مقدمه
در ده ه ه ای گذش ته تلاش های فراوان ی در زمین ه به ره گی ری از تکنولوژیه ای پی شرفته درص نعت ن ساجی ص ورت گرفت ه اس ت. یک ی از ای ن تلاش ها اس تفاده از تکنول وژی لی زر در زمینه های مختلف صنعت نساجی می باشد. ایجاد طرح و اشکال متنوع با استفاده از برشلیزری روی منسوج ، ایجاد طرح و اشکال مختلف از طریق تغییر رنگ یا بی رنگ کردنموضعی منسوج توسط لیزر ، اتصال منسوجات ترموپلاست به یکدیگر با استفاده از جوشلیزری (دوخت لیزری) ، تمیز کردن الیاف کشف شده از آثار باستانی توسط لیزر و بهبود ساختار سطحی الیاف به کمک لیزر به منظور ایجاد خواص ویژه در الیاف ، نمونه هایی ازبکارگیری تکنیک لیزر در صنعت نساجی به شمار می روند.
امروزه الیاف و منسوجات پلی استر بدلیل دارا بودن برخی خصوصیات مطلوب مانند استحکامو ثب ات رنگ ی ب الا ، یک ی از ک اربردی ت رین و پرم صرف ت رین من سوجات جه ان مح سوب می شوند.
بالا بودن هزینه و میزان مصرف مواد و انرژی و همچنین آلودگی های زیست محیطی ناشیاز فرآین دهای مت داول چ اپ و تکمی ل کالاه ای پل ی اس تر از ی ک س و ، و وج ود ویژگ ی ه ایمنحصر به فرد پرتو لیزر مانند واگرایی کم و موازی بودن ، شدت زیاد و هماهنگی از سویدیگر ، لزوم استفاده از تکنیک لیزر را به عنوان روشی دقیق و سریع در این زمینه بیش ازپیش آشکار می سازد.
تابش لیزر بر پلی استر می تواند منجر به اصلاح ساختار سطحی آن گردد و خواص فیزیکی وشیمیایی آنرا تحت تأثیر قرار دهد. در نتیجه قابل باور است که اصلاح سطحی اثر مهمی برخصوصیات نساجی پلی استر داشته باشد.
نکت ه ای ک ه در اینج ا ح ائز اهمی ت م ی باش د انتخ اب ن وع لی زر مناس ب و همچن ین تعی ینپارامترهای لیزری مؤثر جهت ایجاد تغییر در ساختار سطحی منسوج پلی استر می باشد. در این تحقیق از لیزر گاز 2CO به دلیل کاربرد عمده آن در علوم و صنعت ، استفاده گردید ومیزان تأثیر توان خروجی لیزر (Power) و سرعت لیزر (Mark Speed و Jump Speed) به عنوان پارامترهای لیزری مؤثر در اصلاح ساختار سطحی پارچه پلی استر مورد بررسیقرار گرفت . به منظور کشف این حقیقت که چه خاصیتی از پلی استر رنگرزی شده تحت تأثیرت ابش لی زر واق ع ش ده اس ت ، آزمای شات و اب زار آلات مختلف ی جه ت س نجش و توص یف نمون ه ه ای عم ل ش ده بک ار گرفت ه ش د. در ای ن راس تا از میکروس کوپ الکترون ی روب شی(SEM) جه ت تهی ه ت صاویر از تغیی ر س اختار س طحی نمون ه پارچ ه ه ای لی زر ش ده به ره گرفته شد . همچنین تغییرات رنگی ناشی از تابش لیزر بر نمونه پارچه های پلی استر نیز بااستفاده از اسپکترو فتومتر انعکاسی مورد سنجش قرار گرفت. آزمون پ راش اشعهXRD) X ) به منظور تعیین اندازه کریستالی و درصد کریستالینیتی نمونه های لیزر شده با استفاده از یکدیفرکتومتر انجام شد. همچنین میزان سختی خمش ، میزان جذب آب و ثبات رنگی پارچه هایپلی استر لیزر شده نیز از موارد دیگری بودند که در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفتند.

کاربرد لیزر در نساجی و بررسی لیزر به صورت خاص بر روی خواص پارچه های رنگی پلی استر

کاربرد لیزر در نساجی و بررسی لیزر به صورت خاص بر روی خواص پارچه های رنگی پلی استر

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………. 1

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………. 2

فصل اول : کلیات

1ـ1ـ پلی استر ……………………………………………………………………………………………………………… 4
1ـ1ـ1ـ فرآیند تولید الیاف پلی استر……………………………………………………………………………………….. 4
1ـ1ـ2ـ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پلی استر ………………………………………………………………………..7
.1ـ1ـ3ـ رنگرزی پلی استر …………………………………………………………………………………………………..8
1ـ2ـ لیزر ……………………………………………………………………………………………………………………. 10
1ـ2ـ1ـ ماهیت نور …………………………………………………………………………………………………………. 10
1ـ2ـ2ـ اساس کار لیزر …………………………………………………………………………………………………….. 18
1ـ2ـ3ـ عناصر اساسی لیزر ……………………………………………………………………………………………….. 20
1ـ2ـ3ـ1ـ چشمه خارجی یا دمنده ………………………………………………………………………………………… 20
1ـ2ـ3ـ2ـ محیط فعال یا تقویت کننده ………………………………………………………………………………………. 20
1ـ2ـ3ـ3ـ کاواک اپتیکی یا تشدیدگر ………………………………………………………………………………………..20
21ـ2ـ4ـ خواص نور لیزر ……………………………………………………………………………………………………….20
1ـ2ـ4ـ1ـ واگرایی کم و موازی بودن پرتو ………………………………………………………………………………….. 21
1ـ2ـ4ـ2ـ شدت زیاد …………………………………………………………………………………………………………..21
1ـ2ـ4ـ3ـ همدوسی …………………………………………………………………………………………………………..22
1ـ2ـ4ـ4ـ تکفامی ……………………………………………………………………………………………………………..22
1ـ2ـ5ـ انواع لیزر ………………………………………………………………………………………………………………23
1ـ2ـ5ـ1ـ لیزر حالت جامد ………………………………………………………………………………………………….. 23
1ـ2ـ5ـ2ـ لیزر مایع رنگ ……………………………………………………………………………………………………..23
1ـ2ـ5ـ3ـ لیزر نیم رسانا …………………………………………………………………………………………………….24
1ـ2ـ5ـ4ـ لیزر گازی ………………………………………………………………………………………………………….24
1ـ2ـ6ـ لیزر 2CO ……ا………………………………………………………………………………………………………25
.1ـ2ـ6ـ1ـ لیزر با لوله بسته ………………………………………………………………………………………………..27
1ـ2ـ6ـ2ـ لیزر با جریان گاز …………………………………………………………………………………………………..28
1ـ2ـ6ـ3ـ لیزر با تخلیه عرضی در فشار اتمسفر (TEA) …….ا………………………………………………………….29
1ـ3ـ کاربردهای لیزر در نساجی ………………………………………………………………………………………….130
1ـ3ـ1ـ تأثیر پارامترهای لیزری بر تشکیل ساختار سطحی الیاف ……………………………………………………..130
.1ـ3ـ1ـ1ـ اثر طول موج لیزر بر ساختار سطحی الیاف …………………………………………………………………..131
.1ـ3ـ1ـ2ـ اثر شدت و تعداد پالس لیزر بر ساختار سطحی لیف …………………………………………………………32
1ـ3ـ1ـ3ـ مدل لگاریتمی تابع جهت ایجاد ساختار سطحی ………………………………………………………………34
1ـ3ـ2ـ تأثیر لیزر بر خصوصیات نساجی الیاف پلی استر …………………………………………………………………35
1ـ3ـ2ـ1ـ اثر لیزر بر تغییر وزن و قطر الیاف …………………………………………………………………………………35
1ـ3ـ2ـ2ـ اثر لیزر بر مقاومت کششی و ازدیاد طول الیاف ………………………………………………………………..36
.1ـ3ـ2ـ3ـ اثر لیزر بر مقاومت سایشی نخ …………………………………………………………………………………37
.1ـ3ـ2ـ4ـ اثر لیزر بر براقیت سطح الیاف …………………………………………………………………………………..38
.1ـ3ـ2ـ5ـ اثر لیزر بر قابلیت نفوذپذیری هوا در الیاف ……………………………………………………………………..39
1ـ3ـ2ـ6ـ اثر لیزر بر خصوصیات رنگرزی الیاف پلی استر …………………………………………………………………40
1ـ3ـ2ـ6ـ1ـ اثر لیزر بر رمق کشی رنگرزی ………………………………………………………………………………..41
1ـ3ـ2ـ6ـ2ـ اثر لیزر بر انعکاس طیفی کالای رنگرزی شده ……………………………………………………………… 43
1ـ3ـ3ـ دستگاه لیزر طراح سطح کالا ………………………………………………………………………………………45
1ـ3ـ3ـ1ـ مکانیزم ایجاد طرح بر سطح کالا توسط دستگاه لیزر …………………………………………………………46

فصل دوم : تجربیات

2ـ1ـ مواد مورد استفاده …………………………………………………………………………………………………….. 48
2ـ1ـ1ـ مشخصات پارچه پلی استر مورد استفاده جهت انجام آزمایشات ……………………………………………… 48
.2ـ1ـ2ـ مشخصات مواد رنگزا مورد استفاده جهت انجام آزمایشات ………………………………………………………48
2ـ2ـ روش انجام کار …………………………………………………………………………………………………………….49
2ـ2ـ1ـ روش انجام عملیات لیزر ……………………………………………………………………………………………… 49
2ـ2ـ2ـ روش انجام عملیات رنگرزی …………………………………………………………………………………………….51
2ـ2ـ3ـ نحوه انجام آزمایش طیف سنجی ……………………………………………………………………………………..52
2ـ2ـ4ـ نحوه انجام آزمایشات مربوط به تعیین ثبات رنگی ……………………………………………………………………53
2ـ2ـ4ـ1ـ تعیین ثبات نوری …………………………………………………………………………………………………….. 53
2ـ2ـ4ـ2ـ تعیین ثبات مالشی ……………………………………………………………………………………………………53
2ـ2ـ4ـ3ـ تعیین ثبات شستشویی ……………………………………………………………………………………………..54
2ـ2ـ5ـ نحوه تهیه تصاویر SEM.ا 54…………………………………………………………………………………………………………54
2ـ2ـ6ـ نحوه انجام آزمون XRD ..ا………………………………………………………………………………………………54
2ـ2ـ7ـ روش تعیین سختی خمش پارچه ……………………………………………………………………………………..55
2ـ2ـ8ـ روش انجام آزمایش جذب قطره آب ……………………………………………………………………………………56

فصل سوم : نتایج و مباحث

3ـ1ـ طیف سنجی انعکاسی پارچه پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………57
3ـ1ـ1ـ اثر میزان power لیزر بر تغییر رنگ پارچه پلی استر ………………………………………………………………..57
3ـ1ـ2ـ اثر میزان Mark Speed لیزر بر تغییر رنگ پارچه پلی استر …………………………………………………………58
593ـ1ـ3ـ اثر میزان Jump Speed لیزر بر تغییر رنگ پارچه پلی استر ……………………………………………………..59
3ـ2ـ ثبات رنگی نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده ……………………………………………………………………. 70
3ـ3ـ مورفولوژی نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده ……………………………………………………………………….75
3ـ4ـ کریستالینیتی نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………….76
3ـ5ـ سختی خمش نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………… 80
3ـ6ـ مدت زمان جذب آب نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده ……………………………………………………………… 84

فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………. 86

پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………………. 87

پیوست ها …………………………………………………………………………………………………………………. 88

فهرست منابع فارسی ……………………………………………………………………………………………………… 99

فهرست منابع انگلیسی ………………………………………………………………………………………………… 100

چکیده انگلیسی ……………………………………………………………………………………………………….. 102

فهرست نمودارها

1ـ1ـ طول موج آستانه ای …………………………………………………………………………………………………. 17
1ـ2ـ سیر تکاملی ساختار سطحی با استفاده از شدتهای مختلف لیزر بر روی الیاف PETP اا………………………..34
1ـ3ـ کاهش وزن پلی استر بعد از تابش لیزر ……………………………………………………………………………… 36
1ـ4ـ تغییر قطر لیف بعد از تابش لیزر ………………………………………………………………………………………… 36
.1ـ5ـ منحنی توزیع جلا (جهت تار) پلی استر لیزر شده ……………………………………………………………………38
1ـ6ـ منحنی توزیع جلا (جهت پود) پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………….39
1ـ7ـ نمودار دما ـ زمان جهت رنگرزی با دمای پایین ………………………………………………………………………….40
1ـ8ـ نمودار دما ـ زمان جهت رنگرزی با دمای بالا …………………………………………………………………………….41
1ـ9ـ بررسی رمق کشی حمام رنگرزی پلی استر لیزر شده و LTP شده …………………………………………………42
1ـ10ـ بررسی انعکاس طیفی پلی استر لیزر شده و LTP شده …………………………………………………………… 44
2ـ1ـ گراف رنگرزی پارچه های پلی استر با رنگزاهای دیسپرس بکار رفته ………………………………………………… 52
3ـ1ـ نمودار آزمون XRD نمونه پارچه های پلی استر در حالت لیزر قبل از رنگرزی …………………………………………77
3ـ2ـ نمودار آزمون XRD نمونه پارچه های پلی استر در حالت لیزر بعد از رنگرزی …………………………………………78
3ـ3ـ نمودار آزمون XRD نمونه پارچه های 10L و 10D در شدت لیزری ثابت ……………………………………………….79
فهرست جداول

1ــ1ــ اسـتحکام و درصـد ازدیـاد طـول تـا حـد پـارگی بـرای فیلامنـت هـای مختلـف
پلی استر ………………………………………………………………………………………………………………….. 8
1ـ2ـ ضرایب جذب ، عمق نفوذ نور (در 65% جـذب ) و متوسـط فواصـل سـاختار سـطحی
فیلامنتهای PETP لیزر شده ………………………………………………………………………………………………. 32

1ـ3ـ نیروی پاره گی و ازدیاد طول تا حد پاره گی پلی استر لیزر شده …………………………………………………. 37
1ـ4ـ سایش نخ پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………………………………38
1ـ5ـ نفوذپذیری هوا در پلی استر لیزر شده ………………………………………………………………………………..39
1ـ6ـ نسخه های رنگرزی ……………………………………………………………………………………………………..40
1ـ7ـ نمیه زمان رنگرزی ـ 12T ….ا…………………………………………………………………………………………….42
1ـ8ـ تعادل رمق کشی ـ Em ..ا……………………………………………………………………………………………….43
2ـ1ـ مقادیر پارامترهای لیزری برای هر یک از نمونه ها …………………………………………………………………….50
2ـ2ـ نسخه رنگرزی برای هر یک از رنگزاهای دیسپرس بکار رفته …………………………………………………………51
2ـ3ـ نسخه شستشوی احیایی پارچه های پلی استر …………………………………………………………………….52
3ـ1ـ اثر power لیزر بر رنگ زرد پارچه پلی استر …………………………………………………………………………….61
3ـ2ـ اثر power لیزر بررنگ قرمز پارچه پلی استر …………………………………………………………………………..62
633ـ3ـ اثر power لیزر بررنگ آبی پارچه پلی استر ………………………………………………………………………….63
3ـ4ـ اثر Mark Speed لیزر بررنگ زرد پارچه پلی استر ………………………………………………………………………63
3ـ5ـ اثر Mark Speed لیزر بر رنگ قرمز پارچه پلی استر …………………………………………………………………..65
3ـ6ـ اثر Mark Speed لیزر بررنگ آبی پارچه پلی استر …………………………………………………………………..66
3ـ7ـ اثر Jump Speed لیزر بررنگ زرد پارچه پلی استر …………………………………………………………………..67
3ـ8ـ اثر Jump Speed لیزر بررنگ قرمز پارچه پلی استر …………………………………………………………………..68
693ـ9ـ اثر Jump Speed لیزر بررنگ آبی پارچه پلی استر ………………………………………………………………….69
3ـ10ـ ثبات نوری نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………….71
3ـ11ـ ثبات شستشویی نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده …………………………………………………………..72
3ـ12ـ ثبات مالشی نمونه پارچه های پلی استر لیزر شده …………………………………………………………………73
3ـ13ـ نتایج آزمون XRD نمونه پارچه های پلی استر در حالت لیزر قبل از رنگرزی ………………………………………..77
3ـ14ـ نتایج آزمون XRD نمونه پارچه های پلی استر در حالت لیزر بعد از رنگرزی ………………………………………….78
3ـ15ـ نتایج آزمون XRD نمونه پارچه های 10L و 10D در شدت لیزری ثابت ………………………………………………..79
3ـ16ـ مقادیر سختی خمش در جهت تار نمونه پارچه های پلی استر زرد …………………………………………………..81
3ـ17ـ مقادیر سختی خمش در جهت تار نمونه پارچه های پلی استر قرمز ………………………………………………….82
3ـ18ـ مقادیر سختی خمش در جهت تار نمونه پارچه های پلی استر آبی ……………………………………………………83
3ـ19ـ مدت زمان جذب قطره آب توسط پارچه های پلی استر رنگی لیزر شده …………………………………………….. 85

فهرست اشکال

1ـ1ـ فرآیند پلیمریزاسیون پلی استر داکرون و تریلن ………………………………………………………………………….5
1ـ2ـ فرآیند تولید الیاف و نخ پلی استر …………………………………………………………………………………………6
1ـ3ـ اصل هویگنس ……………………………………………………………………………………………………………. 11
1ـ4ـ آزمایش یانگ ……………………………………………………………………………………………………………….11
1ـ5ـ تعیین طول موج نور ………………………………………………………………………………………………………..12
1ـ6ـ امواج نوری همفاز و تشکیل نوار روشن روی پرده (تداخل سازنده)…………………………………………………..12
1ـ7ـ امواج نوری غیر همفاز و تشکیل نوار تیره روی پرده (تداخل ویرانگر) ………………………………………………….13
1ـ8ـ تفاوت نور معمولی با نور پلاریزه ………………………………………………………………………………………….14
1ـ9ـ انتشار موج الکترومغناطیسی …………………………………………………………………………………………….14
1ـ10ـ طیف الکترو مغناطیس ……………………………………………………………………………………………………15
1ـ11ـ اثر فتوالکتریک ……………………………………………………………………………………………………………..16
1ـ12ـ مدل اتمی ……………………………………………………………………………………………………………….. 18
1ـ13ـ لیزرگازی …………………………………………………………………………………………………………………. 25
1ـ14ـ لیزر با لوله بسته ………………………………………………………………………………………………………… 28
1ـ15ـ لیزر موجبر …………………………………………………………………………………………………………………28
1ـ16ـ لیزر با جریان گاز ………………………………………………………………………………………………………….29
1ـ17ـ لیزر TEA .ا…………………………………………………………………………………………………………………30
1ـ18ـ اثر طول موج لیزر بر ساختارهای سطحی یک منوفیلامنت PETP.ا…………………………………………………..31
1ـ19ـ تغییر ساختارهای سطحی PETP چند رشته ای پس از تابش بر نمونه های یکسان
با افزایش تعداد پالس های لیزر ……………………………………………………………………………………………….. 33
1ـ20ـ ساختارهای سطحی روی یک منوفیلامنتPETP بعد از تـابش بـا افـزایش تعـداد
پالس های لیزر در نمای کناری …………………………………………………………………………………………………. 33
1ـ21ـ نمای شماتیک از دستگاه لیزر طراح سطح کالا ………………………………………………………………………. 46
1ـ22ـ مکانیزم ایجاد طرح بر سطح کالا توسط دستگاه لیزر ………………………………………………………………….. 46
2ـ1ـ ساختار شیمیایی رنگزاهای دیسپرس بکار رفته …………………………………………………………………………..48
2ـ2ـ دستگاه لیزر طراح سطح پارچه ساخت کمپانی LST ا……………………………………………………………………..49
3ـ1ـ تفاوت ساختار سطحی لیزر شده (ناحیـه پـایین) و لیـزر نـشده (ناحیـه بـالا) پارچـه ………………………………….75
3ـ2ـ تأثیر شدت لیزر برساختار سطحی پارچه پلی استر ………………………………………………………………………76

 

فصل اول
کلیـات
١ـ١ـ پلی استر :
امروزه الیاف پلی استر یکی از کاربردی ترین و پرمصرف ترین الیاف مصنوعی در جهانمحسوب می شود بطوریکه علاوه بر پوشاک ، رومبلی ، پرده ای و منسوجات بی بافت ، درمصارف صنعتی از قبیل ساخت تسمه نقاله ، شیلنگ های آتش نشانی ، پوشش سطوح آهنی وتور ماهی گیری کاربرد دارند.
برای اولین بار کاروترز ثابت کرد که الیاف پلی استر را می توان از گلیکول ها و اسیدهای دوعاملی تهیه کرد. اما الیاف تولید شده توسط او به سهولت هیدرولیزمی شدند و در مقابل موادشیمیایی پایدار نبودند. همچنین نقطه ذوب این الیاف نیز بسیار کم بود. بعدهاWhin Field و Dickson با وارد ک ردن حلقه ه ای آروماتی ک در پل ی اس تر خطی با وزن مولک ولی کافی ،باعث افزایش نقطه ذوب و پایداری شیمیایی الیاف پلی استر شدند و این الیاف را بصورتتجاری تولید نمودند [١].
تاکنون الیاف پلی استر با نامهای تجاری متفاوت در نقاط مختلف جهان تولید شده است که ازآن جمله می توان به الیاف تریلن (کمپانیI.C.I انگلستان ) ، داکرون (کمپانی دوپونت امریکا) ، ترویرا (کمپانی هوخست آلمان) ، ترگال (کمپانی رودیاستا فرانسه) و تترون (کمپانی تیینژاپن) اشاره نمود [٢].
١ـ١ـ١ـ فرآیند تولید الیاف پلی استر :
پلیمر خطی پلی استر از واکنش پلیمریزاسیون تراکمی یک دی الکل با یک دی اسید بدست می آید . در صورتیکه دی الکل مربوطه اتیلن گلیکول و دی اسید از نوع ترفتالیک اسید باشد ،پلی استر حاصل اصطلاحًاً تریلن نامیده می شود. اما اگر به جای ترفتالیک اسید از دی متیلترفتالات استفاده گردد محصول بدست آمده داکرون نامیده می شود.
تهیه داکرون نسبت به تریلن برتری دارد چون محصول جانبی فرآیند تهیه داکرون متانول (CH3OH ) می باشد که نقطه جوش آن کمتر از نقطه جوش آب (محصول جانبی فرآیند تهیهتریلن) می باشد. بنابراین راحت تر تبخیر شده و از محیط فرآیند سریعتر خارج می گردد.
پس از انجام عملیات پلیمریزاسیون ، محصول بدست آمده بصورت چیپس یا گرانول جهت ذوب ری سی ب ه دس تگاه اک سترودر تغذی ه گردی ده و پلیم ر م ذاب پ س از عب ور از رش ته س ازبصورت لیف در آمده و تحت کشش قرار می گیرد. الیاف بدست آمده به علت ویژگی هایم ورد نظ ر ک ه در تولی دات بع دی م ورد انتظ ار م ی باش د م ی توانن د ب صورت الی اف ممت د(فیلامن ت) و ی ا الی اف کوت اه ش ده (اس تیپل) تولی د ش وند. در ش کل (١-٢) مراح ل تولی د الی اف پلی استر در کارخانه پلی اکریل اصفهان نشان داده شده است[٣].
با توجه به اینکه سطح طولی فیلامنت پلی استر صاف و سطح مقطع آن مدور می باشد و خصوصیات نساجی الیاف طبیعی را ندارد ، لذا پارچه هایی که با فیلامنتهای ممتد پلی استربافته می شوند لغزنده بوده و قدرت ایزولاسیون گرمایی کمی داشته و قادر به انتقال رطوبتنمی باشند . در نتیجه پوشش مطبوعی ندارند. بنابراین به منظور نزدیک کردن خصوصیاتنساجی الیاف پلی استر به الیاف طبیعی ، یا آنها را بصورت الیاف کوتاه در آورده و پس ازمخل وط ک ردن ب ا الی اف دیگ ر نظی ر پنب ه ، پ شم و ی ا وی سکوز تح ت عملی ات ری سندگی ق رار می دهند و یا با انجام عملیات تکسچرایزینگ ، در فیلامنتهای ممتد پلی استر فر و موج ایجادمی کنند [۴].
١-١-٢-خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پلی استر :
مقاومت بیولوژیکی الیاف پلی استر بالا است بطوریکه عواملی نظیر بید یا کپک آسیبی بهالیاف نمی رسانند ولی پارچه ای که عملیات تکمیلی روی آن انجام گرفته است محیط مناسبیب رای رش د بی د و غی ره اس ت. الی اف پل ی اس تر مانن د هم ه الی اف دیگ ر وقت ی ک ه ب رای م دت فوق العاده زیادی در معرض نور آفتاب قرار گیرند ، بدلیل جذب نور ماوراء بنفش ، مقاومتخ ود را ت ا ح دودی از دس ت م ی دهن د ام ا در پ شت شی شه ک ه باع ث ح ذف ن ور م اوراء ب نفش می شود مقاومتشان از الیاف دیگر بیشتر است به همین ج هت برای مصارفی نظیر پرده اطاقمناسب می باشند. نقطه ذوب الیاف پلی استرC o٠۵٢ بوده و مقاومت آنها در برابر اسیدهایضعیف حتی در درجه حرارت جوش خوب است. الکل ها ، کتن ها ، صابون ها و مواد بازیضعیف اثر چندانی بر روی الیاف پلی استر ندارد اما قلیایی های قوی در دمای بالا از مقاومتلیف می کاهد. مقاومت الیاف پلی استر در برابر ترکیبات اکسیدکننده و احیا کننده بالا است. بههمین خاطر الیاف پلی استر با آنکه نیاز چندانی به سفید کردن ندارند ولی در صورت لزوم م ی ت وان از کلری ت س دیم ب ه عن وان س فید کنن ده جه ت بهت ر س فید ک ردن الی اف اس تفاده نم ود .
مناسب ترین معرف الیاف پلی استر نیتروبنزن است که اگر به مدت ٢ دقیقه در آن جوشاندهشود زنجیر پلیمری کاملا متلاشی می گردد. البته از مخلوط دو قسمت تتراکلرید اتیلن و سهق سمت فن ل نی ز م ی ت وان اس تفاده نم ود. مت اکرزول گ رم نی ز باع ث حلالی ت الی اف پل ی اس تر می گردد . دانسیته الیاف پلی استر 3cmg ٣٩/١ می باشد. بنابراین از الیاف پنبه سبک تر و ازالی افی چ ون ن ایلون و پ شم س نگین ترن د. ج ذب رطوب ت الی اف پل ی اس تر در ش رایط معم ولی
۵/٠-۴/٠ درص د اس ت ک ه ن سبت ب ه الی اف طبی ع ی ، اس تات و ن ایلون ج ذب رطوب ت پایین تری دارند [١].
استحکام کشش و ازدیاد طول تا حد پارگی الیاف پلی استر بستگی به میزان کششی دارد که درحین تولید به آنها وارد می شود. هرچه کشش بیشتر باشد ، استحکام آن افزایش اما ازدیاد طولتا حد پارگی آن کاهش می یابد. در جدول (١-١) استحکام و درصد ازدیاد طول تا حد پارگیبرای فیلامنت های محکم (الیاف پلی استر صنعتی) ، معمولی و الیاف کوتاه پلی استر نشانداده شده است.
جدول ١ـ١ : استحکام ودرصد ازدیاد طول تا حد پارگی برای فیلامنت های مختلف پلی استر[٢] الیاف کوتاه فیلامنت معمولی فیلامنت محکم
١-١-٣- رنگرزی پلی استر :
الیاف پلی استر اصلاح نشده به دلیل کمبود گروههای فعال در ساختار خود فقط می توانند ازطریق حبس مولکولی طبقاتی از مواد رنگزا که حلالیت آنها در آب کم است ، تا یک عمقمفید رنگرزی شوند. این طبقات ، مواد رنگزای دیسپرس ، برخی از ترکیبات آزوئیک که بهروش توسعه یافته ای به کار می روند و تعدادی ترکیبات که عموما به عنوان مواد رنگزای خمی یا پیگمنت ها مصرف می شوند و حلالیت و وزن مولکولی نسبتا کم آنها سبب می شودکه بتوانند به داخل الیاف نفوذ نمایند را شامل می شوند.
الی اف پل ی اس تر اص لاح ش ده ب ه وس یله ک وپلیمریزه ک ردن ب ا منومره ای اس یدی ، نظی ر »۵ ـ س ولفو ایزوفتالی ک اس ید« ی ا ب ه طری ق مخل وط ک ردن افزای شی ب ا ی ک افزودن ی سولفونیک دار شده که وزن مولکولی آن به اندازه کافی بالا باشد ، تمایل به جذبشان (افینیته ) نسبت به مواد رنگزای بازیک افزایش پیدا می کند [١].
از آنجا که درجه کریستالینیتی در الیاف پلی استر بالا بوده و ساختار بسیار بسته ای دارن د ،نفوذ مولکولهای رنگزای دیسپرس به داخل لیف در شرایط عادی بسیار مشکل می باشد و جهت رنگرزی لازم است که از دمای بالاتر از جوش و یا از مواد متورم کننده به نام کریر کهبتوانند ساختار لیف را باز کرده و نفوذ رنگزا را امکان پذیر سازد ، استفاده گردد [۵].
فرآیند رنگ رزی الیاف پلی استر با مواد رنگزای دیسپرس از یک مکانیزم چهار مرحله ای بهشرح ذیل تبعیت می کند :
١ـ مقداری از ماده رنگزا در آب موجود در حمام رنگرزی حل می شود.
٢ـ مولکول های ماده رنگزا از داخل محلول به سطح لیف انتقال می یابند.
٣ـ محلول موجود در حمام رنگرزی ، مجددا با حل شدن مقداری از ماده رنگزای جامد بهحالت دیسپرس پر می شود.
۴ـ م اده رنگ زای ج ذب ش ده در س طح الی اف ، ب ه حال ت ت ک مولک ولی ب ه داخ ل الی اف نف وذ می کند [١].
رنگرزی کالای پلی استر ممکن است به دو روش غیرمداوم و یا مداوم انجام شود. در روشغیرم داوم ک ه عموم ا جه ت رنگ رزی ک الا ب ه ص ورت الی اف ، ن خ و پارچ ه درماش ین ه ایرنگرزی جت ، ژیگر و یا وینچ بکار می رود ، نفوذ مولکول رنگزا به داخل الیاف یا از طریق استفاده از کریر در دمای جوش صورت می گیرد و یا از طریق بالا بردن دمای حمامرنگرزی تاc o130صورت می پذیرد. در روش مداوم که به روش ترموزول موسوم می باشدو منحصر ًاً جهت رنگرزی پارچه پلی استر بکار می رود ، جهت باز نمودن ساختمان بستهپلی استر از دمای بالا (C −225C o185) استفاده می شود . در دمای بالا ، رنگزای دیسپرس ازفرم فیزیکی جامد به گاز تبدیل می شود و به داخل الیاف نفوذ می کند [

کاربرد لیزر در نساجی و بررسی لیزر به صورت خاص بر روی خواص پارچه های رنگی پلی استر

کاربرد لیزر در نساجی و بررسی لیزر به صورت خاص بر روی خواص پارچه های رنگی پلی استر

فصل دوم
٢ـ١ـ مواد مورد استفاده :
٢ـ١ـ١ـ مشخصات پارچه پلی استر مورد استفاده جهت انجام آزمایشات :
پارچه پلی استر مورد استفاده جهت انجام آزمایشات دارای طرح بافت ساتین تاری بوده که نختار آن از نوع نخ تکسچره اینترمینگل قوی با نمرهden ٠۵١ و نخ پود آن از نوع نخ تکسچرهساده با نمرهden ٠۵١ می باشد. تراکم تاری پارچه پلی استر ٠۶ و تراکم پودی آن ۴٣ بوده ووزن آن 2g m ٠۶١ می باشد.
٢ـ١ـ٢ـ مشخصات مواد رنگزا مورد استفاده جهت انجام آزمایشات :
رنگ رزی پارچ ه ه ای پل ی اس تر ب ا اس تفاد از س ه رنگ زای دی سپرس آب ی ، قرم ز و زرد ب امشخصات ذیل که همگی در شرکت الوان ثابت تولید شده اند ، صورت گرفت :

٢ـ٢ـ روش انجام کار :
٢ـ٢ـ١ـ روش انجام عملیات لیزر :
به منظور انجام عملیات لیزر بر سطح پارچه از یک دستگاه لیزرLST TEX-100 سا خت کمپ انی LST ١ اس تفاده گردی د. لی زر ای ن دس تگاه از ن وع 2CO ب ا ت وان خروج یW ١٠٠ـ ٠ می باشد . شاسی این دستگاه و لوازم جانبی آن از قبیل فک ثابت ، متحرک ، میز کار و قسمتهای اصلی منتقل کننده پرتو نور خروجی لیزر بر روی سطح پارچه که اصطلاحًاً قسمت طراحی دستگاه لیزر می باشد ، ساخت کشور امریکا است. تعیین مقادیر مختلف پارامترهایلی زری از قبی ل س رعت لی زر ( Jump speed و Mark speed) ت وان خروج ی لی زر(power) و همچنین طرح لیزری مورد نظر از طریق یک نرم افزار کامپیوتری متصل بهسیستم لیزر امکان پذیر می باشد.

Mark speed در واقع زمانی را که پرتو لیزر روی هر پیکسل سپری می کند را نشان می دهد . با توجه به اینکه سرعت عکس زمان می باشد بنابراین واضح است که هر چه میزانMark speed افزایش یابد پرتو لیزر زمان کمتری را روی هر پیکسل سپری نموده و ازعمق نفوذ آن به ساختار پارچه کاسته می شود .همچنینJump speed در حقیقت سرعتیاس ت ک ه گالوانومتره ا ب رای رف تن از ی ک پیک سل ب ه پیک سل بع دی بک ار خواهن د ب رد. ای ن سرعت باید بطور دقیق تنظیم شود تا آینه ها بتوانند پرتو لیزر را بطور دقیق به نقاط مورد

1- Laser System Technology
نظر انتقال دهند. به منظور بررسی اثر power , Jump speed , Mark speed پرتو لیزربر خصوصیات رنگی پارچه پلی استر ، در ابتدا مقادیر حداکثر و حداقل اثر این پارامترها برپارچه پلی استر از طریق آزمایشات متعدد به دست آمد و سپس با استفاده از روش های آماریمقادیر مختلف این پارامترها تعیین و در دو حالت لیزر قبل از رنگرزی (L) و لیزر بعد ازرنگرزی (D) بر پارچه های پلی استر اعمال گردید. (جدول ٢ـ١)
با توجه به اینکه برای هر یک از ٣ پارچه رنگی آبی ، قرمز و زرد ٢٠ نمونه در حالت (L) و ٢٠ نمونه در حالت (D) در نظر گرفته شده است ، بر این اساس تعداد ١٢٠ نمونه تهیه شدهاست. همچنین طرح لیزری ایجاد شده بر روی سطح پارچه پلی استر به شکل یک مربع باابعاد cm۵٢ توسط نرم افزار متصل به سیستم لیزری تعیین گردید.
٢ـ٢ـ٢ـ روش انجام عملیات رنگرزی :
قب ل از انج ام عملی ات رنگ رزی ، پارچ ه پل ی اس تر ب ه س ه قطع ه ب زرگ ب ا ابع اد cm ٣٠٠ ×٢٠٠جهت رنگرزی با سه رنگزای دیسپرس آبی ، زرد و قرمز تفکیک گردید کههر قطعه شامل ٢ بخش لیزر شده و لیزر نشده بود. هر یک از این قطعات پس از توزین توسطآب ج وش و gl ۵/٠ ص ابون نانیونی ک ب ه م دت ١٠ دقیق ه تح ت عملی ات شست شوی قب ل از رنگرزی قرار گرفتند. در مرحله بعد هر یک از قطعات پارچه پلی استر پس از پیچیده شدنبه دور یک بیم مشبک ، در داخل یک ماشین رنگرزی جت ساخت کمپانیBruckner آلمانق رار داده ش دند و ب رای ه ر رن گ ب ه ط ور جداگان ه و طب ق ن سخه ج دول (٢-٢) و گ راف رنگرزی(٢-١) تحت عملیات رنگرزی قرار گرفتند.

جدول ٢ـ٢ : نسخه رنگرزی برای هر یک از رنگزاهای دیسپرس بکاررفته
نام رنگزا C.I. Disperse Blue 56 C.I. Disperse Red 60 C.I. Disperse yellow 211
(%) رنگزا ١ ١ ١
Rucogal POL
(دیسپرس و یکنواخت کننده)(g/l ) ١ ١ ١
اسید اسیتیک
(g/l)pH=4/5-5 0/25 0/25 0 / 25
در مرحله بعد رنگزا از حمام رنگرزی تخلیه و پارچه تحت عملیات شستشوی احیایی طبقنسخه ذیل گرفت
جدول ٢ـ٣ : نسخه شستشوی احیایی پارچه های پلی استر
هیدرو سولفیت سدیم (g/l) 1
سود (٠۴ درجه بومه) (g/l) 2
صابون نانیونیک(g/l) 1
دما و زمان 10 دقیقه × Co85

پس از پایان عملیات رنگرزی ، قسمت لیزر نشده هر قطعه پارچه ، تحت عملیات لیزر قرارگرفت (حالت D).
٢ـ٢ـ٣ـ نحوه انجام آزمایش طیف سنجی :
به منظور ارزیابی تغییرات رنگی ناشی از اثر لیزر بر پارچه پلی استر ، هر یک از ١٢٠ نمونه رنگی لیزر شده به همراه نمونه پارچه رنگی لیزر نشده به عنوان نمونه کنترل ، بااستفاده از یک اسپکترو فتومتر انعکاسی ساخت کمپانی هندی ـ آمریکایی COLOR GUID تحت شرایط ذیل مورد تست طیف سنجی انعکاسی قرار گرفت و به کمک نرم افزارDEMO مولفه های رنگ ، تغییرات رنگی و روشنایی هر نمونه تعیین گردید.
Color space : CIE LAB (1976) Illum : D65 wavelength : 400-700 nm observe : 10 Degree
٢ـ٢ـ۴ـ نحوه انجام آزمایشات مربوط به تعیین ثبات رنگی :
٢ـ٢ـ۴ـ١ـ تعیین ثبات نوری :
به منظور تعیین ثبات رنگی نمونه پارچه های لیزر شده در برابر نور روز ، روش استانداردISO 105-B 01 مورد استفاده قرار گرفت. در این روش نیمی از نمونه های رنگی لیزر شدهو معیار آبی پوشانده شده و به مدت ٣ روز تحت زاویه o45نسبت به خط افق در معرض نورخورشید قرار گرفتند. پس از این مدت اختلاف بین دو قسمت نور دیده و نور ندیده نمونه ها باتغییر ایجاد شده در معیار آبی مقایسه گردید و درجه ثبات نوری برای هر نمونه تعیین و بادرجه ثبات نوری نمونه کنترل (نمونه رنگی لیزر نشده) مقایسه گردید.
٢ـ٢ـ۴ـ٢ـ تعیین ثبات مالشی :
ثبات مالشی نمونه های رنگی لیزر شده با استفاده از روش استاندارد ISO 105-X12 موردارزیابی قرار گرفت. در این روش که با استفاده از یک دستگاهcrockmeter انجام شد ، ابتدااز هر نمونه رنگی لیزر شده ، دو قطعه پارچه با ابعادcm ۵×۴١ برای مال ش خشک و دوقطعه دیگر جهت مالش مرطوب بریده شد. این دو قطعه یکی در جهت تار و دیگری در جهتپود به طور ثابت و صاف در قسمت تحتانی دستگاه قرار داده شدند. در مرحله بعد به ازای هری ک از حال ت ه ای م ذکور ، ی ک قطع ه پارچ ه پنب ه ای ب دون آه ار و س فیدگری ن شده ب ا ابع ادcm۵×۵ به عنوان نمونه مالش دهنده تهیه گردید. سپس نمونه پنبه ای در قسمت فوقانی دستگاهنصب شده و با ١٠٠ مرتبه حرکت رفت و برگشتی به میزانcm ١٠ بر روی نمونه رنگیلیزر شده مالش داده شد . پس از انجام مراحل فوق تغییرات رنگی نمونه های مالش داده شده بامعیار خاکستری مقایسه و درجه ثبات مال شی هر نمونه تعیین و با درجه ثبات مال شی نمونهکنترل (نمونه رنگی لیزر نشده) مقایسه گردید.

٢ـ٢ـ۴ـ٣ـ تعیین ثبات شستشویی :
با استفاده از روش استانداردISO 105-C 03 ثبات شستشویی نمونه های رنگی لیزر شدهتعیین گردید . برای این منظور در ابتدا به ازای هر یک از حالات ١٢٠ گانه نمونه ای مرکببا ابعاد cm ١٠ ×۴ شامل نمونه رنگی لیزر شده که مابین یک قطعه پارچه سفید پلی استر ویک قطعه پارچه پنبه ای قرار گرفته بود و سپس از ۴ طرف به هم دوخته شده بودند ، تهیهگردید. در مرحله بعد هر نمونه مرکب در داخل یک حمام حاویg ۵ صابون وg ٢ کربناتس دیم در l١ آب ق رار گرف ت و در دم ای co60 هم راه با انج ام عملی ات مک انیکی به م دت ٣٠ دقیقه تحت شستشو قرار گرفت.
در انتها نمونه را از حمام خارج کرده و پس از آبکشی و خشک نمودن با استفاده از مقیاسخاکستری مورد ارزیابی قرار داده و عدد مربوط به درجه ثبات شستشویی آن با درجه ثباتشستشویی نمونه کنترل (نمونه رنگی لیزر نشده) مقایسه گردید.
٢ـ٢ـ۵ـ نحوه تهیه تصاویر SEM :
ساختار سطحی نمونه های لیزر شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشیPhilips XL30 ساخت کشور هلند مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی ابتدا قطعه ای به ابعاد cm ١ × ١ از قست لیزر شده و مرز مشترک قسمت لیزر شده و قسمت لیزر نشده نمونه هایمنتخب ( 20D , 20L , 16D , 16L , 12L , 11L , 8L , 3D) و همچنین نمونه کنترل(نمونه رنگی لیزر نشده) تهیه گردید. علت انتخاب این نمونه ها ، وجود اختلاف فاحش درظاهر نمونه ها بود. در مرحله بعد بر روی نمونه با استفاده از دستگاهsputter coater مدل
SCD 005 ساخت کمپانیBAL – TEC سوئیس و به روشP.V.D ١ لایه ای از طلا به
ضخامت حدود oA ١٠٠ نشانده شد تا سطح آنها دارای هدایت الکتریکی گردد. سپس نمونهپارچه های مطلا شده در داخل میکروسکوپSEM قرار داده شده و تصاویری با بزرگنماییهای مختلف بین ٢٢ تا ٢٠٠٠٠ از آنها تهیه گردید.
٢ـ٢ـ۶ـ نحوه انجام آزمون XRD ٢ :
به منظور بررسی اثر لیزر بر کری ستالینیتی (درصد کریستا لینیتی و اندازه کریستالی ) نمونهپارچه ه ای رنگ ی پل ی اس تر از آزم ایش پ راش اش عه(XRD) X اس تفاده گردی د. در ابت دا ٢ نمون ه از پارچ ه ه ایی ک ه قب ل از عملی ات رنگ رزی تح ت ت ابش لی زر ق رار گرفت ه ان د (9L , 10L) و ٢ نمونه از پارچه هایی که بعد از عملیات رنگرزی تحت تابش لیزر قرار

1 – Physical Vapor deposition
2- X-ray diffraction
گرفته اند (D ، ١۵ D١٠) به همراه یک نمونه پارچه رنگی لیزر نشده به عنوان نمونه کنترلانتخاب گردیدند . علت این انتخاب اختلاف فاحش در ظاهر نمونه های مذکور در اثر اعمالمقادیر مختلف پارامترهای لیزری (power , Mark speed , Jump speed) بود . نمونه هاپس از آماده سازی در داخل یک دیفرکتومتر مدلpert MPD ساخت کمپانیPhilips هلندقرار گرفتند . در این دیفرکتومتر از تیوپCuKα با طول موج 54051/1=λ و ولتاژkV ٠۴ و جری ان mA ٠۴اس تفاده ش ده ب ود. ب ا توج ه ب ه اینک ه ی ک طی ف پ راش اش عهXRD) X ) مجموع ه ای ازپی ک ه ای کری ستالی و ی ک پی ک آم ورف م ی باش د ، درص د کری ستالینیتی ب هدس ت آم ده از ان دازه گی ری ه ای اش عه X ب ه ص ورت ن سبت ش دت پی ک ه ای کری ستالی ب همجموع شدت های کریستالی و آمورف تعیین شد.

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان