تحقیق ذوب ریسی و مسایل مربوط به آن

چکیده ای از پروژه :

 این پروژه در مورد ذوب ریسی و مسایل مربوط به آن می باشد . که در چهار فصل مجزا تقسیم بندی شده است . در ابتدای هر فصل مقدمه و نیز معیار و هدف آن فصل تا حدی بیان شده است .

در فصل اول: درمورد فرآیند چرخشی ذوب بحث می شود که به نحوه کار اکسترودر وهمچنین نمودارهای مربوط به فشار و تنشهایی که در این بخش برروی الیافی از قبیل       پلی اتیلن – نایلون و پلی استر صورت می‌گیرد بحث می شود .

در فصل دوم :که مربوط به شبیه سازی کامپیوتری فرآیند ذوب می باشد به گونه ای عمل شده که بتوان با یک سری معادلات ریاضی که توسط افراد متخصص در این رشته صورت گرفته فرآیند رابا کامپیوتر و نرم افزارهای خاص شبیه سازی کرد .

در فصل سوم:  در مورد فرآیند کشش برروی الیاف تهیه شده از طریق ذوب ریسی بحث می شود نمودارهای این فصل بیانگر تنشها و کرنشهایی است که برروی الیاف پلی اتیلن – پلی استر – نایلون 6 – و نایلون 66 ایجاد می شود . همچنین در این فصل دستورالعملی درمورد ساخت الیاف لطیف از روش ذوب ریسی نیز بیان شده است .

 در فصل چهارم :در مورد ساخت یک مخلوط کننده جریان مداوم CFCM)) همراه با نمونه محاسبه ای در هم آمیزی نامنظم در یک دستگاه توضیح داده می شود . از این روشی یک فیبر دو جزئی تولید می شود . که از ساختارهای فیبریلی کمتر از میکرون توسط درهم آمیزی نامنظم استفاده می شود .

فصل اول :

فرآیند چرخشی – ذوب

مقدمه :

فرآیند چرخشی – ذوب  از ساده ترین روش تولید فیبر(رشته) می‌باشد، به همین دلیل آن با مسائلی در رابطه با کاربرد حلال درگیر نمی‌باشد.

بنابراین آن متد مطلوبی است، تهیه نمودن پلیمر ، ارائه دهنده فرآیند پایدار ذوب می‌باشد. زمانیکه ریزه‌ها یا خرده‌های پلیمر برای فرآیند چرخشی ذوب مواد اولیه شکل می‌گیرند، در ابتدا آنها خشک می‌شوند و سپس در بیرون ده، ذوب می‌شوند.

بواسطه کانال‌های باریک در سرمادادن سرب؛ ذوب همگن و فیلترشده؛ فوران می‌شود، در اینجا انجماد رشته گروه‌های مایع صورت می‌گیرد (نمودار4.1). سرانجام چرخش به پایان می‌رسد قبل از اینکه رشته گروه‌های مایع برروی لوله استوانه‌ای شکل چرخانده شوند.

 Fig .4-1 A typical melt – spinning line

در طرح‌های مدرن؛ پلی‌استر و نایلون در واحدهای پلیمریزاسیون متداومی تولید می‌شوند، در جائیکه ذوب مستقیماً از آخرین پلیمرکننده تا واحد چرخشی- ذوب، انتقال می‌یابد. در مورد پلی پروپپلین ، پلیمریزاسیون باعث ایجاد فرآورده‌ جامد می‌شود، آن از فرآیند چرخشی مجزا می‌باشد.

عمده‌ترین پیشرفت در ناحیه چرخشی-ذوب در دهه 1970؛ تغییر چرخش متداول در سرعت‌های نهایی حدوداً 1-m min1000 تا بالاترین سرعت چرخشی به سرعت 1-m min3000 و بالاتر می‌باشد.

تا سال 1975، بیش از نیمی از الیاف بافته شده در دنیا بر پایه کاربرد این تکنولوژی در تولید الیاف بود. اما تک رشته‌ای تداوم داشت تا نسبتاً در سرعت‌های کند چرخشی به دلیل مسئله انتقال گرما تولید شود. تکنیک‌های رویدادنگاری برتولید فیبر(رشته) که بر پایه فرآیند چرخشی – ذوب می باشد به صورت زیر است :

1- فرآیندمتداول : چرخش در 1-m min1500-600. پس الیاف تاب خورده (تابیده) در 1-m min1000-400 عموماً به نسبت کشش بین 3 و 5/4 کشیده می‌شود.

2- فرآیند مستقیم کشش – چرخشی : در این فرآیند بیان شده که چرخش و کشش در یک عملکرد متداوم به هم می‌پیوندند، نهایت سرعت ممکن است بالای 1-m min6000 باشد، اما بعید است که سرعت چرخشی متجاوز از 1-m min4000 باشد.

3- فرآیند چرخشی با سرعت بالا : چرخش در  1-m min4000-3000 تا اندازه‌ای الیاف جهت‌یاب (POY) را بوجود می‌آورد، کشش بیشتر از 2 می‌تواند در طی ترکیب کششی همزمان / متوالی مناسب باشد.

4- فرآیند چرخشی با سرعت بسیار بالا : چرخش  در 4000 تا بیش از 1-m min6000 به جهت اینکه افروزه در 1-m min5500 به حالت تابیده در می‌آید، هنوز کشش ناچیز بیشتری باید داشته باشد.

اسامی جامع برای نهایت سرعت های تا 1-m min6000 ، سرعت بالای چرخشی می‌باشد و سرعت بسیار بالای چرخشی به سرعت‌های متجاوز از 1-m min6000 اشاره دارد.

جالب توجه است که تکنیک‌های (2) ، (3) و (4) همگی برپایه سرعت بالای چرخشی می‌باشند. در این فصل، جنبه‌های گوناگون عملکرد فرآیند چرخش – ذوب در سرعت‌های متفاوت درنظر گرفته خواهدشد، و هم‌چنین فرآیند مستقیم کشش در چرخش بطور خلاصه شرح داده خواهدشد.

2-1 : خطوط چرخشی – ذوب :

1-2-1 : جنبه‌های متداول

از لحاظ کلی در نمودار 1-1، خطوط چرخشی- ذوب نشان داده شده است. اصولاً، طرح اولیه خط نمادی از چرخش – ذوب در سرعت‌های نسبتاً پایین است که خرده‌های پلیمر مانند مواد اولیه به کار گرفته می‌شوند. از این خط که نیازمند به توجه بیشتری می‌باشد، دو انحراف وجود دارد.

ابتدا، در فرآیند مستقیم چرخشی، ذوب همزمان و قابل چرخش ایجاد شده از طریق پلیمریزاسیون ممکن است مستقیماً به سمت ماشیت چرخشی در مرحله پمپ دستگاه؛ انتقال یابد.

دوم، زمانیکه سرعت‌های مارپیچی بالا است، ممکن است مستقیماً الیاف به سمت انتهای طرح نزول نماید، بدون اینکه godets مورد استفاده باشند. واحد صنعتی چرخشی- ذوب فاثد godets در نمودار (a)2-1 نشان داده شده است، درصورتیکه نمودار (b)2-1 نشان‌دهنده بخش پایین‌تر واحد دارای godet می‌باشند. متون بعدی؛ فشار الیاف را برروی دستگاه‌های مارپیچی جایز می‌داند تا کاربرد پوشش- S شکل پیرامون godet سرد کنترل شود.

زمانیکه خرده‌ های پلیمری از مواد اولیه شکل می‌گیرند، خرده‌های بوجودآمده چندین راکتورهای اتمی پلیمریزاسیونی با حداقل دگرگونی گروه به گروه؛ مخلوط می‌گردد (ترکیب می‌گردد). خرده‌ها خشک می‌شوند و سپس ذوب می‌گردند.

در فرآیندهای همزمان اصلی، ذوب به طور مداوم در ذوب‌کننده‌های مارپیچی؛ به انجام می‌رسد، چونکه اینها ذوب یکنواخت و همزمانی را صورت می‌دهند.

تحت فشار، عمل ذوب پلیمر به سمت بلاک‌های چرخشی انتقال می‌یابد، در جایی که پمپ سنجش‌گر دقیقی وجود دارد، مثلاً پمپ دستگاه ، حتی به شدت باقیمانده‌های ذوب را صادر می‌‌نماید.

پس فرآیند ذوب پلیمر از میان یک فیلتر مطلوب مهار می‌گردد. پالایش پلیمر ذوب شده صورت می‌گیردقبل از اینکه آن وارد چرخان شود، ذوب همزمان صورت می‌گیرد و ناخالصی جامدات مانند ذرات آهنی؛ از بین می‌رود و نیمه جامد باعث تنزل ژلاتین پلیمر می‌گردد و همچنین حباب‌های گازدار حذف می‌شوند.

پالایش پربازده، درهرتولید هزارکیلوگرمی نسبت انکسار را تا انکسار زیر 6، موجب می‌گردد و همچنین نوسان تکه‌های کوچک یا بخش‌های کشیده شده در افروزه تابیده شده، کاهش می‌یابند.

بعد فرآیند پالایش، ذوب در یک ظرف در میان لوله کم قطری بنام چرخان صورت می‌گیرد و در این روش یک جریان مایع شکل می‌گیرد. پلیمر ذوب شده، بواسطه حضور چرخان و بواسطه رهایی از انرژی الاستیک ذخیره شده در طی جریان برش، در میان کانالهای باریک، بیرون می‌زند.

این عمل مانند تأثیر Dieswell شناخته شده می‌باشند و در فصل 3 مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

پس افروزه‌ها خاموش می‌باشد و در صورتیکه از انتها کشیده شود، در اتاق خاموش سخت می‌شوند.

(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)