آزمایش دینامیکی خصوصیات نخ‌های تکسچره شده

دستگاه آزمایش Dynafil ME ساخته شده توسط شرکت تکس‌تکنو یک وسیله اندازه‌گیری حساس و انعطاف‌پذیر جهت تحلیل خصوصیات نخ، مخصوصاً نخ‌های BCF می‌باشد. مهمترین مسئله کیفی نخ‌های BCF اختلاف در خصوصیات جمع‌شدگی و تجعد و در نتیجه عدم یکنواختی کف‌پوش تولیدی از نظر خصوصیات حجمی نخ و نیز رنگ‌پذیری آن (برای نخ‌هیا پلی‌آمیدی) است. در روش تکسچرایزینگ تاب مجازی نیز کیفیت نخ‌های تکسچره شده و پارچه‌های تولیدی از آن بسیار حائز اهمیت می‌باشد.
دستگاه Dynafil ME در آزمایش نخ‌های تکسچره شده بسیار مؤثر عمل می‌کد به‌طوری‌که قادر است مقادیر واقعی خصوصیات تجعد و جمع‌شدگی نخ را در طی یک‌سری آزمایشات مداوم ارائه دهد و در نتیجه جایگزین روش قدیمی بافندگی و رنگرزی که هنوز شیوه بسیار رایج آزمایش جهت تشخیص بسته‌های نخ معیوب می‌باشد. گردد. کارائی و انعطاف‌پذیری این دستگاه را می‌توان با اضافه کردن تجهیزاتی جهت اندازه‌گیری میزان اصطکاک، تعداد درگیری‌ها، تعداد فیلامنت‌های پاره شده، دانسیته خطی و یکنواختی جرمی نخ افزایش داد.
● تعیین عیوب نخ‌های تکسچره
دستگاه Dynafil ME به منظور انجام پروژه علمی و تحقیقاتی توسط شرکت‌های آلمانی TWD واقع در دگندورف و بارمگ واقع در رمشاید مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور نخ‌های تکسچره با استفاده از ۱۳ گونه تنظیمات روی ماشین تکسچرایزینگ AFK-۷-HTI دارای هیتر از نوع دمای بالا (HT) تولید گردیدند. این تنظیمات شامل تغییر روی درجه حرارت هیتر اول (HT) و هیتر دوم (SET) بوده که از یک تنظیم اولیه شروع می‌شد. بر این اساس بسته‌های نخ با تعدادی از انواع عیوب فرآیند تکسچرایزینگ نظیر دیسک‌های اصطکاکی آسیب‌دیده و نخ پیچیده شده به دور تاب‌دهنده یا ایجاد ناپایداری سرجینگ تولید گردیدند. جهت ارزیابی تغییرات حین تنظیمات ویژه ماشین، سه بسته نخ در هر تنظیم تولید شد و تمامی پارامترهای دیگر نظیر کیفیت نخ، POY، سرعت تکسچرایزینگ، نسبت کشش و d/y ثابت نگه‌داشته شدند.
روش متداول جهت اندازه‌گیری میزان تفاوت بین نخ‌ها، اندازه‌گیری نیرو (تنش نخ) در یک نرخ ثابت ازدیاد طول یا تعزیه اضافه در حین افزایش مرحله‌ای سرعت و ثابت نگهداشتن دمای هیتر Dynafil می‌باشد. از آنجائی‌که دمای نخ نسبت عکس با سرعت نخ خواهد داشت، این اندازه‌گیری‌ها اطلاعاتی را راجع به وابستگی متغیرهای اندازه‌گیری شده به درجه حرارت خواهد داد. به‌علاوه امکان انجام آزمایشاتی در درجه حرارت‌های خاص نخ با انتخاب سرعت مناسب بدون تغییر در درجه حرارت هیتر نیز وجود دارد.
در شکل ۱ منحنی‌های نیرو ـ سرعت تمامی ۳۹ بسته ارزیابی شده با تغذیه اضافی ۵% نشان داده شده است. در سرعت صفر متر در دقیقه دمای نخ با دمای هیتر برابر است (۳۴۰ درجه سانتیگراد) اما با افزایش سرعت نخ تا محدوده ۲۵۰ m/min دمای نخ تا حد ۸۰ درجه سانتیگراد افت می‌کند. لازم به ذکر است که این آزمایش بر روی نخ پلی‌استر با نمره ۱۶۷ دسی‌تکس در هیتر با دمای ۲۴۰ درجه سانتیگراد انجام پذیرفت.
تمامی منحنی‌ها روند خاص و یکسانی را نشان می‌دهند. با افزایش سرعت یا به‌عبارت دیگر کاهش دمای نخ، نیرو به‌طور قابل ملاحظه‌ای تا حدود سرعت ۱۲۰ m/min کاهش می‌یابد. در فراتر از این نقطه نیروها در محدوده کم و بیش ثابتی باقی می‌مانند. با این‌حال روش تشخیص بین دو بخش از منحنی نیرو ـ سرعت که یکی نشان‌دهنده نیروهای جمع‌شدگی ناشی از دماهای بالاتر یعنی سرعت کمتر نخ و دیگری نیروی تجعد ناشی از دماهای کمتر یعنی سرعت بالاتر نخ است میسر می‌گردد .
تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که با انتخاب سرعت مناسب برای هر بخش، می‌توان به‌طور قابل ملاحظه‌ای منحنی‌ها را از یکدیگر متمایز کرد. جهت مشخص نمودن خصوصیات تجعد و جمع‌شدگی نخ دو راه وجود دارد یکی اندازه‌گیری نیروهای کششی در نخ که از قابلیت جمع‌شدگی و تجعد ناشی می‌گردند در سرعت و میزان تغذیه اضافه ثابت، و دیگری اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل مقادیر جمع‌شدگی و انقباض موج برحسب درصد در یک نیروی ثابت و معین. به منظور انجام این پروژه هر دو روش به‌کار گرفته شد و سرعت مناسب جهت آزمایش انتخاب گردید.
● تأثیر تنظیمات ماشین تکسچرایزنیگ روی جمع‌شدگی و تجعد
شکل ۲ نتایج آزمایشات تعیین نیروی جمع‌شوندگی و خودمیزان جمع‌شدگی را به‌عنوان تابعی از درجات حرارت هیتر اولیه با دمای بالا و هیتر ثانویه نشان می‌دهد که برحسب درصد تفاوت نسبت به بوبین مرجع بیان شده‌اند، کاملاً آشکار است که نیروی جمع‌شدگی و همچنین میزان جمع‌شدگی با افزایش درجه حرارت هیتر کاهش می‌یابد. این نتایج با توجه به نتایج اندازه‌گیری‌های نیرو تأیید می‌گردد.نیروی تجعد و میزان انقباض موج با افزایش دمای هیتر دوم کاهش می‌یابد اما ملاحظه می‌شود که این دو پارامتر با افزایش درجه حرارت هیتر اول افزایش می‌یابند.
باتوجه به تغییرات دمای هیتر دوم، اندازه‌گیری نیرو به‌طور قابل ملاحظه‌ای نتایج بارزتری را نشان می‌دهد و با توجه به تغییرات دمای هیتر اول به‌نظر می‌رسد نتایج اندازه‌گیری درصد میزان تجعد و نیروی جمع‌شدگی بیشتر قابل وضوح باشد، در نتیجه می‌توان اشاره کرد که تغییرات دمای هیتر دوم سبب ایجاد تغییرات مشابه در خصوصیات تجعد و جمع‌شدگی خواهد شد در صورتی‌که تغییرات دمای هیتر اول تغییرات معکوسی را در این پارامترها ایجاد خواهند کرد.
تغییرات این یافته‌ها قابل کاربرد عملی بوده و براساس نمونه‌های تولید شده در شرایط کارخانه‌ای مشخص گردیده‌اند. این عیوب می‌توانند توسط آزمایشات اندازه‌گیری نیروی جمع‌شدگی و تجعد مشخص گردند. از آنجائی‌که هر دو منحنی روند یکسانی را نشان می‌دهند می‌توان استنتاج کرد که مشکلی در هیتر دوم سبب ایجاد عیوبی در نخ گردد باید روند معکوسی در نمودار نیروی تجعد و نیروی جمع‌شدگی مشاهده شود.
آشکار است که ناپایداری سرجینگ منجر به ایجاد تفاوت‌های بسیار واضحی نسبت به نخ مرجع خواهد شد. کاهش بیش از ده درصدی در نیروهای جمع‌شدگی و تجعد و همچنین میزان جمع‌شدگی در این شکل ملاحظه می‌شود. از لحاظ میزان انقباض موج نیز اختلافی متجاوز از ۴۰% قابل مشاهده است. دیسک‌های اصطکاکی معیوب و نخ‌پیچی در واحد تاب‌دهنده تنها سبب انحرافات کوچکی از نمونه مرجع خواهد شد. البته در این موارد مقادیر انقباض موج و نیروی تجعد لحاظ شده است، زیرا آنها تا ۱۰% مقادیر بالاتری در مقایسه با نخ مرجع داشته‌اند.
● انجام عمل تصحیح با اندازه‌گیری میزان جمع‌شدگی و انقباض موج در حالت استاتیک
برای کاربردی که از دستگاه Dynafil ME استفاده می‌کند، مهمترین مسئله میزان انطباق نتایج این روش با نتایج روش بسیار متداول اندازه‌گیری میزان جمع‌شدگی و تجعد در حالت استاتیک (مطابق استاندارد DIN ۵۳۸۶۶ , DIN ۵۳۸۴۰) می‌باشد. بدین منظور تمامی بسته‌های نخ با دستگاه Texturmat ME مورد آزمایش اندازه‌گیری میزان جمع‌شدگی و انقباض موج قرار گرفتند و نتایج آن با نتایج دستگاه Dynafil ME مقایسه شد. در شکل ۶، ضریب تصحیح بین مقادیر نیروی جمع‌شدگی حاصل از دستگاه Dynafil و مقادیر درصد جمع‌شدگی حاصل از دستگاه Texturmat می‌تواند برای مقادیر نیروی جمع‌شدگی و نیروی تجعد در تمامی سرعت‌های مورد آزمون دستگاه Dynafil نیز محاسبه گردد. به سادگی می‌توان متوجه شد که هر دو ناحیه جمع‌شدگی و تجعد به طرز بسیار مطلوبی با یک مقدار حداکثر کاملاً مشخص تصحیح شده‌اند. مطابقت سرعت‌های آزمون، انتخاب سرعت‌های مورد آزمون مطابق با منحنی‌های سرعت ـ نیرو را تأیید می‌نماید. انجام عمل تصحیح با آزمون قدیمی بافت و رنگرزی پارچه‌های بافته شده هنوز به‌عنوان یک روش متداول جهت آزمون تعیین بسته‌های نخ معیوب تلقی می‌شود. این روش طاقت‌فرسا، وقت‌گیر، پرهزینه و به‌طور قابل ملاحظه‌ای وابسته به تجربیات شخصی فرد کنترل کننده است. معیار ارزیابی بصری عبارتست از میزان جذب رنگزا که با خصوصیات جمع‌شدگی ارتباط دارد. به‌علاوه حجم نخ نیز با خصوصیات تجعد می‌تواند ارتباط داشته باشد. نتایج جذب رنگزا و حجم نخ با بیان میزان اختلاف آن با بسته‌های نخ مرجع در محدوده ۵- الی ۵+ مشخص می‌گردند.بیش از هر چیز دیگر یک ارتباط جالب بین خصوصیات جمع‌شدگی و رنگ با تغییرات دمای هیتر اول و هیتر دوم جلب توجه می‌کند. بررسی خصوصیات تجعد و یافتن ارتباط آنها با حجم نخ منجر به یافتن یک رابطه نسبتاً خوب با تغییرات دمای هیتر دوم می‌گردد. زمانی‌که دمای هیتر تغییر می‌کند اندازه‌گیری نیروی تجعد و انقباض موج به‌طور آشکاری از ارزیابی بصری حجم حساس‌تر می‌گردد. همانطور که از شکل نیز مشخص است اختلاف بین تنظیمات مختلف بسیار آشکارتر از تفاوت بین نمونه‌های مختلف است. بسته‌هائی که توسط آزمون‌های رنگرزی و بافندگی مطابق با معیارهای استاندارد (TWD) با توجه به جذب رنگ با حجم مرتب گردیده‌اند توسط ستون‌های با رنگ تیره نشان داده شده‌اند. مطابق با نتایج آزمایش نیروی جمع‌شدگی به‌جزء ۲ نمونه در مابقی نمونه‌های اختلاف با بسته نخ مرجع بسیار زیاد است، بنابراین امکان دارد ارائه یک معیار با در نظر گرفتن مقادیر بحرانی (۲۵%+ و ۱۷%- انحراف از بسته نخ مرجع) برای نیروی جمع‌شدگی منجر به ترتیب‌دهی یکسان، همانند ارزیابی بصری گردد. شکل ۱۰ همان دیاگرام را با توجه به انقباض موج نشان می‌دهد. مجدداً بسته‌های معیوب مطابق با ارزیابی بصری را نیز می‌توان توسط انحراف از مقادیر بحرانی (%۱۸+ و %۱۱- انحراف از بسته نخ مرجع) مربوط به انقباض موج نیز مشخص نمود. از میان بسته‌های تولید شده با عیوب فرآیندی نظیر دیسک‌های آسیب‌دیده و غیره تنها آن بسته‌هائی که با ناپایداری سرجینگ در نخ تولید شده‌اند همانند آزمون بافندگی و رنگرزی مرتب شده بودند. از این نتایج می‌توان این‌گونه استنباط کرد که آزمایش با دستگاه Dynafil با انحرافاتی در محدوده %۱۰+ نسبت به این‌گونه از عیوب از حساسیت بیشتری برخوردار است.همچنین این‌گونه استنتاج می‌گردد که آزمایش خصوصیات تجعد و جمع‌شدگی که توسط دستگاه Dynafil ME انجام می‌گردد دارای قابلیت جایگزینی به‌جای آزمایشات رنگرزی و بافندگی می‌باشد.
● جمع‌بندی
با دستگاه Dynafil ME اندازه‌گیری بسیار انعطاف‌پذیر خواهد بود و تحلیل خصوصیات نخ‌های تکسچره شده با صرف زمان کوتاه و دقت خوبی صورت می‌گیرد. با هدف انجام کارهای تحقیقاتی ویژه، ارتباط اولیه بین پارامترهای عملیات تکسچرایزینگ و خصوصیات ترمومکانیکی ایجاد شده در نخ می‌تواند به‌خوبی حاصل گردد. با انجام آزمون بافندگی و رنگرزی مقایسه‌ای جزئیات ارزیابی بصری رنگ و حجم می‌تواند بهبود یابد. با نصب تجهیزاتی نظیر حس‌گرهای تشخیص یکنواختی سیستم Textechno جدید با قابلیت تحلیل و مقایسه نمونه‌ها از لحاظ لعاب تکسچرایزینگ همچنین سیستم شمارش گره جهت نخ‌های اینترمینگل با قابلیت آزمایش استحکم گره و تعویض اتوماتیک بسته‌های نخ تا ۲۰ عدد دستگاه Dynafil ME قادر است آزمایش کاملی از مهمترین خصوصیات نخ را به‌طور همزمان انجام دهد.

ترجمه: مهندس رضا چراغی
(کارشناس ارشد کنترل فرآیند شرکت الیاف)

منبع : ماهنامه نساجی امروز