تاثیر امواج مایکروویو بر خواص فیزیکی و مکانیکی پارچه چترنجات
تاثیر امواج مایکروویو بر خواص فیزیکی و مکانیکی پارچه چتر نجات
میثم شهریاری مقدم۱، بهنام نمیرانیان۲
۱- دانشکده نساجی دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد
۲- دانشکده نساجی دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد
چکیده
جهت بهبود خواص مکانیکی پارچه چتر نجات، در این تحقیق پارچه مذکور تحت تابش امواج مایکروویو در زمانهای مختلف و معین قرار گرفت و تاثیر امواج بر ویژگیهای پارچه از لحاظ کشش، مقاومت، زیردست و همچنین خواص مهم دیگری همچون بازگشت از چروک، ترکیدن و… مورد بحث و بررسی قرار گرفت؛ در این پژوهش، از پارچه چتر نجات با گرم در متر ۳۷ تولید شرکت Toray و یک دستگاه مایکروفر major ۳۸ لیتری با قدرت مایکرویو ۱۴۵۰ وات استفاده گردیده است.
نتایج حاصله حاکی از آن است که با افزایش میزان زمان قرارگیری پارچه در امواج مایکروویو، استحکام کششی در دو جهت تار و پود افزایش مییابد؛ البته این افزایش در جهت پود بیشتر است. همچنین افزایش میزان نیرو، کشش و کار تا حد پارگی در آزمایش‌های استحکام و ترکیدن مشاهده گردید. افزایش میزان طول زاویه خمش، علل الخصوص در جهت تار و کاهش زاویه برگشت از چروک، از دیگر نتایج این تحقیق می‌باشد.
کلمات کلیدی: پارچه چتر نجات، مایکروویو، ازدیاد طول، استحکام کششی
مقدمه
در صنايع دفاعي كشور، چتر نجات به عنوان يك محصول استراتژيك و حائز اهميت رتبه‌بندي شده است. از آنجایی که در چتر نجات، پارچه به عنوان مهمترين مادۀ اوليه محسوب ميشود؛ لذا، بررسي رفتار فيزيكي – مكانيكي این نوع پارچه بسيار حائز اهميت است تا جایی که امروزه محققان با استفاده از ملزومات مختلف و همچنين اعمال تكميل‌هاي خاص، در تلاشند تا بتوانند خصوصيات فيزيكي – مكانيكي پارچه چتر نجات را بهبود ببخشند. البته لازم به ذكر است كه روشهاي مذكور بسيار پرهزينه و زمانبر است. يكي از خصوصيات مكانيكي مهم پارچۀ چتر نجات، رفتار كششي آن همچون استحكام كششي، ازدياد طول و انرژي پارگي است. امروزه، از امواج ماكروويو با توجه به طول موج خاصشان در صنايع مختلف (الكترونيك، غذايي) استفاده ميشود[۱]. به دليل اينكه پارچه‌هاي چتر نجات از الياف و نخ‌هاي فيلامنتي تهيه و توليد ميشود، بنابراین تاثيرگذاري امواج ماكروويو بر روي آرايش يافتگي ساختمان داخلي الياف دور از ذهن نيست[۲]. از جمله اقداماتی که در این زمینه انجام شده میتوان به بررسی تاثیر گرمادهی مایکروویو بر خواص مکانیکی الیاف اشاره نمود، که در آن تاثیر اشعه مایکروویو بر خواص فیزیکی و مکانیکی نخ نظیر استحکام، ازدیاد طول تا حد پارگی، نیروی پارگی و دانسیته خطی بررسی و نمونه‌های نخ در دو محیط آب و حلال، عمل آوری شده و نتایج با حرارت‌دهی در حالت خشک مقایسه شده‌اند. همچنین، تاثیر گرمادهی به روش جابجایی بر خواص نخ نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که خواص کششی نمونه‌های آزمایش شده به نوع و شرایط فرآیند حرارتی بستگی دارد[۳].
در پژوهشی دیگر رنگرزی الیاف پلی استر با استفاده از امواج مایکروویو و اثر گرمایی این امواج بر رنگرزی پلیاستر مورد مطالعه قرار گرفته است، که نتایج آن نشان دهنده افزایش جذب رنگدانهها و تسریع فرآیند رنگرزی است؛ از دیگر مزایای رنگرزی با امواج ماکروویو میتوان به ایجاد یکنواختی بیشتر در عملیات رنگرزی نیز اشاره نمود[۴].
در ادامه با قرارگیری پارچه چتر نجات در معرض امواج مایکروویو، به بررسي تاثيرات این نوع پارچه بر روي رفتار مرفولوژی سطحی و کششی آن پرداخته می‌شود.
تجربی
مواد و دستگاه‌ها
در این آزمایشات، از پارچه چتر نجات با گرم در متر۳۷، محصول شرکت Torayو دستگاه مایکروویوmajor با قدرت ۱۴۵۰ وات استفاده گردیده است.
جدول ۱- مشخصات پارچۀ چتر نجات
| Thickness | less than 0.076 mm |
| Weight | less than 37.30 g/m2 (1.10 ounces) |
| Weave | Plain, Double Ripstop |
| CFM Porosity | ۸۰ – ۱۲۰ |
| Fabric | Naylon |
روشها
آماده سازی نمونه‌های آزمایشی
در این پژوهش، نمونه‌ها طبق استانداردهای برش پارچه، از یک نوع پارچه با عرض cm160 تهیه شده است. نمونه‌ها هر کدام به ترتیب به مدت ۵، ۱۰ و ۱۵ تحت امواج مایکروویو در مایکروویو قرار داده شده، به گونه‌ای که تمام نمونه‌ها کد گذاری شده و بمدت ۲۴ ساعت در شرایط آزمایشگاهی قرار گرفتند.
نمونه‌ها به ۴ دسته پارچۀ خام (بدون قرار گیری در مایکروویو)، نمونه‌های ۵ دقیقه، نمونه‌های ۱۰ دقیقه و نمونه‌های ۱۵ دقیقه تقسیم‌بندی شدند.
آزمایشات
اندازه گیری استحکام کششی
شکل ۱- نمونه‌ای از دستگاه اندازه‌گیری استحکام کششی
خواص کششی نمونه‌ها مطابق استاندارد، توسط دستگاه BRE با سرعت کشش ۱۰۰mm/min اندازه گیری شد. فاصله فک‌ها مطابق استاندارد ۲۰۰mm در نظر گرفته شده است. نتایج تحت گزارشات تنش(N) (Strength) ، کرنش (mm) (Elangation)، W(N*cm) و نمودار (Strength-Elangation)تنش-کرنش بصورت نقطه به نقطه تهیه شده است.
نمودار۱ – تنش-کرنش(Strength-Elangation)
آزمایش ترکیدگی
شکل ۲- دستگاه آزمایش ترکیدن
برای آزمایش ترکیدگی نیز، از دستگاه BRE با سرعت ۵۰mm/s استفاده شده است که نتایج تحت گزارشات تنش(N) (Strength) ، کرنش (mm) (Elangation)، W(N*cm) و نمودار (Strength-Elangation)تنش-کرنش بصورت نقطه به نقطه تهیه شده است.
نمودار۲- تنش-کرنش (Strength-Elangation)برای آزمایش ترکیدن
بازگشت از چروک
برای آزمایش بازگشت از چروک، نمونه‌ها به ابعاد ۱۵mm * 28mm به دو قسمت تا می‌خورند و انتهای آنها توسط انبرک گرفته می‌شود. نمونه‌ها به مدت ۵ دقیقه تحت نیروی وزنه ۵۰۰ گرمی قرار می‌گیرند. به محض خروج بر روی دستگاه اندازه‌گیری زاویه قرار می‌گیرند و زاویه آن ثبت می‌گردد. بعد از گذشت ۵ دقیقه و با بازگشت مقداری از تا خوردگی نیز، زاویه یادداشت می‌شود.
شکل ۳-دستگاه اندازه‌گیری زاویه بازگشت از چروک
آزمایش تعیین سختی خمش
در این آزمایش جهت اندازه‌گیری سختی خمش پارچه از استاندارد Bs3356 استفاده شده است. بدین شکل که نوار باریکی از پارچه تا زاویه (۵/۴۱) تحت وزن خودش خم گردید و دو لبه پارچه با دو شاخص دستگاه که با خط افق زاویه (۵/۴۱) را می‌سازد، در یک راستا قرار گرفته شد، که این آزمایش برای هر زمان امواج دهی، در دو راستای تار و پود نمونه پارچه‌های چتر نجات انجام شد و نتایج ثبت گردید.
شکل ۴-دستگاه اندازه گیری طول خمش
نتایج تحقیق
عکس العمل پارچه چتر نجات، در جهت تاری و پودی مختلف می‌باشد. گزارشات توسط نرم‌افزارهای Exell و Spss جمع آوری، تجزیه و تحلیل شدند.
| ANOVA | ||||||
| Sum of Squares | df | Mean Square | F | Sig. | ||
| ST crack | Between Groups | ۶۷۲۹٫۹۰۴ | ۳ | ۲۲۴۳٫۳۰۱ | ۱٫۹۶۸ | .۱۷۷ |
| Within Groups | ۱۲۵۳۸٫۵۷۵ | ۱۱ | ۱۱۳۹٫۸۷۰ | |||
| Total | ۱۹۲۶۸٫۴۷۹ | ۱۴ | ||||
| EL crack | Between Groups | ۱۱٫۵۸۱ | ۳ | ۳٫۸۶۰ | ۳٫۳۱۱ | .۰۶۱ |
| Within Groups | ۱۲٫۸۲۴ | ۱۱ | ۱٫۱۶۶ | |||
| Total | ۲۴٫۴۰۵ | ۱۴ | ||||
| W crack | Between Groups | ۱۷۵۶۳٫۰۱۷ | ۳ | ۵۸۵۴٫۳۳۹ | .۴۷۰ | .۷۰۹ |
| Within Groups | ۱۳۷۱۲۷٫۳۷۹ | ۱۱ | ۱۲۴۶۶٫۱۲۵ | |||
| Total | ۱۵۴۶۹۰٫۳۹۵ | ۱۴ | ||||
| Lenght warp | Between Groups | .۳۶۹ | ۳ | .۱۲۳ | ۱۲٫۱۶۵ | .۰۰۱ |
| Within Groups | .۱۲۱ | ۱۲ | .۰۱۰ | |||
| Total | .۴۹۰ | ۱۵ | ||||
| Lenght weft | Between Groups | .۰۴۱ | ۳ | .۰۱۴ | ۱٫۹۴۰ | .۱۷۷ |
| Within Groups | .۰۸۴ | ۱۲ | .۰۰۷ | |||
| Total | .۱۲۴ | ۱۵ | ||||
| Goniometer | Between Groups | ۹۰۲٫۲۵۰ | ۳ | ۳۰۰٫۷۵۰ | ۱۹٫۴۵۶ | .۰۰۰ |
| Within Groups | ۱۸۵٫۵۰۰ | ۱۲ | ۱۵٫۴۵۸ | |||
| Total | ۱۰۸۷٫۷۵۰ | ۱۵ | ||||
| Goniometer | Between Groups | ۶۷۵٫۵۰۰ | ۳ | ۲۲۵٫۱۶۷ | ۶٫۵۵۰ | .۰۰۷ |
| Within Groups | ۴۱۲٫۵۰۰ | ۱۲ | ۳۴٫۳۷۵ | |||
| Total | ۱۰۸۸٫۰۰۰ | ۱۵ | ||||
جدول ۱- Anova نیرو – کشش – کار تا حد پارگی
در بحث استحکام کششی
نمودار۳- نمودار استحکام کششی برای نیرو
طبق جدول فوق، نیرو یا strength در جهت تار با افزایش زمان رو به کاهش می‌باشد. این در حالیست که در مورد پود، عکس حالت فوق و با افزایش زمان امواج دهی، این میزان رو به افزایش است.
نمودار۴- نمودار استحکام کششی – کشش
در نمودار فوق کشش یا Elongation در جهت تار، با افزایش زمان روند کاهشی نسبت به حالت خام اولیه دارد ولی در جهت پود این روند افزایشی است.
نمودار ۵- نمودار استحکام کششی – کار تا حد پارگی
در جدول فوق، کار تا حدپارگی یا W در جهت تار با افزایش زمان، افزایش مییابد، البته نه به اندازه اولیه، ولی در جهت پود این روند کاملاً افزایشی است.
نمودار ۶- نمودارهای آزمایش ترکیدن نیرو- کشش- کار تا حد پارگی
طبق جداول فوق، در بحث ترکیدن، نیرو، کشش و کار تا حد پارگی همه با روند قابل توجهی رو به افزایش هستند.
نمودار ۷- نمودارهای طول سختی خمش
طبق نمودارهای فوق در بحث سختی خمش، با افزایش زمان امواج دهی، طول سختی خمش رو به افزایش است، که این افزایش در جهت تار چشم گیر‌تر و روند مرتب‌تری دارد.
نمودار ۸- نمودار زاویه بازگشت از چروک
طبق جدول فوق، در آزمایش بازگشت از چروک دیده می‌شود که با افزایش زمان امواج دهی، اختلاف بین زاویه‌های ثانویه و اولیه روند کاهشی دارد.
به نظر می‌رسد افزایش طول خمش، مربوط به نوع مواد پوشش‌دهی (coating) بکار رفته بر روی پارچه است. از آنجایی که برای پوشش چتر نجات جهت نفوذ ناپذیری هوا از مواد سلیکونی استفاده می‌شود، امواج مایکروویو بر آن اثر گذاشته و حالت خشک‌تری به آن می‌دهد؛ به همین علت طول خمش افزایش داشته است.
با توجه به روند رو به افزایش میزان کشسانی بعد از تکمیل با امواج مایکروویو و همچنین افزایش خواص در حالت ترکیدگی، که یکی از مهمترین نیازها برای پارچه چتر نجات می‌باشد؛ افزایش میزان زمان تابش امواج، تاثیر خوبی بر خواص فیزیکی – مکانیکی پارچه چتر نجات دارد.
منابع
۱- دکتر میر نظامی ضیابری، سید حسین، «مایکروویو در صنایع غذایی و منازل»، نشر ادبستان،۱۳۷۵
۲- EDWARD, LESTER., SAM, KINGMAN., KOKHOONG,WONG., CHRIS, RUD., STEPHEN, PICKERING., and NIDAL, HILAL., “MICROWAVW Heating a for Means Carbon fiber Recovery from”
۳ – تقی پور، سارا، خدا پرست حقی، اکبر، ولی‌زاده، معصومه، «تاثیر گرمای مایکرویو بر خواص مکانیکی الیاف نساجی»، دهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، صفحات ۵۰۵۱-۵۰۴۲، آبان ۱۳۸۴
۴- دکتر خدا پرست حقی، اکبر، ولی‌زاده، معصومه، «اثرگرمای مایکروویو بر رنگرزی پلی استر با رنگینه پاشیده – بررسی تاثیر انجام عملیات قبلی در حلال آلی»، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، سال هفدهم، شماره ۳ (۷۱)، صفحات (۱۵۶-۱۵۱) شهریور ۱۳۸۳
پاسخ دهید
می خواهید به بحث بپیوندید ؟حس پشتیبانی حرفه ای!