش بدون شکستگی است. این با وجود دم با وزن مولکولی بالا یا شاخه های زنجیره بلند بهبود می یابد.

• مدول - توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل. این خاصیت معمولاً به صورت نسبت تنش وارد شده بر نمونه به مقدار تغییر شکل بیان می شود.

• خاصیت ارتجاعی و بازیابی از کرنش - حد الاستیک تنشی است که در آن منحنی تنش-کرنش تک محوری به دلیل تسلیم برشی یا ترک خوردگی غیرخطی می شود. تسلیم برشی، لغزش برگشت ناپذیر صندلی های مولکولی است و فرورفتگی، تشکیل حجم های ترک مانند با چگالی کم است که نور را پراکنده می کند (این باعث می شود پلیمر سفید به نظر برسد).

• کشش: این ویژگی ها مهمترین نشانه استحکام و سفتی مواد هستند. آنها نیروی لازم برای جدا کردن نمونه و تغییر شکل قبل از شکستن را تعیین می کنند. مدول کشش اندازه گیری سختی است که بر اساس نیروی اندازه گیری شده محاسبه می شود.

• چگالی - وزن در واحد حجم. چگالی بر خواص فیزیکی مانند سفتی، قدرت ضربه و خواص نوری تأثیر می گذارد.

• جذب رطوبت: مقدار رطوبتی که فیبر از هوا در شرایط استاندارد 70 درجه فارنهایت و رطوبت نسبی 65 درصد جذب می کند.

• قابلیت رنگ: توانایی پلیمر برای جذب و نگه داشتن رنگ.

• راحتی - اینکه مواد چه احساسی برای کاربر دارد. اگر قرار است از الیاف یا پارچه در پوشاک استفاده شود، کشش راحت (آزادی حرکت هنگام پوشیدن پارچه)، توانایی تغییر فاز و ماهیت آبگریز باید در نظر گرفته شود.

نوع مواد

الیاف و پارچه های مصنوعی همگی از نوعی پلیمر ساخته شده اند، اما هر کدام دارای خواص و ویژگی های منحصر به فردی هستند که آنها را برای کاربردهای خاص مفید می کند. الیاف و پارچه ها ممکن است شامل انواع مختلفی از مواد باشند و ممکن است دارای ساختار فیبری ترکیبی باشند که توسط کوپلیمریزاسیون تولید می شود. الیاف مصنوعی که از الاستومرها، فلوروپلیمرها، شیشه و فایبرگلاس ساخته می شوند نیز معمولاً در دسترس هستند. انواع مواد برای الیاف مصنوعی و پارچه های مصنوعی عبارتند از:

ساختار فیبر ترکیبی

الیاف مخلوط از مخلوطی از دو یا چند نوع الیاف مختلف تولید می شود. اختلاط الیاف به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا نخ‌های نساجی جدیدی را با مزایای مشخص تشکیل دهند. هر الیاف مجموعه جداگانه ای از ویژگی های فیزیکی و زیبایی شناختی ذاتی در طراحی خود را حفظ می کند، اما پارچه بسته به نوع و درصد الیاف مورد استفاده، ویژگی های جدیدی به دست می آورد. مخلوط ها از مزایای همه الیاف برای مقابله با مضرات یک فیبر استفاده می کنند. الیاف مصنوعی را می توان با الیاف طبیعی ترکیب کرد تا ماده ای قوی تر، اما راحت تر ایجاد شود.

پارچه روکش شده یا سایز

الیاف روکش دار پارچه ای محکم بافته شده یا بافتنی هستند که در یک یا هر دو طرف با یک الاستومر مصنوعی یا طبیعی پوشانده می شود. انتخاب الیاف و پارچه برای پوشش بستگی به کاربرد دارد. از پوشش برای افزایش استحکام، مقاومت در برابر سایش، سفتی، پایداری حرارتی، آب گریزی و نفوذپذیری هوا پارچه استفاده می شود. این تکنیک اغلب در کاربردهایی مانند قایق های نجات و لباس های غواصی دیده می شود. در پوشش از پارچه های بافته شده، بافتنی، پرزدار و نبافته استفاده می شود. مواد زیادی وجود دارد که می توان برای پوشش استفاده کرد و گزینه های مختلفی برای اعمال پوشش وجود دارد.

الیاف سایز برای کاهش موهای زائد اطراف فیبر درمان شده اند. این بخشی از یک فرآیند بریده شدن است و موهای زائد را که در فرآیند بافندگی اختلال ایجاد می کند، کاهش می دهد. این کار از نخ در برابر ساییدگی نخ به نخ و نخ به بافندگی محافظت می‌کند و همچنین استحکام نخ را افزایش می‌دهد تا بتواند بدون شکستگی آن را از دستگاه بافندگی عبور دهد. اگر این فرآیند به اشتباه انجام شود، الیاف موی بلند اطراف نخ به نخ های مجاور چسبانده می شود و تارها در هنگام گذاشتن بافندگی آسیب می بینند. سایز بندی مناسب نیاز به فیلم سایز دارد که می تواند از انواع پلیمرها باشد تا سطح نخ را بدون نفوذ بیش از حد به بدنه دسته نخ بپوشاند.

مشخصات فیبر

الیاف رشته های فردی بسیار طولانی از مواد هستند. هنگامی که بسیاری از الیاف با هم ترکیب می شوند یک پارچه ایجاد می کنند.

بر اساس کاربرد فیبر الزامات مختلفی وجود دارد. دو دسته کاربردی عمومی پوشاک/خانگی و صنعتی هستند. برای کاربردهای صنعتی، الیاف باید دارای استحکام 7 تا 8 درجه، کشش 8 تا 15 درصد در هنگام شکست، مدول الاستیسیته 80 درجه یا بیشتر شرطی و 50 درجه در هنگام مرطوب بودن، و همچنین دمای مقاومت صفر 250 درجه باشد. C یا بالاتر.

الیاف دارای مجموعه ای از مشخصات خاص خود هستند که برای تولید پارچه برای یک کاربرد باید در نظر گرفته شوند. این مشخصات شامل ضخامت، عرض، طول و وزن است.

ضخامت - الیاف مصنوعی را می توان به ضخامت های مختلف به نام دنیر اکسترود کرد. ضخامت یک الیاف همچنین به قطر یا فاصله آن در سطح مقطع فیبر اشاره دارد. الیاف مصنوعی دارای قطر یکنواخت هستند زیرا می توان آن را در طول فرآیند تولید کنترل کرد. دهانه اسپینر مسئول قطر الیاف است. دهانه های بسیار کوچک الیاف رشته ای ریز تولید می کنند. دنیر به ظرافت فیبر مربوط می شود. به عنوان مثال از یک تک رشته (12) - دنیر برای جوراب شلواری شفاف استفاده می شود و یک الیاف دایره ای دو بافته 140 دنیر است. ضخامت را می توان با گرفتن جذر نسبت لایه به تعداد محاسبه کرد.

عرض - عرض کلی به قطر بیرونی یا عرض برش یک رول پارچه از مواد نساجی اشاره دارد.

طول -- پارچه ها و منسوجات به صورت رول در طول های مختلف فروخته می شوند که بسیاری از آنها بیش از یک مایل است.

بار شکستگی (طناب/الیاف) - استحکام شکست حداکثر بار یا نیروی کششی است که طناب، بند ناف، تار یا پارچه قبل از شکستن آن را تحمل می کند. استحکام شکست در یک ضریب ایمنی ضرب می شود تا بار عملیاتی یا کاری واقعی طناب یا محصول نساجی مشخص شود.

مشخصات پارچه

انتخاب الیاف مصنوعی و پارچه های مصنوعی نیاز به تجزیه و تحلیل ابعاد، خواص، ویژگی های ساختاری و کاربردها دارد.

دمای عملیاتی - دمای عملیاتی حداکثر دمایی است که در آن الیاف را می توان به طور مداوم بدون تخریب ساختار یا سایر خواص مورد نیاز مصرف نهایی مورد استفاده قرار داد.

استحکام پارچه - استحکام پارچه باری در هر اینچ عرض است که پارچه قبل از شکستن می تواند تحمل کند.

وزن -- وزن پارچه وزن در واحد سطح پارچه، منسوجات یا پارچه بافته شده یا نبافته است.

ویژگی های حرارتی - الیاف و پارچه ها در حضور گرما واکنش های منحصر به فردی دارند. گرما می تواند به الیاف یا پارچه آسیب برساند یا به آن کمک کند، اما اگر به درستی استفاده شود، گرما می تواند به نرم شدن، ذوب شدن یا تجزیه شدن الیاف کمک کند. گرما همچنین می تواند به فیبر توانایی تنظیم گرما، عملکرد مناسب در دماهای بالا و عملکرد در دمای اتاق پس از قرار گرفتن در معرض دماهای بالا را بدهد.

رسانایی حرارتی انتقال حرارت خطی در واحد سطح از طریق یک ماده برای یک گرادیان دمایی اعمال شده معین است. شار حرارتی (h) = [رسانایی حرارتی (k)] x [ ​​گرادیان دما (ΔT)]

مقاومت الکتریکی - مقاومت مقاومت الکتریکی طولی (اهم سانتی متر) یک میله یکنواخت با طول واحد و واحد سطح مقطع است. مقاومت معکوس رسانایی است.

ویژگی های الیاف مصنوعی و پارچه

از نظر ویژگی های ساختاری، برخی از الیاف مصنوعی و پارچه های مصنوعی عبارتند از:

مقاوم در برابر مواد شیمیایی/سوخت - مواد برای مقاومت در برابر آسیب های ناشی از اسیدها، قلیاها، مواد شیمیایی عمومی، سوخت و روغن ها طراحی شده اند. این مواد برای آب بندی مخازن سوخت یا روغن استفاده می شوند.

رسانای الکتریکی - منسوجات یا پارچه‌ها شامل الیافی با رسانایی الکتریکی بالا یا مقاومت الکتریکی پایین هستند. اغلب، پرکننده رسانا برای افزایش رسانایی اضافه می شود. محصولات در برنامه های الکترونیکی، تخلیه الکترواستاتیک ضد استاتیک (ESD) استفاده می شود.

عایق الکتریکی/دی الکتریک -- الیاف دی الکتریک، پارچه ها و منسوجات عایق الکتریکی هستند. مواد دی الکتریک برای تشکیل یک مانع یا جداکننده بین قطعات الکتریکی یا الکترونیکی استفاده می شود.

پارچه های مقاوم در برابر شعله - محصولات بازدارنده شعله گسترش شعله را کاهش می دهند یا در برابر اشتعال در برابر حرارت بالا مقاومت می کنند یا زیرلایه را عایق می کنند و آسیب را به تاخیر می اندازند. رتبه بندی UL 94 نشان می دهد که این ماده مطابق با Underwriters Laboratories, Inc.(UL) Flame Class 94V-0 یا سایر استانداردهای ISO معادل آن مقاوم در برابر شعله است.

آب دوست / جاذب - سطوح مواد آبدوست آب را جذب می کنند. آنها اغلب زمانی استفاده می شوند که جذب بالا (چند برابر وزن پایه مواد) مهم باشد.

عایق صدا / عایق صدا - مواد عایق صدا یا عایق صوتی برای ایجاد یک مانع یا جداکننده بین اجزا و منابع نویز یا لرزش استفاده می شود. این دسته شامل محصولات مواد فومی است که برای پخش صدا بدون ایجاد درجه زیادی از میرایی استفاده می شود.

عایق حرارتی / نسوز - مواد عایق حرارتی مانعی بین یک جزء و منبع گرما ایجاد می کنند.

UL تایید شده/فهرست شده -- مواد مطابق با استانداردهای قابل اجرا از Underwriters Laboratories, Inc. (UL) هستند.

آبگریز/ضد آب - مواد ضد آب در هنگام قرار گرفتن در معرض آب حل نمی شوند یا تجزیه نمی شوند. اگر محصول آبدوست باشد و دارای تخلخل باز باشد ممکن است همچنان آب جذب کند.

مقاوم در برابر آب و هوا/UV - فوم های پلاستیکی یا الاستومری در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) یا نور خورشید مقاوم هستند. برخی از فوم‌های غیرمقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش ترک می‌خورند، زرد می‌شوند یا تخریب می‌شوند. مواد مقاوم در برابر آب و هوا می‌توانند در برابر قرار گرفتن در معرض عناصری مانند باد، باران، گرد و غبار برف، رطوبت، گرما، سرما و سایر شرایط آب و هوایی مقاومت کنند. 

برنامه های کاربردی

الیاف مصنوعی و پارچه های مصنوعی در صنایع و کاربردهای مختلفی استفاده می شود، از جمله:

• هوافضا

• پوشاک یا لباس

• معماری و ساخت و ساز

• خودرو و حمل و نقل

• پردازش شیمیایی

• برقی

• الکترونیک

• فیلتراسیون

• دریایی

• پزشکی

• ایمنی

• جوشکاری

محصولات تخصصی همچنین می توانند برای کنترل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) استفاده شوند.

 محصولات و خدمات مرتبط

• عایق سرامیک و منسوجات

  عایق ها و منسوجات سرامیکی نسوزهای الیافی یا محصولات عایق حرارتی هستند که از الیاف سرامیکی به صورت فله، پارچه ای، چوبی، کاغذی یا طناب تشکیل شده اند.

• پارچه های صنعتی

  پارچه های صنعتی از پارچه های بافته شده یا نبافته ساخته شده از مواد طبیعی یا مصنوعی تشکیل شده است.

• منسوجات نبافته

  منسوجات نبافته محصولاتی مبتنی بر الیاف هستند که به صورت تشک هایی از الیاف با جهت تصادفی، نمد، پارچه سوزنی، اسپان باند یا ساختارهای ذوب شده تشکیل می شوند.

• الیاف، پارچه و منسوجات تخصصی

  الیاف، پارچه ها و منسوجات تخصصی بر اساس ترکیب، بافت یا تکنولوژی منحصر به فرد هستند و برای کاربردهای تخصصی طراحی شده اند.

• منابع

• واژه نامه کامل نساجی

• اصطلاحات پارچه

• الیاف و پارچه

• نساجی - مقدمه

• شیمی توضیح داد

• دانشگاه پارچه

• آدانور، سابیت. راهنمای منسوجات صنعتی ولینگتون سیرز . Lancaster, PA: Technomic Pub., 1995. چاپ.

  منبع: globalspec