براساس استاندارد DIN1470001، قسمت 3 ویرایش 10/88، الیاف پلی پروپیلن، در گروه الیاف پلی الفین دسته بندی می شود. پلی پروپیلن مناسب برای تولید الیاف، از طریق پلیمریزاسیون ناحیه ویژه و فضا ویژه پروپیلن به ماکرو مولکول های خطی تبدیل می شود. نماد پلی پروپیلن برطبق استاندارد DIN1470001 قسمت 4، ویرایش 8/91 و براساس استاندارد ISO1043-1 ویرایش 87 به صورت PP است.
تا مدت های طولانی پلیمریزاسیون اتیلن به عنوان نماینده ای از پلی الفین ها به سختی و تنها تحت فشار بالا انجام می گرفت. در سال 1953، کارل زیگلر، روشی برای پلیمریزاسیون اتیلن در دماهای پایین و فشار معمولی با کاتالیست های فلز انتقالی ابداع نمود. پلی اتیلن تولید شده به این روش مانند پلی آمیدها بسیار بلوری بود. در مقایسه با پلی اتیلن تولید شده در پلیمریزاسیون رادیکالی، پلی اتیلن های تهیه شده در فشار بالا شاخه های بسیاری دارند. این کشف، سنگ بنای پلیمریزاسیون پلی پروپیلن گردید. در آن زمان، جولیو نانتا مدیر انستیتو شیمی صنعتی پلی تکنیک میلان بود که موفق شد آلفا الفینها و استایرن را به کمک کاتالیست هایی موسوم به زیگلر پلیمریزه نماید. تولید آزمایشی پلی پروپیلن ایزوتاکتیک در اوایل سال 1954 آغاز گردید. اندکی بعد جولیوناتا توانست ساختار کریستالی و پیکربندی فضایی پلی پروپیلن بلوری را شرح دهد و همچنین واژه های ایزوتاکتیک (تک آرایش) اتاکتیک (بی آرایش) و سیندیوتاکتیک (هم آرایش) را نیز معرفی نمود. او موفق شد ثابت کند که جزء بلوری نامحلولی که از استخراج با حلال به دست آمده بسیار ایزوتاکتیک است و برای تولید فیلامنتهایی با استحکام بالا مناسب می باشد. این ساختار ایزوتاکتیک، به وضوح نشان دهنده قابلیت تبلور خوب آن است و در نتیجه جوابگو خواص
فیزیکی مطلوب لیف می باشد. استحکام مقطعی عرضی تک فیلامنتهایی که به وسیله فرآیند اکستروژن ریسیده شده و سپس تحت عملیات کشش قرار گرفتند، برابر 750N/mm2 بود. در سال 1963 جولیوناتا و کارل زیگلر به علت تحقیقاتشان برنده جایزه نوبل شدند. در اوایل سال 1957، شرکت مونتکاتینی شروع به تولید صنعتی پلی پروپیلن نمود. اولین لیف تجاری توسط شرکت ایتالیایی کیمیکه اس.پی.ای، تحت نام تجاری Meraklon عرضه گردید. اندکی پس از عرضه این لیف به بازار، لیف مذکور در کنار الیاف مصنوعی دیگری که تا آن زمان تولید شده بودند (پلی استر، پلی آمید و پلی اکریلونیتریل) قرار گرفت. به جهت خواص رنگپذیری ضعیف این لیف و همچنین به علت حق امتیاز گروه مونتکاتینی که تقریبا تمام حق امتیازهای اصلی برای ذوب ریسی در اروپا را در اختیار داشت رشد تولید این لیف پس از مدتی متوقف گردید. تا قبل از دهه 70، برای شرکت های دیگر بسیار مشکل بود که بتوانند الیاف پلی پروپیلن را در مقیاس صنعتی تولید نمایند. تنها هنگامی که حق امتیازهای اولیه از بین رفت، شرکت های دیگر شروع به تولید پلی پروپیلن نمودند به علت پایین بودن قیمت تولید این لیف، بازار آن به سرعت گسترش یافت. امروزه سرعت رشد تولید الیاف پلی پروپیلن هنوز هم بالاتر از الیاف مصنوعی دیگر است (در 10 سال گذشته رشد سالیانه ای تقریبا برابر 7% داشته است).
از زمان تولید اولیه پلی پروپیلن تاکنون، بهبود کاتالیست مصرفی و فرآیند تولیدی باعث افزایش حدودا ده برابری استخراج پلیمر از هر کیلوگرم کاتالیست مصرفی شده است و همچنین باعث ساده شدن فرآیندهای خالص سازی پلیمر گردیده است. درصد رزین غیر کریستالی کاهش یافته و رزین تمیز و بدون ژل که برای فرآیند مدرن تولید الیاف ضروری می باشد به آسانی در دسترس می باشد. پلی پروپیلن ایزوتاکتیک اولیه در مقایسه با اغلب رزین های الیاف مصنوعی، توزیع وزن ملکولی خیلی گسترده ای داشت، اما امروزه رزین هایی با توزیع وزن ملکولی باریک تر که برای بعضی فرآیندهای تولید الیاف مناسب می باشند نیز تولید می گردند. پلی پروپیلن عموما به صورت پودر از رآکتور خارج می گردد. پس از جداسازی منومرهای واکنش نکرده و حلال، از آن پودر، حتی در دمای اتاق نیز شدیدا واکنش می دهد. برای انبار کردن پلی پروپیلن و به کار بردن آن در مراحل تولید به منظور جلوگیری از اکسیداسیون آن باید به آن مواد آنتی اکسیدان افزود. با توجه به کاربرد نهایی لیف ممکن است به تثبیت کننده هم احتیاج باشد. تماس لیف پلی پروپیلن با نور ماوراءبنفش (نور خورشید) در حضور اکسیژن موجب تغییر شکل آن به صورت تخریب زنجیره ای می گردد، مگر اینکه تثبیت کننده نور ماوراءبنفش به آن اضافه گردد.
الیاف پلی پروپیلن در حالت عادی به دلیل اینکه فاقد محل های جاذب رنگ هستند، عموما رنگپذیر نیستند. نتیجتا لیف پلی پروپیلن را به وسیله افزودن پیگمنت در مرحله اکستروژن به صورت الیاف رنگی درمی آورند.
الیاف پلی پروپیلن موارد مصرف متعددی دارد که عمده مصرف آن در بازار مربوط به فرش ماشینی، موکت و به طور کلی کفپوش ها می باشد. همچنین نقطه ذوب پایین این الیاف باعث افزایش روزافزون مصرف آنها در محصولات بی بافت شده است. مقدار زیادی از پارچه های پلی پروپیلن در زمینه های عمرانی از جمله برای تثبیت جاده ها، افزایش قدرت سدها، کناره های رودخانه ها و تثبیت خاک مورد مصرف دارد. تثبیت حرارتی پارچه های پلی پروپیلن در دماهای کمتر از ذوب (130 – 120 درجه سانتی گراد) و همچنین مقاومت خوب این لیف در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی، قابلیت استفاده از پارچه های بافته شده و بی بافت پلی پروپیلن را در فیلتراسیون و کاربردهای صنعتی دیگر امکانپذیر نموده است. استفاده از پارچه های پلی پروپیلن در صنعت اتومبیل سازی نیز روبه افزایش است. همچنین در زمینه پوشاک می توان انواع لباس ها با نخ های ظریف پلی پروپیلن تولید کرد.
:
بدرستی مشخص نیست که بشر از چه زمانی کشف کرد که می تواند از پشم گوسفندان برای
تهیه لباس گرم استفاده کند . اما تخمین زده می شود که بین دو دوره عصر حجر قدیم و جدید ، بشر
در زمینه چوپانی و تهیه غذا از گله های گوسفند وبز و همچنین اهلی کردن آنها پیشرفت کرده است .
در آن زمان ، بشر استفاده از پوست حیوانات را کنار گذاشت و بجای آن از الیاف پشم برای
تهیه لباس استفاده کرد که این منشا صنعت نساجی شد . پشم شاید از قدیمیترین الیافی است که بشر
شناخته و از آن استفاده کرده است . این لیف در کل آسیا بخصوص در مزوپوتامیا و قفقاز توسعه
پیدا کرد . تاریخ نشان می دهد که مزوپوتامیا در حقیقت محل تولد پشم بوده است و با بوجود آمدن
تمدن ، قبیله های آن محدوده بواسطه گله هایشان مشهور و تولید پارچه پشمی مهمترین صنعت آن
منطقه گشت .
اندک اندک این دانش به مناطق مجاور منتشر شد ومصریان باستان، یونانیان، بابِِلیان
وعِبریان ریسندگی با دست وبافندگی را در خانه پیشه کردند و بدین ترتیب این حرفه خانگی به
یک صنعت تبدیل شد .
1-1- الیاف پروتئینی ( پشم و مو و…)
در طبیعت ماکرومولکولها از پیوند و ارتباط بین چند عنصر تشکیل می شود ، بعنوان مثال
سلولز حاصل از گیاهان از عناصر کربن ، اکسیژن و هیدروژن شکل گرفته است ، بهمین ترتیب موئی
که بر روی بدن حیوانات می روید از ترکیب عناصری مانند کربن ، اکسیژن ، هیدروژن ، نیتروژن ،
سولفور و …تشکیل شده است که این عناصر از غذایی که حیوان می خورد و هوایی که تنفس می
کند بدست می آید که طی یک واکنش شیمیایی به ماکرومولکولهایی بنام پروتئین تبدیل می شود ،
از این ماکرومولکولها در تشکیل اجزایی مانند مو ، پوست ، ناخن و … استفاده می شود . این
ماکرومولکولها از ترکیبات ساده که ما آنرا آمینواسید می نامیم حاصل می شود . ساختمان آمینو
اسیدها به شکل زیر است بدین ترتیب که یک گروه آمین در یک طرف مولکول و یک گروه
در طرف دیگر مولکول قرار دارد ، که در شکل زیر مشاهده می گردد .
وقتی دو مولکول یا بیشتر از این آمینو اسید ها کنار یکدیگر قرار می گیرند با یکدیگر تر
نشاندهنده این مطلب است و بدین ترتیب پلی آمید از – کیب شده وآب آزاد می کنند . شکل 1
ترکیب آمینو اسیدها حاصل می شود.
ابتدا برای به دست آوردن گراف کیوبلکا – مانک استاندارد از شش نمونه رنگرزی در غلظت های مشخص استفاده می گردد. سپس مثلث سه رنگ اصلی آبی، زرد و قرمز تهیه شده و تعدادی از نمونه های مثلث رنگ، رنگ سنجی می گردد که نتایج حاصله نشان می دهد رنگ همانندی به دلیل تاثیر زیاد غلظت هیدروکسید سدیم جهت احیای رنگ به دست نیامده است و از طرفی موارد دیگری مانند جذب سریع رنگ به داخل الیاف، یکنواختی ضعیف و عدم نفوذ رنگ به داخل لیف را می توان دلایل عدم به دست آوردن رنگ همانندی رنگهای خمی دانست.
فصل اول
الیاف پنبه
1- پنبه:
اگرچه الیاف ساقه ای در نوع خود دارای ارزشی در صنعت نساجی است، ولی اهمیت آنها هرگز به پنبه نمی رسد. از خصوصیات مهم این الیاف، استحکام زیاد، داشتن قدرت و قابلیت انعطاف در مقابل هرگونه عملیات ریسندگی و بافندگی و تمایل به جذب رنگهای متفاوت است. همین خصوصیات باعث شده است که با وجود افزایش الیاف مصنوعی، پنبه اهمیت خودش را حفظ کند و مقدار محصول و مصرف آن همواره افزایش یابد.
تاریخ تولید پارچه های پنبه ای به دوران تمدن اولیه مصر قدیم می رسد. عملیات ریسندگی و بافندگی پنبه به طور ابتدایی در کشور
هندوستان، در حدود 1500 سال پیش از میلاد انجام می گرفت. در دوره امپراطوری روم، کشت پنبه در سواحل دریای مدیترانه کاملاً رایج بود. انقلاب صنعتی انگلیس باعث تغییرات زیادی در صنعت نساجی شد و در قرن نوزدهم کشت پنبه در اکثر نقاط دنیا به مقدار فوق العاده زیادی افزایش یافت. امروزه مقدار تولید پنبه در ایالات متحده امریکا در حدود یک سوم مجموع تولید پنبه در جهان است و در بیش از 60 کشور مختلف، کشت پنبه انجام می گیرد.
1-1- خصوصیات گیاهی
پنبه گیاهی است علفی که ارتفاع آن به 0/6 تا 2 متر می رسد. برگ هایش دارای بریدگی است و گلهای سفید، زرد و یا صورتی دارد. میوه پنبه کپسولی است به اندازه یک گردو به نام غوزه پنبه که تخمک ها که در واقع همان تخم پنبه هستند درون آن قرار دارند. الیاف پنبه به صورت توده ای متراکم در سطح تخمک ها رشد می کنند. گل هایی که در روی گیاه می رویند، معمولا هرکدام بیش از 15 تخمک دارند که در داخل غوزه گیاه قرار دارند. غوزه پس از رشد کامل گیاه باز می شود و تخمک ها و الیاف در داخل غوزه به صورت توده کرکدار در معرض هوا قرار می گیرند. هریک از تخمک های گیاه در حدود 20000 تار لیف در سطح خود دارد و بنابراین هریک از غوزه ها تقریبا حاوی 300000 تار لیف هستند. وقتی که غوزه گیاه باز می شود رطوبت داخل الیاف تبخیر می شود و الیاف حالت استوانه بودن خود را از دست می دهد و این عمل باعث می شود که دیوارهای سلولی آن جمع شوند و حالت فروریختگی بیابند. در چنین حالتی، تار پنبه یک پیچش مختصر، یا نیم تاب به خود می گیرد که آن را اصطلاحا پیچیدگی می نامند.
2-1- اثر شرایط محیط در رشد پنبه
خصوصیات الیاف پنبه نظیر قطر آن به نوع پنبه بستگی دارد، ولی باید در نظر داشت که سایر شرایط از قبیل مناسب بودن زمین و همچنین شرایط جوی نظیر رطوبت زیاد و نور آفتاب نیز در مرغوبیت آن اثر می گذارد. در یک گیاه معمولی، رشد الیاف در داخل غوزه مدت یک ماه و نیم طول می کشد. ولی همه آنها در یک موقع به رشد کامل خود نمی رسند، و ممکن است بین 8 تا 9 هفته طول بکشد. از زمانی که گیاه دارای گل می شود تا زمانی که آخرین غوزه ها شروع به باز شدن می کنند، ممکن است در حدود چهار ماه طول بکشد. به هر طریقی که رشد پنبه در داخل غوزه انجام گیرد مقداری از الیاف رشد کامل نمی کنند و مقدار الیاف رشد نکرده به الیاف رشد کرده در داخل غوزه نشان دهنده کیفیت و بازدهی محصول است. در الیاف معمولی ممکن است در حدود یک چهارم الیاف رشد نکرده وجود داشته باشد و گاهی اوقات الیاف رشد کرده در داخل غوزه ممکن است به نود درصد برسد.
الیاف نانو که در دهه 1930 تولید شده اند دارای تاریخچه چندان طولانی نمی باشند ولی به این پروسه تا دهه 1990 توجه چندانی نشده است زیرا تولید الیاف نانو مورد توجه دانشمندان نبوده است. ولی با انقلاب صنعتی نانو که در اواخر 1990 رخ داد، توجه جوامع علمی به تولید اجزا صنعتی در مقیاس نانو جلب گشت چرا که در این الیاف نسبت سطح به حجم بسیار بالا می باشد. فرآیند تولیدی در مقیاس نانو فقط مربوط به رشته نساجی نیست بلکه اجزای نانو در صنایع رنگسازی، کاتالیزورها، CPU کامپیوتر، صنایع هوافضا و هزاران قطعه دیگر
کاربرد دارد. برای مثال در صنایع رنگرزی اتومبیل، اگر از رنگهایی در مقیاس نانو استفاده شود سطحی صاف، یکنواخت و شفاف حاصل می گردد که محصول پوشش دهی بالا در اجزای نانو است. ولی در این سمینار بیشتر به بررسی کاربرد الیاف نانویی که به روش الکتروریسی تولید شده اند و برای امور پزشکی به کار می روند می پردازیم.
1-1- هدف
با کاهش قطر الیاف پلیمری از میکرومتر به نانومتر خواص منحصر بفردی همچون نسبت سطح به حجم بسیار بالا، انعطاف پذیری و خواص مکانیکی عالی به الیاف بخشیده شده که گستره کاربرد آنها را بسیار وسیع می کند. تاکنون روش های متعددی جهت تولید الیاف نانومتری از جمله روش کشش، سنتز قالبی، جداسازی فازی و روش خود به خودی پیشنهاد شده است. از بین روش های مطرح شده برای تولید نانو الیاف، روش الکتروریسندگی (Electrospinning) علاوه بر سادگی از بازدهی بالاتری نیز برخوردار است و می توان گفت این روش تنها روشی است که در آینده می توان از آن برای تولید نانو الیاف به صورت هم جهت و پیوسته بهره جست. تولید الیاف نانومتری پلیمری در سالهای اخیر که بحث نانو تکنولوژی گسترش یافته است، بسیار مورد توجه واقع شده است. تولید الیاف نانو از نقطه نظر تحقیقاتی، گستره کاربرد و ساخت محصول بسیار جالب بوده و در حال حاصر تولید این الیاف با روش الکتروریسندگی یک موضوع جهانی بوده و میلیون ها دلار در مورد آن هزینه شده است. از جمله کاربردهای مهم این الیاف می توان به کاربرد در ساخت نانو کامپوزیت های پلیمری، کاربردهای پزشکی، نظامی و فیلتراسیون های مختلف (هوا، روغن) اشاره کرد.
چرم سازی عملیاتی است که طی آن پوست فساد پذیر تبدیل به کالای (چرم ) فساد
پذیر می شود . این عملیات طی دو مرحله اساسی و مهم انجام می گیرد اولین مرحله
عملیات تر کاری و دومین مرحله عملیات تکمیل چرم می باشد .
در عملیات چرم ، چرم با مواد مختلف فینیش عمل آوری شده و باعث ایجاد خواص
دلخواه د رآن و تبدیل چرم نیمه ساخته به یک ماده تجاری خوب و مناسب می گردد .
امروزه سیلیکون ها کاربرد گوناگونی در صنعت چرم پیدا نموده اند از جمله آنها می توان
به چرم کفش ، چرم پوشاک ، روکش مبلمان ، روکش اتومبیل و کالاهای دیگر چرمی اشاره
نمود .
در اصل خاصیت نرمی و زیر دست مناسب ، کشش سطحی پایین ، ایجاد سطح روغنی و
هیدروفوب بودن و دوام بالای سیلیکون ها باعث سودمندی ویژه ایی برای صنعت چرم
گردیده است .
ادغام شدن پوشش سیلیکون ها برروی چرم تاثیر مهمی روی محافظت ، حس راحتی و
ظاهر چرم تکمیل شده دارند . نمونه های خاص سیلیکون ، مقاومت در برابر ساییدگی ،
خط افتادن ،صدمه دیدن و خراشیدگی را منتقل می کند که این خصوصیات ارتباط خاصی
با چرم کفش و روکش اتومبیل دارد .
استفاده از سیلیکون ها بر روی چرم باعث ایجاد ایجاد سه ویژگی مهم می گردد که عبارتند از :
- محافظت
- ظاهر
- راحتی و نرمی
از نظر محافظت ، برای دفع آب و مقاومت در برابر خراشیدگی و صدمه و ساییدگی می توان
استفاده نمود از نظر ظاهر باعث ایجاد جلای مات و براق و زیبایی قابل ملاحظه ای می گردد.
از نظر نرمی و راحتی می توان به افزایش انعطاف پذیری در دمای پایین و روغنی بودن و
داشتن زیر دست لطیف و مناسب اشاره نمود .