صنعت نساجی و ارتباط آن با منسوجات نبافته و پلی پروپیلن
تولید منسوجات بیبافت: پلیپروپیلن مهمترین عضو خانواده پلیاولفینها است که علاوه بر صنعت نساجی (جهت تولید الیاف مصنوعی و منسوجات بیبافت) در تولید قطعات پلاستیکی مختلف کاربرد دارد و از این حیث یکی از پلیمرهای با کارایی متنوع تلقی میشود. پلیپروپیلن گرید Z30S پرکاربردترین گرید در تولید منسوجات نبافته پلی پروپیلن میباشد.
ساختار مولکولی پلی پروپیلن :
پلیپروپیلن یک پلیمر پلیاولفینی با وزن مولکولی بالا میباشد که از واکنش پلیمری شدن افزایشی پروپیلن (محصول جانبی گازی شکل فرایند کراکینگ پالایش نفت و یا میعانات گاز طبیعی) تحت شرایط خاص و با حضور کاتالیزورهای مخصوص به دست میآید. معمولاً در حین انجام واکنش پلیمری شدن با توجه به نوع کاتالیزور مصرفی و شرایط واکنش، مخلوطی از حالتهای فضایی ایزوتاکتیک، اتاکتیک، سیندیوتاکتیک و … تولید میشود که حالت ایزوتاکتیک به علت خواص ویژه خود از اهیمت بیشتری در صنعت نساجی برخوردار است.
پلیپروپیلن ایزوتاکتیک قابلیت تبلور دارد، در حالیکه پلیپروپیلن اتاکتیک ساختاری آمورف دارد. پارامترهای اصلی تعیینکننده خواص این پلیمر، وزن مولکولی و توزیع آن، شاخص جریان مذاب (MFI)، درصد ایزوتاکتیسیتی، فرایند پلیمری شدن، نوع و مقدار ماده افزودنی و … میباشد. پلیپروپیلن گرید 552R میتواند جایگزین گرید PPZ30S باشد.
افزایش درصد ایزوتاکتیک در پلیپروپیلن باعث افزایش درصد بلورینگی، چگالی و در نهایت افزایش میزان استحکام، سختی، درصد جمعشدگی و کاهش شفافیت و استحکام ضربه میشود. مقدار وزن مولکولی (Mw) برای پلیپروپیلن مورد استفاده در تولید الیاف در محدوده ۱۵۰٫۰۰۰ تا ۶۰۰٫۰۰۰ قرار دارد. توزیع وزن مولکولی در این پلیمر تا حد زیادی تابع نوع کاتالیزور مورد استفاده در فرایند پلیمری شدن است. توزیع وزن مولکولی برای کاتالیزورهای زیگلر-ناتا گسترده و در محدوده ۸ – ۴ میباشد و برای انواعی که تحت فرایند تخریب شیمیایی کنترل شده قرار گرفتهاند در حدود ۳ است. این مقدار برای پلیپروپیلنی که توسط کاتالیزورهای متالوسن تولید شده در حدود ۵/۲ میباشد.
شاخص روانروی یا MFI پلی پروپیلن:
برای تعیین گرانروی پلیپروپیلن (پلیپروپیلن گرید 510L) معمولاً از اندازهگیری شاخص جریان مذاب (MFI) آن استفاده میشود، این پارامتر برای تولید الیاف نساجی در محدوده ۳۵-۱۰ گرم در ۱۰ دقیقه است. پلیپروپیلن از تبلور بالایی برخوردار است که تا ۷۰% نیز میرسد و برای تعیین آن از روشهای گوناگونی همچون اندازهگیری چگالی، گرمای ذوب توسط گرماسنج تفاضلی پویشی (DSC) و اشعه X استفاده میشود، که البته دقت میزان تبلور اندازهگیری شده در هر روش متفاوت است. پلیپروپیلن نسبت به تابش پرتو ماورا بنفش حساس بوده و دچار تخریب میردد، لذا برای جلوگیری از این فرایند ناخواسته به آن مواد پایدارکننده نوری اضافه میشود.
قابلیت رنگرزی منسوجات نبافته پلی پروپیلن :
این پلیمر به دلیل تبلور بالا و ساختار آلیفاتیک غیرقطبی که فاقد هرگونه عامل فعالی است، قابل رنگرزی با روشهای متداول رنگرزی نیست، لذا برای تولید الیاف رنگی از روش رنگرزی توده پلیمر با اضافه نمودن رنگدانهها در حین فرایند ذوب ریسی استفاده میشود که خود محدودیتهایی را از نظر تنوع، شفافیت رنگی و … به دنبال میآورد. از اینرو کوششهای بسیاری در زمینه تولید الیاف پلیپروپیلن اصلاح شده که قابل رنگرزی با روشهای مرسوم باشند صورت پذیرفته و اختراعاتی نیز به ثبت رسیده است. عمده این اصلاحات بر مبنای افزودن عواملی به پلیمر به منظور بهبود جذب مواد رنگزا میباشد ولی با این وجود هنوز الیاف پلیپروپیلن اصلاح شده تجاری به بازار عرضه نشده است.
نزدیک به ۴۰% از گرانول پلیپروپیلن (PP550J) تولیدی در جهان در صنعت نساجی جهت تولید الیاف استیپل، نخهای فیلامنتی، نخ کفپوش 552RBCF، نخ تک فیلامنتی، منسوجات بیبافت اسپان باند/ ملت بلون و نوار بستهبندی مورد استفاده قرار میگیرد و از این لحاظ صنعت نساجی را میتوان یکی از مهمترین صنایع پایین دستی این پلیمر محسوب نمود.
موارد استفاده منسوجات نبافته پلی پروپیلن در صنایع :
در طی نیم قرن گذشته استفاده از پلیپروپیلن تأثیر شگرفی در مسیر زندگی انسانها داشته است و بدون شک کاربردهایی نظیر تولید منسوجات بیبافت پلیپروپیلنی بهصورت منسوجات بیافت ترموباند و یا اسپان باند-ملت بلون تحولات بنیادینی را در صنایع بهداشتی و پزشکی ایجاد نموده است که از مهمترین موارد آنها میتوان به تولید پوشک یکبار مصرف، البسه بیمارستانی یکبار مصرف و … اشاره نمود.
در صنایع عمرانی و ساخت و ساز نیز استفاده از منسوجات بیبافت پلیپروپیلنی بهعنوان ژئوتکستایل تحول عظیمی را در زیرسازی راهها و ریلها برجا گذاشته است و توانسته است با وزن بسیار کم خود جایگزین لایههای بسیار حجیم زیرسازی بستر شود.
هرچند که در نگاه اول این تحولات تا حدودی وابسته به پیشرفت فناوری و دانش ذوب ریسی تولید الیاف، نخهای فیلامنتی و منسوجات بیبافت اسپان باند و … میباشد ولی در نگاهی دیگر میتوان گفت که عرضه گرانولهای پلیپروپیلن در انواع خاص و ویژه است که توانسته است این مسیر را هموار سازد و بدون شک بدون تحول در دانش ساخت این پلیمر امکان دستیابی به این گستره وسیع از خصوصیات جهت کاربردهای ویژه میسر نبوده است.
اما آیا با گذشت بیش از ۵۰ سال از آغاز این فناوری هنوز هم پتانسیل نوآوری در دانش ساخت این پلیمر وجود دارد؟
گرانول ویژه جهت تولید الیاف استیپل با استحکام بالا در صنعت نساجی
اولین مثال جهت پاسخ به این سؤال در تولید الیاف پلیپروپیلن استیپل با استحکام بالا جهت تولید منسوجات بیبافت ژئوتکستایل میباشد. عموماً جهت تولید ژئوتکستایلهای با وزن سنگین در حد ۲۰۰ گرم در متر مربع از فرآیند سوزنزنی استفاده میشود که در آن تنشهای کششی بسیاری به الیاف وارد میشود و به همین دلیل الیاف بایستی از ازدیاد طول تا حد پارگی نسبتاً بالایی برخوردار باشند. در صورتیکه در فرآیند سوزنزنی الیاف به سرعت پاره شوند منسوج بیبافت نیز یکپارچگی خود را به سرعت از دست میدهد. البته باید توجه داشت که استفاده از الیاف با استحکام بالا نیز لازمه تولید منسوجات بیبافت با استحکام مطلوب میباشد.
همانگونه که مشخص است در فرآیند اکستروژن، تولید الیاف با استحکام بالا و ازدیاد طول تاحد پارگی بالا تاحدی در تناقض میباشد، زیرا که جهت افزایش استحکام الیاف غالباً از فرآیند کشش توسط گودتها استفاده میشود که این فرآیند منجر به کاهش ازدیاد طول تاحد پارگی الیاف میشود. به همین دلیل تنها راه حل غلبه بر این تناقض اصلاح خصوصیات مواد پلیمری اولیه و ابداع گونههای جدید میباشد.
پیشرفتهای جدید صورت گرفته در فناوری ساخت کاتالیزورهای زیگلر – ناتا این امکان را فراهم ساخته است که درجه بلوری شدن پلیپروپیلن در کنار وزن مولکولی آن تا حد زیادی افزایش یابد. در صورت استفاده از گرانولهای تولید شده در این فرایند میتوان الیافی تولید نمود که نه تنها دارای استحکام بالایی میباشند بلکه ازدیاد طول تاحد پارگی آنها نیز نسبت به سایر الیاف بیشتر میباشد.
دیدگاهتان را بنویسید