وبلاگ

پانل های کامپوزیتی استحکام بالا – مدول بالا و مقاوم در برابر ضربه موادی سودمند می باشند که در کاربردهای مختلفی از قبیل صنایع دریایی، هوایی، نظامی، هوافضا، صنایع اتومبیل، وسایل ورزشی، لوازم پزشکی و… مورد استفاده قرار می گیرند. معمولا آنها از الیاف با کارایی بالا و یک ماتریس درخور مناسب و با یک روش مناسب ساخته می شوند. امروزه کاربرد جدیدتر پانل های کامپوزیت پلیمری

 استفاده جهت کاربردهای بالستیکی است. در سال های اخیر مطالعات زیادی در مورد توسعه ساختارهای کامپوزیتی جهت حفاظت بالستیک در زمینه نظامی انجام گرفته است، به دلیل تحرک انسان ها و ابزارها، لزوم سبکی تجهیزات محافظ ضروری به نظر می رسد. امروزه از پانل های کامپوزیت الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا در زمینه نظامی جهت کاربردهای جلیقه ضد گلوله، کلاه ضد گلوله، شیلتر، دیوارهای ضد انفجار، کیت های قابل نصب و سبک بر روی ماشین جهت حفاظت تجهیزات نظامی و… می باشد. مزیت استفاده از پانل های کامپوزیت الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا نسبت به سایر محافظ های بالستیک از قبیل کولار، سرامیک، فولاد و غیره، در درجه اول سبکی و سطح حفاظت بالاتر آنها در وزن یکسان و در درجات بعدی استحکام و مدول بالاتر، سازگاری بهتر و مناسب تر و راحتی کاربرد آنها می باشد.

انگیزه جهت این تحقیق نیز ساخت یک پانل کامپوزیتی بر پایه الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا که بتواند در برابر ضربه بالستیک کلاس IIIA مقاوم لازم را داشته باشد، بوده است. بدیهی است که الیاف پلی اتیلن ترموپلاست می باشند و در دمای بالا نرم و ذوب می شوند و می توانند به راحتی تغییر شکل دهند، چنانچه لایه های الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا به طور شایسته با اعمال فشار مناسب جهت جلوگیری از جمع شدگی محدود گردند با بالا بردن دما تا تقریبا نزدیکی دمای ذوب و جایی که آرایش یافتگی و کریستالینیتی الیاف افت پیدا نکند برای یک دوره زمانی و متعاقبا سرد کردن آنها و کریستالی مجدد آنها ساخت یک قطعه سخت و با کارایی بالا امکان پذیر است.

پارچه های یكرو سیلندر بطور گسترده در لباس های كشباف استفاده می شو ند و علت برخی مشكلات بخاطر نامتعادل بودن ساختمان آنهاست. این عدم تعادل بیشتر به خاطر كجی حلقه ها است كه بر روی تمام پارچه تاثیر گذاشته و مشكلات كیفی بزرگی را در محصول ایجاد می نماید. مانند جابجایی ردیف های كناری پارچه كه سبب مشكل كیفی مهم ی در سطح پارچه می شود. در این پارچه ها عموما ردیف ها نسبت به رج ها آن گونه كه مورد نیاز است عمود نبوده، بلكه نسبت به چپ و راست (بسته به جهت تاب نخ) مورب می شوند . این مشكل اغلب در عملیات تكمیل تصحیح شده و برطرف می گردد. عملیات تثبیت معمولا با استفاده از رزین ها، حرارت، بخار و یا مرسریزه كردن بسته به نوع پارچه انجام می شود. اما این عملیات نیز اغلب بسیار پایدار نبوده و پس از عملیات شستشو، ردیف ها مجددا به حالت اریب در می آیند.
بررسی رفتار مكانیكی پارچه ها خیلی مهم می باشد چون خواص و عملكرد زیبایی مستقیماً به خواص مكانیكی از جمله خواص كششی، خمشی و برشی آنها ارتباط دارد.

در طی استفاده پارچه همیشه با این نوع تغییرات تحت فشار بوده است. خواص پارچه از جمله افتادگی، زیر دست و شل و سفت بودن

 پارچه تحت تأثیر ویژگی های خمش و برش آن می باشد. بنابراین این تحقیق درك بهتری از رفتار خمشی و برشی پارچه كشباف را نشان می دهد. عوامل متعددی مانند سختی، نوع استراحت و جهت خمش و برش در واكنش پارچه به تغییر شكل موثر می باشند. نتایج نشان می دهد كه افزایش عامل سختی و استراحت پارچه كلاً منجر به افزایش استحكام پارچه در مقابل تغییرات خمشی و برشی پارچه می شود.

فصل اول: كلیات
تعاریف خمش، پیچش و تاریخچه ی مطالعات آن در نساجی
1-1- تعاریف خمش و پیچش
خمش یكی از خصوصیات مكانیكی اجسام است كه در اثر اعمال لنگر خمشی در جسم ایجاد شده و سطح خارجی جسم (لیف) كشیده و سطح داخلی آن فشرده می شود و در سطح مقطع آن تنش ایجاد می گردد.
بسته به نوع اعمال خمش در عضو وشكل سطح مقطع جسم، خمش به دو دسته تقسیم می شود.
خمش ساده یا تك محوری
خمش مركب یا چند محوری
توضیحاتی كه در اینجا ارایه می گردد به خمش خالص (تك محوره) و تاثیر ان بر اعصای منشوری مربوط می باشد.
یك عضو منشوری عضویست كه سطح مقطع ان در تمام طولش ثابت بوده و در هر مقطع دلخواه از ان یك سطح مقطع مشخص داشته باشد.

زمانیكه یك كالای رنگ نشده در یك حمام مناسب قرار می گیرد، جذب رنگ در ابتدا سریع و سپس این سرعت جذب كاهش می یابد. هرچند در آخر دیگر مقدار رنگ در كالا افزایش نمی یابد اما این فرض اشتباه است كه سیستم را در این حالت یك سیستم استاتیك درنظر بگیریم و حركت مولكول های رنگ بین كالا و حمام را تمام شده فرض نمائیم. در حقیقت مبادله رنگ بین حمام و كالا در این شرایط در حال انجام می باشد با این تفاوت كه مقدار جذب و دفع در این شرایط با هم برابر می باشند. در این شرایط می باشد كه سیستم به حالت تعادل رسیده است.

از كلمات ترمودینامیك یا ترموستاتیك معمولا در زمانی استفاده می شود كه سیستم در حالت تعادل معكوس باشد،  یعنی سیستم در حالتی باشد كه جذب و دفع تواما صورت گیرد. در بعضی از فرایندهای رنگرزی چنین اتفاقی نمی افتد و فرایند ذاتا برگشت ناپذیر است. مثلا رنگزاهای گوگردی و راكتیو از این دسته رنگزاها هستند. در تمام این فرایندها مشخص است كه واكنش یك طرفه می باشد و در صورت جذب مولكول های رنگزا توسط لیف، برگشت رنگزا به حمام رنگرزی به سختی انجام می شود.
اطلاعات در فرایندهای رنگرزی تعادلی، به صورت ایزوترم جذب بیان می شوند. در واقع ایزوترم جذب توزیع رنگزا در بین دو فاز حمام و الیاف را بررسی و نشان می دهند. ایزوترم های جذب متعددی در جهت توجیه سیستم های جذب وجود دارند ولی سه ایزوترم جذب نرست، لانگمیور، و فرندلیچ از همه با اهمیت تر می باشند.
اگر در فرایند رنگرزی به حالت تعادل نرسیم، جذب و دفع با هم برابر نخواهد بود، این نابرابری میان جذب و دفع را به اصطلاح هیستریس كاذب یا هیستریس كنتیكی می نامند.
یك گراف كه مقدار ماده جذب شده در واحد سطح را در مقابل غلظت ماده یا فشار گاز نشان می دهد، نمودار ایزوترم جذب می گویند و برای درك بهتر و پیش بینی مقدار جذب، معادلات ایزوترم جذب تعریف شده است و اینها بر مبنای مدل های تئوریك استوار می باشند.
معادلات ایزوترم تعادل برای توصیف نتایج تجربی مورد استفاده قرار می گیرند. پارامترهای معادلات و فرضیات اصلی ترمودینامیكی این مدل های تعادلی ، اغلب اطلاعاتی در مورد مكانیزم های جذب و خصوصیات سطح و افینیته جاذب به ما ارائه می دهند.

امروزه پس از رنگرزی و چاپ، فلس زدائی پشم مهمترین عملیات تکمیلی به کار رفته روی الیاف پشمی می باشد. استفاده از ترکیبات اکسید کننده خاصه ترکیبات کلردار قدیمی ترین روش بهبود کیفیت سطح پارچه های پشمی می باشد و قدمتی بیش از 100 سال دارند. اگرچه این فرآیند امروزه در حد یک فرآیند آماده سازی تنزل پیدا کرده است، اما هنوز هم به عنوان یک پیش فرآیند قبل از اعمال پلیمرها مورد استفاده قرار می گیرد. از مزایای این روش می توان به ارزان بودن بکارگیری آن اشاره کرد که خود باعث ایجاد تمایل نسبت به بهینه سازی این فرآیند شده است. در این تحقیق از امواج مافوق صوت برای بهینه سازی این فرآیند استفاده شده است تا با بالا بردن کیفیت کار و کاهش اثرات مخرب زیست محیطی فرآیند فلس زدائی بهینه سازی گردد.
فصل اول: کلیات
1-1- لیف پشم:

پشم و دیگر الیاف مویی دارای پیچیده ترین ساختار در میان الیاف نساجی هستند. تمام اجزای موجود در ساختار پشم، بر خواص فیزیکی لیف پشم تاثیر می گذارند و اکثر این تاثیرات توسط ابزارهای آماری تحت بررسی دقیق قرار گرفته اند.

1-1-1- خواص عمومی:
یک لیف پشم ایده آل دارای سطح مقطع دایروی است که قطر آن بین 20 تا 40 میکرون متغیر می باشد. در پشم های ضخیم ممکن است در مرکز لیف یک بخش مرکزی به نام مدولا وجود داشته باشد که از پروتئین متفاوتی نسبت به بقیه پشم تشکیل می شود. در الیاف ظریف معمولا مدولا دیده نمی شود. اندازه مدولا در پشم های مختلف متفاوت بوده و در بعضی موارد به صورت یک کانال خالی در طول لیف قرار دارد. طول لیف پشم مابین 5 تا 50 سانتیمتر متغیر است. الیاف پشم به صورت مارپیچی دارای تجعد هستند که این تجعد در الیاف مختلف متفاوت است. چگالی پشم 1/3 گرم بر سانتیمتر مکعب است. ضریب شکست نور بنابر گزارش ها 1/533 موازی با محور لیف و 1/542 به صورت عمود و بریفرنژانس 0/010 است.
1-2- ساختار لیف پشم
در یک تقسیم بندی کلی می توان لیف پشم را به 3 لایه کلی تقسیم کرد:
1- لایه خارجی پوشیده از فلس یا کیوتیکل.
2- لایه فیبریای یا کورتکس.
3- مدولا در میان این سه لایه بخش اعظم پشم را کورتکس تشکیل می دهد که خود از میلیون ها سلول دوکی شکل بلند تشکیل شده است.