دانلود مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتكی در فایل ورد (word)

توضیحات

  مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتكی در فایل ورد (word) دارای 108 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتكی در فایل ورد (word)  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتكی در فایل ورد (word)،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله ساختار سطحی الیاف نساجی استفاده شده در امباسینگ غلتكی در فایل ورد (word) :

چكیده :
طرح استفاده از الیاف نساجی ترموپلاستیك شكل گرفته است ، كاربرد جدیدی از نانو ساختارهای سطحی یك نمونه از رول امباسینگ شكل گرفته در جایی كه یك فلز انعطاف پذیر برجسته كه طرح در سطح آن برروی یك سیلندر فلزی سوار شده است با تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند‌، شبكه های دوره‌ای با جزئیات واحد زیر بوده انتقال پیدا میكند ،برروی الیاف پلی استر با قطر 180 میكرومتر .
كلمات كلیدی : رول امباسینگ ، قالب ترموپلاستیك ، الیاف نساجی .

1- مقدمه :
بسیاری از پیشرفت های تكنولوژی تولید الیاف مصنوعی مبنی بر توسعه ( تغییر ) در سطح الیاف می باشد [1] در بیشتر موارد الیاف پروفیلی ( سطح مقطع غیر دایره‌ای ) به وسیله نازل اسپینرت ، به ایجاد یك سطح پروفیلی در طی ریسندگی لیف می انجامد به هر حال این تكنولوژی 2 اشكال دارد :
1- پروفیلی شدن فقط در جهت طولی اتفاق می افتد ( پروفیلی شدن طولی )
2- شكل پروفیلی محدود به شكل نازل اسپینرت ، ویسكوزیته مواد شكل دهنده الیاف و تورم در طی الكستروژن كردن الیاف می باشد بنابراین سطح الیاف نسبتاً زبر می باشد

در نتیجه بسیاری از اثرات مبنی بر سطوح نانو ساختاری نمی تواند كاربردی موثر داشته باشد با تولید برجستگی هایی در موقعیت مكانیی دلخواه ( پروفیل افقی ) مشخصات مهم سطح الیاف ، ممكن است در محدوده وسیعی بهبود پیدا كند (‌گسترش پیدا كند )

نمونه های امكان پذیر عبارتند از :
– منسوج با افزایش مساحت سطح كه قادر است ، مقدار زیادی از رطوبت را برداشت كند و توانایی خشك شدن سریع بااجاره دادن آب در چسبیدن به سطح بدون نفوذ به داخل لیف .
– نخ با استحكام كششی بالا به وسیله افزایش اصطكاك بین تك لیف ها
– دستمال كاغذی ساخته شده برای كاربرد پزشكی باكنترل رشد سلول

– این مقاله روشی ارائه می دهد كه چگونه الیاف می توانند دارای ساختار سطحی شوند .
با استفاده از رول امباسینگ(‌همچنین وب امباسینگ نامیده می شود ) ( به شكل 1 توجه كنید )

برجستگی های طرح از یك غلتك منقوش بر روی سطحی از لیف كه با شكل گیری از یك ماده ترموپلاستیك در یك دمای مناسب بالای دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) منتقل می شود . این پروسه به امباسینگ داغ برروی سطح نازكی از صفحه‌پلیمری برای ساخت المنت های نوری شباهت دارد [‍2] یا برروی لایه‌نازك مقاوم ترموپلاستیك در فرآیند چاپ نانو استفاده می شود [5-3] و چاره‌ای برای روش های قطع عضو لیزری می باشد

2- رول امباسینگ برروی فویل ( صفحه فلزی نازك ) و الیاف :
در رول امباسینگ از سطح با مساحت های بزرگ ، مثلاًٌ‌ در امباسینگ داغ (‌هات امباسینگ)‌یك ساخته برجسته (‌منقوش ) برروی لایه پلیمر ترموپلاستیك فشار وارد می كند .
یك لایه‌نازك فلز قابل خم شدن برروی غلتك منقوش مورد استفاده قرار می گیرد كه می تواند به عنوان یك پوشش برروی سیلندرنصب شود تا كنون لایه مصرفی یك لایه نازك پلیمری یا فویل یا پارچه بافته شده بوده است ‍]6] چنانچه سیلندر دوران كند طرح از غلتك منقوش خمیده به صورت مداوم برروی فویل كه به سمت شكاف دو سیلندر تغذیه می شود ، فشار وارد می كند .

سپس تا زمانی كه به سمت بیرون شیار حركت می كند قالب می خورد فویل وقالب ( شكل )‌در حرارت پایدار نیستند زیرا فقط وقتی كه سیلندر سخت ، داغ هست در تماس با سطح فویل می تواند دمای پلیمر در آن محل را در حدود دمای Tg بالا بیاورد .

پروسه حالتی برای شكل دهی دارد كه اجازه می دهد سطح با دوام خوب تغییر شكل دهد بدون اینكه تأثیری بروی شكل فویل داشته باشد رول امباسینگ یك پروسه مناسب برای تولید در مقیاس صنعتی می باشد در سرعت 025m/sel ؟؟ فویل با ضخامت 60cm توان عملیاتی 01m2/s قابل دستیابی می باشد

آن می تواند سطوح بزرگ را فلس دار كند و برای تولید واشرهای زیر فرایند تركیب مجدد ( به عنوان مثال برای استفاده مرحله‌ای و تكرار امباسینگ ) و مناطق بزرگ آبكاری دارای پیشرفت می باشد [78]

بنابراین برای فویل ساخت الیاف یك تكنولوژی مداوم ضروری می باشد .
به هر حال یك غلتك منقوش برروی لیف استفاده می شود كه باعث می شود لیف كوبیده و نرم شود وتغییر شكل دهد و ساختار فقط در یك منطقه‌محدودی می تواند انتقال پیدا كند آن منطقه‌ای كه مستقیماً در معرض غلتك برجسته قرار گرفته است (‌شكل 2)

اگر قادر باشیم این تغییر شكل را نگه داریم می توان با استفاده از امباسینگ توسط غلتك هایی از طرفهای مختلف تمام محیط اطراف لیف را پوشش داد همپوشانی امباسینگ در بیشتر موارد می تواند پذیرفته شود ، چنانچه مواد ترموپلاستیك اجازه شكل گیری مجدد بدهند چنانچه الیاف بتوانند در طی پروسه شكل گیری ، كمی در جهت موادی با طول بچرخند به عنوان مثال به وسیله وارد كردن نیروی پیچشی در این مورد روشی ایجاد شده است كه می تواند تمام الیاف را در مرحله امباسینگ قادر به چرخش كند .

3-آزمایشات
برای رول امباسینگ برروی فویل و پلیمر ، بوش ( صفحه الكتریكی ) بزرگ و صاف از جنس نیكل با ضخامت تقریبی استفاده می شودبوش با همین ضخامت همچنین برای رول امباسینگ الیاف مناسب می باشد آنها دارای سختی كافی می مباشند و می توانند به دور یك سیلندر با قطر چند سانتیمتر ، خمیده شوند در این آزمایش ، بوش برروی یك سیلندر فلزی قطر ( 50mm) نصب می شود و یك مهره ‌فلزی پهن ثابت استفاده شده این سیلندر از روبرو برروی یك سیلندر دوم بی شكل نصب می شود ( شكل 3)

توضیحات شكل 3:
رول امباسینگ سوار شده سیلندر زیری بدون بوش نصب شده است با راهنمای لیف ( چپ و راست ) و فشار به سمت یك سیلندر فلزی بی شكل كوچك ( بالا ) محل عبور الیاف به وسیله‌یك خط تیره نشان داده شده است .

( سیلندر بی شكل ) داغ شده و یك فن هوای داغ در صورتی كه محیط در دمای محیط نگهداشته شود استفاده می شود و لیف از میان یك شكاف ( شیار ) بین سیلندرها هدایت می شود چنانچه سیلندر در حال چرخش باشد طرح از سیلندر بزرگ به صورت مداوم برروی سطح لیف انتقال پیدا می كند زمانی كه در غلتك برجسته‌امباسینگ ( شكل 2) دمای تقریبی به دست آید ، برای الیاف مصنوعی بسیار مناسب می باشد برای مثال پلی استر (PET –PES Tg80-100) و پلی آمید (PA66Tg90-95, PA6Tg80-85) به هر حال كیفیت برای دمای فرآیند و فشار فقط ارزیابی‌ها را برای نصب جاری به هم می زند .

3-نتایج :
شكل 4 یك رول امباسینگ الیاف PES ( قطر 180) رانشان می دهد كه در طرح نصب شده در شكل 3 استفاده می شود در نتیجه یك تیرك (‌master) ، یك بوش نیلكی با لبه سینوسی و 200nm عمق استفاده می شود .

در نتیجه اصلی گزارش شده است كه :
– رول امباسینگ اجازه می دهد سطح الیاف PES به صورت مداوم شكل بگیرد با سرعتی به مقدار دهم mm/s و دمای C°210 شبیه به آن چیزی كه در امباسینگ داغ با یك سطح برجسته مسطح وجود دارد ساختار برجستگی های دوره‌ای به وضوح قابل مشاهده می باشد

– شكل 4: گراف SEM از یك رول امباسینگ الیاف PES
a) مناطق طرح با قالب خمیده به وسیله‌یك فلش در سمت راست نشان داده شده است
b) بزرگنمایی نشان داده شده و با برگرداندن سینوس لبه
c) الگوی نشان داده شده از الیاف تحت فشار

5- نتیجه
نتایج نشان داد كه رول امباسینگ می تواند برای ساختار جانبی سطح الیاف پلیمری به كار می رود یك دمای فشاری محدوده سرعت ،؛ برای الیاف ؟؟؟جنس قالب ریزی می شود ، كه اجازه می دهد طرح برروی الیاف زمنیه شكل بگیرد ، در حالی كه مغزی الیاف فقط به صورت جزئی تغییر شكل پیدا می كند این مهم به دلیل اینكه الیاف نیاز دارند شكل ماكروسكوپی و خواص مكانیكی به مراحل مختلف فرآیند الیاف مربوط هست نگه دارند و برای كاربردهای خاص در آینده خواص فیزیكی الیاف تكی اندازه گیری خواهد شد و وضعیت فرآیند برای الیاف قطرها و مواد مختلف تعیین می شود تحقیقات زیادی لازم است برای اینكه چگونه نانوساختارها می توانند به خوبی در این فرآیند مداوم شكل بگیرند و چه الیافی بعد از امباسینگ بر می گردند (ریلكس )

اگرچه نتایج حاصل هنوز در یك رژیم زیر ، است نمی تواند محدوده اصلی فرآیند را نشان دهد بنابراین چنانچه قبلاً‌اشاره شد برای دیگر فرآیندهای تكرار پذیر می توان روی الیاف مورد استفاده و رول امباسینگ تكرار شوند

فرایند هنوز برای سرعت و توان عملیاتی بهینه نشده است ، هنوز در مقایسه با فرآیند رول امباسینگ روی فویل می تواند رد سرعت های بسیار بالا انجام شود و می توان انتظار داشت كه بتوان شبیه این سرعت را برای الیاف به دست آورد برای بهبود توان عملیاتی لیف می توان انجام داد امباس در ایجاد امباسینگ مداوم و دسته الیاف در مسیر موازی امباسینگ شوند .
برای تولید انبوه سرعت امباسینگ در چندین دهم از متر بر ثانیه مورد نیاز است.

غلتك های امباسینگ :
قدیمی ترین نوع امباسینگ برای چاپ كردن اثر برروی پارچه ، چرم مصنوعی و غیره بوده است انها عموماً از 2 یا 3 غلتك ساخته شده اند در ماشین دوغلتكی ، گرما ،و غلتك فلزی برجسته به صورت تلفیقی ( كنار هم ) با یك غلتك پنبه یا كاغذی كه قطر آن برابرغلتك فلزی است استفاده می شود در ماشین سه غلتكی غلتك فلزی برجسته عموماً روی محور استیل نصب می شود كه بین دو غلتك پنبه یا كاغذی كه قطر آن حدود سه برابر غلتك فلزی است نصب می شود اخیراً یك

امباسینگ غلتكی برای كمك به تكمیل پارچه كرپ درست شده است كالای نمونه از نقش و نگار دادن به كرپ ابریشمی واقعی بوده عكس برداشته یم شود و سپس روی غلتك فلزی حكاكی می شود این طرح ممكن است به وسیله‌امباسینگ روی پارچه كرپ خام ریون انتقال پیدا كند بنابراین طرح روی پارچه‌ای كه در عملیات بعدی كرپ ثابت نگه داشته می شود اجرا می شود غلتك بالایی معمولاً با طرحی كه روی صفحه كاغذ پایینی فشار می آورد حكاكی می شود . رطوبت دما ، و فشار طرح كرپ را روی پارچه‌ای كه از بین غلتك ها عبور می كند ، منتقل می كند .

تاثیز امباسینگ روی کرپ:
منابع یك طرح موفق برای غلبه بر كرپ شدن بی قاعده ‌(‌نا منظم ) توسط امباسینگ یا غالب زدن پارچه می باشد در این روش یك طرح روی نخ های جمع شده شكل می گیرد تا مستقیم شود آن هست بیلیود كه غلتك امباسینگ كه سعی میند در ایجاد طرح كرپ ابریشمی با یك كیفیت بالا روی سیلندر امباسینگ كه طرح به وسیله گرما و فشار ، قبل از هر نوع عملیات‌تر روی پارچه كرپ ، انتقال پیدا می كند .

فرآیند امباسینگ گاهی اوقات پیش كرپ گفته می شود (Pre-Creping) اما نباید پنداشت كه عملیات كرپ تأثیر می پذیرد و به وسیله امباسینگ كه فقط طرح شكل با شیارهایی برروی پارچه بر جای می گذارد هنگامی كه طرح شكل گرفت و یكنواخت شد نتیجه نهایی بهبود می یابد
فرآیند امباسینگ با ثبات زیاد به دلیل ماهیت ترموپلاستیك استات ریون می باشد .

معمولاً طرز كار در بخار و سپس امباس در دمای 120-130° انجام می شود قبل از اینكه تكه پارچه از میان غلتك های امباسینگ عبور كند بهتر است از چروك بودن و تمایل به برگشتن لبه مطمئن شد مقدار كشش به كار رفته برروی وپارچه باید فقط به اندازه برای صاف كردن پارچه باشد .
مراقبت مهم و ضروری برای عملیات موفقیت آمیز فرآیند امباسینگ عبور كند بهتر است از چروك بودن و تمایل به برگشتن لبه مطمئن شد . مقدار كشش به كار رفته رروی پارچه باید فقط به اندازه برای صاف كردن پارچه باشد

مراقبت مهم و ضروری برای عملیات موفقیت آمیز فرآیند امباسینگ لازم می باشد از طرف دیگر فیلامنت های ظریف سائیده و معیوب می شوند و تا زمانی كه استنترهایی نشود ظاهر نمی شود .
برطبق تحقیقات به عمل آمده عمق برش و شكاف در تاب زیاد پود با دما و فشار به كار برده شده بین غلتك های كالندر متناسب می باشد این نشان داده شده است به وسیله‌نتایج به دست آمده درجدول پیوست ) كه ارجاع می دهد به مقایسه‌تست استحكام 3 اینچ پارچه سرتاسری پودی دارای 220 پود نیروی وارده وقتی كه پارچه شروع به پارگی می كند را مطالعه كنید

«‌كشش 7 پوند ممكن است نرمال مورد توجه قرار گیرد »
این نتایج نشان داد كه هر شكل از امباسینگ حتی با فشار كم یك اثر مخرب روی استحكام ویژه سطح پارچه دارد اگر چه آن باید 700-550 پوند بر اینچ مربع در c°30 بدون كاهش قابل ملاحظه در استحكام به نظر می رسد دمای بیشتر برای پارچه حساس تر می باشد اما اغلب برای تأثیر دائمی بیشتر ضروری می باشد در این قبیل موارد فشار از 50 پوند بر اینچ مربع نباید تجاوز كند .

زیرا طبیعت ترموپلاستیك تار استات عملیات امباسینگ در كالاهای استاتی از همه بهتر است
در وضعیت مناسب دما و فشار طرح امباسینگ ثبات پیدا می كند اما برای كسب بهترین نتیجه كالا باید در مدت 24 ساعت از امباسینگ كرپ شده باشد در ادامه برای شكل گیری یك قاب و شكل كه نخ های مستقیم راجمع كند ، عملیات امباسینگ برای اصلاح كشش های نابرابر در همه‌نخ های ریون همچنین برای تنظیم كردن آهار یكنواخت كه ممكن است باعث جمع شدگی نایكنواخت شود از این رو ممكن است امباسینگ در كرپ های بیشتر شامل همه انواع ویسكوز یك قاعده موثر به دست آید .

انواع تكمیل :
منظور ازانواع تكمیل عبارتست از چگونگی ثبات تكمیل انجام شده در روی پارچه و به سه گروه تقسیم می شود :
1)‌تكمیل موقت Temporary Finish
2)‌تكمیل دائم Permanent Finish
3)‌تكمیل ثابت Durable Finish
1)‌تكمیل موقت

در تكمیل موقت ، كالا را به منظور خاصی تحت عملیات تكمیلی قرار می دهند بطوریكه اثر تكمیلی آن در عملیات بعدی مثل شستشو یا خشك شوئی از بین می رود ، مانند تقویت استحكام نخهای تار پارچه های پنبه‌ای بوسیله آهار دادن برای عملیات بافندگی و شستشو و یا برطرف كردن این آهار پس از خاتمه عملیات بافندگی تكمیل موقت را می توان با بكار گرفتن یكی از روشهای زیر بدست آورد

1- روشهای مكانیكی یا فیزیكی : مانند ازدیاد عرض پارچه به وسیله استنتر یا اطو كردن
2- روشهای پركردن : بوسیله نشاسته ، صمغ و یا سایر پركننده های معمولی
3- روشهای نرم كردن : به وسیله روغن ها – واكسها یا صابون مناسب

2) تكمیل دائم
در این نوع از تكمیل پارچه را به منظور خاصی تكمیل می كنند و اثر تكمیل تا زمانیكه پارچه حالت خود را از دست ندهد ( مخصوصاً در مقابل شستشو و پوشش ) باقی خواهد ماند و می توان آ» را با استفاده از یكی از روشهای زیر بدست آورد .
الف )‌با روشهای مكانیكی و یا فیزیكی : مانند تراش ، خارزدن ، میلینك

ب)‌با روشهای رسوب دادن : مانند رسوب دادن رزینهای مصنوعی مثل استرها و اترهای سلولز در روی پارچه
پ)‌با روشهای شیمیایی : مانند مرسریزه كرده كالای پنبه ‌ای یا كلرینه كردن كالای پشمی و یا تكمیل با فرم آلدئیها
ناگفته نماند كه اغلب تكمیل هائیكه بوسیله روشهای رسوب دادن و یا شیمیایی به دست می آیند قابلیت این را دارند كه بوسیله مواد و عملیات شیمیایی مناسب دیگر از بین بروند . بنابراین این نوع تكمیل تا حد معینی دوام و پایداری دارد و در شرایط مخصوص حالت دائمی آن را می توان از بین برد .
تكمیل ثابت :
در این نوع تكمیل پارچه یك نوع تكمیل ثابتی بخود می گیرد بطوریكه اثر تكمیل مادام العمر در روی كالا باقیمانده و حتی بعد از اینكه پارچه حالت و ماهیت خود را به عنوان یك پارچه نساجی از دست بدهد آثار تكمیل در آن باقی خواهد ماند . مانند پلیمریزه مكردن بعضی از منومرهای اكریلیكی در روی زنجیره های اصلی مولكولهای پارچه های سلولزی و یا پروتئینی :

بطور خلاصه می توان گفت عملیات تكمیلی كه برروی منسوجات مختلف پشمی ، پنبه‌ای و یا غیره انجام می شود بستگی تام به خواص مورد احتیاج دارد و در ضمن عملیات تكمیل قابل انجام در روی پارچه های مختلف و نیز سفارشات متفاوت با هم فرق می كنند در زیر خلاصه‌ای از عملیات تكمیل فیزیكی كه اغلب در روی پارچه های پنبه ای ، پشمی ، فاستونی ، قابل انجام می باشد ذكر شده است
در ضمن باید یادآور شد كه تثبیت عملیات در بعضی مواقع بر حسب نوع پارچه و یا انواع عملیات قابل انجام تكمیلی در روی آن قابل تغییر می باشد .

امبوسینگ (Embssing)
به كمك این روش می توان روی سطح پارچه طرح های سه بعدی به وجود آورد . چنانچه مواد تكمیلی ویژه به كار گرفته نشود ، اثر حاصل از این عمل روی پارچه های پنبه‌ای ثبات چندانی ندارد ولی استفاده از رزین هایی كه به همین منظور تهیه می گردد اثر سه بعدی را ثبات بالایی می بخشد الیاف ترموپلاستیك برای كسب اثر سه بعدی با این روش به مواد تكمیلی احتیاج ندارد.

ماشین ویژه این روش از دو یا سه غلتك تشكیل می شود كه یك غلتك آن از فولاد بوده و یك طرح برجسته روی آن وجود دارد یك یا دو غلتك باقیمانده هم فولادی بوده كه با كاغذ و یا پارچه پنبه‌ای پوشیده شه اند تا سطح آنها نرم گردد ابتدا غلتك دارای طرح ، با فشار معینی روی غلتك كاغذی نرم و مرطوب قرار گرفته و به آهستگی گرم می گردد ماشین بدون پارچه شروع به كار می كند و فشار افزایش می یابد تا زمانی كه اثر فرورفتگی روی غلتك كاغذی عمق كافی پیدا كند و سپس پارچه به ماشین تغذیه می گردد سرعت مساوی غلتك فولادی و غلتك كاغذی اهمیت زیاد دارد .
شراینرایزینگ ( Schreinerising)

این روش یك نوع امبوسینگ می باشد كه غلتك فولادی با خطوط ظریف و به تعداد 125 تا 600 دراینچ و با زاویه معینی گراور گردیده است اثر این غلتك تحت فشار ، روی پارچه برجستگی های بسیار ظریف می باشد كه درخشندگی خاصی به پارچه می دهد این اثر در شستشو از بین می رود .
پلی استر و پلی استرهای اصلاح شده
پلی استر :
پلی استر به پلیمرهایی اتلاق می گردد كه دارای گروه استر –CO-O- در زنجیره اصلی خود باشند . این گروه استری ، حاصل واكنش بین الكلهای دو ظرفیتی و كربوكسیلیك اسیدهای دو ظرفیتی می باشد به هر حال در صنعت پلیمرسازی و همچنین صنعت نساجی معمولاً‌ منظور از الیاف پلی استر (PES) ،‌الیاف تهیه شده از پلی اتیلن ترفتالات (PET) است كه متداولترین نوع بوده و فرمول آن به صورت زیر است .

فرمول
كاروترز در سال 1927 نشان داد كه می توان پلی استر را از گلیكول ها و اسیدهای آلی دو ظرفیتی تهیه نمود به هر حال به علت پایین بودن نقطه ذوب و همچنین هیدرولیز آسان پلی استرهای اولیه ، تحقیقات وی در آن زمان بیشتر متوجه پلی آمیدها گردید . پلیمر تهیه شده از سباسیك اسید و اتیلن گلیكول نمونه‌ای از پلی استرهای اولیه است .

در سال 1939تحقیقات مجدد توسط وینفیلد در انگلستان شروع گردید . وی خواص الیاف پلی استر حاصل از پلیمریزاسیون فتالیك اسید (21 بنزن دی كربوكسیلیك اسید ) ایزوفتالیك اسید (31بنزن دی كربوكسیلیك اسید ) و ترفتالیك اسید (41 بنزن دی كربوكسیلیك اسید )‌را اتیلن گلیكول مورد مطالعه قرار داد

وینفیلد دریافت كه پلیمر حاصل از فتالیك اسید دارای دمای ذوب بسیار پایین بوده و عملاً قابلیت ریسیده شدن را نداشت پلیمر حاصل از ایزوفتالیك اسید خواص بهتری را از خود نشان داد این پلیمر دارای دمای ذوب در حدود 110 درجه سانتیگراد بوده و ریسندگی اولیه آن امكان پذیر بود .
در مقابل پیلمر تهیه شده از ترفتالیك اسید از دمای ذوب بالای 260 درجه سانتیگراد و قابلیت تبلور برخوردار بود . این پلی استر تریلن نام گرفت . بررسی و تحقیقات نشان دادند كه وجود حلقه آروماتیك در پلی استر با وزن مولكولی بالا ، باعث افزایش دمای ذوب ، پایداری و استحكام و سختی میگردد .

این پلی استر كه امروزه یكی از مهمترین الیاف مصنوعی را تشكیل می دهد حاصل تحقیقات وینفیلد و دستیار وی دیكسون بود كه برای اولین بار در سال 1941 در آزمایشگاه تهیه گردید . پلی استر در سال 1953 توسط دوپون به صورت انبوه تولید و به بازار عرضه گردید . تولید پلی استر در دهه های 60 و 70 به صورت چشمگیری افزایش یافت پی اتیلن ترفتالات پلیمر كندانسه ترفتالیك اسید ترفتالیك دی متیل استر و یا دی متیل ترفتالات (DMT) با اتیلن گلیكول می باشد .

برای مصارف معمولی نساجی ، پلی استر با وزن مولكولی متوسط عددی 15000 مورد استفاده قرار می گیرد برای تولید پلی استر با تمایل كم برای تشكیل پیل (‌آنتی پیل ) وزن مولكولی كاهش داده می شود وزن مولكولی الیافی كه به منظور كاربردهای صنعتی تولید می گردند بیش از نوع تولیدی برای مصارف نساجی می باشد

برای كاهش جلای الیاف پلی استر ممكن است تا 2 درصد تیتانیوم دی اكسید به عنوان كدر كننده به آن اضافه نمود . ترفتالیك اسید و یا دی متیل ترفتالات با اتیلن گلیكول واكنش نموده و تشكیل یك منومر دی استر می دهد .كه پلیمریزه گردیده وهموپلیمر پلی اتیلن ترفتالات را تشكیل می دهد در ریسندگی اولیه این لیف كه به صورت ذوب ریسی انجام می شود پلیمر به صورت مذاب از روزنه ها رشته ساز بیرون رانده شده و در تماس با هوا سرد گردیده ، و جامد میگردد . برای كسب خواص مكانیكی مناسب، الیاف تولیدی با توجه به سرعت تولید تا چند برابر طول اولیه خود كشیده می شوند

تا قبل از سال 1965 فقط از دی متیل ترفتالات برای تولید انبوه پلی استر استفاده می شد ولی با ممكن شدن خالص سازی ترفتالیك اسید ، این ماده هم در مقابل دی متیل ترفتالات مطرح گردید .
تولید پلی استر در دو مرحله صورت میگیرد مرحله اول را تولید منومر تشكیل می دهد كه ممكن است از طریق تبادل استر دی متیل ترفتالات با اتیلن گلیكول و یا از طریق استره كرده ترفتالیك اسید با اتیلن گلیكول به صورت زیر انجام شود .

در این مرحله پلیمر شكل گرفته و اتیلن گلیكول اضافه دور میگردد .
تشكیل منومر در مرحله اول توسط واكنش كاتالیستی تبادل استر بین دی متیل ترفتالات واتیلن گلیكول در 200 درجه سانتیگراد صورت می پذیرد تولید این مرحله شامل مخلوطی از منومر ، پلیمرهای با وزن مولكولی بسیار كم و تولید جانبی متانول می باشد . متانول در 150 درجه سانتیگراد تبخیر می گردد كاتالیست این واكنش نمك های دو ظرفیتی منگنز ، كبالت ، منیزیم ، روی و كلسیم می باشند .

استره كرده ترفتالیك اسید با اتیلن گلیكول به عنوان روش دوم تولید منومر ، بدون احتیاج به كاتالیست انجام می شود در این روش به كمك افزایش دما و فشار به واكنش سرعت بخشیده می شود .منومر تولید شده توسط دو روش به استثنای گروه‌های انتهایی مشابه می شود .
پلیمریزاسیون معمولاً در حضور كاتالیست آنتیمون صورت می گیرد در این مرحله مواد افزونی مثل تیتانیوم دی اكسید به محفظه پلیمریزاسیون اضافه می گردد افزایش درجه پلیمریزاسیون و به عبارت دیگر طول زنجیره مولكولی به كمك دور نمودن اتیلن گلیكول اضافه از توده مذاب بسیار غلیظ در حدود 280 درجه سانتیگراد، به هم زدن دقیق و كنترل شده و كاهش تدریجی فشار به 5/1 میلیمتر جیوه انجام می شود گرمادهی در دمای 280 درجه سانتیگراد تا كسب درجه پلیمریزاسیون مطلوب ادامه داده می شود

وزن مولكولی معمولاٌ به كمك اندازه گیری ویسكوزیته (‌گران روی ) توده مذاب كنترل می گردد قدرت لازم برای به هم زدن توده مذاب خود نشانه‌ای از درجه پلیمریزاسیون می باشد با توجه به شرایط واكنش ، تولیدات جانبی مثل وجود دی اتیلن گلیكول واولیگومر حلقوی ( تریمر – تترامو)‌تشكیل می گردند .

وجود دی اتیلن گلیكول پیوند خورده به ماكرومولكول كاهش درجه نرم شدن پلیمر را به همراه دارد شكل 1-4 مراحل پلیمریزاسیون را برای تولید الیاف پلی استر نشان می دهد در صورت تولید چیپس با توجه به حساسیت زیاد پلیمر مذاب به هیدرولیز ، لازم است كه چیپس تولید شده در هوای داغ خشك و یا دریك گاز بی اثر و در دمای 180 درجه سانتیگراد به مقدار كمتر از 005/0 درصد نسبت به وزن خود خشك گردد .
شكل
در مرحله ریسندگی اولیه ، چیپس پلی استر ذوب گردیده و یا اینكه در صورت تولید پیوسته ، پلیمر مذاب با دمای 290درجه سانتیگراد كه مستقیماً از راكتور پلیمرساز می اید به كمك پمپ چرخ دنده‌ای با فشار در حدود 1500-2000psi از روزنه های رشته ساز بیرون رانده می شود با توجه به بالابودن خطر تخریب پلی استر بر اثر هیدرولیز اكسیداسیون و گرما لازم است كه پلیمر مذاب كاملاً‌خشك و عاری از اكسیژن باشد

سرد شدن پلیمر بعد از ترك رشته ساز باید به صورت بسیار یكنواخت و در غیاب هر نوع تلاطم صورت پذیرد بعد از انجماد ، فیلامنت ها از حمام روغن های تكمیلی عبور نموده و نهایتاً با سرعتی كه خصوصیات فیزیكی الیاف رامشخص می كند به روی بسته‌ای پیچیده می شود .

ذوب ریسی دارای انعطاف پذیری زیاد برای كنترل ظرافت ، ساختار و شكل سطح قاعده الیاف می باشد با توجه به درجه كششی كه به پلی استر وارد می شود می توان خواص مكانیكی آن را تغییر داد افزایش درجه كشش ، تبلور بیشتر و افزایش نظم كلی را به همراه دارد كه استحكام و مدول اولیه بالاتر را باعث میگردد ولی در عین حال به ازدیاد طول در گسیختگی كمتر می انجامد افزایش وزن مولكولی ، ازدیاد استحكام مدول و ارتجاعیت بیشتر را به همراه دارد .
جدول (;) خصوصیات الیاف پلی استر معمولی و با استحكام بالا را به صورت نخ فیلامنتی ، بریده شده ( استیپل ).و نوار ( تو )‌نشان می دهد
جدول
پلی استر در مقابل بیشتر اسیدهای معدنی مقاوم می باشد ولی در سولفوریك اسید غلیظ حل می گردد هیدرولیز پلی استر به مقدار زیاد به دما وابسته است قلیاهای قوی مثل سود سوزآور ، روی پلی استر خوردگی ایجاد كرده و باعث تضعیف آن می گردد. آمونیاك و بازهای آلی دیگر مثل آمین ابتدا در بخش بدون نظم پلی استر نفوذ نموده و با تخریب پیوند استری ، تضعیف خصوصیات فیزیكی آنرا باعث میگردد

الیاف پلی استر همچنین مقاومت خوبی را در مقابل نور خورشید ، مالش ، گذشت زمان ، مواد سفید كننده دترجنت و مواد مورد استفاده در خشك شویی نشان می دهند .
پلی استر به مقدار زیاد با پنبه ، ویسكوز و پشم مخلوط میگردد به این ترتیب كمبودهای این الیاف طبیعی تا حدودی مرتفع میگردد نمره الیاف پلی استری كه به منظور بكارگرفته شدن در ریسندگی الیاف كوتاه تولید میگردند . در حدود 3-7/1 دسی تكس می باشد طول این الیاف در محدوده 76-38 میلیمتر و تعداد چین در سانتیمتر آنها 6-4 می باشد تناسیتی این الیاف 5-6CN.dtex می باشد كه معادل 5-7g/den است .

پلی استری كه به منظور مخلوط شدن با پشم تولید می گردد دارای نمره 6-3 دسی تكس و طول 100-75 میلیمتر می باشد این الیاف دارای استحكام كمتر نسبت به پلی استری كه با پنبه مخلوط می گردد می باشند .
نخ های فیلامنتی پلی استر معمولی مستقیماً در بافندگی تریكوبافی و تكسچرایزینگ مورد استفاده قرار میگیرند .
نخ های فیلامنتی پلی استر با استحكام بالا به مصارف صنعتی مثل نخ تایر خودرو ،كمربند ایمنی ، تسمه و نخ خیاطی می رسند . تناسیتی الیاف پلی استر صنعتی در حدود 7-8CN/dtex می باشد .
پلی استر با الكتریسیته ساكن كم
الكتریسیته ساكن بر اثر مالش اجسام به یكدیگر تولید می گردد . الیاف هم بر اثر مالش به روی یكدیگر و یا اجسام دیگر با توجه به نوع خود و جسمی كه با آن تماس پیدا میكنند ، مقداری الكتریسیته ساكن روی آنها تشكیل می گردد .

مقدار بار الكتریكی انباشته شده روی پلیمرها به تابع كار آنها بستگی دارد كه برای پلی اتیلن ترفتالات 425eV ذكر گردیده است وقتی كه میدان الكتریكی نیرو روی سطح الیاف بیش از استحكام دی الكتریك هوا گردد ، بار الكتریكی به محیط اطراف نشد می نماید سرعت نشت به شرایط محیط مثل رطوبت نسبی و دما و همچنین مقاومت الكتریكی سطح الیاف بستگی دارد كه با نشان داده می شود مقاومت الكتریكی سطح در شرایط استاندارد (‌65 درصد رطوبت نسبی و 2 درجه سانتیگراد ) برای پنبه و برای پلی اتیلن ترفتالات گزارش شده است

به طور كلی با افزایش مقاومت الكتریكی سطح هر جسم سرعت نشد بار الكترواستاتیك از آن كاهش یافته و مشكل الكتریسیته ساكن حادتر میگردد بعد از تولید الیاف سطح آنها با روغن های تكمیلی كه مقدار آن ، در حدود 1/0تا 5/1 درصد می باشد پوشش داده می شود محتویات روغن های تكمیلی را مواد زیر تشكیل می دهند :
– مواد روان كننده كه ممكن است از نوع معدنی یا روغن های سیلیكونی ، استرهای اسیدهای چرب و مواد دیگری باشند
– مواد سطح فعال با گروه های آبدوست و آبگریز مثل روغن های سولفوته شده ، تركیبات غیر یونی اتوكسیله شده و فسفات ها
– مواد ضد اكسیداسیون
روغن های تكمیلی با توجه به نوع كاربرد ممكن است مواد دیگری مثل ضد باكتری را به همراه داشته باشند و

مواد سطح فعال كاتیونی دارای بیشترین كارایی به عنوان ماده ضد الكتریسیته ساكن می باشند ولی با توجه به دیگر خواص منفی آنها مثل پایداری كم ، در مقابل گرما ، تجزیه نشدن و باقی گذاشتن اثر زردی روی الیاف ، این مواد مورد استفاده قرار نمی گیرند . مواد سطح فعال بر اساس فسفات های اتوكسیله شده ، آلكیل بتائین ها ، اسیدهای چرب اتوكسیله شده ، آمیدها و آمین ها دارای خاصیت ضد الكتریسته ساكن خوب بوده و حتی اثر مخلوط آنها از مجموع اثر منفرد آنها بیشتر می شود .

روغن های تكمیلی افزوده شده به سطح الیاف معمولاًٌ‌در شستشو و یا در حرارت از الیاف جدا می گردند. برای كسب اثرات پایدار لازم است كه ماده با خاصیت ضد الكتریسیته ساكن در حین پلیمریزاسیون به راكتور اضافه گردیده و در نهایت داخل لیف قرار گیرد این مواد باید دارای اندازه ذره كمتر از 2 میكرومتر بوده و اثر منفی برفرآیند تولید و خواص دیگر لیف نداشته باشند از موادی كه به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند می توان كلرور پتاسیم ، كلرور لیتیوم ، مواد بر اساس پلی اتیلن گلیكول ها یا حاصل تركیبات آنها با آدی پیك اسید یا دی كربوكسیلیك اسیدهای سولفونه شده آروماتیك را نام برد . شكل ; روش های مختلف پخش كردن مواد ضد الكتریسیته ساكن را در الیاف نشان می دهد

شكل
خاصیت ضد الكتریسیته ساكن را می توان همچنین از طریق جذب موادی مثل مشتقات اتوكسیله شده الیگومرهای پلی اتیلن ترفتالات ، توسط الیاف پلی اتیلن ترفتالات به آن بخشید حرارت دادن بعدی با افزایش پایداری نسبی به همراه دارد
دوباره استره كردن سطح الیاف پلی اتیلن ترفتالات باموادی مثل پلی آلكیلین گلیكول ها اثرات ضد الكتریسیته ساكن پایدار را برای این الیاف به همراه دارد در این فرآیند ، پیوندهای استری توسط اسیدهای غیر فرار شكسته شده و دوباره توسط زنجیره پلی الكیلین گلیكول به یكدیگر پیوند داده می شوند .
تولید الیاف دو جزئی به صورت غلاف – مغزی از دیگر روش های كسب خاصیت ضد الكتریسیته ساكن به صورت پایدار می باشد به این منظور ، غلاف لیف دو جزئی از پلی اتیلن ترفتالات و مغزی لیف از یك كوپلی استر با خاصیت ضد الكتریسیته ساكن انتخاب می گردد این كوپلی استر ترجیحاً از كومنومرهای براساس نمك سدیم 5- سولفوایزو فتالیك اسید و پلی اتر آمید تهیه می گرد لازم به ذكر است كه مخلوط كردن الیاف پلی اتیلن ترفتالات با مقدار بسیار كمی از الیاف فلزی ( 02/0 درصد ) و یا الیاف هادی الكتریسیته با توجه به محدودیت هایی كه بوجود می آید به مخلوط خاصیت ضد الكتریسیته ساكن می بخشد .

خصوصیات فیزیكی الیاف پلی استر عبارتند از :
1) مقدار منظم بودن مولكولها :85%-65% بالا بودن درجه كریستالی توجه به شكل زیر قابل بررسی است همانطور كه مشاهده می گردد تعداد قابل توجهی باندهای هیدروژنی وجود دارد كه به صورت هاشور خورده مشخص شده اند

شكل
2)مقدار جهت یافتگی مولكولها 15%-30%
3) طول الیاف (mm) بریده 150-37
4) نازكی الیاف (Decitex) 7/5-5/3
5) قطر الیاف : 12 تا 25 بستگی به نوع مصرف دارد .
6)‌وزن مخصوص 38/1

7) قابلیت جذب رطوبت : در اتمسفر استاندارد 45/0، در شرایط معمولی 45/0
8) مقدار حمل اب پس از تر شدن كامل 40%
9- استحكام خشك : مرطوب
10)‌مقاومت كششی :
11) ازدیاد طول پارگی : خشك 15% ، مرطوب 16%
12) قابلیت بازیابی حالت اولیه : بعد از 25 كشش 100% بعد از 4% كشش 965، بعد از 8% كش 72%
شكل

13) اثر حرارت : در حرارت 240 درجه سانتیگراد شروع به كوتاه شدن می كند ،در 255 درجه سانتگیراد نرم می شود و در 260 درجه سانتیگراد ذوب می گردد
14) قابلیت احتراق : پایین
15) خواص الكتریكی :‌هادی خوبی نیست و الكتریسیته ساكن تولید می كند
به طور كلی الیاف پلی استر ترموپلاستیك است و از این لحاظ نظیر نایلون می باشد از این خصوصیت می توان برای تغییر شكل دادن دائمی حرارتی پارچه های تولید شده از این الیاف استفاده نمود ، علاوه بر این الیاف پلی استر قابلیت جذب رطوبت بسیار ضعیفی دارند كه این خود باعث خشك شدن سریع آنه ابعد از مرطوب شدن می شود .

این الیاف از مقاومت سایشی بسیار خوبی برخوردارند و به دلیل استحكام خوبی كه دارند نه تنها در زمینه تولید پارچه های پوشاكی كاربرد دارند بلكه به استفاده های صنعتی نیز می رسند در تولید پارچه های پوشاكی مانند پارچه ای لباسی ، بارانی ، پیراهنی ، و.. معمولاً الیاف پلی استر به طور صددرصد و یا به صورت مخلوط با الیاف پنبه به كار برده می شود . برای تولید پارچه های كت و شلواری هم از مخلوطی از الیاف پلی استر و پشم استفاده می شود الیاف پلی استر با مخلوطی از الیاف پنبه در تولید نخهای خیاطی مورد استفاده قرار می گیرد .

-انتخاب مواد رنگرزی مناسب الیاف پلی استر
الیاف پلی استر اصلاح نشده فقط می توانند با طبقاتی از مواد رنگرزی كه حلالت آنها در آب كم است تا یك عمل مفید رنگرزی بشوند این طبقات مواد رنگرزی دیسپرس ، برخی از تركیبات آزوئیك به روش های توسعه یافته به كار می روند و تعدادی تركیبات كه عموماً به عنوان مواد رنگرزی خمی یا پیگمنت ها مصرف می شوند

و حلالیت و وزن مولكولی نسبتاً كم آنها سبب می شود كه بتوانند به داخل الیاف نفوذ نمایند ، را شامل می شوند تعدادی از مواد رنگرزی سایر طبقات كه شامل مواد رنگرزی بازیك ، گوگردی ، راكتیو ، متال كمپلكس ، اسیدی و مستقیم هستند و در آنها نسبت به خواص آب دوستی به آب گریزی كم است ، نیز می توانند الیاف پلی استر را رنگ كنند ولی تقریباً همیشه فقط یك رنگرزی سطحی می كنند خواص ثباتی رنگرزی سطحی عموماً ضعیف است ولی در مورد برخی از پارچه ها به ویژه مخلوط پلی استر و پنبه كه با مواد رنگرزی نظیر خمی محلول در طی فرآیند پد و ظاهر كردن Pad –develop)) رنگرزی شده اند خواص ثباتی در حدی كه از لحاظ تجارتی قابل توجه باشد كافی است

الیاف پلی استر اصلاح شده به وسیله كوپلیمریزه كردن با منومرهای اسیدی ، نظیر «:5 سولفو ایزوفتالیك اسید » آیا به طریق مخلوط كردن افزایشی با یك افزودنی سولفونیك دار شده كه وزن مولكولی آن به اندازه كافی بالا باشد تمایل به جذبشان ( افینیته ) نسبت به مواد رنگرزی بازیك افزایشی پیدا نموده است بسیاری از این مواد رنگزا به ویژه در بین گروه های جدیدی از مواد رنگرزی بازیك كه برای رنگرزی الیاف آكریلیك ساخته شده اند روی الیاف پلی استر ا صلاح شده نیز ثبات نوری كافی دارند به طور یكه در تهیه پارچه های لباسی نیز به كار می روند . اما در مجموع ثبات نوری این مواد رنگرزی روی الیاف پلی استر ضعیف تر از الیاف آكریلیك است

برای ساختن الیاف پلی استر اصلاح شده كه بتوانند مواد رنگرزی اسیدی را قبول كنند كوشش های زیادی به عمل آمده است ولی در حال حاضر پیشرفت قابل توجهی از لحاظ بهره برداری تجارتی از آن حاصل نشده است مواد رنگرزی دیسپرس مهمترین طبقه از مواد رنگرزی هستند كه جهت رنگرزی پلی استر به كار می روند و طیف وسیعی از فام‌های رنگی (‌Hue) را با قدرت رنگی خوب و ثبات كافی كه برای اكثر مصارف مناسب باشد به وجود می آورند .

سرعت جذب مواد رنگرزی دیسپرس روی الیاف پلی استر نسبت به سایر الیافی كه به آنها تمایل دارد به مراتب كمتر است ولی روی هم رفته تمایل آنها نسبت به الیاف پلی استر خوب است سرعت رنگرزی پلی استر را تا سطحی كه از نظر تجارتی قابل قبول باشد ، ممكن است ، با افزایش درجه حرارت رنگرزی تا حدود 130 درجه سانتیگراد و یا رنگرزی در جوش در حضور یك ماده كاری یر ( Carrier) شتاب دهنده افزایش داد . همچنین ،‌ممكن است از طریق آغشته نمودن كالا به حالت دیسپرس شده با ماده رنگرزی مناسب و سپس خشك نمودن و پختن آن در دمای 190 تا 220 درجه سانتیگراد ماده رنگرزی دیسپرس را به الیاف پلی استر منتقل كرد .

تركیبات آزوئیك نیز جهت رنگ های تیره نظیر سیاه و سرمه‌ای روی پلی استر به كار می روند الوان قهوه‌آی ، خرمایی ، سرخ و قرمزهای تند نیز می توانند به دست آیند ولی اگر مولكول جفت شده ماده رنگرزی به اندازه كافی بزرگ نباشد به طوری كه از مهاجرت ماده رنگرزی در حین عمل تثبیت حرارتی و یا بخار دادن ممانعت نكند ؛‌رنگرزی كدر می شود و ثبات سایشی رنگ به شدت كاهش می یابد.
به استثنای «‌20

هیدروكسی -3- نفتوئیك اسید » آمیده ساده آن و آمین هایی كه ابعاد مولكولی كوچك تر دارند و جهت ایجاد رنگ های قرمز و سرخ به كار می روند سایر اجزای مواد رنگرزی آزوئیك برای ایجاد یك رنگرزی كامل همان مشكلات مواد رنگرزی دیسپرس را بر دارند . در این مورد نیز باید از كاری یر استفاده شود و یا رنگرزی در دمای بالا انجام گیرد .

مواد رنگرزی خمی جز در مواردی كه از درجه حرارت بالا جهت پختن ماده رنگرزی روی كالا استفاده می شود وقبلاً به آن اشاره شد ، روی الیاف پلی استر مصرف وسیعی ندارند و فقط تعداد محدودی از رنگرزهای ویژه كه در آنها ثبات رنگ بسیار بالا در برابر عملیات تری مورد نیاز باشد ، می توانند ایجاد كنند برای انجام این منظور باید از محلول دیسپرس بسیار ظریف پیگمنت خمی و یا تركیب اسیدی لوكوی آن استفاده شد .

استفاده از كاری یر هنگامی كه این مواد به كار می روند ارزش چندانی ندارد و نمی‌تواند كمكی كند و برای رنگرزی به درجه حرارت بالا حدود 130 تا 140 درجه سانتیگراد نیاز است برخی از فام های رنگی كه توسط تعداد كمی از مواد رنگرزی خمی مناسب برای پلی استر به وجود می آیند شفافیت غیر محلول را دارند برای مثال قرمزهای تیوایندیگوئید كه صورتی های درخشان و فلورسنتی ایجاد می كنند .
فرآیند رنگرزی با مواد رنگی دیسپرس
در اكثر منابعی كه در باره این موضوع وجود دارد اظهار می شود كه درالیاف رنگرزی شده پلی استر ، ذرات ماده رنگرزی عموماً به حالت تك مولكولی وجود دارند . در پایان فرآیند رنگرزی ماده رنگرزی جذب شده به وسیله‌الیاف با ماده رنگرزی باقیمانده در حمام رنگرزی در حال تعادل دینامیكی است وبخشی از ماده رنگرزی موجود در حمام كه در حالت محلول آبی است ، باید دارای همان حالت ماده‌رنگزای مهاجرت یافته داخل لیف باشد این امر كه انتقال ماده رنگرزی به داخل الیاف به حالت یك محلول آبی تك مولكولی رخ می دهد منطقی است كه غلظت این محلول در مرحله اول با رنگرزی به دلیل حل شدن متوالی ذرات جامد ماده رنگرزی از ذرات درشت تر كه در حمام به حالت دیسپرس شده در آمده اند پایدار باقی می ماند چهار مرحله مكانیزم این فرآیند به قرار زیر است :
1)‌مقداری از ماده رنگرزی در آب موجود در حمام رنگرزی حل می شود

2) مولكول های ماده رنگرزی از داخل محلول به سطح الیاف انتقال می یابند
3) محلول موجود در حمام رنگرزی مجدداً با حل شدن مقداری از ماده رنگرزی جامد به حالت دیسپرس پر می شود .
4) ماده رنگرزی جذب شده در سطح الیاف ، به حالت تك مولكولی ، به داخل الیاف نفوذ می كند
فرآیند انتقال ماده رنگرزی از محلول آبی به الیاف با استخراج یك ماده حل شده دریك حلال توسط حلال دوم كه قابل امتزاج با حلال اول نیست ، قابل مقایسه است و از قوانین جداسازی مشابهی پیروی می كند ضرایب توزیع ماده رنگرزی را كه مربوط به قابلیت انحلال ماده رنگرزی در فاز آبی و فاز لیف می شود ، می توان برای درجات حرارت مختلف فرآیند رنگرزی تعیین نمود اگر چه ممكن است تحت تأثیر هم زمان تعادل ماده رنگرزی بین فاز جامد و مایع قرار گیرد سرعت های مراحل اول و دوم مكانیزم فرآیند تحت نفود این قابلیت های انحلال قرار دارد .
قابلیت انحلال مواد رنگرزی دیسپرس در آب كم و بین 3/0 تا200 میلی گرم در لیتر در دمای 100 درجه سانتیگراد و بین 6/0 تا 900 میلی گرم ( اكثر آنها بین 2 تا 70 میلی گرم )‌در 130 درجه سانتیگراد است بلورهای نسبتاً آب گریز مواد رنگرزی دیسپرس خالص تقریباٌ‌به آهستگی در آب حل می وشند ولی در فرآیند یك رنگرزی نرمال با استفاده از یك عامل دیسپرس كننده مناسب ، ذرات ریز ماده رنگرزی نیز از اهمیت زیاد برخوردار است و از این رو برخی از اشكال بلورها با محلول های آبی قوی تر ، نسبت به سایر اشكال حالت تعادل را بیشتر پیشرفت می دهند

در تحت شرایط عملی حمام رنگرزی پایداری سیستم ، ماده رنگرزی جامد دیسپرس شده /‌اب / لیف اغلب دور از حالت ایده آل است و ذرات بزرگ تر ماده رنگرزی دیسپرس شده تمایل دارند كه باجذب كردن ذرات كوچك تر به حجم خود بیفزایند و نتیجتاً‌حالت مهاجرت به وقوع می پیوندد . این تمایلات ، به ویژه در حضور دی یك ماده الكترولیت یا بعضی از انواع مواد فعال در سطح موجود در حمام تقویت می شود و در نتیجه سبب تخریب حالت دیسپرس شده و باعث رسوب كردن ذرات جامد ماده رنگرزی جمع شده به دور یكدیگر به روی سطح كالا می شود لذا به این دلایل باید شرایط عملیات را طوری انتخاب نمود كه تا قبل از اینكه حالت دیسپرس شده حمام رنگرزی به مقدار قابل توجهی تخریب شود ،فرایند رنگرزی خاتمه می پذیرد .

مولكول های ماده رنگرزی جذب شده به سطح الیاف با یك مكانیزم نسبتاً‌ساده كه به نظر می رسد از فرمول فیكس پیروی می كند . به قسمت های داخلی الیاف نفوذ می كند بر اساس این قانون سرعت نفوذ ماده رنگرزی در واحد سطح(‌عمود بر جهت نفوذ ) در هر نقطه از لیف با شیب غلظت ماده رنگرزی در آن نقطه نسبت مستقیم دارد این به این معنی است كه مقدار ماده رنگرزی جذب شده توسط الیاف پلی استر از یك حمام رنگرزی با غلظت ثابت ، تا هنگامی كه به درجه اشباع برسد با مجذور زمان رنگرزی متناسب است نتایج مشابهی در طی مراحل اولیه فرآیند رنگرزی هایی كه در آنها تركیب و غلظت مواد ،‌نرمال است مشاهده شده است ، یعنی شرایطی نظیر آنچه كه در فرآیندهای «‌رنگرزی یا رمق كشی » در آزمایشهای تجارتی انجام میگیرد به كار رفته است طی نتایج به دست آمده ، سرعت رنگرزی به ویژه تا نقطه‌آی كه به حالت تعادل می رسد از غلظت حمام رنگرزی مستقل است .

برای رنگرزی هایی كه در دمای ثابت انجام می شوند اگر منحنی « جذب ماده رنگرزی » ( در هر لحظه بر حسب زمان ترسیم شود یك مجانب با شیب بالا روند می دهد كه به نظر می رسد از معادله یك هذلولی یا تانژانت هذلولی پیروی می كند وابسته نبودن سرعت رنگرزی به غلظت حمام رنگرزی می تواند به تأیید در وجود یك لایه بسیار مقاوم در سطح الیاف یا لایه‌ای از سطح مشترك آب و الیاف كه در آن غلظت ماده رنگرزی ثابت است تعبیر شود فرض وجود لایه مقاوم ، با عمل كردن الیاف با سود سوزآور و از بین بردن لایه سطح آن و نشان دادن اینكه اصولاً رفتار لیف نازك شده در رنگرزی تغییر نمی كند رد شد .

قبلاً‌اشاره شد كه مهمترین اختلاف بین رفتار الیاف پلی استر در رنگرزی نسبت به سایر الیاف نظیر نایلون و استات ثانوی كه آنها هم مواد رنگرزی دیسپرس را قبول می كنند در سرعتهای رنگرزی آنها است الیاف پلی استر در دمای نسبتاً پایین تر از 100 درجه سانتیگراد خلی به آهستگی رنگرزی می شوند . مثلاٌ ثابت شده است كه سرعت رنگرزی الیاف پلی استر با همان ماده رنگرزی كه استات ثانوی و نایلون رنگرزی می شوند بین 700 تا 1000 بار آهسته تر است

به هر حال ، چنانچه رنگرزی الیاف پلی استر در زمان كافی انجام شود تا تقریباً بین الیاف و محلول ماده رنگرزی حالت تعادل حاصل شود ، ثابت شده است مقدار ماده رنگزایی را كه الیاف استات ثانوی جذب می كنند در اكثر موارد تقریباًٌ‌دو برابر مقدار ماده رنگرزی است كه الیاف نایلون جذب می كنند
نتیجه اینكه الیاف پلی استر نسبت به جذب مواد رنگرزی دیسپرس تمایل زیاد دارند و این سبب می شود كه جذب اصولی ماده رنگرزی در سطح الیاف تسریع گردد و یا حداقل تا آنجا كه حلالیت ماده رنگرزی در فاز آبی اجازه می د هد انجام گیرد .

پایین بودن سرعت نفوذ ماده رنگرزی به داخل الیاف ، عاملی است كه فرآیند انتقال ماده رنگرزی را همچنان كه غلظت ماده رنگرزی در سطح و در داخل الیاف با محلول آبی ماده رنگرزی در حمام به حالت تعادل نزدیك می شود ، تقلیل می دهد هنگامی كه چنین حالتی ایجاد می شود سرعت انتقال ماده رنگرزی از حمام به داخل الیاف از سرعت نفوذ داخلی الیاف تبعیت می كند

می توان گفت كه تاپایان فرآیند «» فاز انتقال «» ، غلظت ماده رنگرزی در سطح تقریباً ثابت باقی می ماند در این مرحله مولكول های ماده رنگرزی باقی مانده در حمام خالی شده و همچنین با ذرات بزرگتر باقی مانده ا زدیسپرسیون اولیه به حالت تعادل در آمده اند ماده رنگرزی جذب شده در داخل الیاف نیز به طور یكنواخت توزیع نشده است و باید زمان رنگرزی برای مدت بیشتری ادامه یابد تا توزیع ماده رنگرزی در داخل الیاف وضع یكنواخت تری پیدا كند . به این ترتیب مرحله نهایی فرآیند رنگرزی موجب خالی شدن لایه سطحی اشباع شده ازماده رنگرزی و در مقیاس كمتر موجب تنظیم تعادل غلظت ماده رنگرزی بین سیستم الیاف و حمام رنگرزی می شود .

با افزایش درجه حرارت حمام ضریب توزیع ماده رنگرزی بین لیف و فاز محلول كاهش می یابد و افزایش ظاهری سرعت جذب ماده رنگرزی كه در شرایط عملی رنگرزی در حرارت های بالاتر حاصل می شود ناشی از « » تكامل «» سریع تر فرآیند رنگرزی است

رنگرزی هایی كه در دمای پایین تر انجام می شوند ، چنانچه زمان كافی به آن داده شود و كیفیت دیسپرسین بتواند در طول زمان ثابت باقی بماند ، قوی تر خواهد بود برای مثال 85 درجه سانتیگراد فرآیند رنگرزی برای ایجاد یك عمق متوسط چندین روز به طول می انجامد افزایش سرعت رنگرزی ، همچنان كه درجه حرارت ارتقاء می یابد، در فاز خارج از لیف با افزایش همراه است در الیاف پلی استر این افزایش سرعت به طور قابل توجهی بالا است و ( بالاتر از دمای تبدیل شیشه‌ای ) از قانون توابع نمایی پیروی می كند برای الیاف پلی استر نرمال 2GT تقریباً به ازای هر 4 درجه سانتیگراد افزایش درجه حرارت رنگرزی در فاصله بین 95 تا 130 درجه سانتیگرا سرعت رنگرزی دو برابر می شود و از این رو رنگرزی در دماهای بالاتر 450 بار سریع تر از دماهای پایین تر انجام می شود .

اگر آنچه كه در بالا بحث شد واقعیت داشته باشد، آنچه كه در رنگرزی الیاف پلی استر عامل هدایت كننده است سرعت مهاجرت داخلی ماده رنگرزی است در این صورت تقریباٌ این همه افزایش در سرعت رنگرزی باید نتیجه تغییرات داخلی لیف باشد ، كه از تغییرات درجه حرارت ناشی می شود بخشی از این تغییرات به افزایش جذب رطوبت لیف در دمای بالاتر نسبت داده می شود .

به نظر می رسد كه فضاهای موجود در یك لیف اندكی عریض تر از اندازه خود مولكول های ماده رنگرزی هستند و نفوذ مولكول های ماده رنگرزی را میسر می سازند و بدین ترتیب مولكول ماده رنگرزی در بین انواعی از نیروهایی كه سب پیوند مولكول به پلیمر شوند محصور می شود پدیده دو گانه رنگی Dichroism) هم كه در اغلب پلی استرهای رنگ شده وجود دارد حاكی از این است كه مولكول های ماده رنگرزی در جهت محور اصولی الیاف آرایش می یابند و از این جهت باید از طریق كناره مولكول لیف نفوذ كرده باشند سرعت نفوذ ممكن است به مقیاسی از یك احتمال آماری توجیه شود كه در آن مولكول ماده رنگرزی در یك زمان معین درگیر یك فضای باز و خالی ساختمان پلیمیر می شود كه گنجایش كافی برای حركت آن دارد و در یك لحظه دیگر كه شرایط ایجاب نماید از محل اشغالكرده خارج می شود باید توجه داشت كه مهاجرت مولكول های ماده رنگرزی می تواند در همه جهات انجام گیرد اگرچه با ملاحظه آماری جریان توده ، شیب غلظت به طرف مركز لیف كاهش می یابد تعداد مولكول های ماده رنگرزی كه در هر لحظه در داخل لیف ولی به طرف سطح آن مهاجرت می كنند با ارتقاء‌درجه حرارت افزایش می یابند .

شرایط سطح لیف نیز در درجه حرارت های بالاتر رنگرزی تغییر می كند در دمای 130 درجه سانتیگراد حلالیت مواد رنگرزی دیسپرس در محیط آبی تقریباً 5/3 برابر بیشتر از حلالیت آنها در 90 درجه سانتیگراد است از این جهت رنگرزی در حرارت بالا به همان میزان كه قابلیت رنگ كردن را ارتقاء می دهد یك نواخت شدن رنگرزی را بهبود می بخشد و جای تعجب نیست كه ورود هر نوع الیاف جدید پلی استر به هر بخش جدیدی از تجارت نساجی ، با توسعه ماشین های اختصاصی و جدید رنگرزی در حرارت بالا ، برای همان نوع كالا همراه خواهد بود .

اثر دما در نسبت انتشار و جذب ماده رنگرزی آزمایش شده و نتایج آن در جدول ;. نشان داده شده است همان طوریكه مشاهده می شود ماده رنگرزی دیسپرسول نارنجی جی (Dispersol Orange G) دردمای 81 درجه سانتیگراد به میزان 17 درصد جذب كالای پلی استری شده است در حالی كه با افزایش دمای رنگرزی تا 120 درجه سانتیگراد به میزان 77 درصد به الیاف افزایش می یابد .
جدول اثر دما در جذب ماده رنگرزی دیسپرس برروی پلی استر

سرعت رنگرزی الیاف پلی استر با مواد رنگرزی دیسپرس را تا سطحی كه از نظر تجارتی قابل قبول باشد می توان با یكی از طرق زیر افزایش داد :
– استفاده از مواد رنگرزی با اندازه‌مولكولی كوچك
– به كار بردن درجات حرارتی بالا

– استفاده از مواد كمكی متورم كننده كاری یر ( Carrier)
مواد رنگرزی دیسپرس با اندازه مولكولی كوچك :
می توان با انتخاب مواد رنگرزی دیسپرسی كه دارای سرعت های نفوذ سریعی باشند ، شیوه های كم رنگ تا متوسط را در جوش در مدت زمان معقولی به دست آورد این مواد رنگرزی عموماً ساختار شیمیایی ساده‌ای دارند برای مثال Cibacet Orange G.R(C.T.Disperse Orange) با ساختار یك ماده رنگزای آمینوآزو می باشد یا ماده‌رنگرزی C.I.Disperes Red 15

با ساختار بالا كه یك ماده رنگزای آمینو آنتراكینون می باشد هر دو این ماده رنگرزی برای رنگرزی الیاف پلی استر با غلظت 2 تا5 درصد جهت به دست آوردن یك شید متوسط به كار می روند

برای دریافت اینجا کلیک کنید