فیبر دو جزئی: کدام برنامه ها به آنها نیاز دارند؟

اصطلاح " فیبر دو جزئی "خانواده وسیعی از الیاف مهندسی شده را پوشش می دهد که یک ویژگی مشخص مشترک دارند: هر فیبر مجزا شامل دو جزء پلیمری متمایز است که در یک هندسه مقطعی خاص مرتب شده اند. این هندسه - نحوه قرارگیری این دو پلیمر نسبت به یکدیگر - همه چیز را در مورد نحوه رفتار فیبر در کاربردهای نهایی تعیین می کند. همان دو پلیمر که به طور متفاوت چیده شده اند، الیافی با خواص کاملاً متفاوت تولید می کنند، به همین دلیل است که درک پیکربندی الیاف به اندازه شناخت ترکیب پلیمر اهمیت دارد.

چرا دو پلیمر به جای یک

بیشتر خواص الیاف با آنچه که یک پلیمر می تواند به دست آورد محدود می شود. پلی استر قوی و از نظر ابعادی پایدار است، اما به خوبی با گرما پیوند نمی خورد. پیوندهای پلی پروپیلن در دماهای پایین تر اما استحکام کششی کمتری دارد. پلی اتیلن نرمی عالی دارد اما شکل ضعیفی دارد. نایلون سخت و الاستیک است، اما در مقیاس گران است.

مهندسی الیاف دو جزئی این محدودیت‌های تک پلیمری را با ترکیب دو ماده دور می‌زند تا هر کدام بهترین خواص خود را در فیبر نهایی داشته باشند. به عنوان مثال، الیاف هسته غلاف پلی استر/پلی اتیلن (PET/PE) از استحکام ساختاری پلی استر به عنوان هسته باربر استفاده می کند در حالی که نقطه ذوب پایین پلی اتیلن روی غلاف قابلیت اتصال حرارتی را ایجاد می کند - الیاف را می توان در یک پارچه غیر بافته در دماهایی که پلی استر جامد و بدون آسیب باقی می ماند متصل کرد. هیچ یک از پلیمرها به تنهایی به این ترکیب نمی رسند.

نتیجه دسته‌ای از الیاف است که طراحی محصول را با مواد تک جزئی غیرممکن می‌سازد: پرکننده بالش خود چین‌شونده، منسوجات نبافته با اتصال حرارتی، میکروالیاف بسیار ظریف حاصل از تقسیم فیبر، الیاف اصلی بازیابی الاستیک، و مواد ضربه‌ای حجیم.

تنظیمات فیبر دو جزئی اصلی

هسته غلاف (هم مرکز و خارج از مرکز)

پیکربندی هسته غلاف، یک پلیمر را به عنوان یک لایه بیرونی پیوسته (غلاف) در اطراف پلیمر دیگر در مرکز (هسته) قرار می دهد. در نسخه متحدالمرکز، هسته از مرکز دقیق فیبر عبور می کند. در نسخه عجیب و غریب، هسته به یک طرف افست شده است.

الیاف هسته غلاف متحدالمرکز پرکاربردترین پیکربندی دو جزئی برای کاربردهای پیوند حرارتی در منسوجات غیر بافته است. ترکیبی از یک غلاف با نقطه ذوب پایین (پلی اتیلن، co-PET یا co-PA) روی یک هسته با نقطه ذوب بالا (PET، PP، یا PA6) به غلاف اجازه می دهد تا در حین تثبیت گرما ذوب شود و جریان یابد در حالی که هسته ساختار الیاف خود را حفظ می کند. این باعث ایجاد نقاط تقاطع پیوندی در تار نبافته بدون ذوب شدن خود الیاف می شود - نتیجه پارچه ای با یکپارچگی ساختاری، ضخامت مشخص و چگالی کنترل شده است. کاربردها شامل پوشش محصولات بهداشتی، منسوجات نبافته پزشکی، پارچه های داخلی خودرو و رسانه های فیلتراسیون است.

الیاف هسته غلاف غیرعادی رفتار بسیار متفاوتی دارند. از آنجایی که هسته آفست است، این دو پلیمر دارای موقعیت های مقطع متفاوتی هستند و پس از چرخش، تنش متفاوتی را در طول خنک شدن الیاف تجربه می کنند. این انقباض دیفرانسیل یک چین خوردگی مارپیچ سه بعدی در فیبر ایجاد می کند - فیبر به طور خود به خود مانند فنر پیچ می خورد. الیاف هسته غلاف غیرعادی رویکرد مهندسی اولیه برای تولید الیاف خود چین دار، حجیم برای پر کردن بالش، پر کردن بالش و کاربردهای عایق کاری هستند. سطح چین و چروک توسط درجه خروج از مرکز و تفاوت در ویژگی های جمع شدگی بین دو پلیمر کنترل می شود.

پهلو به پهلو

در الیاف دو جزئی ساید بای ساید، این دو پلیمر به صورت قطعات موازی در امتداد تمام طول الیاف قرار دارند و هر کدام تقریباً نیمی از مقطع را اشغال می کنند. مانند الیاف غیرعادی هسته غلاف، انقباض دیفرانسیل بین دو جزء در طول پردازش، چین خوردگی مارپیچ را ایجاد می کند، اما در پیکربندی کنار هم، چین معمولاً قوی تر و بادوام تر است زیرا هر دو فاز پلیمری به طور کامل در معرض چرخه حرارتی هستند که باعث توسعه چین می شود.

الیاف دو جزئی ساید بای ساید در جاهایی استفاده می‌شوند که به چین‌خوردگی سه‌بعدی قوی و ثابت نیاز است: ضربه‌زدگی بالا، پر کردن بالش که باید در بسیاری از چرخه‌های فشرده‌سازی و رهاسازی بازیابی را حفظ کند، و مواد عایق که در آن نگهداری زیربغل در طول عمر محصول اهمیت دارد. بازیابی الاستیک یک فیبر دو جزئی کنار هم طراحی شده به خوبی به طور قابل توجهی از فیبر تک جزئی چین خورده مکانیکی فراتر می رود - چروک به جای اینکه یک شکل خارجی به فیبر تحمیل شده باشد توسط تنش های داخلی در ساختار پلیمری ایجاد می شود، بنابراین به طور دائم تحت فشرده سازی پایدار قرار نمی گیرد.

جزایر در دریا (تقسیم شده)

پیکربندی جزایر در دریا، چندین فیبریل پلیمری «جزیره» - اغلب 16، 32، یا 64 در هر مقطع - را در یک ماتریس پلیمری «دریا» تعبیه می‌کند. جزایر و دریا پلیمرهای متفاوتی هستند و پس از ریسندگی الیاف و تشکیل تار، پلیمر دریا حل می‌شود یا به صورت مکانیکی جدا می‌شود و فیبرهای جزیره به صورت الیاف بسیار ریز باقی می‌ماند که کسری از قطر الیاف اصلی هستند.

این پیکربندی مسیر تولید اولیه برای الیاف میکرو و الیاف بسیار ریز در محدوده 0.01-0.3 دنیر است - سطوح ظرافت که با چرخش مستقیم قابل دستیابی نیست. الیاف انتهایی تولید شده از شکافتن الیاف 2 دنیر در دریا با 64 جزیره، هر کدام تقریباً 0.03 دنیر هستند، به اندازه‌ای نازک هستند که سطوح چرم مصنوعی مانند جیر، مواد فیلتراسیون با چگالی بسیار بالا، و پارچه‌های نبافته فوق‌العاده ظریف با سطح و نرمی با الیاف درشت‌تر را تولید کنند.

پای قطعه بندی شده (قابل تقسیم)

الیاف دو جزئی پای قطعه‌بندی شده، دو پلیمر را به‌عنوان بخش‌های برش پای متناوب، معمولاً 8 یا 16 بخش، در مرکز فیبر قرار می‌دهند. این دو پلیمر از نظر طراحی دارای چسبندگی سطحی پایینی هستند، بنابراین وقتی فیبر در معرض نیروهای شکاف مکانیکی - جت‌های آب پرفشار در پردازش اسپان‌لایس یا عملیات‌های شیمیایی خاص - قرار می‌گیرد، بخش‌ها در رابط‌های پلیمری از هم جدا می‌شوند و بخش‌های میکروفیبر گوه‌ای شکل با سطح بسیار بالا و لبه‌های تیز تولید می‌کنند.

هندسه پای قطعه‌دار لبه‌های تیز آن چیزی است که این الیاف را برای کاربردهای تمیز کردن مؤثر می‌سازد: سطح مقطع گوه‌ای شکل، عملکرد مویرگی قوی برای جذب و نگهداری مایع ایجاد می‌کند و لبه‌ها عملکرد تمیز کردن مکانیکی را ارائه می‌کنند. پارچه‌های تمیزکننده میکروفیبر، دستمال‌ها و موپ‌های تولید شده از الیاف دو جزئی پای تقسیم‌بندی شده، هم از نظر ظرفیت جذب و هم در حذف ذرات، بهتر از پارچه‌های بافته شده معمولی هستند. این مهندسی الیاف پشت اکثر محصولات تمیزکننده میکروفیبر با کارایی بالا است.

فیبر ES: دو جزئی پیوند حرارتی غالب

الیاف ES - یک دو جزئی هسته غلاف پلی اتیلن / پلی پروپیلن - از نظر تجاری مهم ترین نوع الیاف دو جزئی تک در صنعت غیر بافته است. این نام از نام سازنده اصلی ژاپنی (Ess fiber) گرفته شده است، و پیکربندی یک هسته غلاف متحدالمرکز با یک غلاف پلی اتیلن یا پلی اتیلن اصلاح شده روی یک هسته پلی پروپیلن است.

منطق پردازش ساده است: پلی پروپیلن در حدود 160-170 درجه سانتیگراد ذوب می شود. پلی اتیلن در دمای 125-135 درجه سانتیگراد ذوب می شود. در طول پیوند تقویمی یا اتصال هوای یک تار نبافته حاوی فیبر ES، دمای پردازش بین این دو نقطه ذوب تنظیم می‌شود - غلاف PE ذوب می‌شود و جریان می‌یابد تا نقاط تماس پیوندی ایجاد کند در حالی که هسته PP جامد می‌ماند و یکپارچگی ساختاری الیاف را حفظ می‌کند. نتیجه یک پارچه نبافته چسبیده با تخلخل مشخص، ضخامت کنترل شده و خواص مکانیکی قابل پیش بینی است.

الیاف ES برای منسوجات بهداشتی نبافته (ورق پوشک و لایه اکتسابی)، بستر ماسک صورت، محیط فیلتر، بستر دستمال مرطوب، پارچه‌های کشاورزی و هر کاربرد غیر بافته‌ای که نیاز به اتصال حرارتی با استحکام باند قابل پیش‌بینی و کنترل دارد، مشخص شده است. تغییرات در نسبت PE/PP، ظرافت فیبر (1.5D، 2D، 3D، 4D، 6D رایج هستند)، طول فیبر، و اصلاح غلاف پلی اتیلن به فیبر ES اجازه می دهد تا برای نیازهای مصرف نهایی خاص در این محدوده کاربردی گسترده بهینه شود.

انتخاب پیکربندی فیبر دو جزئی مناسب

نکات مشخصات برای تدارکات

هنگام تعیین الیاف دو جزئی برای استفاده در تولید، پارامترهای زیر عملکرد محصول نهایی را تعیین می‌کنند و باید قبل از سفارش تأیید شوند:

ظرافت فیبر (denier یا dtex): الیاف ظریف تر احساس دست نرم تر و ساختار پارچه متراکم تر ایجاد می کنند. الیاف درشت تر، حجیم و انعطاف پذیری ساختاری بیشتری را ایجاد می کنند. برای منسوجات نبافته بهداشتی، 1.5-2D برای پوشش استاندارد است. 3-6 بعدی برای لایه های اکتسابی. برای پر کردن بالش، الیاف غیرعادی 3-7 بعدی یا کنار هم، بسته به لفت و نرمی هدف، معمولی هستند.

طول برش: برای کاربردهای الیاف اصلی در منسوجات نبافته، 38 میلی‌متر و 51 میلی‌متر رایج‌ترین طول‌های برش برای فرآیندهای مبتنی بر کاردینگ هستند. فرآیندهای بدون بافت Airlaid معمولاً از طول های برش کوتاه تر (5 تا 12 میلی متر) استفاده می کنند. برنامه‌های اسپینینگ از طول منگنه‌های بلندتر مطابق با سیستم ریسندگی استفاده می‌کنند.

سطح چین و ماندگاری چین: برای کاربردهای پر کردن و ضربه زدن، هم سطح چین اولیه (که به صورت چین در هر سانتی متر بیان می شود) و هم حفظ چین پس از چرخه فشرده سازی و بازیابی مشخصات مهمی هستند. از تست فشرده سازی، نه فقط تعداد انقباض اولیه، داده های نگهداری چین را بخواهید.

پنجره دمای اتصال: برای کاربردهای پیوند حرارتی، پنجره بین دمای مذاب غلاف و دمای ذوب هسته، عرض جغرافیایی پردازش را تعیین می کند. یک پنجره باریک به کنترل فرآیند سخت تری نیاز دارد. پنجره عریض تر برای خطوط تولید پرسرعت بخشنده تر است.

محتوای بازیافتی و گواهینامه ها: الیاف دو جزئی پلی استر بازیافتی برای اکثر پیکربندی ها در دسترس هستند و دارای گواهینامه GRS (استاندارد بازیافت جهانی) برای زنجیره های تامینی هستند که به محتوای بازیافتی مستند نیاز دارند. قبل از مشخص کردن محصولات با مارک پایداری، دامنه گواهی و اسناد ردیابی را تأیید کنید.

سوالات متداول

تفاوت بین الیاف ES و الیاف اصلی پلی استر معمولی برای منسوجات نبافته چیست؟

الیاف منگنه پلی استر معمولی (PET تک جزیی) را می توان در منسوجات نبافته استفاده کرد، اما برای یکپارچه سازی پارچه به چسباندن رزین، سوراخ کردن با سوزن یا فرآوری نخی نیاز دارد - پیوند حرارتی با PET تک جزیی در دماهای تجاری تجاری کارآمد نیست، زیرا دمای ذوب PET به اندازه ای بالا است که دمای ذوب PET باعث آسیب شدید به فرآیند می شود. وب غلاف پلی اتیلن با نقطه ذوب پایین فیبر ES قابلیت اتصال را در دماهایی فراهم می کند که ساختار فیبر را دست نخورده باقی می گذارد. این امر فیبر ES را به ماده انتخابی برای خطوط تولید نبافته با اتصال حرارتی با سرعت بالا تبدیل می‌کند، جایی که اقتصاد پیوند حرارتی (بدون رزین، بدون آب، سرعت‌های خط سریع) از مزایای قابل توجهی نسبت به فرآیندهای پیوند مرطوب یا شیمیایی است.

الیاف دو جزئی در مقایسه با فیبر تک جزئی که به صورت مکانیکی فشرده شده است؟

فیبر تک جزئی چین خورده مکانیکی دارای یک چین خوردگی است که با عبور دادن فیبر از طریق چرخ دنده در حین تولید، از بیرون ایجاد می شود. این چین هندسی یک تغییر شکل سطح است. تحت فشار و گرمای کافی، چین خوردگی را می توان به طور دائم تنظیم کرد و فیبر بازیابی عمده خود را از دست می دهد. چین خوردگی الیاف دو جزئی - در پیکربندی‌های هسته غلاف و پهلو به پهلو - توسط تنش‌های پلیمری داخلی و فعال‌سازی حرارتی هدایت می‌شود و باعث می‌شود که در چرخه فشرده‌سازی دائمی‌تر و قابل بازیابی‌تر شود. محصولاتی که پس از استفاده مکرر نیاز به نگهداری زیربغل دارند (بالش، پرکننده کوسن، عایق کیسه خواب) در طول عمر مفید خود با الیاف خود چین دار دو جزئی نسبت به جایگزین های تک جزئی چروک شده مکانیکی عملکرد بهتری دارند.

آیا می توان الیاف دو جزئی را به رنگ های خاصی برای محصولات نهایی رنگ کرد؟

بله - الیاف دو جزئی را می توان در طیف رنگی از طریق رنگرزی محلول (رنگی که قبل از ریسندگی به مذاب پلیمر اضافه می شود و از ثبات رنگ در سراسر سطح مقطع الیاف اطمینان می دهد) یا از طریق رنگرزی الیاف معمولی پس از تولید تولید می شود. الیاف دو جزئی رنگ‌شده با محلول در مقایسه با رنگ‌های جایگزین رنگ‌شده با رنگ‌های معمولی، مقاومت در برابر نور و قابلیت شستشوی بهتری دارند، زیرا رنگ به جای اعمال شدن روی سطح الیاف، یکپارچه با پلیمر است. برای محصولات نهایی با الزامات سختی رنگ - پارچه های داخلی خودرو، پرکننده بالشتک در فضای باز، روکش اثاثه یا لوازم داخلی پیشرفته - فیبر دو جزئی رنگ شده با محلول، مشخصات ترجیحی است.

سری فیبر دو جزء | سری فیبرهای توخالی | سری الیاف غیر بافته شده | سری الیاف نخ ریسی پشم | تماس با ما