الیاف بی بافت سری 2

روش تقسیم که درنوع دریایی جزیره ای استفاده میشود ,حذف پلیمردریایی درحلال است.بعدازاین تجزیه بخش جزیره ای برای تولید تارهای فوق العاده باریک باقی میمانند این روش فرایندبسیار پیچیده ای است زیرانیازبه حذف قسمت دریایی دارد اماامروزه این روش تارهای نازکتری راتولیدمیکند. این روش ابتدا توسط Toray کشف شد محققان درازمایشگاه اکامتو اخیرا فیبرPET باریکی به نازکی 00009/0 دینایر وضخامت 1/0 میکرومتر دست یافته اند انهامدعی هستند که قادربه تولید نازکترین فیبر دردنیاهستند شکل3-4 تارهای چندمولفه ای ازنوع دریایی- جزیره ای رانشان میدهد. روش تقسیم درموردنوع تقسیم پذیر جدایی دوپلیمری است که تاررابااستفاده از نیروی مکانیکی  فعالیت حرارتی ویا اکثرتولیدشده ای که باتحت فشارقراردادن اب به وجود می اید.روش تقطیع باتحت فشارقراردادن اب منجربه تقطیع و گیرانداختن تارها به طور هم زمان میشود وهمچنین شبکه تاررابه شکل محصول محدودمتشکل ازتارهای فوق العاده باریک تثبیت میکند. 

این روشی ارزشمنداست.شکل 4-4 تارهای چندمولفه ای ازنوع قابل تقطیع رانشان میدهد در میان تارهای spunbonded پلی الفین ,پلی پروفلین یابه اختصار pp کاربردگسترده تری دارد همچنین تار spunbonded,PE تولید میشوداما درحال حاضرتولید ان بسیاراندک است درمیان صمغ PE چگالی پایین وخطی پلی اتیلن یابه اختصار LLDPE قابلیت پیچش خوبی دارد . LLDPE به راحتی میتواند باسرعت بالایی بالغ بر 3500 متربردقیقه باابزارقراردادی وتوسط روش های قراردادی ازتارذوبی به تارتبدیل شود .این موضوع تارزنجیره ای متشکل ازتارهایی بانازکی 3-2 دینایر تولید میکند قابلیت کشش تارزنجیره ای LLDPE نسبت به تارزنجیره ای PP پایین تراست اما این موضوع فرمی استثنایی غیرقابل دسترسی راتوسط PP نشان میدهد. سرعت پیچش بیشتر میتواند بااستفاده ازترکیبی ازچگالی های پایین پلی اتیلن LDPE وPP بدست می اید درنمونه های اشکار مجموعه ای ازترکیبات تشکیل شده از LDPE دارای چگالی 9096 ودمای ذوب 4/103 وشاخص ذوب 70 میباشد وPP دارای چگالی 9022/0 گرم درسانتی مترمکعب ودمای ذوب 164 درجه سانتی گرادونرخ جریان ذوب 7/8 وارزشQ 8/8 میباشد (نسبت وزن به تعدادمیانگین وزن مولکولی است.)

شکل 5-4 که نتایج به دست امده از کاربردوسیله پیچش قراردادی رانشان میدهد,سرعت پیچش مذاب حداکثری در260 درجه سانتی گراد ازترکیب متفاوت LDPE وPP راشرح میدهد.تارهایی که به روش مذاب ریسیده میشوند ازیک صفحه نخ ریس که دارای 70 سوراخ حول یک محوردایره ای ,باسرعت جریان پلیمری هرمنفذ 90/0 استفاده میکند وتوسط یک لوله بازگردانیده میشوند.LDPE ترکیب شده بامقدارکمی از PP سرعت ریسندگی راافزایش میدهد تجزیه وتحلیل تارهای ناشی از ریسندگی مذاب ازترکیبات باسرعت بالا نشان دادکه PPپراکنده شده در LDPE شکلی ازقطرات درتارها تقریبا نزدیک به 5 میکرو مترازنظرقطر وتقریبا 7 میکرومتر درطول راتشکیل میدهد .باوربراین است که قطرات کوچک PPدر LDPE میزان تبلورسازی LDPE راافزایش میدهد ومتعاقباترکیب پلیمرها میتواندباسرعت بیشتر از LDPE ترکیب نشده ,بصورت مذاب بافته شوند. ازسوی دیگرترکیب PPبامقدارکمی از LDPE درمقایسه باPPترکیب نشده سرعت پیچش راکاهش میدهد.همچنین اعتقادبراین است که LDPE موجوددرPP مانع ازتبلورPP میشود ودرنتیجه این ترکیب سرعت پیچش (ریسیدن)را به طور چشمگیری تغییر میدهد.

این نمونه یک نمونه جالب ازپیچش مذاب ترکیبات پلیمری است.

5-4 سرعت شکست تار درزمان ترکیب LDPE درحال رشتن PP

مقدار PP سرعت ریسندگی را افزیش میدهد.بررسی الیافی که ازترکیباتی درسرعت های بالاتری به طورمذاب تابیده شده اند نشان میدهد که PP پراکنده شده در LDPE درالیاف به شکل قطرات ریز درمی اید که اکثرادرحدود Mm5درقطر Mm  7   درطول میباشد این باور وجود دارد که قطرات ریز PPدر LDPE میزان بلوره شدن LDPE راافزایش میدهد ودرنتیجه پلیمرهای مخلوط میتواننددرسرعتهای بالاتری از LDPE ترکیب نشده به طورمذاب بافته شود.

ازسوی دیگر,PP درحال ترکیب بامقادیرکمی LDPE سرعت ریسندگی را کاهش میدهد که مرتبط باPPترکیب نشده است, همچنین معتقدندکه LDPE موجود در PP  مانع بلورشدن PP میشود وبنابراین ترکیب به طرز زیان اوری سرعت ریسندگی راتحت تاثیر قرار میدهد این امتیاز(اختراع)یک نمونه جالبی از ریسندگی ترکیبات پلیمری به روش ذوبی میباشد.

3-4 فرایند دمشی ذوبی (دمیدن موادذوب شده)

فرایند دمشی ذوبی درسال 1951 توسط ازمایشگاهای تحقیقاتی نیروی دریایی امریکا درتلاش برای پیشبرد الیاف میکروارگانیکی کمترازMm1درقطراغازشد.محققان به دنبال تولید الیافی بودند که باید برای صافی های میکرودینایری استفاده میشدند تاعناصردیواکتیوی رادرفضای بالایی جمع اوری میکنند. این تحقیق اولیه وکارپیشرونده درزمینه ی فرایندهای دمشی ذوبی توسط یکی ازعضای خاندان اکسون ادامه یافت دراواسط دهه ی 1960 الکسون به طور موفقیت امیزی اولین واحددمشی ذوبی را برای تولیدشبکه های میکرودینایری دراوایل دهه ی 1970 به ثبت رساند.شکل 6-4 نمایش الگوواری از فرایند دمشی ذوبی میباشد ساختارقلاویزی که درفراینددمشی ذوبی استفاده میشودبه طورکامل باکلایزی که معمولادرفرایند های نخ تابی استفاده میشود متفاوت است. درفرایند های دمشی ذوبی فاصله ی قلاویز تاناقل بسیاراندک است به طورمثال 20 تا 50 سانتی متر که درمقایسه با 100 تا 200 سانتی متر درفرایند نخ ریسی زنجیره ای بسیارکم است .این فرایندی ست که دران گازباسرعت بسیاربه پلیمر, ذوب شده دمیده میشود تا الیاف نازکی تولید گردد .قلاویزدارای ردیفی ازسوراخ های کوچک به ضخامت کمتراز Mm1 میباشد که به فاصله Mm5/0 ازهم جداهستند وباهم هم مرکز میباشند .قلاویز همچنین درامتداد سوراخ های کوچک دارای منافذی میباشد که گازی باحررت بیش از 300 درجه سانتی گراد ازانها دمیده میشود .به سوی پلیمر ترموپلاستیکی که ازهرسوراخ بیرون زده است.

شکل 7-4 قلاویز دمشی ذوبی رانشان میدهدکه توسط اکسون طراحی شده ست .معمول گاز حرارت داده شده هواست ,بسیاری ازپلیمرهای مختلف درفرایند دمشی ذوبی استفاده شده ند.

که رایج ترین انها PPمیباشد ما LDPE پلی امیدها پلی استیلن پلی ارتان ها و PETوPBS نیز وجود دارند .فراینددمشی ذوبی مقداربسیارزیادی ازگزگرم شده رابرای بدست اوردن صافی های میکرودینایری به مصرف میرساند میزان گازمصرفی به پلیمرها وزن مولکولی پلیمرو میزان جریان پلیمردورهرسوراخ بستگی دارد این فرایندبه طور معمول برحسب وزن بیشتراز40 تا50 برابرمیزان جریان پلیمر استفاده میکند وگاهی اوقات تا100 برابربیشتر نیزمیباشد.

بنابراین فرایند های دمشی ذوبی مستلزم میزان زیادی انرژی است, فشارگازالیاف رادرسرعتی بسیاربالا نازک میکند به طورمثال هنگامی که الیاف نازک باضخامت Mm3 بادرجه جریان (سرازیری)2/0 درهرسوراخ بااستفاده از PP باچگالی 990/0 گرم بردقیقه تولیدمیشود , سرعت ریسندگی برای رسیدن به حد 31000 متربردقیقه محاسبه میشود. ضروری است که ازحرارت ومصرف گازکاسته شود تاالیافی نازک با انرزی کمتری تولیدشود. به این معناکه این موضوع ازلحاظ انرژی مقرون وبه صرفه میباشد که یک پلیمررابادمای ذوب پایین استفاده کرد وبایک شخص بالای جریان پلیمر ویاهردوی انها  یعنی دمای پایین ذوب وشاخص بالای جریان. اگرچه باید الیاف ویزگی هی موردنیاز برای  استفاده کاربردی ومفیدباشد ,این موضوع سبب ایجاد محدودیت درانتخاب میگردد.

شمبومطالعه ای دررابطه بامصرف انرزی درفراینددمشی ذوبی PP راگزارش داده است که میتوان انرابه صورت زیرخلاصه کرد :1-نازک سازی الیاف به طورکلی به انرزی حرکتی گزوابسته است 2-بیشترانرزی حرکتی گاز به هدرمیرودبدون اینکه به طورموثری مورداستفاده قرار گیرد هنگامیکه الیاف درشت حتی باوجودینکه مقدارقابل توجهی ذخیره شده فراهم شده است 3- اماتوزیع ضخامتی باید درحالت ایده ال کنترل شودتابه صورت تکی پخش شوند .هنگامیکه یک پلیمرنازک میشودتا به شکل یک تاریارشته دراید انرزی حرکتی رشته E میتواند به شرح زیر بیان شود :⁴d²∏³M8=²VM 2/1 =E

به طوری که M درجه سرازیری پلیمر وd ضخامت نخ است شمبو انرژی حرکتی رشته رابرای توزیع های متفاوت رشته باهمان ضخامت میانگین رشته بااستفاده ازمعادله ی بالا محاسبه کرده است .این مقایسه هابه شرح زیراست

1:308:2770=₃E: ₂E:₁ E

که دران₁E میزان انرزی برای توزیع تک کنشی است باضخامت رشته Mm 1 ,₂ E انرزی برای توزیع دوکیفیتی ازیک ترکیب 50:50 است (باتعدادرشته Mm 3 ,Mm17 )

انرزی برای توزیع دوکیفیتی ازیک ترکیب:500 :50 و Mm 1

Mm 19 است ازانجایی که توزیع واقعی رشته به سادگی که داده هانشان میدهد نیست ,این داده های خیالی بالاصرفاتقریبی هستند.

بااین وجوداین داده هابیانگراین موضوع اند که یک توزیع تک پخشی نیازمند انرژی کمترمیباشد نسبت به یک توزیع چندپراکنشی (پخشی)باهمان ضخامت میانگین رشته.این نقطه ضعف بزرگیست درنگهداری انرژی برای تولیدلیاف نازکتری ازانچه که برای استفاده های کاربردی موردنیازاست ,میتوان براحتی وبدون انجام معادلات پیچیده ای به این مطلب پی برد.ازمعادله ی زیر(⁴d²∏²P)³M8=E

که انرژی E زمانی افزیش میابد که d درمقدارثابت M کاهش یابد. ضرورت داردکه درجه سرازیری گازوپلیمررادرهرسوراخ یکسان کنیم تایک توزیع تک پراکنشی به دست اید.یک قلاویزدوباره طراحی شده دمشی –ذوبی توسط ینپون کودوشی انجام گرفت تاتحویل (رهاسازی) گازوپلیمر یکنواختی ایجادشود این قلاویزبرای گازگرم شده طراحی شده است تا 8/0 شکنج دمیده شود.شکل 8-4 یک قلاویزاصلاح شده ی دمشی ذوبی ست وشماره ی 26 درمثال همان شکنج (لابرنیت)میباشد.

همانگونه که درمبحث فرایندهای ریسندگی شر ح داده شدلایه لایه شدن الیاف دمشی ذوبی بادیگرموادبرای توسعه ی خصوصیات بی بافت به کارگرفته میشود.یک نمونه ان لایه لایه کردن الیاف دمشی ذوبی با الیاف ریسیده شده میباشد.شکل 9-4 نشان میدهد که که فرایند S-M-S درحل تولیدیک سیستم سه لایه ازیک نخ دمیده ذوبی میباشد که بین رشته ی ریسیده شده تحت فشار قرارگرفته است.

سایرقلاویزهای دمشی ذوبی دراین اختراع ثبت شده , گنجانده شده است که شامل قلاویزی است که به طورهمزمان قادربه رشتن به صورت دمشی ذوبی ورشتن به صورت ریسندگی زنجیره ای محدود میباشد ونیزقلاویزی که قادربه رشتن به صورت هسته –پوششی ویا رشته ی دوجزئی ساید بای ساید میباشد.