الیافی که در خط ریسندگی متداول نیمه فاستونی استفاده می شوند از نوع استیپل (بریده و منقطع) با طول بلند هستند. برای تهیه این الیاف در کارخانه تولید الیاف، ابتدا آنها به صورت دسته هایی از الیاف فیلامنتی (به طول هزاران متر)به نام «تاو»[۱] تولید شده و سپس بسته به نیاز بازار و سفارش مشتری به طول های معین (مثلاً ۱۰۰ یا ۱۲۰ میلی متر) بریده می شوند. الیاف استیپل حاصل، تحت عملیات حلاجی و ریسندگی به فتیله یا تاپس تبدیل می شود. حال اگر بتوان به جای مراحل متعدد فوق تاو را به شکلی برش داد که الیاف آن از هم پاشیده نشود و پس از برش به صورت تاپس درآید، عملاً می توان مراحل حلاجی و کاردینگ را از خط ریسندگی حذف نمود. در واقع، این همان ایده اولیه در ایجاد «سیستم ریسندگی تاو به تاپس»[۲] می باشد.
همان طوری که در شکل (۳-۶) نشان داده شد، در روش تاو به تاپس ابتدا الیاف به صورت نوار ضخیمی متشکل از هزاران لیف فیلامنتی با همان تاو، به ماشین برش موسوم به ماشین «استرچ بریکر»[۳] تغذیه می شوند. تصویر نمونه ای از این ماشین در شکل (۳-۱۵) و نحوه عملکرد ماشین به صورت شماتیک در شکل (۳-۱۶) آمده است. در این ماشین ابتدا دسته یا نوار الیاف به واسطه هوای گرم یا بخار آب، گرم شده و سپس تا مرز پاره شدن کشیده می شوند. مطابق شکل شماتیک (۳-۱۵) ، در منطقه کشش ماشین، جفت غلتک های تیغه دار تعبیه شده است که تیغه های آنها به میزان ۵ تا ۱۵ میلی متر در داخل یکدیگر کار می کنند. در اثر عبور الیاف از لابه لای این جفت غلتک، تیغه ها به الیاف تحت کشش ضربه وارد کرده سبب پاره شدن آنها می شوند. توده الیاف که از حالت تاو (فیلامنتی) به حالت فتیله (تاپس) در آمده اند، بلافاصله توسط جفت غلتک های دیگر گرفته شده، به سمت کویلر هدایت می شوند. کویلر سیستمی است که به واسطه عملکردش، فتیله یا تاپس به صورت حلقوی داخل بانکه چیده می شود.
[۱]Two
[۲] Tow to Tops Spining System
[۳] Stretch Breaker
شکل شماتیک ماشین تاو به تاپس (stretch Breaker)
شکل شماتیک فرآیند کشش و برش در ماشین تاو به تاپس (Stretch Breaker)
آن چنان که در شکل (۳-۶) مشاهده می شود، پس از برش تاو، تاپس های تولیدی به گیل باکس مقدماتی تغذیه می شوند. این ماشین موسوم به «ری بریکر»[۱] بوده، دو وظیفه اصلی بر عهده دارد. اولین وظیفه تکمیل عمل پارگی الیافی است که در مرحله تاو به تاپس به طول مورد نظر برش نخورده اند و دارای طول خیلی بلند هستند. در این مرحله الیاف بسیار بلند (گاه به طول ۲۰۰ و حتی ۳۰۰ میلی متر) به الیاف کوتاه تر بریده می شوند. بدین ترتیب الیاف حاصل از برش تاو، دارای یکنواختی طول بهتری می شود. وظیفه دوم این ماشین، مخلوط کدن الیاف رنگی حاصل از برش تاو های رنگی مختلف می باشد. از آنجایی که یکنواختی مخلوط الیاف در نخ های خاب فرش ماشینی اهمیت فوق العاده ای دارد، توصیه می شود پس از مرحله تاو به تاپس، از یک مرحله مخلوط کردن الیاف بهره گرفته شود.
در نهایت تاپس به دست آمده از ماشین گیل باکس مقدماتی یا ری بریکر،به ماشین گیل باکس ۱ تغذیه می شود.همان طوری که در شکل (۳-۶)نشان داده شده است، از این نطه تا انتهای خط ریسندگی نیمه فاستونی تاو به تاپس،ادامه مراحل ریسندگی کاملاً با مراحل ریسندگی نیمه فاستونی کاردینگ مشابه و یکسان می باشد.
مقایسه دو خط ریسندگی نیمه فاستونی نخ های خاب
بین دو خط ریسندگی نیمه فاستونی متداول (کاردینگ) و تاو به تاپس تفاوت های زیر به چشم می خورد:
- در خط متداول، تغذیه ماشین از الیاف استیپل با طول بلند است، در حالی که در خط تاو به تاپس از تاو (دسته الیاف فیلامنتی) استفاده می شود.
- در خط ریسندگی تاو به تاپس،نیازی به ماشین آلات حلاجی و کاردینگ نیست. حذف ماشین پرهزینه کارد و مرحله کاردینگ می تواند سبب سهولت کار و کاهش میزان ضایعات در این خط شود.
- ریسیدن الیاف بسیار ظریف زیر ۳ دنیر در کاردینگ الیاف بلند بسیار مشکل بوده ، به دلیل خرد شدگی الیاف و ضایعات زیاد، ممکن است مقرون به صرفه نباشد. در عین حال، الیاف بسیار ظریف (مانند الیاف ۸/۲ دنیر) به راحتی در خط ریسندگی تاو به تاپس تبدیل به نخ می شوند.
- صرف نظر از ظرافت الیاف،ریسیدن نخ های بسیار ظریف نیمه فاستونی مانند نخ های ۳۳ و ۴۰ سه لای متریک در سیستم نیمه فاستونی متداول یعنی کاردینگ،مشکلات خاص خود را ادامه. یکی از این مشکلات کاهش شدید میزان تولید روزانه خط ریسندگی است.به اعتقاد برخی کارشناسان بهتر است برای تولید این نوع نخ ها، از خط ریسندگی تاو به تاپ استفاده شود.
- یکی از نقاط قوت ریسندگی تاو به تاپس، ارزان تر بودن ماده اولیه آن یعنی تاو نسبت به مواد اولیه خط ریسندگی کاردینگ یعنی الیاف استیپل می باشد.
- تهیه تاو از بازار محدودیت های خاص خود را دارد، در حالی که الیاف استیپل به وفور در دسترس بوده ، تهیه آن به مراتب آسان تر است.
- به دلیل مخلوط شدن تکی الیاف در ماشین کاردینگ، که بهترین روش مخلوط شدن الیاف در صنعت ریسندگی محسوب می شود، نخ رنگی تولید شده در خط ریسندگی نیمه فاستونی متداول (کاردینگ)، یکنواخت تر از نخ ریسدیه شده در خط تاو به تاپس می باشد. این موضوع به ویژه در تهیه نخ های خاب فرش ماشینی که نیاز به نخی با سطح مقطع (یا مغز) رنگی یکنواخت دارد، اهمیت زیادی می یابد.
- تولید مقادیر کم یا تناژ پایین نخ در خط ریسندگی تاو به تاپس، امکان پذیرتر از ریسندگی متداول است. به عبارتی انعطاف در تولید مقادیر کم نخ در این نوع ریسندگی، بیشتر ازریسندگی متداول است. این موضوع به ویژه در تولید آزایشی برخی نخ های خاص یا تهیه نخ های خاب برای فرش های ماشینی با تنوع رنگ بالا و تناژ کم، می تواند یک قابلیت خط تاو به تاپس به حساب آید.
- به نظر می رسد فرش بافته شده با نخ تاو به تاپس پرزدهی بیشتری نسبت به فرش بافته شده با نخ کاردینگ داشته باشد. پاره پاره شدن الیاف طی فرآیند تاو به تاپس و طول هی نایکنواخت تر الیاف حاصل از این سیستم، می تواند دلیل اصلی پرزدهی بیشتر نخ خاب و در نتیجه فرش بافته شده از آن باشد.
- به علت ظرافت بالاتر از الیاف، فرش بافته شده با نخ های خاب تاو به تاپس دارای نرمی و لطافت بیشتری از فرش های بافته شده با نخ کاردینگ است. این عامل می تواند به طور چشمگیری بر جلب نظر مشتری تاثیر مثبت داشته باشد.
- به دلیل ظرافت بالاتر الیاف مصرفی در سیستم تاو به تاپس (حدود ۲ تا ۳ دنیر)، نخ خاب حاصل دارای بازگشت پذیری ضعیف تری از نخ های خاب متداول (ریسندگی کاردینگ) است که از الیاف بالای ۵ دنیر تشکیل شده اند . بنابراین ترجیح داده می شود تا ارتفاع خاب فرش بافته شده از این نوع نخ های خاب، کمتر از ارتفاع خاب فرش های متداول (۸ تا ۱۰ میلی متر) باشد. معمولاً آن دسته از فرش های ۱۰۰۰ و ۱۲۰۰ شانه که از نخ های خاب سیستم تاو به تاپس بافته می شوند، دارای ارتفاع خاب ۶ میلی متر و گاه کمتر می باشند.
- از نظر فنی ، باتوجه به ان که الیاف داخل تاپس تا حدود زیادی موازی هستند، می توان گیل باکس شانه ای را از خط ریسندگی تاو به تاپس حذف کرد و به جای ان از ماشین چندلاکنی فتیله استفاده کرد.
در پایان ذکر این نکته ضروری است که به طور طبیعی، خواص فیزیکی-مکانیکی نخ های خاب ریسیده شده در خط ریسندگی متداول (کاردینگ) و خط تاو به تاپس به دلیل تفاوت در ساختار دو نخ، متفاوت می باشد. عمده این تفاوت ها به استحکام ، ازدیاد طول تا حدّپارگی ، بازگشت پذیری فرش بافته شده، نیروی بیرون کشیدن پرز فرش و میزان پرزدهی فرش بافته شده از هریک از این نوع نخ ها بر می گردد. تحقیقات جامعی لازم است تا بتوان به طور عملی، به مقایسه خواص فیزیکی-مکانیکی نخ های رییده شده در هر یک از این خطوط پرداخته،تفاوت در خواص فرش های بافته شده از آن دو را تعیین نمود.
ریسندگی نخ های خاب فیلامنتی
یکی از مواد اولیه مهم در صنعت فرش ماشینی ، نخ های فیلامنتی هستند. نخ های فیلامنتی از نظر خواص فیزیکی-مکانیکی تفاوت های زیادی با نخ های ریسیده شده دارند که مهم ترین آنها عبارتند از:
- نخ های فیلامنتی از نظر نمره و سایر خواص فیزیکی-مکانیکی ، یکنواخت تر از نخ های ریسیده شده هستند. به عبارت دیگر ضریب نایکنواختی (CV%) در نخ های فیلامنتی بسیار کمتر از نخ های ریسیده دشه است.
- عموماً نخ های فیلامنتی در مقایسه با نخ های ریسیده شده هم نمره ، دارای استحکام بالاتری هستند.
- ازدیاد طول تا حدّ پارگی نخ های فیلامنتی معمولاً بیشتر از نخ های ریسیده شده هم نمره می باشد.
- راندمان بافندگی با نخ های فیلامنتی به دلیل استحکام بالاتر، یکنواختی بیشتر و در نتیجه پارگی کمتر این نوع نخ ها، بیشتر از راندمان بافندگی با نخ های ریسیده شده است.
- سطح نخ های فیلامنتی برخلاف نخ های ریسیده شده، صاف و صیقلی بوده، پرز نداردمگر آن که عملیات تکمیلی مانند تکسچرایزینگ بر روی نخ انجام شده باشد.
- پرزدهی نخ های خای فیلامنتی در حین بافندگی برخلاف نخ های ریسیده شده،تقریباً صفر است (مثال بارز پرزدهی نخ های ریسیده دشه، پرزدهی نخ خاب اکریلیک در ماشین های بافندگی فرش است).
- تولید پرز در فرش های بافته شده با نخ خاب فیلامنتی در مقایسه با فرش های بافته شده با نخ خاب ریسیده شده (مانند نخ اکریلیک )بسیار ناچیز است.
- ثبات شستشویی نخ فیلامنتی «رنگ شده به روش استفده از مستربچ در اسکترودر ذوب ریسی»[۲] بالاتر از نخ های ریسیده رنگرزی شده با رنگزا می باشد.
با توجه به مزایای متعدد نخ های فیلامنتی به ویژه از ظر اقتصادی، کمتر بخشی از صنعت نساجی است که از نخ های فیلامنتی در تولید منسوجات بهره نبرده باشد. صنعت فرش ماشینی نیز به عنوان یکی از بخش های بزرگ صنعت نساجی از سال ها پیش نخ های فیلامنتی را در اجزای مختلف فرش به ویژه خاب آن به کاربرده است. با توجه به آن که بیش از ۷۰ تا ۸۵% از وزن فرش را نخ های خاب تشکیل می دهند،صرفه جویی اقتصادی ناشی از به کارگیری نخ های فیلامنتی به جای نخ های ریسیده شده در خاب فرش از نظر هیچ یک از تولید کنندگان فرش ماشینی دور نمانده است.
در حال حاضر پلی پروپیلن و پلی استر، متداول ترین نخ های خاب فیلامنتی مورد مصرف در صنعت فرش ماشینی ایران می باشند. نخ فیلامنتی پلی پروپیلن، به روش ذوب ریسی تولید می شود که ارزان ترین و مقرون به صرفه ترین روش ریسندگی نخ های فیلامنتی می باشد.
خط تولید «نخ های فیلامنتی»[۳] ذوب ریسی شده در مقایسه با نخ های «ریسیده شده»[۴] دارای مزایای زیر هستند:
- نیاز به سرمایه ثابت بسیار کمتر
- نیاز به فضای فیزیکی بسیار کوچک تر برای استقرار خط تولید نخ فیلامنتی
- عدم نیاز به سیتم های تهویه مطبوع پیچیده و پر هزینه (آن چنان که در ریسندگی استیپل به شدت مورد نیاز است).
- سرعت تولید بالاتر (حداکثر سرعت تولید نخ در انتهای خط ریسندگی استیپل به ۴۰ متر بر دقیقه می رسد در حالی که این سرعت در ماشین های ریسندگی نخ های فیلامنتی گاه به ۳۰۰۰ متر بر دقیقه می رسد).
- روش تولید آسان تر
- نیاز به نیروی انسانی کمتر به ازای هر یک تن الیاف تولیدی
- ضایعات کمتر خط تولید
- قیمت ارزان تر انعطاف پذیری بالاتر در تغییر محصول و امکان تولید محموله های کوچک تر نخ به سفارش مشتری
شکل (۳-۱۷)روش تولید نخ پلی پروپیلن BCF خاب فرش ماشینی را به صورت شماتیک نشان می دهد. همان طوری که در این شکل مشخص است، مواد اولیه ذوب ریسی که گرانول پلی پروپیلن «گرید نساجی»[۵] می باشد، از طریق فیدرهای قیفی شکل به داخل «اکسترودر»[۶] ریخته می شوند. اکسترودر کاملاً شبیه به یک چرخ گوشت بزرگ بوده ، یک مارپیچ گردان در میان خود دارد. حرارت اطراف مخزن اسکترودر سبب ذوب شدن گرانول شده، کار مخلوط کردن مذاب را مارپیچ انجام می دهد. مذاب از طریق لوله های مخصوص به سمت واحد های ریسندگی منتقل می شود. در میانه راه، «پمپ دنده ای»[۷] پلیمر مذاب را با فشار ثابت و مشخص به واحد ریسندگی تزریق می کند. هر «واحد ریسندگی»[۸] از تعدادی فیلتر تشکیل شده که وظیفه گرفتن ناخالصی های مذاب را برعهده دارند. مذاب پس از تصفیه، به داخل رشته ساز هدایت می شود. «رشته ساز»[۹] یک صفحه فلزی مشبک است که مذاب از میان روزنه های ان به بیرون هدایتشده و رشته های الیاف شکل می گیرند. رشته های مذاب پس از خروج از رشته ساز در «کابین هوای سرد»[۱۰] خنک و منعد می شوند .در ادامه،الیاف فیلامنتی از میان «غلتک های گودت»[۱۱] «ناحیه کشش»[۱۲] عبور داده می شوند. در اثر عبور الایف از ناحیه کشش، آرایش یافتگی زنجیرهای پلیمری لیف و در نتیجه استحکام لیف تا چند برابر افزایش می یابد. سپس الیاف وارد جت هوای فشرده «ناحیه اینترمینگل»[۱۳] شده و بلافاصله به واحد تکسچره کننده «جعبه کوفنده»[۱۴] تغذیه می شوند تا در الیاف فیلامنتی «فر و موج»[۱۵] ایجاد شود. در اثر عبور الیاف از این دو ناحیه، نخ به صورت بی سی اف (BCF) در می آید. برای آن که تغییر شکل های انجام شده بر روی نخ ثابت باقی بماند، نخ که همچنان گرم است بر روی یک «غلتک مشبک سرد»[۱۶] ریخته می شود تا به واسطه جریان هوای سرد موجود کاملاً خنک شود. در انتهای ماشین، نخ بی سی اف بر روی بوبین های بزرگ پلاستیکی (پلی اتیلنی) پیچیده می شود. تصویری از ماشین تولید نخ بی سی اف در شکل (۳-۱۸ آمده است.)
[۱] Rebreaker
[۲] Dope Dyeing
[۳] Filament Yarn
[۴] Spun Yarn
[۵] Textile Grade
[۶] Extruder
[۷] Gear Pump,Meterring Pump
[۸]Spain Pack
[۹] Spinneret
[۱۰] Quenching Chamber
[۱۱] Godet Roller
[۱۲] Drawing Zone
[۱۳] Intermingling zone
[۱۴] Stuffer Box
[۱۵] Crimp
[۱۶] Cooling Drum
– روش تولید نخ پلی پروپیلن BCF خاب فرش ماشینی
نمونه ای از ماشین تولید نخ پلی پروپیلن بی سی اف (BCF)
ظاهر نخ بی سی اف به صورت شماتیک در شکل (۳-۱-)نشان داده شده است.نخ بی سی اف تعدادی نقطه جوش و تعدادی نواحی حجیم و پفکی است. هرچه تراکم نقطه جوش ها (تعداد نقطه جوش ها در یک متر از نخ) بیشترباشد، یا به عبارت دیگر هر چه نقطه جوش ها به یکدیگر نزدیک تر باشند، نخ در بازار مرغوب تر خواهد بود.
ظاهر نخ بی سی اف (BCF)
نخ های فیلامنتی پلی پروپیلن بی سی اف در نمره های متنوع از ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ دنیر تولید می شوند. متداول ترین نمره های نخ پلی پروپیلن بی سی اف ۱۵۰۰ تا ۱۸۰۰ دنیر برای فرش های رویه به رویه و نمره های بالا ۲۰۰۰ دنیر برای بافت گلیم ماشینی می باشد. معمولاً تعداد فیلامنت ها در نخ های بی سی اف پلی پروپیلن نمره کمتر از ۱۸۰۰ دنیر،۱۲۵ و ۱۴۴ بوده و برای نخ های بالای ۱۸۰۰ دنیر ۲۰۰ می باشد.
روش تولید نخ خاب فیلامنتی پلی استر نیز کاملاً شبیه به روش تولید نخ فیلامنتی پلی پروپیلن یعنی ذوب ریسی است. تنها تفاوت عمده در فرآیند تولید پلی استر وجود «خشک کن»[۱] در مسیر عبور گرانول ها قبل از ورود آنها به اکسترودر است. وظیفه این قسمت از ماشین ذوب ریسی پلی استر، خشک کردن کامل گرانول و جدا کردن رطوبت (حتی رطوبت محیط) از آن می باشد.
نخ خاب پلی استر برخلاف پلی پروپیلن ، به صورت بی سی اف در نمی آید. این نخ پس از تولید در ماشین ذوب ریسی به صورت POY به بازار عرضه می شود. برای آن که چنین نخی به صورت حجیم و پفکی درآید، آن را به دو روش تکسچره می کنند. در روش اول،این نخ به ماشین های تکسچرایزینگ «تاب مجازی»[۲] تغذیه شده، عملیات کشش و تکسچرایزینگ به طور همزمان بر روی آن انجام می شود. نخ حاصل در بازار به نخ DTY شناخته می شود . در روش دوم، نه فیلامنتی پلی استر به ماشین تکسچرایزینگ جت هوا (ایرجت) تغذیه می شود. خروجی این ماشین ، نخ کشش یافته و تکسچره شده ای است که در بازار به نخ ATY – که مخف Air-jet Taxtured Yarn است-معروف می باشد. نخ خاب پلی استر در نمره های بسیار متنوع تولید و به بازار عرضه می شود. نمره این نخ معمولاً از ۱۲۰۰ دنیر تا ۲۵۰۰ دنیر متغیر، و متداول ترین نمره های آن در صنعت فرش ماشینی ۱۵۰۰ تا ۱۸۰۰ دنیر است. نخ خاب پلی استر فیلامنتی ابتدا به صورت یک نخ خام ۹۶ فیلامنتی POY با نمره ۴۰۰ تا ۵۰۰ دنیر تولید می شود. سپس در اثر کشش به نخ ۲۵۰ تا ۳۰۰ دنیر تبدیل می شود .نخ خاب پلی استر نهایی،معمولاً یک نخ ۶ لای ۵۷۶ فیلامنتی (شش نه ۹۶ فیلامنتی )تکسچره شده است.
لازم به ذکر است که علاوه بر نخ های فیلامنتی پلی پروپیلن و پلی استر، نخ های نایلون و ویسکوز فیلامنتی نیز به مقدار بسیار اندک در مقایسه با دو لیف یاد شده در صنعت فرش ماشینی جهان استفاده می شوند. نایلون، لیف نسبتاً گران تری است و استفاده از آن در فرش ماشینی مخصوصاً در ایران توجیه اقتصادی ندارد. نخ خاب ویسکوز یکی از نخ های فیلامنتی است که در حال حاضر توسط برخی تولید کنندگان فرش ماشینی در کشورهایی مانند بلژیک و ترکیه استفاده می شود. با توجه به این که مواد اولیه این نخ طبیعی است، می تواند در صنعت فرش ماشینی ایران جهت بافت فرش های صادراتی استفاده شود.
[۱] Dryer.
[۲]False twist
منبع :
کتاب فرش ماشینی
تاریخچه،ساختار،مواد اولیه،روش تولید
نویسنده : دکتر منصور دیاری بیدگلی
دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان
پاییز ۱۳۹۵
