از تولید اولین نمونه الیاف مصنوعی دو جزئی حدود 50 سال میگذرد و این محصولات پدیده جدیدی نیستند. اما در چند سال گذشته شاهد افزایش تقاضای مداوم آنها بوده‌ایم. دلایل بسیار زیادی برای این افزایش تقاضای الیاف دو جزئی وجود دارد.از آن میان میتوان به روند فعلی مد ، راه حل های جدید بسیار کارآمد و کاهش هزینه تولید بعنوان عوامل اصلی این توسعه نام برد. در این مقاله سعی گردیده تا آشنایی بیشتری با تنوع، خواص، مصارف و نکات فنی در تولید و مصرف انواع سطح مقطع ها ارایه گردد.
هر مقطع الیاف، خاصیت خاصی را برای نخ دو جزئی فراهم می کند. در تولید نخ های دو جزئی طیف وسیعی از مقاطع ممکن بکار گرفته میشوند. به طور کلی، این نخ ها از دو پلیمر متفاوت تشکیل میشوند که با توجه به سطح مقطع بکار گرفته شده، خواص خاصی بدست می آید .
سطح مقطع های استفاده شده در تولید الیاف مصنوعی دوجزئی
در تولید الیاف دو جزئی با توجه به کاربرد مورد نظر سطح مقطع مناسب انتخاب میگردد. چهار مقطع شناخته شده عبارت اند از :
core-sheath (غلاف – هسته)
side-by-side ( کنار هم)
segmented-pie ( پای قطعه‌بندی شده)
islands-in-the-sea ( جزیره‌ها در دریا)
مقاطع غلاف-هسته و کنار هم اغلب در نخ های الیاف استیپل استفاده می شوند و دو مقطع دیگر عمدتاً در تولیدنخ های فیلامنت استفاده میشوند. نخهای دو جزئی غلاف-هسته بیشتر به‌عنوان الیاف چسبنده برای منسوجات بی بافت بکار گرفته میشوند .
عمده تمرکز در هنگام تولید نخ های دو جزئی side-by-side ، بر روی اثر خود چین‌خوردگی است ولی سطح مقطع های segmented-pie و islands-in-the-sea عمدتاً برای تولید الیاف فوق‌العاده ظریف میکروفایبر بکار گرفته میشوند.( کمتر از 0.3 dpf)
الیاف دو جزئی هسته-غلاف
پلیمرهای مختلفی می توانند به عنوان غلاف بر روی هسته پلی استری قرار گیرند و انواع سطوح اصلاح شده را ایجاد کنند. ثبت اختراع اخیر چانگ و همکارانش استفاده از الیاف دوجزیی side-side یا c-s غیرعادی به منظور دستیابی به نخ خود چین شونده بوده که در آن از پلی تری متیلن ترفتالات استفاده گردیده و یک جزء آن مخلوط مذاب PTT و مقدار کمی پلی استایرن میباشد.
یک دو جزیی c-s که به طور گسترده ای استفاده می شود دارای یک هسته PET معمولی با یک پلیمر غلاف با نقطه نرمی پایین تر است (معمولا یک کوپلی استر PET-ایزوفتالات). هنگامی که چنین الیافی به طور تصادفی در یک ساختار بی بافت قرار می گیرند ، تا دمای بالاتر از نقطه نرم شدن پلیمر غلاف و زیر نقطه نرم شدن هسته پلیمر گرم شده و الیاف در نقاط تقاطع به همدیگر می چسبند. این عمل ممکن است با گرم کردن توسط غلتکهای کالندر یا به سادگی در یک اون هوای گرم انجام شود که نتیجه یک نبافته پایدار و با استحکام مناسب میباشد. در این نوع الیاف، برای اطمینان از چسبندگی کافی، نسبت غلاف فیبر نسبتاً بالا و در حدود 50٪ میباشد.
ترکیبات پلیمری پرکاربرد (هسته/غلاف) شامل PET/CoPET (نقطه ذوب پایین ) و PP/PE می باشد.
در مورد الیاف و رشته‌هایی با خواص ویژه، افزودنی‌ها ، مستربچ‌های رنگ و دی اکسید تیتانیوم (TiO2) برای دستیابی به خواص ویژه به پلیمر غلاف افزوده میشوند.
پلی اتیلن یک انتخاب مناسب به عنوان غلاف الیاف جهت محصولات بهداشتی با هدف بهبود خواص لمسی آنها است. در این موارد، نسبت غلاف بین 10 تا 30 درصد است. این عدد به هدف کم نگه داشتن هزینه افزودنی ها و مستربچ ها تا حد امکان پایین در نظر گرفته میشود .
مواد خام بخش زیادی از هزینه های تولید الیاف و رشته ها را در بر می گیرند. یکی از گزینه‌های کاهش هزینه‌ها، تولید الیاف و رشته‌هایی با پلیمرهای ارزان‌تر در هسته (مانند پلیمر درجه دو یا مواد بازیافتی) و پلیمرهای سطح بالا و گران‌تر در غلاف میباشد که نسبت آن بین 10 تا 30 میباشد. ترکیبات معمولی مواد در اینجا عبارتند از RPET/PET ، PP/PP و RPA6/PA6 میباشند. خارج از مرکز بودن هسته، یکی از ویژگی های خاص مقطع هسته-غلاف میباشد که منجر به اصطلاح اثر خود چین شوندگی می شود. خارج از مرکز بودن هسته و اختلاف خواص کشسانی دو جزء هسته و غلاف باعث ایجاد چین و چروک در فیبر و رشته ها می شوند.
الیاف توخالی نوع دیگری از چند جزیی های هسته-غلاف هستند که در آن ها هسته از هوا تشکیل شده است. در این الیاف معمولاً به شکل الیاف استیپل چین خورده ساخته می شوند. امروزه با پیشرفت در طراحی اسپینرتهای مذاب ریسی، هندسه های پیچیده تر در دسترس قرارگرفته‌اند . الیاف توخالی به صورت نخ فیلامنت کاربردهای تخصصی در پزشکی دارند، همچنین بزرگترین بازار برای الیاف استیپل توخالی، الیاف پرکننده بالش، لحاف و لباس های گرم زمستانی هستند
الیاف دو جزئی جانبی
از الیاف دو جزئی جانبی می توان برای تولید نخ های خود حجیم شونده استفاده کرد. دو پلیمر PET با وزن‌های مولکولی مختلف که به صورت کنار هم ریسیده میشوند، یک لیف خود حجیم شونده تولید میکنند. پس از کشش و ریلکش شدن، بدلیل جمع شدگی متفاوت دو جزء نخ ریلکس پیچ می خورد.
مانند یک نوار دو فلزی و منجر به چین و چروک مارپیچی می شود.در تولید یک الیاف خود حجیم شونده می تواند از PET با یک کوپلی استر PET حاوی عامل انشعاب در یک پیکربندی جانبی نیز استفاده نمود. همچنین در اینجا از پلیمرهای مختلفی مانندPP/PE، PET/PE PET/CoPET یا همان پلیمرولی با ویسکوزیته متفاوت ( PET/PET PP/PP) نیز استفاده می شود. الیاف و رشته های ساید بای ساید عمدتاً به صورت مقطع دایره ای ( دایره ای توخالی ) ساخته می شوند.
سطح مقطع islands-in-the-sea ( جزیره‌ها در دریا)
یک گروه از میکروالیاف ها در رشته های دو جزئی هستند. آنها به عنوان الیاف استیپل برای چرم مصنوعی یا به به صورت فیلامنت برای کاربردهای نساجی مانند مخمل تولید می شوند. ترکیبات پلیمری معمولی (دریا/جزیره) PET/CoPET و PA/CoPET هستند. پس از فرآیند تولید الیاف یا فیلامنتها، پلیمر دریا در محلول قلیایی حل می شود و تنها رشته های جزیره ای باقی می مانند. این فرآیند فیلامنت های میکرو با ظرافت کمتر از 0.03 dtex را ایجاد می کند.
الیاف و رشته هایی با نسبت دریای 30 درصد قابل اطمینان هستند و تولید با نسبت های پایین تر خطر لخته شدن رشته های جزیره ای را افزایش می دهند.
هرچند تولید نخهای جزیره ای تا حداکثر 91 جزیره امکان پذیر است ولی عملا بیشترین میزان تولید این محصول فیلامنتهایی با 37 جزیره در هر رشته میباشد.
مقاطع پای شکل
segmented-pie ( پای قطعه‌بندی شده)
گروه دوم میکروالیاف از رشته های دو جزئی را تشکیل می دهند. این مقطع بیشتر در فیلامنت و اسپان باند و کمتر در کاربردهای نخ استیپیل کاربرد دارد. الیاف 16رشته دارای بیشترین میزان تولید میباشند، هرچند رشته های متشکل از 32 یا 64 بخش نیز قابل تولید میباشند.
الیاف جدا شونده مکانیکی: رشته‌های جداشونده مکانیکی از PET/PA6 ساخته شده‌اند، این پلیمرها چسبندگی کمی با یکدیگر دارند و میتوانند به راحتی با حرکات مکانیکی جدا شوند. در مورد منسوجات نبافته، جداسازی با استفاده از جت آب و برای محصولات نساجی از طریق فرآیند رنگرزی انجام می شود. در گذشته، نسبت مواد اغلب 50/50 بوده است ولی نسبت PA6 با هدف کاهش هزینه به طور مداوم در طول زمان کاهش یافته است و اکنون نزدیک به 20٪ میباشد.
با ترکیب شکل سطح مقطع، خواص دو جزء بکار رفته و استفاده از مواد افزودنی متفاوت میتوان به تولید نخهای بیشماری دست یافت. متخصصین با هدف خواص جدید، کاهش هزینه و ظاهر متفاوت، نخهای دوجزیی را برای مصارف بیشمار صنعتی، بهداشتی، ورزشی و پوشاکی طراحی میکنند.
ازجمله پارچه های پوشاکی که در آنها از نخهای دوجزیی استفاده میگردد میتوان به پارچه های ابر و بادی، سوئیت، چادر مشکی های کیفیت بالا و چرم مصنوعی اشاره نمود.
علاقمندان به توسعه مصرف این الیاف میتوانند با مشاورین TCG تماس حاصل نمایند.
