لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

تاثیر کاربرد لیزر بر روی  خصوصیات منسوجات پلی استر

چکیده

در این مطالعه، اصلاح خصوصیات نساجی پلی استر با توجه به پرتوافکنی لیزر مورد بررسی قرار گرفته است که این خصوصیات عبارتند از: وزن و قطر لیف، استحکام کششی و ازدیاد طول، سائیدگی نخ، خمش، درخشندگی سطح پارچه، رطوبت پذیری، نفوذ پذیری هوا و حالت کریستالین یا تبلور. خصوصیاتی از قبیل رطوبت پذیری ونفوذ پذیری هوا به طور مثبت تاثیر گذاشته اند و این درحالی است که خصوصیات وزن و قطر لیف، مقاومت کششی سائیدگی نخ و خمش تاثیری متضاد را بر جای گذاشته‌اند. در این مطالعه مشخص گردید که پرتوافکنی لیزری تاثیری بر روی خصوصیات حجمی ‌پلیمر، بواسطه عمق نفوذ اندک آن، نداشته است و از اینرو تاثیر پرتوافکنی لیزر بر روی خصوصیات ساختاری و حجمی‌محدود می‌باشد. با این وجود، خصوصیات مرتبط با راحتی و کاربرد پلی استر قرار گرفته تحت فرآیند پرتوافکنی لیزر، به طور عمده‌ای تحت تاثیر تابش لیزری خواهد بود.

کلمات کلیدی: پلی‌استر، لیزر، منسوجات

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

۱- مقدمه

در دهه گذشته، تلاش قابل توجهی در زمینه توسعه روشهای سطحی مانند پرتوافکنی ماوراء بنفش پلاسما پرتوی الکترون و پرتوی یون برای اصلاح خصوصیات مواد نساجی انجام گرفته است. اصلاح لیزر بر روی سطح مواد یکی از پر مطالعه ترین تکنولوژی ها می‌باشد. بر این اساس، نشان داده شده است که موادی چون پلیمرها، چوب ها، فلزات، نیمه هادی‌ها،  دی‌الکتریک ها و کوارتز اصلاح شده توسط پرتوافکنی لیزر اغلب تغییرات فیزیکی و شیمیایی متنوعی را در سطح مواد مذکور از خود نشان می‌دهند. در مورد پلیمرها تعدادی از موارد دارای ساختاری متناسب  شیار دار یا مواج در ابعاد در حد میکرومتر بر روی سطح شکل می‌گیرند که همراه با روانی تابش یا پرتوافکنی لیزر در آنچه اصطلاحا «آستانه سایش» خوانده می‌شود می‌باشند، بطور مثال، پلیمر پرتوزایی شده با لیزری با طول موج ۲۴۸ نانومتر با انرژی حدود  ۳۰٫ پرتوافکنی لیزر پلیمرهای دارای درصد جذب بالا مانند پلی استر می‌تواند با اصلاحات مخصوص شکل یا مورفولوژی سطحی این پلیمرها صورت پذیرد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی هم بعد از پرتوافکنی لیزر تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. از اینرو مناسب است که باور کنیم اینگونه اصلاحات سطحی پلیمرها ممکن است تاثیر شگرفی در خصوصیات نساجی آنها داشته باشد. به منظور یافتن آنکه کدام ویژگی بر روی پلی استر توسط پرتوافکنی لیزر تاثیر می‌گذارد، آزمایشات مختلف و تجهیزات آزمایشگاهی متنوعی برای شناسایی نمونه های آزمایش شده مورد استفاده قرار گرفته اند.

در این مقاله تاثیر پرتوافکنی لیزر بر روی مهمترین خصوصیات نساجی پلی استر مورد مطالعه قرار گرفته است. این خصوصیات شامل وزن و قطر لیف، استحکام کششی و ازدیاد طول، ساییدگی نخ، خمش، درخشندگی سطحی، رطوبت پذیری، نفوذ هوا و تبلور می‌باشد.

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

۲- مضامین آزمایشی

تمام اندازه گیری ها با تلورانس ۵ درصد در نظر گرفته شده است.

۱-۲٫ مواد

پلی اتیلن ترفنولات یا همان لیف پلی استر موجود تجاری، نخ و پارچه برای این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته شد. تمامی‌نمونه ها به مدت ۲۴ ساعت قبل از آزمایش در شرایط استاندارد با درجه حرارت ۲۰ و رطوبت نسبی ۶۵ درصد قرار گرفتند.

۲-۲ پرتوافکنی لیزر

هر دو نوع پرتوافکنی لیزر با شاریدگی یا روانی کم و زیاد در این مطالعه بکار گرفته شد. پرتوافکنی با استفاده از اشعه ماوراء بنفش تجارتی (۲۰۵ Lambda Physik COMP EX)  تحت شرایط اتمسفری در هوا انجام شد. از لیزر همراه با گاز Krf و طول موجی برابر با ۲۴۸ نانومتر استفاده شد. در پرتوافکنی لیزر با روانی بالا تمام نمونه ها به طور مستقیم تحت تابش پرتوی لیزر قرار گرفته اند بدون اینکه از ماسک مخصوص یا لنزهای تمرکز کننده استفاده شود. انرژیهای لیزر با توجه به مورد کاربرد و تعداد پالس ها در هر آزمایش مختلف می‌باشند.

۳-۲٫ مطالعات مورفولوژیکی

شکل نمونه ها توسط روش FEM اسکن میکروسکوپی  توسط الکترون مورد بررسی قرار گرفت.

۴-۲٫ خصوصیات حجمی و ساختاری

درجه کریستالیته یا تبلور توسط پکپارچه سازی مساحت پیک یک منحنی گرماسنجی اسکن تفاضلی بدست آمد. این روش بر پایه تعریف ترمودینامیکی مرتبه استوار است و بر این اساس به قدر مطلق حرارت گداختگی کریستال پلیمر ایده آل نیاز دارد ( پیک گداز کریستال پلی‌استر ایده‌آل = ). درجه گداختگی بدست آمده توسط این روش در نسبت مستقیم با تبلور می‌باشد.

۵-۲٫ تغییرات وزنی و قطری لیف

این آزمایشات برای مقایسه وزن و قطر لیف قبل و بعد از پرتوافکنی لیزر طراحی گردیده است. تغییرات درصدی وزن و قطر نمونه قابل دسترسی می‌باشد. قطر لیف مستقیماً با استفاده از اندازه گیری های میکروسکوپی بدست آمد.

۶-۲٫ خصوصیات کاربردی

استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه پارگی الیاف با توجه به استاندارد  ASTM با استفاده از تستر کششی Instron اندازه گیری شد. ساییدگی نخ در مورد الیاف توسط تستر ساییدگی نخ شرلی (Shirley ) با کاغذ سایشی ضد آب کاربید سیلیکون ۱۰۰ برای ایجاد سایش در مقابل نمونه ها اندازه گیری شده است. از تستر خمش  برای اندازه گیری هر دو ویژگی سختی خمش، B، و هیسترس، ۲HB، نمونه های نخ استفاده شد.

۷-۲٫ خصوصیات راحتی

تست افتادگی عمودی پارچه بر مبنایBS4554  اندازه گیری شده است. یک قطره آب مقطر بر روی نمونه پارچه‌ قرار داده شد و زمان لازم، T_s، برای نفوذ مایع به داخل پارچه (بصورتی که مایع مربوطه بیش از این از سطح پارچه قابل مشاهده نباشد) اندازه گیری شد. هر چه زمان کمتر باشد، میزان مرطوب شدگی پارچه نیز بیشتر خواهد شد. در این مرحله از تستر نفوذ پذیری هوای شرلی برای اندازه گیری نفوذ پذیری هوا در نمونه های پارچه BS5636استفاده شد و نفوذ پذیری هوا در این آزمایش به صورت زیر تعریف می‌شود.

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

۳- نتایج و مباحث

۳-۱ درجه تبلور

جدول ۱ درجه تبلور پلی استر پرتوافکنی توسط لیزر را نشان می‌دهد. تغییرات تبلور پلی استر در نتیجه پرتوافکنی لیزر ۲% با روانی بالا بوده است. هیچ تغییری در پرتوافکنی با روانی پایین مشاهده نشده به نظر می‌رسد که تغییر کلی در درجه تبلور مهم نباشد. اختلاف کوچک نسبی در درجه تبلور بین پلی استر با فرآوری تحت لیزر و بدون آن مورد انتظار و قابل توضیح می‌باشد بنابراین خوب است که این موضوع را باور بداریم که سطح پلی استر پرتوافکنی شده با روانی بالا در صورت سایش بی نظم تر خواهد شد.

۲-۳٫ مطالعه مورفولوژیکی

شکل ۱ ساختار سطحی لیف پلی استر فرآوری نشده را نشان می‌دهد که معرف یک سطح صاف می‌باشد. با تاثیر پرتوافکنی لیزر دارای روانی بالا، ناهمواریها یا حالت حلقه‌‌ای مقطعی بر روی سطح لیف پلی استر تشکیل می‌شود که در شکل ۲ نشان داده شده است که به آن ساختار غلطک مانند یا موج مانند می‌گویند . آرایش یافتگی این نوع آرایش موج مانند دقیقاً عمود بر آرایش یافتگی فیبری لیف می‌باشد. به عبارت دیگر به هنگامی  که سطح پلی استر با لیزر دارای روانی پایین پرتوافکنی شده باشد، ساختار سطح دوره ای مطابق با شکل ۳ در سطح میکرومتر تشکیل می‌شود.

۳-۳ تغییر وزن و قطر لیف

تغییر وزن پلی استر فرآوری شده توسط پرتوافکنی لیزر با روانی بالا در شکل ۴ نشان داده شده است. این موضوع قابل مشاهده است که تغییر وزن به خوبی با تاثیر لیزر و تعداد پالسهای بکار رفته در کل پرتوافکنی لیزر مناسب می‌باشد، یعنی افزایش در میزان روانی و تعداد پالسها باعث افزایش فقدان وزن می‌شود. در چندین پالس اول اتلاف وزن زیاد نمی‌باشد، اما افزایش پالس ها در مراحل بعدی باعث فقدان وزن بیشتر می‌گردد.

۴-۳٫ استحکام کششی و ازدیاد طول

نتایج نیروی شکننده و ازدیاد طول در منطقه شکست نمونه های پلی استر با و بدون پرتوافکنی لیزر در جدول ۲ آمده است. تحت پرتوافکنی لیزر با روانی بالا، پرتوافکنی می‌تواند هم نیروی شکنندگی و هم ازدیاد طول نمونه را کاهش دهد . میزان کاهش برای هر دو ویژگی از نظر درصد شبیه یکدیگر بودند که تقریباً ۱۰% بیان می‌شود . این کاهش می‌تواند منتج از این حقیقت باشد که موج های القاشده از روی سطح که در شکل ۲ هم نشان داده شده است نقاط ضعیف بیشتری را برای لیف ایجاد کردند و بنابراین به طور کاملاً اتفاقی هم کشش پذیری و هم استحکام را کاهش داده است.

۵-۳٫ سایش نخ

جدول ۳ نتایج سایش نخ را نشان می‌دهد. کاهش ۱۳% و ۱% به ترتیب برای پرتوافکنی با روانی زیاد و روانی کم لیزر مشخص شده است. برخلاف نتایج قبلی تغییر قابل مشاهده‌ای بین پرتوافکنی با روانی کم و زیاد مشاهده نشده است. تست سایش نخ بر این مبنا کار می‌کند که از یک میله دوار پوشیده شده توسط کاغذ سایش برای ایجاد سایش در مقابل نمونه نخ استفاده می‌شود. از اینرو، نخ پرتوافکنی شده توسط لیزر، مقاومت سایشی کمتری را در بر داشته، چرا که این نوع نخ پر از ساختارهای موج مانند دوره ای می‌باشد که این ساختارها سطوح تماس بین سنباده و نخ را کاهش می‌دهد.

۳-۶ ویژگی خمشی

خصوصیات خمشی تاثیرات مهمی ‌بر روی عملکرد پارچه و کاربردهای آن همانند دوخت و دوز دارد. جدول۴ خصوصیات خمشی نخ پلی استر پرتوافکنی شده توسط لیزر را نشان می‌دهد که شامل استحکام خمشی یا سفتی خمش و هیسترزیس خمشی می‌باشد. نتایج موجود در جدول ۴ بیان می‌کنند که هیسترزیس خمشی و سختی خمش در هر دو حالت پرتوافکنی لیزر افزایش یافته است. یک افزایش بیشتر برای نمونه های پرتوافکنی با روانی بالا مشاهده گردید به طوریکه شدت خمش و هیسترزیس خمش به ۲۰% و ۵۰% به ترتیب افزایش یافتند.

۷-۳٫ درخشندگی سطحی

درخشندگی سطحی عاملی است که برای توصیف خاصیت براقی مواد نساجی بکار می‌رود و این گونه تعریف می‌شود که درخشندگی سطحی عبارت است از شدت نور منعکس شده در جهات مختلف از سطح لیف. همانطور که در شکل ۶ و ۷ نشان داده شده است شاخص های براقیت پارچه های پلی استر قبل وبعد از پرتوافکنی لیزر در هر دو مسیر تاری و پودی به ترتیب نمایش داده شده اند. منحنی های توزیع براقیت در مسیرهای تاری و پودی تمایلات یکسانی را برای نمونه های مورد آزمایش قرار گرفته بوجود می‌آورند.

۸-۳٫  مرطوب سازی

جدول ۵ تست قطره عمودی را با نتایج آن برای هر دو نمونه لیزر با روانی کم و زیاد نشان می‌دهد. بر این اساس، مشاهده گردید که پرتوافکنی لیزر با روانی بالا باعث افزایش کلی زمان مرطوب شدن پارچه پلی استر از ۴۷۰ ثانیه به بیشتر از ۹۰۰ ثانیه می‌گردد. عقیده بر این است که این افزایش زیاد در زمان مرطوب شدگی  مربوط به رفتار موج مانند الیاف می‌باشد. این ساختار موج دار، ناهمواری را افزایش می‌دهد و این نوع افزایش در ناهمواری، حالت رطوبت ناپذیر بودن پارچه را افزایش می‌دهد که در نتیجه باعث افزایش زمان رطوبت پذیری می‌شود.

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

۴- نفوذ پذیری هوا

نفوذ پذیری هوا یکی از مهمترین مواد نساجی می‌باشد و به عواملی چون ساختار پارچه، چگالی، ضخامت و خصوصیات سطحی آن وابسته می‌باشد. جدول ۶ نشان می‌دهدکه هردو روش لیزر می‌تواند نفوذ پذیری هوا در نمونه های پارچه را افزایش دهد. این موضوع پذیرفته شده است که عامل مشارکتی در این زمینه در حقیقت همان  اصلاح یا تغییر سطح الیاف می‌باشد. پرتوافکنی لیزر ساختارهای مواج را بر روی سطح الیاف القا می‌نماید که باعث فراهم آمدن فضای بیشتر بین الیاف و پارچه می‌گردد و در نهایت باعث می‌گردد که هوای بیشتری از درون پارچه عبور نماید.

لیزر خصوصیات منسوجات پلی استر

۵- نتیجه گیری

در این مقاله، بعضی از خصوصیات رایج نساجی پلی استر قبل و بعد از پرتوافکنی لیزر با روانی کم و با روانی بالا از نظر سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است. بعضی از این خصوصیات به طور عمده‌ای تحت تأثیر قرار گرفته بودند، در حالیکه بعضی دیگر تغییر نکرده باقی ماندند. در حقیقت، با توجه به استفاده های نهایی مواد، بطور مثال افزایش رطوبت پذیری پلی استر ممکن است برای ساختار های معمولی نساجی مناسب، اما برای ساختارهای مقاوم در برابر آب نامناسب باشد، این آزمایشات انجام شدند. بنابراین پیشنهاد می‌گردد که به انتخاب پارامترهای صحیح بعنوان یکی از موارد مهم در این مقوله دقت شود. به طور کلی پرتوافکنی لیزر نمی‌تواند بر روی خصوصیات حجمی پلیمر با توجه به عمق نفوذ کم آن تأثیر داشته باشد و از اینرو تأثیر این آزمایش بر روی خصوصیات ساختاری و حجمی محدود می‌باشد. با این وجود، کاربرد و راحتی پلی استر پرتوافکنی شده به طور عمده ای تحت تأثیر این نوع پرتوافکنی قرار گرفته است، بطوری که اگر سطح اصلاح شده باشد، خصوصیات مورد نظر به طور قابل توجهی تغییر می‌یابد.