تحقیق مقاله الیاف آکریلیک

الیاف اکریلیک الیافی هستند  که بیش ار 85% وزن آن را واحدهای اکریلونیتریل (-CH2-CH[CN]-)x به صورت زنجیره پلیمری  تشکیل داده اند.

اصول اساسی تولید الیاف اکریلیک

الیاف اکریلیک از اکریلونیتریل که یک ماده پتروشیمیایی است تشکیل شده است. معمولاً اکریلونیتریل با مقادیر کمی از سایر مواد شیمیایی، ترکیب می گردد تا قابلیت جذب رنگ الیاف تولیدی افزایش یابد. الیاف اکریلیک به دو روش خشک ریسی Dry spun و روش تر ریسیWet spun  تولید می گردد.

اغلب الیاف سلو لزی و سنتیتیک به روش اکستروژن که عبارت است از  خروج با فشار یک محلول غلیظ (با غلطتی مانند عسل) از سوراخهای کوچکی به نام رشته ساز یا Spinneret تولید می گردند که رشته های یکسره نیمه جامد پلیمری را ایجاد می کنند.

در مراحل اولیه پلیمر تشکیل دهنده الیاف به صورت جامد است که برای اکستروژن باید مایع گردد. این کار معمولا اگر پلیمر ترموپلاستیک سنتتیک ( که نرم بوده و با حرارت ذوب می شوند) باشد با ذوب کردن و اگر سلولوزیک غیر ترموپلاستیک باشد با حل کردن در یک حلال مناسب، انجام می پذیرد.اگر این مواد پلیمری قابلیت ذوب شدن و یا حل گشتن نداشته باشند باید به صورت شیمیایی آماده سازی شده تا فرم قابل حل شدن و یا مشتقات ترموپلاستیک آن بدست آید. با تکنولوژیهای جدید روشهای خاصی برای موادی که نه ذوب شده، نه حل می شوند و نه به صورت مشتقات مناسب در می آیند ابداع شده است. برای این مواد، مقدار کمی از مولکولهای مایع مخلوط شده و واکنش  می دهند تا فرآیند اکستروژن بخوبی صورت گیرد.

رشته ساز   Spinneret

Spinneret  در اغلب الیاف تولیدی مشابه هم هستند و مانند دوش حمام عمل می کنند. یکSpinneret ممکن است از یک تا صدها سوراخ داشته باشد. این سوراخها بشدت به ناخالصی و خوردگی حساس هستند. مایع که از این سوراخها می گذرد باید بدقت فیلتره شود (که این کار در مورد محلولی بسیار غلیظ راحت نیست)و در بعضی موارد Spinneret باید از آلیاژهای فلزی بسیار گران قیمت مقاوم در برابر خوردگی ساخته شود. تعمیر و نگهداری آنها نیز اهمیت ویژه ای دارد و برای پیشگیری از بسته شدن سوراخهایش باید بطور دوره ای باز شده و تمیز شود.

همانطور که رشته ها از سوراخهای Spinneret خارج می شوند پلیمر مایع ابتدا به شکل لاستیکی درآنده و در نهایت جامد می شود. این فرآیند اکستروژن و جامد شدن رشته های بی پایان را ریسندگی Spinning می گویند که البته نباید با ریسندگیSpinning  در صنایع نساجی که الیاف تابیده شده به صورت نخ در می آیند اشتباه گرفت. چهار روش Spinning  رشته ها برای تولید الیاف وجود دارد: تر، خشک، مذاب و ژل.

Wet Spinning  

روش ترریسی قدیمی ترین فرآیند تولید الیاف می باشد. این روش برای مواد تشکیل

دهنده الیاف که در حلال حل گشته اند

استفاده می شود. رشته ساز Spinneret در یک حمام شیمیایی فرو می رود و هنگامی که رشته ها در آن غوطه می خورند از ماده شیمیایی حمام جدا شده به صورت جامد در می آیند.

چون محلول مستقیما در داخل مایع مجزا کننده اکسترود می شود این فرایند تولید الیاف wet spinning نام دارد. اکریلیک، ریون، آرامید، موداکریلیک و اسپاندکس می توانند با این روش تولید شوند.

   Dry Spinning

روش خشک ریسی نیز برای مواد تشکیل دهنده الیاف در داخل محلول استفاده می شود. منتها بجای اینکه جداسازی پلیمر با رقیق سازی و یا واکنش شیمیایی انجام شود، سفت کردن مواد با تبخیر حلال در جریان هوا و یا گاز انجام می پذیرد.

رشته ها در تماس با مایع جدا کننده قرار نمی گیرند بنابراین نیاز به خشک کردن و بازیافت حلال را به حداقل   می رسانند. این فرآیند می تواند در تولید استات، تری استات، اکریلیک، موداکریلیک، PBI، اسپاندکس و وینیون Vinyon استفاده شود.

 Melt spinning

در روش مذاب ریسی، ماده تشکیل دهنده الیاف برای عبور از سوراخهای رشته ساز Spinneret به صورت مذاب درآمده و سپس مستقیماً با سرد کردن به صورت جامد در می آید. نایلون، الفین، پلی استر، Saran و Sulfar با این متد تولید می شوند.

در این روش الیاف را می توان با سطح مقطع های مختلف (گرد، تریلوبالTrilobal، پنج ضلعی، هشت ضلعی و غیره) از رشته ساز Spinneret اکسترود کرد. الیاف با سطح مقطع Trilobal نور بیشتری را منعکس میکنندو به منسوج مربوطه تلالو جذابی می دهند.

الیاف توخالی Hollow و پنج ضلعی Pantagonal وقتی در فرش استفاده می شوند خاک و کثیفی را کمتر نشان می دهند. الیاف هشت ضلعی Octagonal خواص بدون درخشش دارند. الیاف توخالی Hollow هوا را در خود به تله می اندازند و باعث خواص عایق و پرزدار بودنLoft می شود.

Gel Spinning

ژل ریسی فرآیند خاصی برای بدست آوردن الیاف با استحکام زیاد و یا خواص ویژه الیاف است. در طی اکستروژن پلیمر به صورت حالت محلول واقعی نیست. مولکولهای پلیمر مانند یک محلول واقعی کاملاً گسسته نیستند بلکه رشته های آنها با یکدیگر در نقاط زیادی به هم متصلند تا حالتی از مایع کریستال را بسازند. این مسئله منجر به نیروی زیاد داخل زنجیره ای شده که باعث می شود استحکام و Tensile strength رشته حاصله بطور مشهودی افزایش یابد. علاوه براین، با نیروی کشش در طی اکستروژن کریستالهای مایع در طول محور الیاف در یک خط قرار می گیرند. در نتیجه رشته ها با درجه بالایی از همسویی غیر معمول با یکدیگر از رشته ساز خارج می شوند که این نیز باعث تقویت استحکام آنها می شود. این روش می تواند تحت عنوان خشک-تر ریسی نیز تعریف شود چون رشته ها ابتدا از هوا و سپس برای خنک کردن بیشتر از حمام مایع  عبور داده میشوند.
بعضی از الیاف پلی اتیلن و آرامید با استحکام بالا با روش ژل ریسی تولید می شوند.

کشیدن و نظم دادن

در حین اینکه الیاف اکسترود شده جامد می شوند یا در بعضی از موارد حتی بعد از سخت شدن آنها، ممکن است رشته ها کشیده می شوند تا از استحکام بهره مند گردند. این کشش زنجیره مولکولها را در جهت محور الیاف بیرون کشیده و همسو می سازد. در نتیجه قدرت نخ حاصل از آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. 

   تولید و بررسی خواص اکریلیک جاذب الرطوبه

 یکی از روشهای بهبود خواص آبدوستی الیاف مصنوعی ایجاد حفره های ریز در درون الیاف است . بدین منظور برای تولید الیاف اکریلیک جاذب  الرطوبت از تر پلیمر( اکریلو نیتریل/ متیل اکریلات/ نمک سدیم 2-  اکریل آمید 2- متیل پروپان سولفونیک) (PAC ) به همراه سلولز استات ( CA ) استفاده شده است . به منظور ایجاد حفره های ریز در درون الیاف  دو پلیمر با یکدیگر مخلوط شده و سپس تحت عملیات تر ریسی قرار گرفتند و در نهایت الیاف اکریلیک / سلولز استات تهیه گردید. همچنین خصوصیات الیاف اکریلیک جاذب الرطوبه (PAC/ CA ) مورد بررسی قرار گرفته و با الیاف اکریلیک معمولی و پنبه مقایسه شده است.

  مقایسه خواص الیاف اکریلیک/ استات سلولز و اکریلیک معمولی و پنبه :

  اکریلیک معمولی

اکریلیک / سلولز استات

             پنبه 

دنیر

1.5          

1.5          

1.5            

استحکام ( g/den  )

3 - 3.5      

2.8 – 3       

2.1 – 3       

ازدیاد طول تا حد پارگی

30 – 40     

26 – 30      

3 – 10         

قابلیت حفظ آب %

3 – 5       

25 – 35     

35 – 45      

دانسیته (g/cc )

1.17        

1.19       

1.54          

خاصیت مویینگی

         ضعیف

        عالی

          خوب  

 با توجه به اینکه الیاف اکریلیک زیانهای زیادی برای انسان دارد و همچنین با توجه به بالا بودن هزینه تولید آن ، مصرف این نوع الیاف در سراسر جهان با کاهش چشمگیری روبرو است. الیاف شبه اکریلیک در مقایسه با الیاف پلی استر معمولی در رنگ پذیری در دمای پائین تر و فشار معمولی نتیجه مطلوب تری را دارد و در نتیجه آلودگی رنگی کمتری را نیز ایجاد می کند قابل ذکر است که تنوع رنگی این نوع الیاف در مقایسه با الیاف اکریلیک بیشتر است. از نظر حجمی این الیاف تفاوتی با الیاف اکریلیک ندارد و باید این نکته را مد نظر داشت که قیمت این الیاف 65 % الیاف اکریلیک است و قابلیت رنگ پذیری بسیار خوبی دارند. نسل جدید این الیاف الیاف مرکب یا چند جزئی هستند.

الیاف فوق یکی از انواع الیاف مرکب است که در سال 2001 کشف و مصرف آن توسعه یافت که این الیاف را می توان جایگزین الیاف اکریلیک کرد. تفاوت این الیاف با سایر الیاف در خواص و ویژگی آن به ویژه در سطح الیاف است. روی الیاف تعداد بسیار زیادی پرز وجود دارد که قابلیت نفوذ هوا را بیشتر کرده ( قابل ذکر است که سایر الیاف نمی توانند با این نوع الیاف مورد مقایسه قرار بگیرند) الیاف مذکور خصوصیات بسیار نزدیکی به پوست انسان داشته و می تواند در پوشاک ، پتو، فرش ، البسه کشباف و البسه پشمی ، الیاف مصنوعی ،‌ خز و … مورد استفاده قرار گیرد.

الیاف شبه اکریلیک دارای خواص زیر هستند

1- این الیاف در دما و فشار معمولی رنگ می شوند ، رنگ های تیره این الیاف تضمین شده هستند.

2- الیاف مذکور در دمای 95 تا 100 درجه سانتی گراد ثبات رنگی خود را تا 95 درصد افزایش می دهند.

‏ 3- تثبیت رنگ این الیاف کمی سریع تر از الیاف‏ اکریلیک است.‏

4- قابلیت ارتجاعی بهتر و حالت پشمی بهتر

5- آب رفتگی در آب جوش تا مقدار 40 درصد قابل کنترل است.

6- در مصرف این الیاف ، مصرف کننده شانس انتخاب بیشتری دارد. نوع معمولی یا نوع تو خالی ( تخت ، مثلثی شکل ، هالو)

7- ضد ‏ الکتریسیته ساکن و مقاوم در برابر گلوله شدن ‏

فواید الیاف ذکر شده به شرح زیر می باشد :

1 – الیاف فوق خصوصیات بسیار نزدیکی به پوست انسان دارد.

2 – این الیاف توانایی ترکیب با پشم را دارند

3- بعد از سوختن پس مانده یا تفاله این الیاف همانند الیاف طبیعی خاکستر کربن خواهد بود

‏4 – بعد از رنگ شدن بر روی سطح الیاف تعداد بسیار زیادی پرزهای بسیار ریز ظاهر می شوند و عملکرد آن شبیه پشم با خاصیت جذب بسیار بالا می باشد.

5 – این الیاف فاقد هرگونه ضرر و زیان برای محیط است و با استانداردهای ‏EEC ‎‏ بین المللی محیط زیست هماهنگ می باشد.

6 – الیاف ذکر شده فاقد هرگونه مواد مضر برای بدن است

7 – این نوع الیاف با مشخصات فنی و سطح مقطع متفاوت ، کاربردهای بسیار ی می تواند داشته باشد.

8 – هزینه تولید این الیاف پائین تر از الیاف اکریلیک است و این نوع الیاف کارخانه اکریلیک دو با استفاده از دانش فنی ( SNIA ) و پلیمریزاسیون محلولی ( DMF ) و ریسندگی تر Wet Spun با دو خط مجزا و با لیسانس شرکت Noyvallesina ایتالیایی تولید الیاف اکریلیک را در سال 1379 آغاز نمود . ظرفیت اسمی این کارخانه 32 هزار تن در سال و با توانایی تولید انواع ظرافت های الیاف از 4/1 تا 17 دیتکس در دو گروه براق و نیمه مات می باشد. یکی از خطوط قابلیت تولید الیاف رنگی با تکنیک Gel Dyeing را دارا می باشد.

مواد اولیه اصلی این کارخانه را اکریلونیتریل ( AN ) میتل اکریلات ( MA) یا وینیل اکریلات ( VA ) و حلال دی متیل فرم آمید ( AMF ) تشکیل می دهند.

مواد اصلی ذکر شده طی فرآیند پلیمریزاسیون محلولی به پلیمر قابل ریسیدن تبدیل شده و سپس در ناحیه ریسندگی با انجام عملیات متعدد مانند : کشش ، خشک کردن ، چین زدن ، برش و بسته بندی به الیاف نهایی ، آماده عرضه به مشتریان می گردد.

این کارخانه با داشتن فرآیند جذب کلیه مواد اضافی همراه الیاف و حفظ معیارهای زیست محیطی ، توانسته است استاندارد Oeko – Tex100 را که نشان عالی و مخصوص تولید و عرضه الیاف مصنوعی بی خطر برای سلامتی انسان به شمار می رود را از کشور آلمان اخذ نماید.
خواص قابل توجه این الیاف عبارت است از : 1 قابلیت رنگرزی راحت و مقاومت بسیار بالا در برابر شرایط جوی محیطی بویژه نور خورشید 2 حفظ مقاومت بالای شیمیایی فیزیکی با گذشت زمان      3 شستشوی راحت و مقاومت در برابر آفتهایی مثل بید 4 احساسی شبیه الیاف طبیعی و گرمادهی به انسان .

کاربرد عمده الیاف اکریلیک :

پوشاک : بلوزهای گرم زمستانی، جوراب ، لباسهای پشمی ، لباسهای گردباف ، کلیه دست بافت ها ( تریکو ) ، پارچه لباسهای ورزشی و لباسهای بچگانه.

منسوجات خانگی :  پتو، فرش ، موکت ، پارچه های مبلمان ، پرده ، انواع چادر محافظ آفتاب و پارچه های مخملی .

منسوجات صنعتی :  جایگزین الیاف آزبست ، تقویت کننده سیمان ، انواع فیلترهای گرد و غبار و لنت ترمز.

محصولات تولیدی کارخانه اکریلیک (2)

•    الیاف پتویی

•    الیاف فرشی

•    نوار TOW

•    الیاف ویژه

خواص جالب الیاف اکریلیک :

الیاف اکریلیک از نظر آتشگیری مشابه الیاف پنبه بوده بطوریکه LOI آن 2/18 و بهترین ماده اولیه تولید الیاف کربن می باشد.

سطح مقطع الیاف با تکنولوژی ریسندگی ترریسی با حلالهای آلی لوبیایی و معدنی دایره ای شکل بوده اما با تکنولوژی خشک ریسی به صورت دمبلی شکل می باشد.

عملیات رنگرزی الیاف اکریلیک عمدتا با مواد رنگی کاتیونی انجام می شود و حداکثر ظرفیت پذیرش مواد رنگی بستگی به SI (ضریب اشباع ) دارد.