مقدمه
در ده ه ه ای گذش ته تلاش های فراوان ی در زمين ه به ره گي ری از تکنولوژيه ای پي شرفته درص نعت ن ساجی ص ورت گرفت ه اس ت. يک ی از اي ن تلاش ها اس تفاده از تکنول وژی لي زر در زمينه های مختلف صنعت نساجی می باشد. ايجاد طرح و اشکال متنوع با استفاده از برشليزری روی منسوج ، ايجاد طرح و اشکال مختلف از طريق تغيير رنگ يا بی رنگ کردنموضعی منسوج توسط ليزر ، اتصال منسوجات ترموپلاست به يکديگر با استفاده از جوشليزری (دوخت ليزری) ، تميز کردن الياف کشف شده از آثار باستانی توسط ليزر و بهبود ساختار سطحی الياف به کمک ليزر به منظور ايجاد خواص ويژه در الياف ، نمونه هايی ازبکارگيری تکنيک ليزر در صنعت نساجی به شمار می روند.
امروزه الياف و منسوجات پلی استر بدليل دارا بودن برخی خصوصيات مطلوب مانند استحکامو ثب ات رنگ ی ب الا ، يک ی از ک اربردی ت رين و پرم صرف ت رين من سوجات جه ان مح سوب می شوند.
بالا بودن هزينه و ميزان مصرف مواد و انرژی و همچنين آلودگی های زيست محيطی ناشیاز فرآين دهای مت داول چ اپ و تکمي ل کالاه ای پل ی اس تر از ي ک س و ، و وج ود ويژگ ی ه ایمنحصر به فرد پرتو ليزر مانند واگرايی کم و موازی بودن ، شدت زياد و هماهنگی از سویديگر ، لزوم استفاده از تکنيک ليزر را به عنوان روشی دقيق و سريع در اين زمينه بيش ازپيش آشکار می سازد.
تابش ليزر بر پلی استر می تواند منجر به اصلاح ساختار سطحی آن گردد و خواص فيزيکی وشيميايی آنرا تحت تأثير قرار دهد. در نتيجه قابل باور است که اصلاح سطحی اثر مهمی برخصوصيات نساجی پلی استر داشته باشد.
نکت ه ای ک ه در اينج ا ح ائز اهمي ت م ی باش د انتخ اب ن وع لي زر مناس ب و همچن ين تعي ينپارامترهای ليزری مؤثر جهت ايجاد تغيير در ساختار سطحی منسوج پلی استر می باشد. در اين تحقيق از ليزر گاز 2CO به دليل کاربرد عمده آن در علوم و صنعت ، استفاده گرديد وميزان تأثير توان خروجی ليزر (Power) و سرعت ليزر (Mark Speed و Jump Speed) به عنوان پارامترهای ليزری مؤثر در اصلاح ساختار سطحی پارچه پلی استر مورد بررسیقرار گرفت . به منظور کشف اين حقيقت که چه خاصيتی از پلی استر رنگرزی شده تحت تأثيرت ابش لي زر واق ع ش ده اس ت ، آزماي شات و اب زار آلات مختلف ی جه ت س نجش و توص يف نمون ه ه ای عم ل ش ده بک ار گرفت ه ش د. در اي ن راس تا از ميکروس کوپ الکترون ی روب شی(SEM) جه ت تهي ه ت صاوير از تغيي ر س اختار س طحی نمون ه پارچ ه ه ای لي زر ش ده به ره گرفته شد . همچنين تغييرات رنگی ناشی از تابش ليزر بر نمونه پارچه های پلی استر نيز بااستفاده از اسپکترو فتومتر انعکاسی مورد سنجش قرار گرفت. آزمون پ راش اشعهXRD) X ) به منظور تعيين اندازه کريستالی و درصد کريستالينيتی نمونه های ليزر شده با استفاده از يکديفرکتومتر انجام شد. همچنين ميزان سختی خمش ، ميزان جذب آب و ثبات رنگی پارچه هایپلی استر ليزر شده نيز از موارد ديگری بودند که در اين تحقيق مورد ارزيابی 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 الياف پلی استر يکی از کاربردی ترين و پرمصرف ترين الياف مصنوعی در جهانمحسوب می شود بطوريکه علاوه بر پوشاک ، رومبلی ، پرده ای و منسوجات بی بافت ، درمصارف صنعتی از قبيل ساخت تسمه نقاله ، شيلنگ های آتش نشانی ، پوشش سطوح آهنی وتور ماهی گيری کاربرد دارند.
برای اولين بار کاروترز ثابت کرد که الياف پلی استر را می توان از گليکول ها و اسيدهای دوعاملی تهيه کرد. اما الياف توليد شده توسط او به سهولت هيدروليزمی شدند و در مقابل موادشيميايی پايدار نبودند. همچنين نقطه ذوب اين الياف نيز بسيار کم بود. بعدهاWhin Field و Dickson با وارد ک ردن حلقه ه ای آروماتي ک در پل ی اس تر خطی با وزن مولک ولی کافی ،باعث افزايش نقطه ذوب و پايداری شيميايی الياف پلی استر شدند و اين الياف را بصورتتجاری توليد نمودند [١].
تاکنون الياف پلی استر با نامهای تجاری متفاوت در نقاط مختلف جهان توليد شده است که ازآن جمله می توان به الياف تريلن (کمپانیI.C.I انگلستان ) ، داکرون (کمپانی دوپونت امريکا) ، ترويرا (کمپانی هوخست آلمان) ، ترگال (کمپانی رودياستا فرانسه) و تترون (کمپانی تيينژاپن) اشاره نمود [٢].
١ـ١ـ١ـ فرآیند توليد الياف پلی استر :
پليمر خطی پلی استر از واکنش پليمريزاسيون تراکمی يک دی الکل با يک دی اسيد بدست می آيد . در صورتيکه دی الکل مربوطه اتيلن گليکول و دی اسيد از نوع ترفتاليک اسيد باشد ،پلی استر حاصل اصطلاحًاً تريلن ناميده می شود. اما اگر به جای ترفتاليک اسيد از دی متيلترفتالات استفاده گردد محصول بدست آمده داکرون ناميده می شود.
تهيه داکرون نسبت به تريلن برتری دارد چون محصول جانبی فرآيند تهيه داکرون متانول (CH3OH ) می باشد که نقطه جوش آن کمتر از نقطه جوش آب (محصول جانبی فرآيند تهيهتريلن) می باشد. بنابراين راحت تر تبخير شده و از محيط فرآيند سريعتر خارج می گردد.
پس از انجام عمليات پليمريزاسيون ، محصول بدست آمده بصورت چيپس يا گرانول جهت ذوب ري سی ب ه دس تگاه اک سترودر تغذي ه گردي ده و پليم ر م ذاب پ س از عب ور از رش ته س ازبصورت ليف در آمده و تحت کشش قرار می گيرد. الياف بدست آمده به علت ويژگی هایم ورد نظ ر ک ه در تولي دات بع دی م ورد انتظ ار م ی باش د م ی توانن د ب صورت الي اف ممت د(فيلامن ت) و ي ا الي اف کوت اه ش ده (اس تيپل) تولي د ش وند. در ش کل (١-٢) مراح ل تولي د الي اف پلی استر در کارخانه پلی اکريل اصفهان نشان داده شده است[٣].
با توجه به اينکه سطح طولی فيلامنت پلی استر صاف و سطح مقطع آن مدور می باشد و خصوصيات نساجی الياف طبيعی را ندارد ، لذا پارچه هايی که با فيلامنتهای ممتد پلی استربافته می شوند لغزنده بوده و قدرت ايزولاسيون گرمايی کمی داشته و قادر به انتقال رطوبتنمی باشند . در نتيجه پوشش مطبوعی ندارند. بنابراين به منظور نزديک کردن خصوصياتنساجی الياف پلی استر به الياف طبيعی ، يا آنها را بصورت الياف کوتاه در آورده و پس ازمخل وط ک ردن ب ا الي اف ديگ ر نظي ر پنب ه ، پ شم و ي ا وي سکوز تح ت عملي ات ري سندگی ق رار می دهند و يا با انجام عمليات تکسچرايزينگ ، در فيلامنتهای ممتد پلی استر فر و موج ايجادمی کنند [۴].
١-١-٢-خصوصيات فيزیکی و شيميایی پلی استر :
مقاومت بيولوژيکی الياف پلی استر بالا است بطوريکه عواملی نظير بيد يا کپک آسيبی بهالياف نمی رسانند ولی پارچه ای که عمليات تکميلی روی آن انجام گرفته است محيط مناسبیب رای رش د بي د و غي ره اس ت. الي اف پل ی اس تر مانن د هم ه الي اف ديگ ر وقت ی ک ه ب رای م دت فوق العاده زيادی در معرض نور آفتاب قرار گيرند ، بدليل جذب نور ماوراء بنفش ، مقاومتخ ود را ت ا ح دودی از دس ت م ی دهن د ام ا در پ شت شي شه ک ه باع ث ح ذف ن ور م اوراء ب نفش می شود مقاومتشان از الياف ديگر بيشتر است به همين ج هت برای مصارفی نظير پرده اطاقمناسب می باشند. نقطه ذوب الياف پلی استرC o٠۵٢ بوده و مقاومت آنها در برابر اسيدهایضعيف حتی در درجه حرارت جوش خوب است. الکل ها ، کتن ها ، صابون ها و مواد بازیضعيف اثر چندانی بر روی الياف پلی استر ندارد اما قليايی های قوی در دمای بالا از مقاومتليف می کاهد. مقاومت الياف پلی استر در برابر ترکيبات اکسيدکننده و احيا کننده بالا است. بههمين خاطر الياف پلی استر با آنکه نياز چندانی به سفيد کردن ندارند ولی در صورت لزوم م ی ت وان از کلري ت س ديم ب ه عن وان س فيد کنن ده جه ت بهت ر س فيد ک ردن الي اف اس تفاده نم ود .
مناسب ترين معرف الياف پلی استر نيتروبنزن است که اگر به مدت ٢ دقيقه در آن جوشاندهشود زنجير پليمری کاملا متلاشی می گردد. البته از مخلوط دو قسمت تتراکلريد اتيلن و سهق سمت فن ل ني ز م ی ت وان اس تفاده نم ود. مت اکرزول گ رم ني ز باع ث حلالي ت الي اف پل ی اس تر می گردد . دانسيته الياف پلی استر 3cmg ٣٩/١ می باشد. بنابراين از الياف پنبه سبک تر و ازالي افی چ ون ن ايلون و پ شم س نگين ترن د. ج ذب رطوب ت الي اف پل ی اس تر در ش رايط معم ولی
۵/٠-۴/٠ درص د اس ت ک ه ن سبت ب ه الي اف طبي ع ی ، اس تات و ن ايلون ج ذب رطوب ت پايين تری دارند [١].
استحکام کشش و ازدياد طول تا حد پارگی الياف پلی استر بستگی به ميزان کششی دارد که درحين توليد به آنها وارد می شود. هرچه کشش بيشتر باشد ، استحکام آن افزايش اما ازدياد طولتا حد پارگی آن کاهش می يابد. در جدول (١-١) استحکام و درصد ازدياد طول تا حد پارگیبرای فيلامنت های محکم (الياف پلی استر صنعتی) ، معمولی و الياف کوتاه پلی استر نشانداده شده است.
جدول ١ـ١ : استحکام ودرصد ازدياد طول تا حد پارگی برای فيلامنت های مختلف پلی استر[٢] الياف کوتاه فيلامنت معمولی فيلامنت محکم
١-١-٣- رنگرزی پلی استر :
الياف پلی استر اصلاح نشده به دليل کمبود گروههای فعال در ساختار خود فقط می توانند ازطريق حبس مولکولی طبقاتی از مواد رنگزا که حلاليت آنها در آب کم است ، تا يک عمقمفيد رنگرزی شوند. اين طبقات ، مواد رنگزای ديسپرس ، برخی از ترکيبات آزوئيک که بهروش توسعه يافته ای به کار می روند و تعدادی ترکيبات که عموما به عنوان مواد رنگزای خمی يا پيگمنت ها مصرف می شوند و حلاليت و وزن مولکولی نسبتا کم آنها سبب می شودکه بتوانند به داخل الياف نفوذ نمايند را شامل می شوند.
الي اف پل ی اس تر اص لاح ش ده ب ه وس يله ک وپليمريزه ک ردن ب ا منومره ای اس يدی ، نظي ر »۵ ـ س ولفو ايزوفتالي ک اس يد« ي ا ب ه طري ق مخل وط ک ردن افزاي شی ب ا ي ک افزودن ی سولفونيک دار شده که وزن مولکولی آن به اندازه کافی بالا باشد ، تمايل به جذبشان (افينيته ) نسبت به مواد رنگزای بازيک افزايش پيدا می کند [١].
از آنجا که درجه کريستالينيتی در الياف پلی استر بالا بوده و ساختار بسيار بسته ای دارن د ،نفوذ مولکولهای رنگزای ديسپرس به داخل ليف در شرايط عادی بسيار مشکل می باشد و جهت رنگرزی لازم است که از دمای بالاتر از جوش و يا از مواد متورم کننده به نام کرير کهبتوانند ساختار ليف را باز کرده و نفوذ رنگزا را امکان پذير سازد ، استفاده گردد [۵].
فرآيند رنگ رزی الياف پلی استر با مواد رنگزای ديسپرس از يک مکانيزم چهار مرحله ای بهشرح ذيل تبعيت 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 ليف انتقال می يابند.
٣ـ محلول موجود در حمام رنگرزی ، مجددا با حل شدن مقداری از ماده رنگزاي جامد بهحالت ديسپرس پر می شود.
۴ـ م اده رنگ زای ج ذب ش ده در س طح الي اف ، ب ه حال ت ت ک مولک ولی ب ه داخ ل الي اف نف وذ می کند [١].
رنگرزی کالای پلی استر ممکن است به دو روش غيرمداوم و يا مداوم انجام شود. در روشغيرم داوم ک ه عموم ا جه ت رنگ رزی ک الا ب ه ص ورت الي اف ، ن خ و پارچ ه درماش ين ه ایرنگرزی جت ، ژيگر و يا وينچ بکار می رود ، نفوذ مولکول رنگزا به داخل الياف يا از طريق استفاده از کرير در دمای جوش صورت می گيرد و يا از طريق بالا بردن دمای حمامرنگرزی تاc o130صورت می پذيرد. 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 ديسپرس ازفرم فيزيکی جامد به گاز تبديل می شود و به داخل الياف 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 آزمايشات دارای طرح بافت ساتين تاری بوده که نختار آن از نوع نخ تکسچره اينترمينگل 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 دي سپرس آب ی ، قرم ز و زرد ب امشخصات ذيل که همگی در شرکت الوان ثابت توليد شده اند ، صورت گرفت :

٢ـ٢ـ روش انجام کار :
٢ـ٢ـ١ـ روش انجام عمليات ليزر :
به منظور انجام عمليات ليزر بر سطح پارچه از يک دستگاه ليزرLST TEX-100 سا خت کمپ انی LST ١ اس تفاده گردي د. لي زر اي ن دس تگاه از ن وع 2CO ب ا ت وان خروج یW ١٠٠ـ ٠ می باشد . شاسی اين دستگاه و لوازم جانبی آن از قبيل فک ثابت ، متحرک ، ميز کار و قسمتهای اصلی منتقل کننده پرتو نور خروجی ليزر بر روی سطح پارچه که اصطلاحًاً قسمت طراحی دستگاه ليزر می باشد ، ساخت کشور امريکا است. تعيين مقادير مختلف پارامترهایلي زری از قبي ل س رعت لي زر ( Jump speed و Mark speed) ت وان خروج ی لي زر(power) و همچنين طرح ليزری مورد نظر از طريق يک نرم افزار کامپيوتری متصل بهسيستم ليزر امکان پذير می باشد.

Mark speed در واقع زمانی را که پرتو ليزر روی هر پيکسل سپری می کند را نشان می دهد . با توجه به اينکه سرعت عکس زمان می باشد بنابراين واضح است که هر چه ميزانMark speed افزايش يابد پرتو ليزر زمان کمتری را روی هر پيکسل سپری نموده و ازعمق نفوذ آن به ساختار پارچه کاسته می شود .همچنينJump speed در حقيقت سرعتیاس ت ک ه گالوانومتره ا ب رای رف تن از ي ک پيک سل ب ه پيک سل بع دی بک ار خواهن د ب رد. اي ن سرعت بايد بطور دقيق تنظيم شود تا آينه ها بتوانند پرتو ليزر را بطور دقيق به نقاط مورد

1- Laser System Technology
نظر انتقال دهند. به منظور بررسی اثر power , Jump speed , Mark speed پرتو ليزربر خصوصيات رنگی پارچه پلی استر ، در ابتدا مقادير حداکثر و حداقل اثر اين پارامترها برپارچه پلی استر از طريق آزمايشات متعدد به دست آمد و سپس با استفاده از روش های آماریمقادير مختلف اين پارامترها تعيين و در دو حالت ليزر قبل از رنگرزی (L) و ليزر بعد ازرنگرزی (D) بر پارچه های پلی استر اعمال گرديد. (جدول ٢ـ١)
با توجه به اينکه برای هر يک 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 اين اساس تعداد ١٢٠ نمونه تهيه شدهاست. همچنين طرح ليزری ايجاد شده بر روی سطح پارچه پلی استر به شکل يک مربع باابعاد cm۵٢ توسط نرم افزار متصل به سيستم ليزری تعيين گرديد.
٢ـ٢ـ٢ـ روش انجام عمليات رنگرزی :
قب ل از انج ام عملي 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 ديسپرس آبی ، زرد و قرمز تفکيک گرديد کههر قطعه شامل ٢ بخش ليزر شده و ليزر نشده بود. هر يک از اين قطعات پس از توزين توسطآب ج وش و gl ۵/٠ ص ابون نانيوني ک ب ه م دت ١٠ دقيق ه تح ت عملي ات شست شوی قب ل از رنگرزی قرار گرفتند. در مرحله بعد هر يک از قطعات پارچه پلی استر پس از پيچيده شدنبه دور يک بيم مشبک ، در داخل يک ماشين 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 عمليات رنگرزی قرار گرفتند.

جدول ٢ـ٢ : نسخه رنگرزی برای هر يک از رنگزاهای ديسپرس بکاررفته
نام رنگزا C.I. Disperse Blue 56 C.I. Disperse Red 60 C.I. Disperse yellow 211
(%) رنگزا ١ ١ ١
Rucogal POL
(ديسپرس و يکنواخت کننده)(g/l ) ١ ١ ١
اسيد اسيتيک
(g/l)pH=4/5-5 0/25 0/25 0 / 25
در مرحله بعد رنگزا از حمام رنگرزی تخليه و پارچه تحت عمليات شستشوی احيايی طبقنسخه ذيل گرفت
جدول ٢ـ٣ : نسخه شستشوی احيايی پارچه های پلی استر
هيدرو سولفيت سديم (g/l) 1
سود (٠۴ درجه بومه) (g/l) 2
صابون نانيونيک(g/l) 1
دما و زمان 10 دقیقه × Co85

پس از پايان عمليات رنگرزی ، قسمت ليزر نشده هر قطعه پارچه ، تحت عمليات ليزر قرارگرفت (حالت D).
٢ـ٢ـ٣ـ نحوه انجام آزمایش طيف سنجی :
به منظور ارزيابی تغييرات رنگی ناشی از اثر ليزر بر پارچه پلی استر ، هر يک از ١٢٠ نمونه رنگی ليزر شده به همراه نمونه پارچه رنگی ليزر نشده به عنوان نمونه کنترل ، بااستفاده از يک اسپکترو فتومتر انعکاسی ساخت کمپانی هندی ـ آمريکايی COLOR GUID تحت شرايط ذيل مورد تست طيف سنجی انعکاسی قرار گرفت و به کمک نرم افزارDEMO مولفه های رنگ ، تغييرات رنگی و روشنايی هر نمونه تعيين گرديد.
Color space : CIE LAB (1976) Illum : D65 wavelength : 400-700 nm observe : 10 Degree
٢ـ٢ـ۴ـ نحوه انجام آزمایشات مربوط به تعيين ثبات رنگی :
٢ـ٢ـ۴ـ١ـ تعيين ثبات نوری :
به منظور تعيين ثبات رنگی نمونه پارچه های ليزر شده در برابر نور روز ، روش استانداردISO 105-B 01 مورد استفاده قرار گرفت. در اين روش نيمی از نمونه های رنگی ليزر شدهو معيار آبی پوشانده شده و به مدت ٣ روز تحت زاويه o45نسبت به خط افق در معرض نورخورشيد قرار گرفتند. پس از اين مدت اختلاف بين دو قسمت نور ديده و نور نديده نمونه ها باتغيير ايجاد شده در معيار آبی مقايسه گرديد و درجه ثبات نوری برای هر نمونه تعيين و بادرجه ثبات نوری نمونه کنترل (نمونه رنگی ليزر نشده) مقايسه گرديد.
٢ـ٢ـ۴ـ٢ـ تعيين ثبات مالشی :
ثبات مالشی نمونه های رنگی ليزر شده با استفاده از روش استاندارد ISO 105-X12 موردارزيابی قرار گرفت. در اين روش که با استفاده از يک دستگاهcrockmeter انجام شد ، ابتدااز هر نمونه رنگی ليزر شده ، دو قطعه پارچه با ابعادcm ۵×۴١ برای مال ش خشک و دوقطعه ديگر جهت مالش مرطوب بريده شد. اين دو قطعه يکی در جهت تار و ديگری در جهتپود به طور ثابت و صاف در قسمت تحتانی دستگاه قرار داده شدند. در مرحله بعد به ازای هري ک از حال ت ه ای م ذکور ، ي ک قطع ه پارچ ه پنب ه ای ب دون آه ار و س فيدگری ن شده ب ا ابع ادcm۵×۵ به عنوان نمونه مالش دهنده تهيه گرديد. سپس نمونه پنبه ای در قسمت فوقانی دستگاهنصب شده و با ١٠٠ مرتبه حرکت رفت و برگشتی به ميزانcm ١٠ بر روی نمونه رنگیليزر شده مالش داده شد . پس از انجام مراحل فوق تغييرات رنگی نمونه های مالش داده شده بامعيار خاکستری مقايسه و درجه ثبات مال شی هر نمونه تعيين و با درجه ثبات مال شی نمونهکنترل (نمونه رنگی ليزر نشده) مقايسه گرديد.

٢ـ٢ـ۴ـ٣ـ تعيين ثبات شستشویی :
با استفاده از روش استانداردISO 105-C 03 ثبات شستشويی نمونه های رنگی ليزر شدهتعيين گرديد . برای اين منظور در ابتدا به ازای هر يک از حالات ١٢٠ گانه نمونه ای مرکببا ابعاد cm ١٠ ×۴ شامل نمونه رنگی ليزر شده که مابين يک قطعه پارچه سفيد پلی استر ويک قطعه پارچه پنبه ای قرار گرفته بود و سپس از ۴ طرف به هم دوخته شده بودند ، تهيهگرديد. در مرحله بعد هر نمونه مرکب در داخل يک حمام حاویg ۵ صابون وg ٢ کربناتس ديم در l١ آب ق رار گرف ت و در دم ای co60 هم راه با انج ام عملي ات مک انيکی به م دت ٣٠ دقيقه تحت شستشو قرار گرفت.
در انتها نمونه را از حمام خارج کرده و پس از آبکشی و خشک نمودن با استفاده از مقياسخاکستری مورد ارزيابی قرار داده و عدد مربوط به درجه ثبات شستشويی آن با درجه ثباتشستشويی نمونه کنترل (نمونه رنگی ليزر نشده) مقايسه گرديد.
٢ـ٢ـ۵ـ نحوه تهيه تصاویر SEM :
ساختار سطحی نمونه های ليزر شده با استفاده از ميکروسکوپ الکترونی روبشیPhilips XL30 ساخت کشور هلند مورد بررسی قرار گرفت. در اين بررسی ابتدا قطعه ای به ابعاد cm ١ × ١ از قست ليزر شده و مرز مشترک قسمت ليزر شده و قسمت ليزر نشده نمونه هایمنتخب ( 20D , 20L , 16D , 16L , 12L , 11L , 8L , 3D) و همچنين نمونه کنترل(نمونه رنگی ليزر نشده) تهيه گرديد. علت انتخاب اين 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 سوئيس و به روشP.V.D ١ لايه ای از طلا به
ضخامت حدود oA ١٠٠ نشانده شد تا سطح آنها دارای هدايت الکتريکی گردد. سپس نمونهپارچه های مطلا شده در داخل ميکروسکوپSEM قرار داده شده و تصاويری با بزرگنمايیهای مختلف بين ٢٢ تا ٢٠٠٠٠ از آنها تهيه گرديد.
٢ـ٢ـ۶ـ نحوه انجام آزمون XRD ٢ :
به منظور بررسی اثر ليزر بر کري ستالينيتی (درصد کريستا لينيتی و اندازه کريستالی ) نمونهپارچه ه ای رنگ ی پل ی اس تر از آزم ايش پ راش اش عه(XRD) X اس تفاده گردي د. در ابت دا ٢ نمون ه از پارچ ه ه ايی ک ه قب ل از عملي ات رنگ رزی تح ت ت ابش لي زر ق رار گرفت ه ان د (9L , 10L) و ٢ نمونه از پارچه هايی که بعد از عمليات رنگرزی تحت تابش ليزر قرار

1 – Physical Vapor deposition
2- X-ray diffraction
گرفته اند (D ، ١۵ D١٠) به همراه يک نمونه پارچه رنگی ليزر نشده به عنوان نمونه کنترلانتخاب گرديدند . علت اين انتخاب اختلاف فاحش در ظاهر نمونه های مذکور در اثر اعمالمقادير مختلف پارامترهای ليزری (power , Mark speed , Jump speed) بود . نمونه هاپس از آماده سازی در داخل يک ديفرکتومتر مدلpert MPD ساخت کمپانیPhilips هلندقرار گرفتند . در اين ديفرکتومتر از تيوپCuKα با طول موج 54051/1=λ و ولتاژkV ٠۴ و جري ان mA ٠۴اس تفاده ش ده ب ود. ب ا توج ه ب ه اينک ه ي ک طي ف پ راش اش عهXRD) X ) مجموع ه ای ازپي ک ه ای کري ستالی و ي ک پي ک آم ورف م ی باش د ، درص د کري ستالينيتی ب هدس ت آم ده از ان دازه گي ری ه ای اش عه X ب ه ص ورت ن سبت ش دت پي ک ه ای کري ستالی ب همجموع شدت های کريستالی و آمورف تعيين شد.

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان