مقالات علمی

مقايسه خواص و ويژگی های انواع الياف مصرفی در فرش ماشينی

۲۵ مهر ۱۳۹۷

با توجه به سابقه طویل مدت صنعت تولید فرش ماشینی در ایران می توان به دیدی کلی از روند جایگزینی انواع مختلف فرش ماشینی دست یافت. تولید فرش ماشینی در سالیان ابتدایی منحصر به تولید فرش های از جنس پشم بود ه که بعد ها نخ های از جنس اکرلیک و پلی پروپیلن جایگزین آن گردیدند.

با توجه به ثبات نوری پایین و عدم برگشت پذیری پلی پروپیلن ، بعد از گذشت مدت زمانی کوتاه فرش های از جنس پلی پروپیلن مورد استقبال قرار نگرفتند ولیکن در فرش های از جنس اکریلیک عوامل و فاکتور هایی چون برگشت پذیری نسبتا خوب ، مقاومت بالا در برابر اشعه uv ، حرارت و نور منجربه استقبال عموم مردم در سالیان اخیر قرار گرفته است . ٢ امروزه با توجه به خارجی بودن منبع تولید الیاف اکرلیک یعنی اکریلونیتریل ، سالیانه شاهد خروج صدها میلیون دلار به خارج کشور بوده ، ضمنا با توجه به گسترش و توسعه صنعت فرش ماشینی در ایران ، تولیدات شرکت پلی اکریل اصفهان تنها پاسخگویی تا 10 15 درصد نیاز کشور می باشد و سهم بسزایی از آن می بایست از منابع خارجی تامین شود. علیرغم خواص و ویژگی های الیاف اکرلیک ، این نوع الیاف دارای معضلاتی چون پرزدهی ف، قدان قابلیت تخریب در محیط زیست (biodegradable-non (و یکسری مسائل بهداشتی و زیست محیطی می باشند .

این معضلات در سالیان اخیر منجربه اعمال محدودیت در روند استفاده از مصنوعات متشکل از الیاف اکریلیک در کشور های پیشرفته اروپایی و آمریکا گردیده است . از جمله موارد جایگزین اکرلیک در کشور های پیشرفته اروپایی مانند آلمان ، بلژیک ، انگلستان و ... و آمریکا می توان به نایلون 66 ، پلی استر و پلی پروپیلن اشاره نمود. با توجه به وابستگی صنایع فرش ماشینی کشور به مواد اولیه مانند اکریلونیتریل و الیاف اکرلیک ، ارزبری فراوان و افزایش قیمت مواد اولیه اکریلیک در چند سال اخیر و همچنین عدم امکان صادرات فرش ماشینی از جنس اکریلیک (AC ) به کلیه کشور های دنیا ( بویژه کشورهای پیشرفته)، بررسی دقیق مقوله های مرتبط با یافتن جایگزین مناسب برای اکرلیک کاملا ضروری به نظر می رسد . لذا مدیران شرکت فرش فرهی طی سال های اخیر مطالعاتی پیرامون انواع نخ ها و مواد اولیه مصرفی فرش داشته اند . در این میان فیلامنت پلی استر به علت برخی خواص و ویژگی های بارز از قبیل عدم پرزدهی ، عدم حساسیت زایی ، ثبات بالای نوری ، شستشویی و ثبات بالای سایشی بیشتر مورد توجه قرار گرفته شده است . بر اساس تحقیقات انجام گرفته فیلامنت پلی استر دارای قابلیت کاربردی به عنوان نخ چله ، نخ پود ، و نخ خاب فرش ماشینی بوده و از این نوع نخ در سال های اخیر استقبال فراوان به عمل آمده است . در ادامه اقدام به ارائه اطلاعاتی مقدماتی در زمینه خواص و ویژگی های پلی استر ، اکریلیک ، پروسه تولید ، نو آوری های بدست آمدده در زمینه فیلامنت پلی استر توسط شرکت فرش فرهی گردیده است.

خواص و ویژگی های نخ و مواد اولیه مصرفی در صنعت فرش ماشینی

به طور کلی از انواع مختلف نخ مانند پلی استر ریسیده و فیلامنت (یکسره) ، اکریلیک و پلی پروپیلن به طور وسیع جهت تولید فرش ماشینی استفاده می شود در ادامه اقدام به ارائه اطلاعات جزئی تر در زمینه خواص و ویژگی های انواع نخ مصرفی در فرش ماشینی گردیده است.

برای اطلاع از نحوه خرید و قیمت فرش ماشینی، مدل ‌های موجود در سایت را بررسی کنید تا با خیالی آسوده به فرش ‌هایی با کیفیت کاملاً تضمینی در سراسر کشور دست پیدا کنید.

استر پلی

الیاف پلی استر برای اولین بار توسط آقای کاروترز در سال 1928 تولید گردید. از جمله خواص بارز پلی استر در آن زمان می توان به مقاومت بالا در برابر حرارت و رطوبت اشاره نمود از سال 1928 به بعد تحقیقات و مطالعات وسیعی در زمینه بهبود خواص الیاف پلی استر صورت گرفته که دارای تاثیر بسزا در بهبود

خواص الیاف پلی استر بود.

ساختار پلی استر و نحوه سنتز پلی استر

لی استر به عنوان نوعی ماده پلیمری متشکل از واحد های مونومری تحت عنوان اتیلن ترفتالات بوده که جهت تولید آن از پروسه پلیمریزاسیون تراکمی “polymerization condensation “اسید ترفتالیک و اتیلن گلایکول استفاده می شود. ماده پلیمری حاصله به صورت چیپس و یا گرانول جهت تولید فیلامنت پلی استر مورد استفاده قرار می گیرد .

n+1) R(OH)2 + n R´(COOH)2 → HO[ROOCR´COO]nROH + 2n H2O)

شكل 1 : تصوير ميكروسكوپ الكتروني پويشي از پلي استر فيلامنت

نحوه تهیه فیلامنت پلی استر از چیپس PET

طور کلی از روش های ذوب ریسی جهت تبدیل چیپس و یا گرانول پلی اتیلن ترفتالات به فیلامنت پلی استر استفاده می شود . در ابتدای پروسه چیپس PET تحت حرارت به صورت مذاب در آمده ، در ادامه مذاب پلیمری از اسپینرت (spinneret) یا ریسنده عبور نموده و تحت جریانات هوای سرد مذاب پلیمری به

صورت جامد در می آید . در ادامه پروسه کششی بر رو ی فیلامنت اعمال شده ، فیلامنت های حاصله به دور بوبین پیچیده می شوند.

انواع فیلامنت پلی استر

بسته به میزان سرعت ریسندگی یا ذوب ریسی و میزان کشش اعمالی می توان انواع مختلف فیلامنت پلی استر را تهیه نموده که به ترتیب زیر می باشند

1 - POY و یا نخ های دارای آرایش یافتگی جزئی : سرعت ذوب ریسی در حدود min/m 5000 و یا کمتر از آن می باشد.

2 - FOY و یا نخ های دارای آرایش یافتگی کامل: سرعت ذوب ریسی بیشتر از min/7000m است.

3 - FDY یا نخ دارای آرایش یافتگی کامل کشیده شده: در این موارد سزعت ریسندگی بالاتر از min/7000m بوده و در حین ذوب ریس نخ نخ تحت کشش می باشد. این نوع نخ عموما دارای براقیت بیشتری در قیاس با نخ های فیلامنت POY،LOY و FOY می باشد.

4 - LOY و یا نخ دارای آریش یافتگی پائین: سرعت ذوب ریسی کمتراز min/m 3000است.

خواص و ویژگی های پلی استر

از جمله خواص و ویژگی های بارز پلی استر می توان به موارد زیر اشاره نمود :

1- عدم پرزدهی

2 -عدم حساسیت زایی

3 -براقیت یا Luster

4 -ثبات شستشویی بالا

5 -ثبات نوری بالا

6 -ثبات سایشی بالا

7 - نرمی و لطافت (زیر دست مطلوب)

8 -عدم رشد قارچ و باکتری

9 - ثبات بالای گرمایی و حرارتی

10 - مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی

11 -پایداری بالاتحت شرایط اسیدی

12 -فاقد ضرر بر سلامت

میزان تولید پلی استر در دنیا و ایران

بر اساس آمار ارائه شده از سوی Year Fiber در سال 2013 ؛ میزان تولید الیاف مصنوعی با رشدی 5/6 درصدی به /8 50 میلیون تن در سال 2012 رسید. در آمار ارائه شده ؛ تولید الیاف مصنوعی استیپل و فیلامنت ( یکسره) به ترتیب دارای رشد سالانه 7/6و 1/9 درصدی نسبت به سال 2011 بوده است. الیاف

پلی استر ( استیپل – فیلامنت) بیشترین سهم را در تولید الیاف مصنوعی با سهمی معادل 41 میلیون تن به خود اختصاص داده و الیاف نایلون و پروپیلن در رده های بعدی قرار دارند. بر اساس آمار ارائه شده ؛ در سال 2012 تولید فیلامنت پلی استر با افزایش 9/1 درصدی به /3 27 میلیون تن در سال رسیده که

این نیز خود حاکی از رشد مداوم متوسط 8/6 درصدی در تولید این نوع فیلامنت در هفت سال اخیر می باشد. چین به عنوان عمده تولید کننده فیلامنت پلی استر در دنیا به شمار می رود. از جمله عمده مصارف فیلامنت پلی استر می توان به صنایع فرش ماشینی ومنسوجات نساجی اشاره نمود. در نمودار زیر

روند رشد مداوم تولید فیلامنت پلی استر در دنیا در سال های 1985 تا 2012 نشان داده شده است.

شکل 2 : میزان تولید جهانی فیلامنت پلی استر در سال های 1985 تا 2012

با توجه به حجم بالای تولید فیلامنت پلی استر و روند روبه صعود آن در 27 سال اخیر (1985 تا 2012) می توان به اهمیت بالای آن در دنیا و گستردگی مصارف آن در صنایع نساجی مانند صنایع فرش ماشینی ، پوشاک ، منسوجات نساجی و .... پی برد . با توجه به روند روبه صعود تولید فیلامنت پلی استر در دنیا، در چند سال اخیر شاهد روند روبه بهبودی در تولید این نوع الیاف در ایران نیز بوده ایم که این نیز خود همراه با افزایش میزان اشتغال در این زمینه کاری گردیده است . از جمله مزیت های مهم فیلامنت پلی استر می توان به داخلی بودن مواد اولیه مصرفی جهت تولید پلی استر و عدم نیاز به واردات مواد اولیه در این حوزه اشاره نمود.

مصارف مختلف پلی استر

امروزه از نخ پلی استر اسپان و فیلامنت در مصارف مختلف مانند پوشاک کودک و بزرگسال ، منسوجات خانگی مانند پرده ، روتختی و... ، فرش ماشینی و کفپوش ها و منسوجات بی بافت استفاده می شود.

در زیر اقدام به ارائه جزئیاتی در زمینه مصارف مختلف فیلامنت پلی استر در نمره نخ های مختلف گردیده است.

جدول 1 : مصارف مختلف فیلامنت پلی استر تکسچره و ایر تکسچره

نوع نخ	محدوده نمره نخ (دنير)	مصارف
فيلامنت پلي استر اير تكسچره	150-4000	پرده – رومبلي – روكش صندلي و درب اتومبيل – نخ دوخت – نخ پتو – پيراهني – جوراب بافي – ملحفه
پرده – رومبلي – روكش صندلي و درب اتومبيل – نخ دوخت – نخ پتو – پيراهني – جوراب بافي – ملحفه	50-1000	تار ، پود و خاب فرش ماشيني – فاستوني - روكش
		صندلي اتومبيل – پرده – پتو – تريكو بافي – نخ دوخت

اکریلیک

الیاف اکریلیک برای اولین بار در سال 1940 به طور آزمایشگاهی سنتز و در سال 1948 برای اولین بار با نام تجاری اورلون به بازار مصرف ارائه گردید. از آن سال به بعد تحقیقات و مطالعات گسترده ای در زمینه اصلاح خصوصیات اکریلیک گردید که منجربه تولید الیاف مد اکریلیک و اکریلیک گردید.

ساختار مولکولی و روش سنتز پلی اکریلونیتریل

الیاف اکریلیک از لحاظ ساختاری متشکل از واحدهای تکرار شونده بر پایه اکریلو ینتریل CH مونومر سازنده (اکریلو نیتریل) از واکنش کربید کلسیم و آب ، استیلن و HCN ، استالرهید و HCN (سیانومیدرین) تشکیل می شود

2CH3-CH=CH2 + 2NH3 + 3O2 → 2CH2=CH-C≡N + 6H2O

شکل 3 : تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی از الیاف اکریلیک

پروسه تولید الیاف اکرلیک

از پروسه های مختلف مانند ترریسی (spinning wet (و خشک ریسی (spinning Dry ( جهت تولید الیاف اکریلیک استفاده می شود الیاف اکریلیک حاصله از پروسه ترریسی و خشک از لحاظ خواص باهم متفاوت بوده ، از جمله می توان به آبدوستی بیشتر یالیاف اکریلیک حاصله از پروسه ترریسی در مقایسه

با الیاف حاصله از پروسه خشک ریسی ، سطح مقطع عرضی متفاوت آن ها اشاره نمود . سطح مقطع عرضی الیاف اکریلیک حاصله از پروسه خشک ریس ی و تر ریسی به ترتیب به صورت دمبلی و دایرو ی می باشد.

خواص و ویژگی های اکرلیک

از جمله خصیصه ها و ویژگی های بارز الیاف اکرلیک می توان به موارد زیر اشاره نمود :

1- مقاومت فشاری بالا

2-حفظ گرما

3-برگشت پذیری مطلوب

4- پوشانندگی بالا

5- زیر دست نسبتا زبر و خشن

ولیکن برخی خواص دیگر اکریلیک مانند پرزدهی نسبتا بالا ، مشکلات زیست محیطی حاصله از پلی اکرلونیتریل و وابستگی کامل به منابع خارجی منجربه محدودیت در کاربرد این نوع الیاف در فرش های ماشینی در کشور های توسعه ١٠ یافته گردیده است . بر اساس آمار ارائه شده از سوی گمرک ایران

سالانه حجم قابل ملاحظه ای از الیاف اکریلیک به صورت تاپس از کشورهای تایوان ، آلمان ، بلاروس و.... به ایران وارد می شود که این نیز خود به عنوان عاملی موثر در خروج ارز از ایران می باشد .

پلی پروپیلن

الیاف پلی پروپیلن به عنوان نوعی الیاف مصنوعی متشکل از واحدهای مونومری تکرار شونده بر پایه پروپیلن می باشد. از این نوع الیاف به صورت فیلامنت و یا بی سی اف (BCF ) در مصارف مختلف مانند فرش ماشینی استفاده می شود. الیاف پروپیلن عموما فاقد ثبات کافی در برابر اشعه ماورا بنفش بوده و

تحت تاثیر نور خورشید تخریب می شوند. از روش های ذوب ریس جهت تهیه نخ پروپیلن از ماده پلیمری پلی پروپیلن استفاده می گردد.

مراجع مورد استفاده

١. Rosato, Dominick V.; Rosato, Donald V.; Rosato, Matthew V. (٢٠٠٤). Plastic product material and process selection handbook. Elsevier. p. ٨٥. ISBN ٩٧٨-١-٨٥٦١٧-٤٣١-٢. ٢. Cappitelli F; Principi P; Sorlini C. (Aug ٢٠٠٦). "Biodeterioration of modern materials in contemporary collections: can biotechnology help?". Trends in biotechnology. ٣. Andrea Rinaldi (November;,٧ ٢٠٠٦). "Saving a fragile legacy. Biotechnology and microbiology are increasingly used to preserve and restore the world’s cultural heritage". Embo Report٧ (١١): ١٠٧٥–١٠٧٩. doi:١٠٫١٠٣٨/sj.embor.٧٤٠٠٨٤٤. PMC ١٦٧٩٧٨٥. PMID ١٧٠٧٧٨٦٢. ٤. ١٩٤١-٦٩: Changing Times. Orlon® : ١٩٤١. DuPont Corporation ٥. "Market Study: Polypropylene". Ceresana Research. ٦. Maier, Clive; Calafut, Teresa (١٩٩٨). Polypropylene: the definitive user's guide and databook. William Andrew. p. ١٤. ISBN ٩٧٨-١-٨٨٤٢٠٧-٥٨-٧. ٧. Cacciari, I.; Quatrini, P.; Zirletta, G.; Mincione, E.; Vinciguerra, V.; Lupattelli, P.; Giovannozzi Sermanni, G. (١٩٩٣). "Isotactic polypropylene biodegradation by a microbial community: Physicochemical characterization of metabolites produced". Applied and environmental microbiology ٥٩ (١١): ٣٦٩٥–٣٧٠٠. PMC ١٨٢٥١٩. PMID ٨٢٨٥٦٧٨. edit ٨. Morris, Peter J. T. (٢٠٠٥). Polymer Pioneers: A Popular History of the Science and Technology of Large Molecules. Chemical Heritage Foundation. p. ٧٦. ISBN ٠-٩٤١٩٠١-٠٣-٣. ٩. This week ٥٠ years ago in New Scientist ٢٨ April ٢٠٠٧, p. ١٥ ١٠. Market Study: Polypropylene – ٢nd edition (UC-٤٢٠٥). Ceresana Research. ١١. Kissin, Y. V. (٢٠٠٨). Alkene Polymerization Reactions with Transition Metal Catalysts. Elsevier. pp. ٢٠٧–. ISBN ٩٧٨-٠-٤٤٤-٥٣٢١٥-٢. ١٢. Hoff, Ray and Mathers, Robert T. (٢٠١٠). Handbook of Transition Metal Polymerization Catalysts. John Wiley & Sons. pp. ١٥٨–. ISBN ٩٧٨-٠-٤٧٠-١٣٧٩٨-٧. ١٣. Moore, E. P. (١٩٩٦) Polypropylene Handbook. Polymerization, Characterization, Properties, Processing, Applications, Hanser Publishers: New York, ISBN ١٥٦٩٩٠٢٠٨٩ ١٤. Benedikt, G. M. and Goodall, B. L. (eds.) (١٩٩٨) Metallocene Catalyzed Polymers, ChemTech Publishing: Toronto. ISBN ٩٧٨-١-٨٨٤٢٠٧-٥٩-٤. ١٥. Sinn, H.; Kaminsky, W. and Höker, H. (eds.) (١٩٩٥) Alumoxanes, Macromol. Symp. ٩٧, Huttig & Wepf: Heidelberg. ١٦. "Polypropylene Production via Gas Phase Process, Technology Economics Program". by Intratec, ISBN ٩٧٨-٠-٦١٥-٦٦٦٩٤-٥, Q٣ ٢٠١٢. ١٧.