قبل از ورود لازم به ذکر است که در صنعت نخ فیلامنتی دو دسته جت وجود دارد که دسته اول برای تولید نخ (Yarn Modification) و دسته دوم برای تکمیل نخ (Yarn Handling) به کار میروند.
جتهای مربوط به Yarn Modification در تولید نخ فیلامنت، در واقع همان جتهای ایرتکسچره بهعنوان تنها رشتهای که به کمک آنها میتوان از مواد اولیه فیلامنتی نخ تولید کرد میباشد.
جتهای مشمول Yarn Handling طیف وسیعی از جت شامل جتهای اینترمینگل، جتهای میگرا یا جابجایی، جتهای صفر تاب (de torque) و … هستند. در این مبحث تلاش داریم به هر دو دسته یاد شده بپردازیم.
پیش از شروع باید خاطر نشان کرد که این دو موضوع به لحاظ نقطه شروع و تحقیقات صورت گرفته، دو حوزه کاملاً مجزا از هم بودند اما موازی با یکدیگر آغاز شدند. در واقع در حین تحقیقات برای تولید نخ ایرتکسچره (Yarn Modification)، اقداماتی برای تولید و متحول کردن جتهای با کارایی بهتر شروع شد و هنوز ادامه دارد تا بتوان مصرف هوا را کاهش داد (برای مثال برای تولید یک نوع نخ ظریف مصرف هوا از 22 متر مکعب در دقیقه به کمتر از 6 مترمکعب در دقیقه رسیده) و یا نخهای متنوعتر با سرعت بالاتر تولید کنند (بهطوریکه سرعت تولید از 50 متر در دقیقه برای نخ ظریف به حدود هزار متر در دقیقه رسیده) و همزمان مورد دیگر (Yarn Handling) نیز با هدف متفاوت رفع مشکلات تولید و مصرف نخ فیلامنت توسعه یافت که ذکر آن خواهد رفت.
در ابتدا بحث جتهای ایرتکسچرایزیگ را خواهیم داشت: رشته ایرتکسچرایزینگ در اواخر دهه پنجاه میلادی در دو کشور آمریکا توسط شرکت دوپونت و نیز در کشور چکاسلواکی آغاز شد و هر یک این کشورها برای جتهای خود نامگذاری خود را داشتند. شرکت دوپونت نام جتهای خود را تسلان و محققان چکاسلواکی نام جتهای خود را میرلان نهادند و البته محققان از کشورهای دیگر نیز بیکار ننشسته بودند اما این دو نام در تاریخچه این رشته تا این لحظه بیشتر اثرگذار بودهاند.
شکل 0: شماتیک جتهای ابتدایی
جتهایی که در ابتدا تولید میشدند دارای مصرف هوای بسیار بالایی بودند و همین مساله مانع رشد تجاری و صنعتی این رشته میشد. در این میان کشور چکاسلواکی بهدلیل اقتصاد ضعیف آن دوره تنها به ابداع این جتها بسنده کرد و گامهای مؤثر و مستمری را در راستای بهبود کمی وکیفی این جتها برنداشت. درحالیکه شرکت دوپونت امریکا طی سالهای متمادی(تقریباً اواخر دهه هفتاد میلادی) توانست تا حد زیادی سرعت تولید را افزایش و میزان مصرف هوای جتها را کاهش دهد و در راستای بهبود خواص و عملکرد (تشکیل حلقهها) این جتها اقدامات مؤثری را صورت دهد. گرچه در این جتها هنوز مصرف هوا زیاد بود، سرعت تولید کم بود وضمناً بیشتر توانایی تولید نخهای حجیم را داشتند تا کمپکت. همچنین برای تولید هر نخ تنظیمات مخصوص به خود را داشتند و نیز تکرارپذیری غیر دقیقی داشتند. بهویژه زمانی که قصد تولید نخ در چند پوزیشن یا جت را داشتند این مشکل بسیار شدیدتر میشد و باید تنظیمات جت و ماشین تغییر میکرد (شکلهای 1 و 2). عملاً مجموعه این مشکلات مانع رشد مورد انتظار این رشته میشد.
شکل 1: جت تسلان ساخت دوپونت و ادامه تولید توسط هبرلاین
شکل 2: قطعات قابل تنظیم در تسلان
در اواخر دهه هفتاد میلادی شرکت هبرلاین سوئیس که مخترع و تولیدکننده اولین ماشینهای تکسچرایزینگ سوزنی بود، با خریدن تکنولژی یک شرکت سوئیسی دیگر (به نام Berliner Maschinenbau A.G) تحقیق بر روی جتهای ایرتکسچره را آغاز نمود و با بهرهگیری و اقتباس از تجربیات مربوط به تولید جتهای میرلان و تسلان شروع به تولید جت نمود.
یکی از جتهایی که هبرلاین شروع به تولید کرد براساس مبانی و مفاهیم جت تسلان (سوزن و فنتول needle & Venturi) بود، EO-52 (Enhanced Overfeed) نام داشت. مناسب برای تولید نخهای حجیم یا دارای اورفید بسیار زیاد در حدود 100 تا 500 درصد بود (عمدتاً نخهای فانتزی و دکوری). این جت مدولار بوده و برخلاف جتهای تسلان نیاز به تنظیمات نداشت. این جت به همان شکل اولیه کماکان تولید میشود و بهدلیل تقاضای محدود تحول خاصی در آن صورت نگرفته.(شکلهای 3 و 4)
شکل 3: جت EO-52
شکل 4: مشخصات جت EO-52
جت دیگری که این شرکت تولید کرد، از اصول و طراحی میرلان بهره میبرد با این تفاوت اساسی که مدولار بود، به این معنا که قطعات قابل تعویض داشته و در آن نیازی به تنظیمات نبود و شامل یک مغزی (Jet Core) استوانهای فلزی از جنس تنگستن-کارباید و یا تیتانیوم-کارباید بود که در یک housing و یا قاب تعبیه میگشت. نخ از محور طولی این جت عبور میکرد و از اطراف آن هوای فشرده وارد میشد و این هوای فشرده طبق آنچه که قبلا گفته شد، نخ ایرتکسچره تولید میکرد. (شکل 5 عکس جت فلزی)
شکل 5: جت LB-02 به همراه Jet Core تعبیه شده در آن
این جت بسیار مناسب نخهای کمپکت (با اورفید کم و درگیری عالی) بود و برای هر محدوده نمره نخ، با تغییر در اندازه روزنه هوای فشرده و کانال عبور نخ، مغزی جت را تهیه میکردند. خصوصیت ویژه دیگر این نوع جتها این بود که مصرف هوا را نسبت به جتهای اولیه در همان ابتدا به زیر یک سوم کاهش داد. با توجه به کاهش مصرف هوا و خوش دستی جتها، جذابیت این رشته بخصوص برای تولید نخهای ظریف افزایش یافت. (شکل 6)
شکل 6: نحوه حرکت نخ و هوا در جت
با وجود تمامی این پیشرفتها هنوز برخی مشکلات به قوت خود باقی مانده بود. از جمله اینکه جتهای یادشده از جنس آلیاژهای تنگستن و یا تیتانیوم بودند که بسیار گرانقیمت بودند و این آلیاژها بهدلیل آنکه دائماً در تماس با فیلامنتهای نایلون و پلیاستر بودند که سبب ساییدگی آنها در مرور زمان میشد(عمر مفیدشان در حد یک سال بود). (شکل7)
شکل 7: برش یک مغزی جت Jet Core
شکل 7:مغزی جت فلزی
شکل 7: جت فلزی
در حدود دهه هشتاد میلادی صنعت، علم سرامیک در جهان پیشرفتهای زیادی کرد و لذا شرکت هبرلاین از این صنعت در تولید جتها بهره برد و مغزی جت را از سرامیکها تهیه نمود. سرامیکها از ترکیبات زیرکونیوم، آلومینا و یا امتزاج این دو تهیه میشدند. تهیه جتها از سرامیک سبب ارزانتر شدن تولید آنها شد و یکی از هزینههای این صنعت که مبلغ خرید جت و استهلاک زیاد آن بود را کاهش داد. (شکل 8)
شکل 8: مغزی جت Jet core های سرامیکی
همزمان با تغییرات یادشده، شرکت هبرلاین در طراحی قاب یا Housing که مغزی جت Jet Core در آن واقع میشود نیز به پیشرفتهای مهمی نائل شد. هبرلاین بدنههای LB و LB-02 را با آلیاژهای فلزی که سنگین ولی بسیار بادوام بودند را در شروع کار ارائه داد (Photo) سپس بدنههای سبک کربن – پلاستیکی LB-04، LB-24 توسط این شرکت روانه بازار شد(شکل 9) .
شکل 9: جت LB-04
جت LB-04 جت سبک و موفقی بود بهطوریکه هنور متقاضی بسیاری دارد (شکل 10)، برخلاف آن، جت LB-24 در همان یکی دوسال اول شکست خورد. این جت که دارای موتور القایی بود، نوع خاصی از جت بود که مغزی جت در آن میچرخید تا بتوانند دوره تمیز کردن جت را طولانیتر کنند که البته رسوبات آب و اسپین فینیش در مرور زمان مانع حرکت روان جت و تکرارپذیر در مدت طولانی میشد.(شکل 11)
شکل 10: مشخصات جت LB-O4
شکل 10: موقعیت مغزی جت و نحوه ورود هوا در بدنههای LB-04
شکل 10: بدنه جت LB-04
شکل 11: جت LB-24
مانع دیگر همه گیرشدن تکسچرایزینگ هوا، سرعت پایین جتها بود که هزینه تولید را افزایش میداد. در واقع نهایت سرعت جتها در اوایل دهه هشتاد میلادی به کمک سری اول مغزی جتهای سرامیکی که به T نامیده میشدند بهطور مثال برای تولید نخهای ظریف در حدود 600 متر در دقیقه و برای نخهای ضخیم حداکثر 200 متر در دقیقه بود.
با استفاده از علوم گوناگون و فنآوری روز و با یاری از عکاسی 20000فریم در ثانیه، متخصصان توانستند حرکت فیلامنتها و نخ در جتهای ایرتکسچره را دنبال و رصد کنند: این بررسیها در دهه نود میلادی، با باز کردن دهانه جت و تغییر زاویه حمله کانالهای هوای فشرده، منجر به تولید جتهای سری S شد که خصوصیت بارز این نوع جتها سرعت بالای آنها بود.( شکل 12)
شکل 12: مقایسه شیپوری خروجی مغزی جتهای S و T
این جتها سرعت را برای نخهای ظریف، 900 تا 1000 متر در دقیقه افزایش دادند. جتهای سری S بهویژه برای بالا بردن اورفید بسیار مطلوب بودند اما برای نخهای کمپکت درگیری خوب نخهای جت سری T را نداشتند. در واقع جتهای سری T علیرغم سرعت پایین، درگیری بسیار خوبی را در نخها ایجاد میکردند و میتوانستند نخهای شبیه فاستونی و یا پنبهای را شبیهسازی کنند در حالیکه سری S نخهای تریکویی (نخهای حجیمتر) را مشابهت میکردند.
در اواسط دهه 90 میلادی متخصصان با ادامه تحقیقات خود توانستند جتهای سری A را تولید کنند. این جتها تقریباً نخ مشابه جتهای سری T را با سرعت بالاتر ارائه میداد.
جتهای سری S در حال حاضر برای نخهای حجیم به کار میرود و جتهای سری A برای نخهای کمپکت و ظریف بهکار میرود.
تحولات در انواع جتها تا دهه اول قرن 21 تقریباً ثابت ماند و در این مدت جتهای S و A تنها به لحاظ نمره متنوعتر از پیش شدند و دامنه جتها با توجه به نمره نخ بسیار توسعه یافت. (جدول 1). البته ناگفته نماند که در این دوره سرامیک جتهای پر فروش با قلافی فلزی محافظت شده ضمن اینکه با کاهش میزان سرامیک مصرفی یک سوم قیمت آنان کاهش یافت. (شکل 13)
جدول 1 : مصرف هوای برخی از Jet Core های سری T ، S و A
شکل 13: Full Metal Jacket
مغزی جتهای سرامیکی پرفروش با روکش فلزی محافظت شدند
سوال : حروف اختصاری جتها معرف مشخهای میباشند؟
قطعا.
نکاتی برای شناسایی مغزیهای جت:
= مغزیهای جت سری T به صورت T 3X1 و T 1X1 مشخص میشوند: رقم اول 1 یا 3 نشاندهنده تعداد روزنههای هوا و رقم دوم نماینده قطر روزنه هوای جت بوده (که طبعاً متناسب با محدوده نمره نخ می باشد) که ضریب مصرف هوای آنان به شرح ذیل میباشد :
1 یعنی روزنه 0.60 میلیمتری. مصرف جت در صورتیکه سه روزنه داشته باشد، میشود 0.54 ( p+1 ) مترمکعب در ساعت
2 یعنی روزنه 0.75 میلیمتری. مصرف جت در صورتیکه سه روزنه داشته باشد، میشود 0.75 ( p+1 ) مترمکعب در ساعت
4 یعنی روزنه 1.00 میلیمتری. مصرف جت در صورتیکه سه روزنه داشته باشد، میشود 1.46 ( p+1 ) مترمکعب در ساعت
5 یعنی روزنه 1.20 میلیمتری. مصرف جت در صورتیکه سه روزنه داشته باشد، میشود 2.05 ( p+1 ) مترمکعب در ساعت
در نشانههای فوق p فشار هوا در جت میباشد که بین 8 تا 14 بار میتواند متغیر باشد.
و عدد 1 بهعنوان رقم سوم نماینده سری T میباشد.
= مغزیهای جت سری S : مانند فوق با این تفاوت که عدد 5 بهعنوان رقم سوم نماینده سری S میباشد.
= مغزیهای جت سری A : مانند فوق با این تفاوت که عدد 7 بهعنوان رقم سوم نماینده سری A میباشد.
بهعنوان مثال مغزی جت 345 به این معنی میباشد که دارای سه روزنه یک میلیمتری بوده و مصرف هوای آن 1.46 ( p+1 ) است. جت از سری S محسوب میشود یعنی مناسب نخهای با اورفید زیاد یا غیر کمپکت.
از مواردی دیگری که اوایل قرن بیست و یکم در زمینه آنها تحقیقاتی صورت گرفت، جنس سرامیکهای به کار رفته در این جتها بود. جنس جتها میتوانست از انواع اکسید آلومینیوم (آلومینا) Al2 O3 باشد که بسیار سخت و نزدیک به الماس است و دوام بالایی دارد ولی در عین حال گران میباشد و یا از اکسید زیرکونیوم (زیرکونیا) Zr O2 باشد که نرمتر بوده و تراشکاری آن نسبتاً سادهتر است. از آنجا که تولید جت از آلومینای خالص هزینه بالایی دارد، لذا تنها در مواردی به کار میرود که خورندگی نخ زیاد باشد و از آن جمله میتوان به فیلامنتهای کولار Kevlar و یا داینیما Dyneema اشاره کرد. در نخهای مورد استفاده در نساجی از مخلوط زیرکونیوم و آلومینا استفاده میشود و در این آلیاژ هرچه میزان آلومینا بیشتر باشد سختی و دوام بیشتر و هرچه میزان زیرکونیوم بیشتر باشد سختی و هزینه کمتر خواهد بود.
سوال: مگر سرامیکها قالبریزی نمیشوند؟ پس تراشکاری برای چیست؟
سرعت هوا در جتهای تکسچره هوا تا سه برابر سرعت صوت یا سه ماخ میباشد. در محدوده این سرعت، حتی ناخالصی و داشتن کوچکترین خلل و فرج در سطح سرامیک، جت باعث بهمخوردن معادله حرکت هوا و انحراف از هدف خواهد شد و لذا دقت در تراش و صیقل سطح تماس جتها با هوا و نخ، همچنین مشابهت جتها برای نیل به تولید یکسان و تکرارپذیر بسیار و باز هم بسیار !! الزامی میباشد. اگر علت سوم گرانی جت، مواد اولیه سخت و بدون خلل و فرج میباشد، دلیل دوم تحقیقات صرف شده برای تهیه جت میباشد. اما دلیل اصلی، تراشکاری دشوار و طولانی جتهاست. اگر بگویم تراشکاری و پولیش و کنترل کیفیت هر جت 24 ساعت طول میکشد سخنی به گزاف نگفتهام.
سوال: آیا مواد متشکله جت اعم از فلزی و یا انواع سرامیک علاوهبر تاثیر در دوام جت به کیفیت یا کمیت تشکیل حلقهها تاثیر دارد؟
بله !!! و متاسفانه من از ریشه علمی علت یا علل آن بیاطلاع هستم ضمن اینکه مختار به ارائه نوع تاثیر آن نیستم. سرامیکهای مختلف حتی با صیقل یکسان نیز در کیفت و کمیت حلقهها تاثیر دارند. به همین دلیل است که مصرفکنندهای در آمریکا بعد از 30 سال هنوز جتهای فلزی (با هندسه یکسان جتهای سرامیکی) با سرعت تولید کم را برای کالیتههای قدیمی روکش خودروی خود استفاده نموده و صرفاً برای کالیتههای جدید از جتهای سری جدیدتر استفاده مینماید. برای حفظ کیفیت هر 11 ماه جتهای گرانقیمت فلزی را تعویض مینماید.
سوال : آیا جتها نیازمند نگهداری خاصی میباشند؟
خب بخشی از پاسخ مشخص است: سرامیک در اثر ضربه و تفاوت ناگهانی دما دچار آسیب میشوند. خصوصاً از جنس آلومینا. لذا باید در این موارد رعایت نمود. اما مشکل اصلی نگهداری، تمیزکردن و تمیز نگهداشتن جتها جهت رسیدن به تولیدات مشابه میباشد:
از آنجاییکه بر روی فیلامنتها همواره روغن اسپینفینیش وجود داشته و در فرآیند ایرتکسچره نیز همیشه آب حضور دارد، روغنهای اسپین فینیش به کمک آب از روی فیلامنت شسته شده و توسط آب ماده خمیر مانندی از آن تولید شده که در مرور زمان به تناسب نوع اسپین فینیش، بر روی جت رسوب میکند، بهطوریکه معمولاً هر 24 ساعت (در مورد نخ دوخت که تنش نخ باید با دقت زیاد یکسان باشد، پس از هر داف!) جتها باید شسته شوند. این فرآیند بسیار زمانبر است و راندمان کار را بین 2 تا 4 درصد پایین میآورد. در این مورد ترکیب جت LB-24 موفق بود اما همانگونه که ذکرش رفت دوام کاری آن در طولانی مدت با شکست مواجه شد.
شرکت سوئیسی هبرلاین با بکارگیری تکنولوژیهای نوین عکسبرداری در قرن بیست ویکم و بررسیهای توزیع سرعت در نقاط مختلف مغزی جت به این نتیجه رسید که بیشترین تمرکز تشکیل رسوب، بین محل ورود نخ و روزنههای ورودی هوای فشرده صورت میپذیرد. لذا بر این اساس جتهای جدید را به صورت دو تکه طراحی کردند که رسوب مذکور از ناحیه وسط به خارج جت هدایت شود: این جمله به همین سادگی بیان شد اما برای درک این مطلب و اجراکردن این راهحل میلیونها فرانک هزینه و ده سال کار اجرایی صرف شد!
در حدود سال 2010 برای این نوع از طراحی از جت، جت بدنهای جدید طراحی شد که به این سری از جتها اصطلاحاً تکسجت TexJet و یا جتهای سری D گویند و با ظهور این جتها سیکل شستوشوی جت در حدود 3 تا 7 برابر طولانی شد که باعث افزایش محسوس راندمان تولید شد. (شکلهای 14 و 15)
شکل 14: TexJet یا جت سری D
شکل 15: قسمتهای مجزای TexJet یا سری D
جتهای جدید اما برخلاف مغزیهای جت که با آب و برس مخصوص شسته میشدند، به علت ظرافت سرامیکشان صرفاً باید توسط حمام اولتراسونیک به مدت 15 دقیقه و در دمای 50 درجه سانتیگراد پاکسازی شوند.
سوال: از تکنولوژی و ابزارهای جدید و هزینهای که گفته شد صرفاً برای افزایش سیکل شستشو استفاده شده !؟
سوال به موقع بود: در عین حال محققین با خدمت گرفتن تکنولوژی دوربینهای 300،000 فریم در ثانیه، در هندسه روزنه و شیپوری جت تغییراتی ایجاد کردند که منجر به افزایش 10الی 20درصدی سرعت جتها شد! در واقع پس از هر تراشکاری و یا تغییر در زاویه دهانه جت و یا روزنههای جت نسبت به محور جت، میتوانستند حرکت فیلامنتها و نخ را تعقیب کنند و اثر آن را بر تشکیل حلقهها و کیفیت درگیری حلقه های نخها مورد بررسی قرار دهند. (شکلهای 16 و 17)
شکل 16: مقایسه مغزی جتهای قدیم یا سر اصلی جتهای سری D
شکل 17: نواحی که با تغییرات در هندسه جت میتوان کیفیت و کمیت نخ خروجی را تغییر داد
به عبارتی تصریح نمایم این علم جتها و نساجی نبود که به بهبود کیفیت جتها و نخهای تولیدی انجامید، بلکه استفاده بهینه از کلیه امکانات و تکنیکهای جدید منبعث از علوم اپتیک و مکانیک، جهت میسر شدن تجربیات متوالی و مکرر و رسیدن به نتایج کاملاً غیر قابل پیشبینی منجر گردید.
با امکانات فوق اکنون جتهای سری D در چهار نوع برای هر محدوده نمره نخ ساخته میشوند. کاری که قبلاً میسر نبود.
جتهای TexJet یا سری D به صورت D XY نشان داده میشوند:
رقم X میتواند از 1 تا 7 تنوع داشته باشد که معرف قطر روزنه (و طبعاً محدوده نمره نخ و میزان مصرف هوا میباشد). بر خلاف مغزیهای جتهای T , S , A که هرکدام محدود به 5 نوع بودند.
رقم Y میتواند از 0 تا 4 باشد:
عدد 0 معرف توانایی پذیرش اورفید بسیار زیاد بوده و عملاً به حذف نیاز به جتهای EO-52 انجامیده با این تفاوت که جتهای سری D حدود بیست تا سی درصد از جت قدیمی مزبور ارزانتر بوده و دوام آن چند برابر و نیاز آن به تعمیرات در مقایسه تقریباً ناچیز است.
عدد 1 معرف قابلیت در حد جتهای سری S میباشد.
عدد 2 معرف توانایی در تولید نخ کمپکت در حد جتهای سری A میباشد.
عدد 3 معرف قابلیت کمپکتسازی حلقهها تا حدی بیش از جت سری T اما با سرعت بسیار بالاتر میباشد.
عدد 4 میگوید که درگیری حلقههای به حدی زیاد است که نخ ممکن است دارای نقاط ضخیم و ضعیف شده و به نوعی شبیه نخ اسلاب و فانتزی خواهد بود.
در حال حاضر صرفاً برای نخهای ظریف جتهایی هر چهار نوع درگیری ساخته میشود. (جدول 2)
جدول 2: مشخصات و مصرف هوای برخی از جتهای TexJet یا سری D
سوال: یعنی برای نمرات متوسط و ضخیم همه این چهار نوع جت ساخته نمیشوند و چرا؟
خیر. ایران، ترکیه و مصر به عبارتی خاورمیانه، جزء کشورهایی هستند که برای مصرف در فرش ماشینی و منسوجات پلی استری با وزن متوسط ارزان قیمت، بیشتر جتهای مناسب نخ متوسط و ضخیم را بهکار میبرند و در مقابل کشورهای جنوب شرقی آسیا، اروپا و آمریکای جنوبی بیشتر جت نخهای ظریف را به کار میگیرند و لذا بیشتر تحقیقات و تولیدات هبرلاین بر روی نخهای ظریف است چرا که مشتری آن در دنیا بیشتر است.
در اینجا باید به این مساله توجه داشت که هزینه تولید جتهای ضخیم و متوسط بهدلیل تیراژ پایین آنها و گران بودن سرامیک مورد استفاده در آن و نیز فرآیند تولید، بسیار بالاست.
و بالعکس وقتی میزان مصرف بالا باشد میتوان هزینه بیشتری برای تحقیقات جهت کاهش قیمت صرف نمود: شرکت هبرلاین برای نخهای ظریف مانند پوشاک زنانه و پیچ اسکین که در چین و تایوان تولید انبوه دارند شروع به تولید جتهای سری RC نمود که بهدلیل تیراژ بالای سالیانه آن و همچنین جنس آلیاژ به کار رفته در آن (که عمدتاً سرامیک زیرکونیوم است) قیمت فروش آن تقریباً نصف جتهای سری D میباشد. (شکل 18)
شکل 18: جت RC
بعد از آشنایی نسبی با جتهای تکسچره هوا اکنون راحتتر میتوانیم به جتهای اینترمینگل بپردازیم.
در حدود دهههای شصت تا هفتاد میلادی، کارخانجات ذوبریسی مانند Bayer، Toray و Du Pont بهعنوان پیشگامان تولیدکننده نخهای فیلامنتی نایلون و یا پلی استر، با اشکال باز شدن فیلامنتها از هم بهدلیل الکتریسیته ساکن در فرآیند تولید مواجه بودند. به همین دلیل به استفاده از روغنهای اسپین فینیش روی آوردند. اما با وجود بکارگیری انواع روغن و در مقادیر متفاوت، کماکان در برخی نواحی فیلامنتها از هم دور شده و یا جابجا میشدند. این مساله موجب سایش فیلامنتها به مجاری عبوری و در نهایت باعث فیلامنتپارگی میشد. گاهی نیز فیلامنتها زمانیکه بر روی گودتها پیچیده میشدند از هم دور شده و به فیلامنتهای نخهای مجاور ساییده شده و ایضاً موجب فیلامنت پارگی میگشتند.(شکل 1)
شکل 1: باز شدن فیلامنتها از هم و ساییده شدن به نخ مجاور در ذوب ریسی
در این زمان با توجه به شناختی که نسبت به جتهای ایرتکسچره بود و با توجه به اثری که هوای فشرده به درگیری فیلامنتها در نخ داشت، متوجه شدند دمیدن هوای فشرده بر سطح جانبی نخ موجب تشکیل قسمتهایی به نام نقطه جوش یا Node بر روی نخ میشود. این نقاط جوش که در فواصلی از نخ تکرار میشوند جمع شدن فیلامنت های نخ میشود : اینترمینگل Intermingle , entanglement , interlacing همگی دارای یک معنی می باشند .
کاربرد اینترمینگل تنها به فرآیند ذوب ریسی ختم نشد ، حتی اگر نخ تولید شده با این شرایطی در بالاذکر شد را بتوان روی بوبین پیچیده ، در مراحل و فرآیندهای بعدی مانند باز شدن از روی بوبین ، تکسچره کردن، تابیدن نخ و غیره به دلیل جدا بودن فیلامنت ها از هم با مشکل مواجه خواهیم شد.
= فرآیند اینتر مینگل به عنوان یک عمل تکمیل Yarn Modification بر روی نخ ، در بیشتر فرآیندهای پیش رو downstream ، اعم از پیچیدن دوک و باز شدن دوک در مراحلی مانند بافندگی نیز اثری مثبت خواهد داشت و به دلیل کاهش فیلامنت پارگی و توقفات ، راندمان آنها را افزایش خواهد داد.
= و به عنوان مثال در گردبافی چنانچه فیلامنتها از هم باز شوند در سوزنها گیر کرده و باعث توقفات و کاهش بازدهی و مانع افزایش دور در دقیقه یا سرعت ماشین آلات جدید گردباف خواهد شد. با اینترمینگل می توان سرعت تولید را افزایش داد .
= همچنین در بافندگی تاری-پودی برای چلهکشی باید نخ فیلامنتی را تاب داد و یا آهار زد و با استفاده از اینترمینگل ، عملیات تاب و آهار گران و پر هزینه را میتوان حذف کرد. در اینجا اینترمینگل با توجه به سریعتر و کمهزینهتر بودن بسیار مقرون به صرفه می باشد .
=کاربرد دیگری که برای اینتر مینگل میتوان برشمرد، ترکیب فیلامنت ها با جنسهای مختلف و یا ایجاد نخهای فانتزی یا ملانژ (نخهای با رنگهای مخلوط) است (شکل 2) . گاهی نیز نخهای با آرایشیافتگی متفاوت با هم مخلوط و اینترمینگل میشوند که نمونه آن نخهای ITY هستند.
شکل 2: پارچه تولید شده از نخ ملانژ
= مورد آخر منجر به شروع رشته جدیدی به نام ایرکاورینگ شد که عبارتست از متصل کردن یک نخ الاستاپومری (مثل لایکرا) و یک نخ فیلامنتی توسط عمل اینترمینگل در سرعت زیاد و حدود 600 تا 750 متر در دقیقه . این رشته در مقایسه با کاورینگ سنتی توسط تاب با سرعت حداکثر 25 تا 30 متر در دقیقه سریعا جای خود را در صنعت نساجی باز نمود . (شکل 3 و 4)
شکل 3:
پایین نخ اینترمینگل
بالا همان نخ در اتصال با نخ الاستومر : نخ ایرکاورشده
شکل 4:
روش سنتی کاور کردن نخ الاستور با یک نخ دیگر توسط تاب
سوال : عمل اینترمینگل چگونه انجام می پذیرد ؟
به زبان ساده اگر هرسطح سختی داشته باشیم jet insert ، روی آن شیاری برای عبور نخ تعبیه می نماییم yarn channel سپس و روی آنها با یک صفحه دیگر impact plate مسدود می نماییم . حال چنانچه جریان هوای فشرده از یک روزنه که در شیار یا کانال عبور نخ ایجاد کرده ایم air channel ، به سطح جانبی نخ برخورد کند ، پس از برخورد به مانع صفحه مقابل ، الیاف را همراه با خود به طور متقارن به طرفین (به سمت چپ و راست ، یا یکی را با تاب z و دیگری را با تاب s) متمایل کرده و آنان نیز در دو نقطه در دو طرف روزنه درگیر میشوند و ایجاد نقطه جوش میکنند . در حرکت نخ، هر بار که فیلامنتهای آزاد به روبروی روزنه هوا برسند مجدداً نقطه جوش ایجاد میشود. باید توجه داشت که در این عمل ، جریان هوا کاملاً ممتد بوده و بر خلاف یک تصور قدیمی ، منقطع نمی باشد . (شکلهای 5 و 6 و 7)
شکل 5:
توزیع متقارن هوا در یک جت اینترمینگل،و دلیل پیچش فیلامنت ها به سمت جپ و راست
1- هوای فشرده تغییر جهت یافته
2- شیار یا کانال عبور نخ
3 – کانال ورود هوای فشرده
4- جت Jet Insert
5- صفحه مقابل جت
شکل 6:
چگونگی پیدایش نقطه جوش ها در روی نخ
شکل 7:
موقعیت منفذ یا اوریفیس جت و نقطه جوش ها در هنگام تشکیل
1 – کانال نخ
2 – نخ ورودی
3 – کانال هوا
4 – نخ اینتر مینگل شده
5 – جت یا Jet Insert
6 – صفحه مقابل جت Impact Plate
سوال : با توضیحات یادشده فرآیند تکمیل نخهای فیلامنتی بسیار ساده به نظر میرسد و لذا این سوال پیش میآید که چرا جت ها وسایلی نسبتاً گران هستند و چرا تجارت و صنعتی به نام ساخت جت به وجود آمدهاست؟
دلیل گران بودن این صنعت ، الزام درحداقل بودن مصرف هوا به عنوان یک هزینه گزاف ، جنس سخت و دشواری تولید جت ها ، تنوع جتها و همچنین تکرارپذیر و مشابه بودن نقطه جوش ها به لحاظ طول ، فاصله و استحکام و نیاز به تحقیقات زیاد در این موارد به عنوان مهمترین عامل می باشد . (شکل 8 تنوع نقطه جوش ها)
شکل 8: انواع اینترمینگل
در حقیقت یک بازار بسیار بزرگ ، متقاضی نمرات متنوع نخ با طیف گستردهای از نقطه جوش به عنوان یک الزام می باشد : به لحاظ تنوع در استحکام ، تنوع در فاصله نقاط جوش از هم و انواع نقطهی جوش (برخی خواستار خط جوش ، برخی دیگر متقاضی نقاط جوش کوتاه و گروهی اصلا نیاز به نقطه جوش نداشته و صرفا لا به لایی فیلامنت ها مد نظرشان می باشد) . کلیه این موارد به همراه حجم بالای مصرف ، تولید جت را به صنعتی بسیار علمی ، جذاب و سودآور مبدل نموده اند .
سوال : جدای از شکل ظاهری ، تنوع ذکر شده در جت ها در چه مواردیست ؟
= جتهای اینتر مینگل نیز در ابتدا از آلیاژهای تنگستن-کارباید و یا تیتانیوم-کارباید تهیه میشدند، اما به دلیل آنچه که در مبحث قبلی گفته شد در حال حاضر از سرامیک تهیه میشوند . (شکل 9) در نطر داشته باشیم که فشار هوای فشرده بمراتب پایین تر از ایرتکسچره بوده و تخریب کمتری در جت ایحاد می نماید لذا نیازی به سختی آلیاژ های فلزی گرانقیمت و یا سرامیک از جنس آلومینای خالص نمی باشد . اما مانند ایرتکسچره خلوص و نداشتن خلل و فرج میکروسکوپی در سطح جت امریست اجتناب ناپذیر .
شکل 9: جت Jet Insert های فلزی گران قیمت قدیمی در کنار جت های نسل اول سرامیکی
= برای نمرات مختلف نخ ، باید اندازه شیار عبور نخ و قطر روزنه هوای فشرده متناسب با نمره نخ باشد چراکه در غیر این صورت با بیاثری و یا برعکس اتلاف هوای فشرده مواجه خواهیم شد. (شکل 10)
شکل 10: متناسب بودن پهنای شیار عبور نخ با نمره نخ
= همچنین شکل روزنه نیز علاوه بر میزان مصرف هوا ، به تنهایی خصوصیات ویژه نقطه جوش را به ثمر خواهد آورد . در شکل برخی از انواع اشکال مختلف روزنه را مشاهده میکنید. به طور مثال زمانی که روزنه دایرهای شکل را با روزنه مثلثی مقایسه میکنیم، هردو شکل تمام فیلامنتهای عبوری را پوشش میدهند که البته شکل دایره به دلیل سطح مقطع بیشتر ، هوای بیشتری را از خود عبور میدهد لذا استفاده از مقطع مثلثی مصرف هوا را کاهش خواهد داد. همینطور شکل عدسی از دو مورد یاد شده هم مصرف هوای به مراتب پایینتری خواهد داشت. گرچه هریک از این اشکال کارایی ویژه خود را دارا هستند ، باید توجه داشت که در میان تمامی این اشکال دایره بیشترین درگیری را ایجاد خواهد کرد و این موضوع که چه میزان درگیری مورد انتظار ما باشد در انتخاب شکل روزنه بسیار مؤثر است.(شکل 11)
شکل 11: سطوح مقطع مختلف روزنه جت
= زاویه کانال منتهی به روزنه هوای فشرده از دیگر مواردی است که در خصوصیات نقطه جوش بسیار اثرگذار است. ایدهآل ترین حال زمانی است که این کانال به شکل عمودی باشد و در این حالت کوتاه ترین فواصل نقطه جوش ایجاد میشود. هرچه این کانال اریبتر باشد فاصله دو نقطه جوش از هم طولانیتر میشود. ضمنا تا یک اندازه خاص از تغییرات زاویه حمله ، نقاط جوش را محکمتر کرده و بیش از آن حد، این اثرات غیر قابل پیش بینی خواهند بود که بنده از ذکر مواردی معذورم اما توصیه می کنم این موارد در مراکز علمی کشور بررسی و تحقیق شوند . (شکل 12 و 13)
شکل 12: متنوع بودن زاویه کانال هوای فشرده با مسیر عبور نخ
شکل 13: نحوه تاثیر زاویه کانال در استحکام و فواصل نقطه جوش
= شیار عبور نخ بر روی جت نیز میتواند به صورت مستقیم، مورب از یکطرف و یا مورب از هردو طرف باشد و اثری که این تغییرات دارد بر روی تعداد نقاط جوش و بعضا کیفیت آنان قابل مشاهده است. شایان ذکر است فشار مورد استفاد در جتها در صنعت تکسچرایزینگ بین 3 تا 6 بار است (پایین تر از 3 بار ممکن است با تغییرات فشار بتوان تعداد نقاط را کم و زیاد نمود اما کیفیت آنان نازل و بسیار متغیر می باشد و فشار زیر 3 بار به اصطلاح ناحیه امن محسوب نمی باشد) و در این محدوده در صورت ثابت بودن سایر پارامترها ، با افزایش فشار هوا تعداد نقاط جوش ثابت خواهد بود. اما چنانچه شیارکانال از یک طرف مورب شود، در همین محدوده فشار هوا ، میزان نقاط جوش قابل افزایش خواهد شد .(شکل 14)
شکل 14: زاویه یا انحنای شیار عبور نخ با جهت حرکت نخ
= مورد اثرگذار دیگر طول کانال هوای فشرده است و چنانچه این طول افزایش یا کاهش یابد روی خصوصیات اینترمینگل مؤثر خواهد بود. (شکل 15)
شکل 15: طول کانال هوای فشرده نیز می تواند متغیر باشد !
= پارامتر دیگری که بسیار با اهمیت است موردی به نام محفظه انبساط است. نظر به این که هر چه فیلامنتها بتوانند روبروی روزنه هوا آزادانه تر به جهات چپ و راست بگردند درگیری در نقاط جوش (اینترمینگل) ایجاد شده محکمتر خواهد بود ، میتوان کانال عبور نخ را پهن تر طراحی نمود : اما این روش باعث فرار کردن نخ از جلوی روزنه و جا افتادن نقطه جوش ها خواهد بود!
راه حل و پتنت هبرلاین به عنوان راه حل در سه دهه پیش بود این شد که در روی کانال نخ ، صرفا اطراف روزنه را گشاد تر کرده و درحقیقت یک محفظه انبساط در منطقه روزنه یا اوریفیس جت ، تراشکاری نموده و نتیجتا درگیری فیلامنت ها بسیار بیشتر و نقطه جوش ایجادشده محکمتر شد. (شکل 16)
شکل 16: محفظه انبساط یا expansion chamber
سوال: چه پارامترهایی در جت ها با تعداد نقطه جوش مرتبط هستن؟
ابتدا ضروریست که بگویم تعداد نقطه جوش زیاد برای مصارف نساجی و نخ های ظریف موردنیاز می باشد . برای نخ های صنعتی تعداد نقاط جوش باید حتی الامکان کم باشد تا در میزان استحکام و ازدیاد تاثیر زیادی نگذارد .
= اولین آنها که اصلا به جت مربوط نمی شود نمره نخ و ظرافت فیلامنت ها dpf می باشد : هر چه نمره نخ و/یا فیلامنت ها بیشتر باشد ، فیلامنت ها فضای حرکت بیشتری برای چرخش نیاز داشته و قطعا در نقطه دورتری از روزنه جت جوش می خورند و طبعا تعداد آنها در واحد طول کمتر خواهد شد .
= سپس سختی rigidity فیلامنت ها : به مانند مورد فوق !
= سرعت : هر چه سرعت خطی نخ بیشتر باشد طبعا فاصله بین دو نقطه جوش بیشتر و متعاقبا تعداد آنها کم تر می شود . و بدیهی است که از حدی بیشتر از کیفیت نقاط جوس کاسته خواهد شد .
= مورد اصلی که به طراحی جت مربوط می شود زاویه کانال هوای فشرده است که هر چه نزدیک به عمود بر نخ باشد می تواند تعداد نقطه جوش را اضافه نماید .
= و دو مورد دیگرشکل و اندازه سطح مقطع روزنه که می تواند فواصل جوش را تا حدی تغییر دهد .
= ضمنا همانگونه که بالاتر ذکرش رفت : می توان با شیب دادن کانال عبوری نخ و افزایش فشار هوا به تعداد نقطه جوش افزود . جتی که به این روش تولید می شود به HP یا High Performance موسوم می باشد .
= نیازی به گفتن نیست که اگر فیلامنت ها به هر دلیلی نظیر داشتن تاب ، روغن و چسبندگی زیاد و یا تکسچرایزینگ نامناسب ، قابلیت اینترمینگل مناسبی نخواهند داشت .
سوال : عوامل موثر در استحکام نقاط جوش کدامند ؟
در شکل 17 موارد اساسی نشان داده شده .
شکل 17: برخی از عوامل موثر در استحکام نقطه جوش
شکل 18: نمای یک جت کلاسیک هبرلاین و در مقابل شکل 19: جدیدترین جت یعنی سوییس جت. شکل 20: جت های نخ های تکسچره و نمرات. شکل 21: جت ها و مصرف هوا
شکل 18: نمای یک جت کلاسیک هبرلاین به نام Slide Jet و زوایای ورود و خروج نخ در آن که باید در هنگام نصب رعایت شود.
شکل 19: جدیدترین نسل Slide Jet که از برای سبکی و استحکام بیشتر بدنه آن از کربن ساخته شده : SwissJet
شکل 20: بعضی از جت های مناسب نخ های تکسچره و محدوده نمرات مناسبشان
شکل 21: همان جت ها و مصارف هوایشان
سوال : گفته بودید عمل اینترمینگل بدون نقطه جوش ! آیا این کار اصلا میسر است ؟
بله : چهار راه حل وجود دارد !
= کاهش فشار هوا . ولی حاصل کار یکنواخت و قابل اعتمادی نداشته و حتی گاها شاهد نقاط جوش خواهیم بود . روی بعضی جت ها و به عنوان یک آلترناتیو اقتصادی شاید برای خود راه حلی باشد .
= استفاده از پتنت شرکت Enka Tecnica که اکنون متعلق به هبرلاین است : موسوم به صفحات موازی یا parallel plates یا pp : در این روش بین دو صفحه (به جای شیار یا کانال برای عبور هوا) بالشی از هوای فشرده تولید شده و هوای فشرده از طریق دو اوریفیس یا روزنه از اطراف به نخ برخورد می نماید . هدر رفت هوا در این روش زیاد است و صرفا برای نخ های گران صنعتی با تناسیته متوسط تا بالا که عمل اینترمینگل و خم شدن فیلامنت ها استحکام آنان را پایین میاورد به کار برده می شود . با این روش صرفا فیلامنت ها کمی مورب شده و لا به لای هم می روند تا در عملیات بعدی از هم پراکنده نشوند اما گاها نقطه جوش هایی ایجاد می شوند . (شکل 22 و 23 و 24)
شکل 22: نحوه دمیدن هوا و موقعیت هوا در سه پتنت معروف منجمله صفحات موازی یا PP:
Migra
Top Air
Parallel plates
شکل 23: ظاهر اینترمینگل نخ حاصل از طریق صفحات موازی در قیاس با دو نخ اینترمینگل صنعتی دیگر
شکل 24: مقایسه یک نخ نساجی (غیر صنعتی) خروجی از ذوب ریسی با اینترمینگل از طریق صفحات موازی در مقایسه با دو روش رایج دیگر
= روش ضد مهاجرت یا جتMigra : همانطور که پیش از این اشاره شد در ذوب ریسی و هنگام تولید نخ FDY و پی او وای میکرو فیلامنت ، گاهی فیلامنتهای نخهای مجاور بر روی گودت به سمت یکدیگر مهاجرت میکنند. به منظور جلوگیری از این مشکل از روش درگیر کردن فیلامنت ها با هم استفاده میکنند که توسط جتهای ضدمهاجرت (MIGRA و یا Anti-Migration) صورت میگیرد. این جتها فشار هوای بسیار کمی را به نخ وارد میکنند که تنها سبب درگیری الیاف شده و نقطه جوش ایجاد نمیکنند و علاوه بر آن روغن اسپینفینیش را نیز به عمق و در طول نخ توزیع میکنند. رفع این مشکل میتواند به راحتی سرعت تولید را بالا ببرد. تفاوت طراحی این جت ها در اندازه کوچک روزنه و شکل کانال عبور نخ می باشد .(شکل های 25 و 26 و 27)
شکل 25: در ذوب ریسی FDY در غیاب جت ، فیلامنت ها روی گودت ها از هم پراکنده می شوند .
شکل 26: با کمک جت میگرا Migra فیلامنت های هر نخ جمع و جور شده ضمن اینکه روغن اسپین فینیش بهتر در عمق و طول نخ توزیع شده و هدر رفت آن کاهش می یابد .
شکل 27: وضعیت فیلامنت ها و نحوه درگیری آنها در اثر جت میگرا
= جت KF: با پیشرفت علم جت ها و یاری گرفتن از تجربیات تولید مغزی جت های تکسچره هوا ، هبرلاین بعد از چند سال آزمون جت های پایلوت و به اثبات رسیدن کیفیت نخ آنان ، اخیرا جتKF را به بازار داد : همانگونه که در شکل دیده می شود به مانند جت تکسچره هوا برشی از یک شیپوری به عنوان راه فرار هوا وظیفه انبساط هوای فشرده را صرفا به یک جهت به عهده دارد تا مانع درگیر شدن فیلامنت ها در یک نقطه شود . هوای فشرده نیز بسان تکسچره هوا از اطراف و توسط دو کانال به نخ دمیده شده تا صرفا فیلامنت ها را لا به لای هم نماید .(شکل های 28 و 29 و 30)
شکل 28: اینزرت جت KF
شکل 29: اینتر مینگل بدون نقطه جوش
اینترمینگل با نقطه جوش
نخ بدون اینترمینگل
شکل 30: ظاهر جت KF
سوال : آیا جتی از قلم افتاده ؟
= در نخ های BCF به دلیل ضخامت زیاد فیلامت ها و همچنین نمرات بالای نخ ، فاصله نقطه جوش ها زیاد است و اگر یک نقطه جوش جا بیفتد (کچل شود) بافنده را شدیدا آزار می دهد . یکی از جتهای مورد استفاده در این حوزه، جتهای دوقلو یا Tandom ساخت شرکت Temco می باشد که به ویژه برای نخهایBCF به کار میروند. جتهای دوقلو کمک میکنند تا در فرآیند تولید هیچ نقطه جوشی جا نیافتد. این نوع جت به منظور عملکرد بهینه ، برای هر محدوده از نمره نخ نیاز به تنظیم فاصله از هم دارند تا عمل جت دوم بیاثر نشود و بتواند نقاط جوش جا افتاده را ترمیم کند. (شکل 31)
شکل 31 : جت Tandom یا دو قلو
شرکت هبرلاین نیز در اقتباس از این روش ، جت Top Air را طراحی کرد که از نظر من عملا تفاوتی با آن نداشته و صرفا جت دوم در همان جت اول مجتمع گشته و جهت دمیدن هوای آن نیز از سمت مقابل روزنه اول می باشد . (شکل 22) .
= البته باید توجه داشت این دو نوع جت اخیر ، تعداد نقاط جوش را افزایش نمیدهد. به منظور افزایش نقاط جوش نوع دیگری از جتها طراحی شدهاند که به صورت دوار هستند و به جای آنکه هوا به صورت ممتد از یک روزنه به نخ دمیده شود، از چند روزنه و از چند جت که با سرعت به دور محور نخ می چرخند ، هوا به نخ برخورد میکند . این جت به دلیل داشتن اجزاء زیاد ، حجیم بودن و موتوری بودنش بسیار گران بوده و احتمال همه گیر بودنش بعید است ، اما نفس این تلاش که قطعا زاییده ذهن یک تیم نساج نبوده قابل تقدیر است .
= جت صفر تاب یا De Torque:
یکی از قطعاتی که در جوار جت های اینترمینگل توسط تکنولژی آنها ساخته شد جت های صفر تاب می باشد . ساخت دشوار اما ساختمان ساده ای دارند : هوای کم فشار و ناچیزی از طریق دو یا سه منفذ بسیار کوچک و کم مصرف به سطح جانبی نخ تکسچره تاب مجازی در محل بعد از هیتر دوم دمیده می شود . جهت چرخش نخ (S یا Z) توسط هوا در خلاف جهت تاب زندگی آن نخ (Z یا S) در عملیات تکسچرایزنگ می باشد . به دلیل داغ بودن نخ در آن محل ، نیروی چرخشی هوا می تواند نیروی تاب زندگی را تا مدت 15 تا 30 روز خنثی نموده تا تاب زندگی نخ برای بافت در تریکو تاری (و گاها” تریکو پودی) مزاحمت ایجاد نکند . (شکل 32)
شکل 32:جت دیتورک یا صفر تاب
در پایان لازم است مصرف هوا و محدوده نمرات نخ برای جت های موسوم به PolyJet SP-2 مربوط به نخ های ذوب ریسی که با تعویض اینزرت سرامیکی می تواند از بیشتر روش ها ی موجود اینترمینگل اعم از معمولی ، Migra ، Top Air و HP بهره بگیرد مشاهده شود: (شکل های 33 و 34 و 35)
شکل 33: مصرف چند جت مورد مصرف در ذوب ریسی به همراه نمره نخ
شکل 33: میزان مصرف هوای چند جت مورد مصرف در ذوب ریسی به همراه قطر روزنه آنها
شکل 34: یک جت مورد استفاده در ذوب ریسی موسوم به PolyJet SP-2
شکل 34: محدود ه نمره نخ برای همان جت ها
شکل 35: جت جامع مورد استفاده در ذوب ریسی موسوم به PolyJet SP-2