طراحی سوزن نمدزنی و تأثیر آن بر خصوصیات منسوجات بی‌بافت سوزن زنی شده

سوزن نمدزنی یکی از مهمترین اجزاء در عملیات سوزن زنی می‌باشد. در واقع این سوزن‌های نمدزنی هستند که باثع تولید کالای سوزن زنی شده می‌شدند. یک مصرف کننده بایستی کلیه توصیه‌هائی که در ارتباط با انتخاب سوزن می‌شود را دقیقاً مدنظر داشته باشد تا به‌واسطه آن در انتخاب سوزن مناسب دچار اشتباه نشود. البته توصیه انتخاب سوزن مناسب به مشتری کار مشکلی می‌باشد. در برخی مواقع سوزنی که برای یک مصرف کننده مفید بوده ممکن است جوابگوی نیازهای دیگری نباشد، جتی اگر هر دو تولید یکسانی داشته باشند.
امروزه سوزن‌های نمدزنی متفاوتی با طراحی‌های مختلف از جانب شرکت فاستر ساخته شده و به بازار ارائه می‌شود که قبل از استفاده بایستی اطلاعات کاملی از عملکرد آنها کسب نمود.
● عوامل مؤثر در طراحی سوزن نمدزنی
مشخصه‌های گوناگونی در ارتباط با طراحی سوزن نمدزنی مدنظر قرار می‌گیرد که مهمترین آنها عبارتند از:
I. شکل تیغه، II، شکل خار Barp Shape، III، تراکم خار و IV، طول سوزن.
▪ شکل تیغه:
سوزن‌های تیغه مثلثی از سال‌ها پیش مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. امروزه نیز اغلب مصرف کنندگان سوزن‌های نمدزنی از این نوع سوزه استفاده می‌کنند. اما در مواقعی که نیاز است تا محصول تولیدی از استحکام بالائی برخوردار باشد توصیه به استفاده از سوزن‌های نمدزنی تیغه الماسی (Pinch Blade) (با سطح مقطع شش ضلعی) و همچنین سوزن‌های نمدزنی تیغه ستاره‌ای (Star Blade) چهارلبه می‌شود. سوزن‌های تیغه الماسی دارای چهار لبه می‌باشد که لبه‌های مقابل هم خاردار می‌باشند و دولبه دیگر فاقد خار می‌باشند. در سوزن‌های تیغه ستاره‌ای چهار لبه هرچهارلبه خاردار هستند. در مقایسه با سوزن‌های تیغه مثلثی این دو نوع سوزن منسوج مستحکم‌تری تولید می‌کنند.
▪ شکل خار:
خار مهمترین قسمت سوزن نمدزنی محسوب می‌شود. بنابراین بایستی شکل خار در طراحی سوزن مورد توجه قرار بگیرد. امروزه اکثر سازندگان، سوزن‌های نمدزنی را با خارگرد (Round Bard) می‌سازند. لبه‌های این نوع خار گرد می‌باشد به همین علت در برخورد با الیاف حداقل صدمه را وارد می‌سازند. نوع دیگر خارهای برشی یا تیز (Cut Bard) می‌باشد که با ابزاری شبیه به قلم برروی تیغه سوزن به‌وجود می‌آیند. نفوذ این نوع خار به درون الیاف باعث آسیب دیدگی الیاف می‌شود چرا که الیاف به‌طور مداوم با یک سطح صاف و دو بخش تیز خار در تماس می‌باشد. بنابراین می‌توان گفت خارهای گرد در مقایسه با خارهای تیز از راندمان و کارآئی بیشتری برخوردارند و در اکثر موارد، استفاده از خارهای گرد توصیه می‌شود، چون این نوع خار تقریباً تمامی خصوصیات خارهای تیز را دارد.
▪ تراکم خار:
تراکم خار عبارت است از فاصله بین خارهای متوالی بر روی هر لبه در راستای طولی تیغه. امروزه اغلب سوزن‌های نمدزنی با تراکم خار نوع منظم (RB) که در آن فاصله بین خارها بر روی هر لبه بیشترین مقدار می‌باشد، ساخته می‌شوند. با این وجود، انواع دیگر سوزن‌های نمدزنی نیز وجود دارد که در آنها تراکم خار متفاوت می‌باشد. هر کدام از این نوع سوزن‌ها برای تولید محصول خاصی مورد استفاده قرار گرفته و خصوصیات متفاوتی در محصول ایجاد می‌کنند.
▪ طول سوزن:
انتخاب طول سوزن با توجه به نوع و مشخصات الیاف و همچنین ضخامت محصول انجام می‌گیرد. فاکتور دیگر در انتخاب سوزن، طول دامنه نوسان سوزن (سطح قرار گیرنده سوزن‌ها) می‌باشد. در ماشین‌های مدرن امروزی دامنه نوسان این سطح نسبت به ماشین‌های قدیمی کمتر شده است. با این توصیف سوزن‌های نمدزنی که طول کوتاه‌تری دارند به‌دلیل احتمال شکستگی و خمیدگی کمتر، کاربرد بیشتری دارند.
● فاکتورهای مؤثر در انتخاب سوزن نمدزنی
در انتخاب سوزن نمدزنی مناسب برای تولید یک محصول خاص بایستی فاکتورهای مختلفی مدنظر قرار بگیرد که عبارتند از:
۱) نوع محصول نهائی
۲) نوع الیاف و وزن نهائی محصول
۳) خصوصیات فیزیکی محصول
۴) موقعیت جغرافیائی محل تولید
۵) تجهیزات و وسایل عملیات سوزن نمندزنی
در ادامه به این عوامل به‌طور مشروح پرداخته خواهد شد.
▪ نوع محصول نهائی:
مبنای انتخاب سوزن عمدتاً براساس نوع محصول تولیدی می‌باشد. با توجه به تنوع زیاد محصولات، برای دستیابی به‌خصوصیات مورد نظر در محصول بایستی از سوزن مناسب استفاده کرد.
در اینجا به‌عنوان نمونه پارامترهای مهم که بایستی در انتخاب سوزن برای تولید نمدژئو تکستایل مورد توجه قرار بگیرد، اشاره می‌شود.
برای تولید نمدهای ژئوتکستایل، شکل تیغه سوزن نمدزنی بایستی ستاره‌ای چهارلبه باشد، چرا که در محصولات ژئوتکستایل پارامترهای استحکام کششی، استحکام ترکیدگی و همچنین گسیختگی ترپوزوئید (Trapezoid Tear) در جهات مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است. سوزن‌های نمدزنی که تیغه آنها ستار‌ه‌ای چهار لبه می‌باشد به‌دلیل وجود یک لبه اضافی نسبت به سوزن‌های تیغه معمولی باعث در هم روی بیشتر الیاف به درون یکدیگر شده (مهمترین دلیل بهبود خصوصیات کششی است) و خصوصیات مذکور را در منسوج سوزن‌زنی شده تشدید می‌کند.
برای تولید محصولات ژئوتکستایل از سوزن‌هائی استفاده می‌شود که خارگرد با زاویه تحت برش ۲۰ دارند. همچنین در این سوزن‌ها برآمدگی خار از سطح تیغه (Padding & Wadding) بایستی از نوع B باشد. در این نوع سطح تیغه دماغه خار هم سطح با تیغه می‌باشد. چنانچه میزان برآمدگی خار از سطح تیغه زیاد باشد باعث شکستگی الیاف و در نتیجه افت خصوصیات فیزیکی می‌گردد. در این حالت هرچند که جابه‌جائی الیاف زیاد می‌شود ولی میزان درهم روی الیاف افزایش نمی‌یابد. در واقع بین میزان جابه‌جائی الیاف و درهم روی الیاف وجه تمایز وجود دارد. در مواردی که خصوصیات کششی محصول در درجه اول اهمیت نباشد، مثل منسوجات بسته‌بندی و محافظ (Kick Up)، استفاده از سوزن‌هائی با خارهای دارای مقداری برجستگی ایده‌ال است.
در صورت تولید ژئوتکستایل، زاویه خار که تحت آن زاویه، درگیری و در هم روی الیاف با یکدیگر انجام می‌گیرد بایستی ۲۰ درجه باشد. زاویه خار نسبت به خط عمود سنجیده می‌شود. محدوده زاویه خار در سوزن‌های نمدزنی ۲۰ درجه -۰ می‌باشد. چنانچه زاویه خار کم باشد در حین نفود خار به درون وب، الیاف از سط خار سر می‌خورند. منسوج تولیدی در این شرایط پفکی، نرم، ضخیم و دارای زیردست مناسبی می‌باشد ولی استحکام زیادی ندارد. چنانچه زاویه خار زیاد باشد در حین نفوذ به درون وب، الیاف اجازه سرخوردن از سطح خار را پیدا نمی‌کنند، در نتیجه نمد تولیدی فشرده بوده و از استحکام زیاید برخوردار خواهد بود.
تراکم خار سوزن‌ەایئ که برای تولید ژئوتکستایل (در محدوده وزنی ۵-۳ انس بریاردمربع) مورد استفاده قرار می‌گیرند بایستی از نوع تراکم بالا (Close Bard) CB باشد. این نوع تراکم باعث می‌شود تا در عمق نفوذ نسبتاً پائین (۱۱ میلیمتر)، تماس شش خار موجود در تیغه الماسی شکل به درون الیاف نفوذ کند. عمق نفوذ کم باعث می‌شود تا مدت اقامت سوزن در نمد کاهش یافته و در نتیجه نمد تحت کشش کمتری از منطقه سوزن زنی خارج شود که این ویژگی در کاهش نرخ سوزن شکستگی نیز تأثیر دارد. چنانچه از سوزن‌های نمدزنی با فواصل خار متداول استفاده شود برای ورود همان شش خار به دورن الیاف بایستی عمق نفود ۱۹ میلیمتر انتخاب شود. در این حالت چنانچه وزن نمد پائین باشد الیاف از سطح دیگر نمد بیرون می‌زند.
● محصول:
نوع، طول و دنیر الیاف و همچنین نحوه آرایش یافتگی الیاف درون وب که به نحوه تشکیل آن (تشکیل لایه با استفاده از جریان هوا یا با استفاده از کارد و سپس روی هم قرار گرفتن آن (Cross Lapped) برمی‌گردد، همگی از جمله عواملی هستند که بایستی برای تولید نمد سوزن‌زنی شده مورد توجه قرار بگیرند. همچنین وزن کلی نمد و استفاده از لایه آستری محافظ (A suppot Scrim) نیز اهمیت دارد. به‌عنوان یک قاعده کلی برای سوزن زنی الیاف ظریف از سوزن‌های نمدزنی تیغه ظریف و برای سوزن زنی الیاف ضخیم از سوزن‌های نمدزنی تیغه ضخیم استفاده می‌شود. جدول زیر به‌عنوان راهنما برای عملیات سوزن زنی الیاف پلی‌استر، پلی پروپیلن، نایلون و اکریلیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ـ جدول شماره ۱ ارتباط گیج تیغه و ظرافت الیاف
گیج تیغه سوزن (gg) / دنیرالیاف
۴۲ / ۵, ۱-۵, ۰
۴۰-۳۸/ ۶-۵, ۱
۳۸/ ۱۰-۶
۳۶-۳۴/ ۱۸-۱۰
۳۶-۳۲/ ۳۰-۱۸
ضخیم‌تر از ۳۰/ بالاتر از ۳۰
چنانچه از الیاف دیگر نظیر الیاف آرامید و الیاف طبیعی استفاده شود بایستی از سوزن متناسب با همان نوع الیاف استفاده شود.
نحوه آرایش یافتگی الیاف در وب نیز مهم می‌باشد. به‌عبارت دیگر با انتخاب سوزن نمدزنی می‌توان چگونگی استقرار الیاف در داخل تار عنکبوتی را تغییر داد. به‌عنوان مثال چنانچه تار عنکبوتی با استفاده از جریان هوا به‌وجود آمده باشد پس از عملیات سوزن‌زنی استحکام نمد در جهت ماشین نسبت به استحکام در جهت عرضی (۱/۲) و حتی (۱/۳) می‌باشد که به‌دلیل آرایش یافتگی بیشتر الیاف در جهت ماشین می‌باشد. در این حالت چنانچه از سوزن‌های تیغه الماسی استفاده شود با استقرار سوزن‌ها به‌گونه‌آی که خارها در جهت عرضی ماشین باشند. می‌توان آرایش یافتگی الیاف را در این جهت افزایش داد. این روش باعث افزایش همگنی استحکام در هر دو جهت می‌شود. گاهی اوقات در عملیات سوزن‌زنی از لایه‌ آستری استفاده می‌شود، استفاده از این روش در صنعت فیلتراسیون متداول است، که بایستی نخ‌های تار و پود در حین عملیات سوزن زنی آسیب نبیند در این شرایط سوزن‌ها به‌گونه‌ای در بورد (سطح قراگیری سوزن‌ها) چیده می‌شوند که خارهای سوزن نسبت به نخ‌های تار و پود زاویه ۴۵ درجه بسازد. به‌همین دلیل از سوزن‌های مثلثی شکل نمدزنی که تنها یک لبه خاردار دارند استفاده می‌شود. مشکل ستفاده از این نوع سوزن میزان جابه‌جائی الیاف توسط سوزن است. چنانچه از سوزن‌های نمدزنی تیغه الماسی استفاده شود و دو ردیف از سوزن‌ها نسبت به نخ‌های تار و پود زاویه ۴۵ درجه داشته باشند، میزان سوزن زنی نسبت به حالت قبل تشدید می‌شود.
▪ خصوصیات فیزیکی محصول:
خصوصیات فیزیکی پارچه سوزن‌زنی شده از جمله مهمترین نکات قابل توصیه در انتخاب سوزن می‌باشد. برخی پارچه‌های خاص به‌دلیل نوع کاربردشان بایستی از ویژگی‌های منحصر بفردی نیز برخوردار باشند تا کارآئی لازم را در حوزه کاربرد از خود نشان بدهند. در جدول زیر به برخی از خصوصیات فیزیکی مهم که بایستی در محصولات گوناگون مدنظر قرار بگیرند اشاره شده است.
ـ جدول شماره ۲ خصوصیات فیزیکی مهم در انواع منسوجات سوزن‌زنی شده
خصوصیات فیزیکی / نوع محصول
استحکام / ژئوتکستایل
نفوذپذیری در مقابل هوا / فیلتر، نمدهای مورد استفاده در ماشین کاغذساز
سایش / کفپوش
قابلیت فرم‌پذیری / نمدهای مورد استفاده در اتوموبیل
ازدیاد طول / ژئوتکستایل
انتقال حرارت / جداره‌های حرارتی
زیردست نرم / نمدهای مورد استفاده در محصولات وینیلی
ضخامت / صنایع مبل، جداره‌های حرارتی
در این ارتباط توصیه‌هائی وجود دارد که به‌کارگیری آنها باعث بهبود خصوصیات فیزیکی محصول تولیدی می‌گردد.
▪ استحکام:
قبلاً توصیه‌هائی در ارتباط با پارامترهای مؤثر برای افزایش استحکام شده است. این توصیه‌ها مربوط به خار و تیغه سوزن می‌باشد.
▪ ضخامت:
هیچ روشی که بتواند استحکام و ضخامت نمد را تواماً افزایش دهد وجود ندارد چرا که افزایش یکی باعث کاهش دیگری می‌شود. در هر صورت می‌توان از سوزنی استفاده نمود که مستقلاً باعث کاهش ضخامت شود. در حین پروسه سوزن زنی نیز می‌توان با کاهش تراکم پانچ (PPsi) و یا کاهش عمق نفوذ سوزن ضخامت منسوج سوزن زنی شده را افزایش داد بدون اینکه احتیاج به تغییر سوزن باشد. اما در این روش ممکن است لایه‌های تار عنکبوتی در پشت نمد به‌صورت لایه لایه شوند و یا پشت آن به‌طور مطلوبی سوزن زنی نشود. در ارتباط با سوزن نیز استفاده از سوزن‌های نمدزنی که خصوصیات زیر را داشته باشند باعث افزایش ضخامت منسوج تولیدی می‌گردد:
خارهای با ابعاد کوچکتر و تعداد کمتر ۲ درجه زاویه خار کوچکتر ۳ درجه تراکم خرا نوع معمولی (RB) خارهای کوچک کمک به افزایش ضخامت منسوج می‌کند. همچنین با استفاده از خارهای کوچکتر و تنظیم صحیح پانچ (سوزن‌ها) و عمق نفوذ در ماشین سوزن زنی می‌توان از ورقه ورقه شدن لایه‌های الیاف در پشت محصول جلوگیری کرد. بدلیل آنکه با سوزن‌ به داخل وب، حجم کمتری از الیاف جابه‌جا می‌شود، در نتیجه فشار وارده از طرف الیاف به تیغه سوزن کاهش یافته و در نهایت احتمال شکستگی سوزن نیز کاهش می‌یابد. کاهش بار وارده بر سوزن افزاش ثبات تیغه سوزن در حین عملیات سوزن زنی را نیز به دنبال دارد.
برای دستیابی به ضخامت یکنواخت‌تر از سوزن‌هائی که زاویه خار کوچک دارند، می‌توان استفاده کرد. زاویه خار کوچک باعث می‌شود تا در هنگام نفوذ سوزن به داخل وب، الیاف بر روی سطح خار سر بخورند و در نتیجه جابه‌جائی الیاف کمتر صورت پذیرد. همچنین برای دستیابی به نرمی یا زیر دست مناسب منسوج از سوزن‌هائی که زاویه خار کم دارند، استفاده می‌شود. تنها مشکل استفاده از این سوزن‌ها در پارچه‌های با وزن بالا است و احتمال لایه‌لایه شدن در بخش پائینی محصول افزایش می‌یابد. دلیل این مسئله هم به احتمال سرش الیاف بااین طراحی سوزن برمی‌گردد. به‌طور کلی برای تولدی نمدهای سبک که فشردگی کم دارند از سوزن‌های با زاویه خار کم می‌توان استفاده کرد.برای تولید نمدهای ضخیم توصیه می‌شود از سوزن‌هائی که تراکم خار نوع معمولی و منظم (RB) دارند استفاده شود. در این نوع تراکم خار توزیع خارها بر سطح تیغه به‌گونه‌ای است که در حین عملیات سوزن‌زنی، الیاف یکنواخت‌تر توزیع می‌شود. برای تولید نمدهائی که ضخامت ۸/۳ اینچ و یا بالاتر دارند تراکم خار نوع RB ضروری است.
با افزایش تراکم پانچ (PPSI) و عمق نفوذ در ماشین سوزن‌زنی نیز می‌توان ضخامت محصول را کاهش داد.
با توجه به شرایط مذکور برای تولید منسوجات با ضخامت کم از سوزن‌هائی که ویژگی‌های زیر را دارند استفاده می‌شود:
۱) خارهای با ابعاد بزرگتر و تعداد بیشتر
۲) زاویه خار بزرگتر
۳) تراکم خار نوع HDB (High Density Barb) و CB
● قابلیت نفوذپذیری:
در محصولاتی نظیر ژئوتکستایل‌ها، فیلترها و نمدهای مورد استفاده در ماشین‌های کاغذساز (Paperfelts) این خصوصیت اهمیت زیادی دارد. قابلیت نفوذپذیری در برابر هوا با اندازه‌گیری میزان هوای عبوری از نمد به‌دست می‌آید. همین آزمایش برای مایعات نیز انجام می‌شود.
ـ برای افزایش میزان نفوذپذیری نمد از سوزن‌هائی که مشخصات زیر را دارند استفاده می‌شود:
۱) تیغه ضخیم
۲) ابعاد خار بزرگ
۳) برجستگی زیاد
۴) خار دهانه باز
با استفاده از این نوع سوزن‌ها منافذ ایجاد شده دروب در حین عملیات سوزن زنی بزرگتر خواهد بود. این منافذ کاهش مقاومت در برابر عبور هوا یا مایعات می‌شود و در نتیجه قابلیت نفوذپذیری نمد افزایش می‌یابد. بالطبع برای کاهش قابلیت نفوذپذیری از سوزن‌هائی استفاده می‌شود که خصوصیات زیر را داشته باشند:
۱) تیغه ظریف
۲) ابعاد خار کوچک
۳) بدون برجستگی خار
دستیابی به قابلیت نفوذپذیری پائین نسبت به قابلیت نفوذپذیری بالا مشکل‌تر است. در هر صورت با استفاده از سوزن مناسب و تکنیک سوزن زنی می‌توان تا حد ممکن منافذ یا کانال‌های تنگ‌تر ایجاد کرد تا بدین ترتیب منسوج سوزن‌زنی شده با قابلیت نفوذپذیری کم تولید شود.
● نرمی سطحی:
در محصولاتی نظیر سقف داخلی اتوموبیل (Headiner)، نمدهای مورد استفاده در چرم مصنوعی و نمدهای مورد استفاده برای مواد پایه وینیلی نرمی سطحی از اهمیت زیادی برخوردار است. در برخی از این محصولات بایستی سطح نمد کاملاً عاری از آثار یا رد سوزن باشد که این ویژگی با استفاده از الیاف مناسب، تجهیزات سوزن زنی و تکنیک سوزن زنی مناسب قابل دستیابی می‌باشد.
برای افزایش نرمی سطحی در منسوج سوزن زنی شده بایستی از سوزن استفاده نمود که شرایط زیر را داشته باشد:
۱) تراکم خار منظم
RB) ( ۲) گیج ظریف سوزن‌ها
۳) تیغه مثلثی شکل
۴) خار بدون برجستگی
۵) تیغه‌های با یک یا دو لبه خاردار
در این ارتباط تکنیک مناسب سوزن زنی نیز به اندازه انتخاب مناسب سوزن حائز اهمیت می‌باشد. جهت دستیابی به نتیجه مطلوب با توجه به فشردگی نمد، عملیات سوزن زنی از رو و زیر توصیه می‌شود. همچنین عملیات سوزن‌زنی مقدماتی (Perneeding) نیز به اندازه عملیات سوزنزنی تکمیلی اهیمت دارد. از آنجائی‌که احتمال باقیماندن اثرات (حفره‌های) ناشی از سوزن‌های مرحله سوزنزنی اولیه پس از سوزن زنی تکمیلی وجود دارد. انتخاب صحیح سوزن در سوزن‌زنی مقدماتی و تکمیلی مهم می‌باشد. برای دستیابی به سطوح نرم، سوزن‌های نمدزنی که تراکم خار RB دارند به سوزن‌های نمدزنی با تراکم خار CB ترجیح داده می‌شود؛ زیرا سوزن‌های نمدزنی با تراکم خار CB باعث جابه‌جائی الیاف به‌صورت توده‌ای و باز نشده به سطح منسوج و در نتیجه باعث کاهش کیفیت سطحی می‌گردد.
سوزن‌های نمدزنی که تراکم خار نوع RB دارند بواسطه توزیع خار در یک فاصله بیشتر بر سطح تیغه، کیفیت سطحی مناسب‌تری در منسوج سوزنزنی شده به‌وجود می‌آورند. به‌طور کلی سوزن زنی الیاف ظریف با استفاده از سوزن‌های تیغه ظریف انجام می‌گیرد. این انتخاب به‌خصوص در مواقعی که سطح نرم مدنظر باشد، بیشتر اهمیت دارد، چرا که سوزن‌های نمدزنی تیغه ظریف باعث به‌وجود آمدن سوراخ‌های ریزتر در سطح می‌گردد. همچنین سوزن‌های تیغه مثلثی برای ایجاد سطوح نرم، به سوزن‌های دیگر ترجیح داده می‌شود. این سوزن‌ها در مقایسه با سوزن‌های تیغه الماسی، الیاف را با شدت کمتری جابه‌جا می‌کند که این حالت برای ایجاد یک سطح نرم مناسب‌تر می‌باشد. منافذ به‌وجو آمده در اثر نفوذ سوزن تیغه الماسی به داخل الیاف نمایان‌تر از سوزن‌های تیغه مثلثی می‌باشد.
سوزن‌های نمدزنی که خارهای آن برجستگی ندارد باری تولید نمد نرم مناسب می‌باشد. برجستگی زیاد خار باعث خمیدگی زیاد الیاف شده و سطح منسوج را زبر می‌کند. یکی دیگر از مواردی که به تولید نمد با سطوح نرم کمک می‌کند استفاده از سوزن‌ەای نمدزنی مثلثی است به گونه‌ای که یک و یا حتی دو لبه بدون خار باشد. در سوزن‌های تیغه مثلثی که سه لبه خاردار دارد هر سه لبه کار کشیدن و جابه‌جائی الیاف را انجام می‌دهند اما در سوزن‌های نمدزنی با دو لبه خاردار فقط دو لبه این کار را انجام می‌دهند که باعث عدم نمود سوراخ‌ها بر سطح نمدی می‌گردد. یکی از مهمترین سوزن‌هائی که به‌وسیله ما پیشنهاد می‌شود، سوزن‌هائی است که در لبه اول و دوم یک خار دارند و لبه سوم بدون خار است.
شاید این تصویر به‌وجود بیاید، منسوجاتی که با استفاده از سوزن‌های دارای دو خار تولید می‌شوند نسبت به سوزن‌های نمدزنی که با استفاده از سوزن‌های سه لبه خاردار (۶ تا ۹ خار) تولید می‌شوند از استحکام پائین‌تری برخوردار باشند که البته این فرضیه صحیح نیست چرا که برای تولید نمد با وزن ۶-۳ اونس بریارد مربع (oz/y۲)، سوزن دو لبه خاردار که ۹ خار بر روی لبه‌های آن وجود دارد، کارائی دارد. چرا؟ اولاً، امروزه در اغلب موارد در جریان عملیات سوزن‌ زنی با سوزن‌های سه لبه خاردار که در آنها ۶-۹ خار بر روی لبه‌ها قرار دارد عمق نفوذ سوزن به‌گونه‌ای تنظیم می‌شود که تنها ۵۰% این تعداد خار وارد عمل می‌شود. ثانیاً، در این شرایط سه خار اول باعث جابه‌جائی ۸۵-۷۵% الیاف می‌شود. بنابراین سوزن‌های نمدزنی که دو خار دارند با نفوذ به داخل الیاف باعث جابه‌جائی حجم اعظم الیاف می‌شوند. ضمن اینکه با استفاده از این نوع سوزن کیفیت سطحی مناسب در نمد نیز به‌وجود می‌آید.
● موقعیت جغرافیائی محل تولید:
محل جغرافیائی که در آن عملیات سوزن‌زنی انجام می‌گیرد نیز بر روی انتخاب سوزن نقش دارد هرچند که تأثیر آن نسبت به عوامل دیگر کمتر می‌باشد. به‌عنوان مثال در نواحی گرم و مرطوب کنار دریا ممکن است نیاز باشد از سوزن‌ در مقابل زنگ زدگی محافظت شود. همچنین برخی کشور تمایل به استفاده از سوزن‌های جدید دارند در حالی‌که برخی دیگر همچنان علاقمند به استفاده از طرح‌های قدیمی هستند.
● تجهیزات و وسایل عملیات سوزن نمدزنی:
یکی دیگر از عوامل مؤثر در انتخاب سوزن، وضعیت ماشین‌آلات سوزن زنی می‌باشد.
عمر دستگاه نقش مهمی در انتخاب و پیشنهاد سوزن‌ مناسب دارد. سوزن زنی الیاف با دنیر ۲ برای تولید منسوج با وزن ۹ انس بریارد مربع بر روی یک ماشین ۲۰ ساله متفاوت از سوزن زنی همین محصول بر روی یک ماشین دیلو (Dilo)، فهرر (Fehrer) یا آسیلین (Asselin) می‌باشد. برای تولید چنین محصولی در یک ماشین جدید سوزن با گیج ۴۰ توصیه می‌شود. در صورتی که این سوزن در ماشین‌های قدیمی‌تر در مقابل لرزش ماشین ثبات کافی نخواهد داشت. به همین دلیل سوزن‌های نمدزنی با گیج ضخیم‌تر، ۳۶ یا ۳۸ توصیه‌ می‌شود. بدیهی است یک فیلتر تولید شده در یک ماشین جدید که سوزن‌های نمدزنی با گیج ۴۰ دارد، دارای قابلیت نفوذپذیری بهتری نسبت به یک فیلتر تولید شده در یک ماشین قدیمی‌تر که سوزن‌های نمدزنی با گیج ۳۶ یا ۳۸ دارد، می‌باشد. به این دلیل که سوزن‌های ضخیم‌تر باعث ایجاد حفره‌های درشت‌تر بر سطح می‌گردد.
نکته حایز اهمیت دیگر تراکم مجموع سوزن‌های موجود در تمامی بوردهای یک خط می‌باشد. برای مثال فرض کنید دو نوع تولید کننده هر کدام تولید مشابه ژئوتکستایل با وزن ۹ انس بریارد مربع دارند. تولید کننده اولی دارای یک ماشین کاملاً جدید با یک بورد و ضربه زنی از رو و ماشین دیگری که دارای چهار بورد با ضربه زنی از رو و زیر (Double Board) می‌باشد. تراکم کل سوزن‌های موجود در بورد در طول خط ۲۵۰۰۰ سوزن در هر متر خطی می‌باشد. (یعنی تراکم در هر بورد ۵۰۰۰ سوزن در هر متر خطی می‌باشد). تولید کننده دیگر دارای یک خط قدیمی‌تر با یک ماشین که تراکم خطی سوزن در آن، ۳۰۰۰ در هر متر عرض کاری می‌باشد. بنابراین، تراکم کل سوزن در خط ۳۰۰۰ سوزن در هر متر خطی می‌باشد.
اگرچه هر دو تولید کننده یک نوع محصول را تولید می‌کنند اما سوزن‌های کاملاً متفاوتی برای هر دو خط نیاز می‌باشد. تولید کننده اولی که تراکم سوزن‌ بیشتری در خط تولید دارد می‌تواند از یک سوزن نمدزنی گیج ظریف نظیر ۳۸ یا ۴۰ با تراکم خار بالا (CB) استفاده کند که سوزن‌ەای آن برآمدگی خار از سطح تیغه نداشته باشد. در این شرایط محصول تولیدی استحکام زیادی خواهد داشت. تراکم سوزن‌زنی (پانچ) نیز بایستی زیاد باشد و با توجه به اینکه خط دارای تراکم سوزن زیاد است لذا سرعت خروجی نیز می‌هٔواند زیاد باشد. خارهائی که برآمدگی از سطح تیغه ندارند بیشترین استحکام در نمد را به‌وجود می‌آورند چرا که در این حالت در هم روی الیاف به داخل یکدیگر زیاد و میزان آسیب دیدگی الیاف کم می‌باشد.
تولید کننده دوم مشابه تولید کننده اول دارای تراکم پانچ بالا نیست. و جهت دستیابی به شرایط مناسب باید سرعت خط تولدی کاهش داده شود که این کار سوداوری آن را نیز کاهش می‌دهد. بنابراین بایستی از سوزنی استفاده شود که کارائی بیشتری نسبت به تولید کننده قبلی داشته باشد. لذا توصیه می‌شود از سوزن‌های با گیج نسبتاً ضخیم ۳۶ و یا حتی ۳۲ استفاده شود. این سوزن‌ها بایستی دارای خارهای با ابعاد بزرگتر بوده و فعال‌تر باشند چرا که بایستی در تراکم پانچ کمتر، سوزن زنی مؤثرتری انجام پذیرد. در این شرایط می‌توان از سوزن‌های نمدزنی که خارهای دهانه باز ۲۰ دارند نیز استفاده کرد. در این نوع خار دیواره جلوئی خار حذف شده ودر نتیجه الیاف راحت‌تر و سریعتر به ناحیه عملگر خار وارد می‌شوند. با توجه به حذف برآمدگی در ناحیه ورودی خار این قسمت از خار تحت هیچ‌گونه فشار و بارگذاری نبوده و خار جهت پذیرش سهل‌الوصول‌تر الیاف آماده‌تر می‌شود. این نوع خار به تولید کننده دوم جهت افزایش راندمان سوزن زنی کمک می‌کند. در این شرایط دیگر نیازی به استفاده از سوزن‌های با برجستگی خار زیاد که موجب آسیب‌دیدگی الیاف می‌شود، نیست.
بزرگترین محدودیتی که برای تولید کننده دوم وجود دارد سرعت خط تولید می‌باشد لذا بایستی از سوزنی استفاده شود که متناسب با خط تولید بوده و کارائی لازم را نیز داشته باشد. چنانچه تولیدکننده اول نیز از سوزن با خارهای دهانه باز استفاده کند بدلیل تراکم زیاد سوزن در بورد، الیاف دچار آسیب دیدگی شدید می‌شوند و در نتیجه منسوج مورد قبولی تولید نخواهد شد.
● خلاصه
امیدوارم اطلاعات ارائه شده تا حدی نشان دهد که چگونه تولید کنندگان سوزن، پیشنهاد استفاده از یک نوع خاص را به مصرف کننده می‌دهند و پیشنهاد آنها چه تأثیری بر روی محصول بی‌بافت سوزن زنی شده دارد. صنعت سوزن زنی بیشتر از گذشته فنی شده است و این روند همچنان ادامه دارد. به‌طور کلی طراحی قسمت‌های مختلف سوزن‌ نمدزنی بر روی خصوصیات نمد تولیدی مستقیماً تأثیرگذار است، بنابراین قبل از تولید یک منسوج بایستی کلیه عوامل مؤثر در انتخاب سوزن را مدنظر قرار داد. بدین ترتیب منسوج تولیدی شرایط مورد انتظار را خواهد داشت.

پی‌نوشت:
کارشناس ارشد تکنولوژی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
ماخذ:
J.,H.,Foster. "Needle Designs and Theri Effect on the Needled Nonwoven, www. fosterneedleusa. com".
مهندس امیرفراتی

منبع : ماهنامه نساجی امروز