قابلیت مذاب‌ریسی با سرعت زیاد و خواص ساختاری و فیزیکی نخ چندرشته‌ای کوپلی‌استر با دمای ذوب کم

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 4311- 159163

2 تهران، شرکت خدمات مهندسی نساجی پارسیان پلی‌تکس، صندوق پستی 1587845718

چکیده

فرضیه: الیاف با دمای ذوب کم، قدرت اتصال زیادی با سایر الیاف داشته و افزون بر این دمای ذوب کنترل‌پذیر و فرایندپذیری خوبی دارند. در حال حاضر، این الیاف در تولید منسوجات بی‌بافت برای کاربردهای نساجی، پزشکی و کشاورزی استفاده می‌شوند. در مطالعه‌ حاضر، قابلیت ریسندگی دو نوع کوپلی‌استر با دمای ذوب کم و برخی خواص ساختاری و فیزیکی نخ چندرشته‌ای حاصل از آن بررسی شده است.
روش‌ها: برای بررسی خواص چیپس‌های تهیه‌شده آزمون‌های گرماسنجی پویشی تفاضلی، آزمون تعیین دمای ذوب، آزمون شرایط خشک‌کردن و تعیین خواص مرتبط با رئولوژی انجام شد. سپس، نخ‌های چندرشته‌ای تولید و خواص آن‌ها بررسی شد. چگالی خطی، خواص کششی نخ، دمای ذوب، جمع‌شدگی گرمایی، خواص رئولوژیکی، پراش و گرمایی، ضریب دوشکستی نوری و سطح مقطع طولی نخ مطالعه شد. 
یافته‌ها: نتایج آزمون گرمایی چیپس‌های کوپلی‌استر با دمای ذوب کم نشان داد، پلیمرهای استفاده‌شده بلوری نیستند و دمای ذوب آن‌ها حدود 176 درجه سلسیوس است. دمای 60 درجه به‌مدت 24h برای خشک‌کردن چیپس‌ها کافی است و مذاب این مواد رفتاری گران‌رو نشان می‌دهد. دو ‌نوع کوپلی‌استر با دمای ذوب کم ذوب‌ریسی شدند که در نهایت قابلیت مذاب‌ریسی کوپلی‌استر با گران‌روی ذاتی زیاد بهتر بود. اعمال فرایند کشش روی نخ نوریس بلافاصله پس از ریسندگی به‌منظور جلوگیری از تردشدگی رشته‌ها الزامی بود. نتایج بررسی خواص نخ‌های نوریس و کشیده‌شده نشان داد، بهترین شرایط تولید نخ نوریس زمانی ایجاد می‌شود که دمای اکستروژن  230 درجه سلسیوس و سرعت برداشت  2500m/min باشد. همه‌ نمونه‌ها بدون ناحیه بلوری بودند، زنجیرهای پلیمری آرایش‌یافتگی داشته و 
حین مذاب‌ریسی پدیده‌های ناپایداری رئولوژیکی همچون شکست مذاب رخ نداد که باعث به‌هم‌ریختگی سطح مقطع الیاف شود.  

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

High-Speed Melt Spinnability, Structural and Physical Properties of a Low Melting Copolyester Multifilament Yarn

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Tavanaie 1
  • Mohammad Karimi 1
  • Amin Ebrahimzade 1
  • Maryam Korang Beheshti 1
  • Shahin Kazemi 2
1 Textile Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, P. O. Box 159163-4311, Iran
2 Parsian Poly Tex Engineering and Trading Company, P.O. Box 1587845718, Tehran, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Fibers with low melting point have high bonding strength with other fibers, and in addition, they have a controllable melting temperature and good processability. Currently, these fibers are used in production of non-woven fabrics for textile, medical and agricultural applications. In this study, melt spinnability of two grades of low melting point co-polyester in high speed spinning has been investigated. Also, structural, rheological and physical properties of the resulting filament yarn have been studied.
Methods: The properties of polymeric chips were investigated, and for this purpose, differential scanning calorimetry analysis, melting point determination test, drying conditions and rheological analysis were carried out. Then filament yarns produce, and their properties were investigated. Linear density, yarn tensile properties, melting temperature, thermal shrinkage, rheological properties, X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, optical birefringence index and surface longitudinal cross-section were analyzed.
Findings: The results of thermal analysis of polymeric chips with low melting point analysis showed that the used polymers are not crystalline and their melting point is about 176°C. The temperature 60°C for 24 h is enough to dry the chips, and the melt of these materials has a viscous behavior. Both low melting point co-polyesters grades were spun by melt spinning process. But only one of them had a suitable spinnability. After melt spinning, as-spun yarns were drawn because it was necessary to produce no brittle filaments. The results of the investigation of the properties of as-spun and drawn yarns showed that the best conditions for melt spinning of the copolyester yarn is as follows: the optimum extrusion temperature of 230°C and the take-up speed of 2500 m/min. All samples have no crystalline region, the polymer chains are oriented, and the phenomenon of rheological instability, such as melt fracture during melt spinning, which disrupts the cross-sectional area of the fibers, has not occurred.

کلیدواژه‌ها [English]

  • low melt co-polyesters
  • melt spinning
  • spinnability
  • crystallinity
  • orientation

مراجع

  1. Bastioli C., Handbook of Biodegradable Polymers, Walter de Gruyter GmbH and Co KG, 2020.
  2. Jiang L., Sabzi M., and Zhang J., Biodegradable and Biobased Polymers, In Applied Plastics Engineering Handbook, 2nd ed., Elsevier, 133-165و 2024.
  3. Ahmadi R., Fashandi H., and Akbari V., Development of N-Halamine Low-Melting Point Poly(ethylene terephthalate) Fibers via Melt Spinning: Structural Characterization and Demonstration of Rechargeable Antibacterial Properties, Polym. Plast. Technol. Eng., 60, 1185-1202, 2021.
  4. Ki H. and Park O.O., Synthesis, Characterization and Biodegradability of the Biodegradable Aliphatic–Aromatic Random Copolyesters, Polymer, 42, 1849-1861, 2001.
  5. Lin Q., Jiang J., and Xu S., Binding Property Evaluation of Low Melting Point Filaments with Conventional Filaments in Weft-Knitted Fabrics, J. Eng. Fiber Fabr., 13, 2018.
  6. Govindan S., Ramos M., and Al-Jumaily A.M., A Review of Biodegradable Polymer Blends and Polymer Composite for Flexible Food Packaging Application, Mater. Sci. Forum, 1094, 51-60, 2023.
  7. Lin J.H., Hsieh J.C., Lin J.Y., and Lin M.C., Polyester/Low Melting Point Polyester Nonwoven Fabrics Used as Soilless Culture Mediums: Effects of the Content of Low Melting Point Polyester Fibers, J. Appl. Mech., 457, 49-52, 2014.
  8. Albrecht W., Fuchs H., and Kittelmann W., Nonwoven Fabrics: Raw Materials, Manufacture, Applications, Characteristics, Testing Processes, John Wiley and Sons, 2006.
  9. Kim H., Ito H., Kikotani T., and Okui N., The Thermal-Bonding Behaviour of Polyethylene/Poly(ethylene terephthalate) Bicomponent Fibres, Text. Res. J., 88, 37-51, 1997.
  10. Li F., Luo S., and Yu J., Mechanical, Thermal Properties and Isothermal Crystallization Kinetics of Biodegradable Poly(butylene succinate-co-terephthalate)(PBST) Fibers, J. Polym. Res., 17, 279-287, 2010.
  11. Younes B., Fotheringham A., and El-Dessouky H.M., Factorial Optimization of the Effects of Extrusion Temperature Profile and Polymer Grade on As-Spun Aliphatic–Aromatic Copolyester Fibers. I. Birefringence and Overall Orientation, J. Appl. Polym. Sci., 118, 1270-1277, 2010.
  12. Twarowska-Schmidt K., Sulak K., and Galeski A., Investigation on the Melt Processing of Biodegradable Aliphatic-Aromatic Polyester into Fibrous Products, Fibres Text. East. Eur., 24, 58-64, 2016.
  13. Younes B., Investigating the Co-effect of Twist and Hot Drawing Processes on the Bio-Based Yarns Properties, J. Text. Inst., 111, 202-213, 2020.
  14. Younes B., Fotheringham A., and Mather R., Factorial Optimisation of the Effects of Melt Spinning Conditions on Biodegradable As-Spun Aliphatic-Aromatic Co-Polyester Fibres, Int. Polym. Process., 26, 150-163, 2011.
  15. Younes B. and Fotheringham A., Factorial optimization of the Effects of Melt-Spinning Conditions on Biodegradable As-Spun Aliphatic–Aromatic Copolyester fibers. III. Diameter, Tensile Properties, and Thermal Shrinkage. J. Appl. Polym. Sci., 122, 1434-1449, 2011.
  16. Younes B., Factorial Optimization of the Effects of Melt-Spinning Conditions on As-Spun Aliphatic-Aromatic Copolyester Fibers I. Spin Draw Ratio, Overall Orientation and Drawability, Int. J. Polym. Mater., 60, 316-339, 2011.
  17. Ziabicki A., Fundamentals of Fibre Formation: The Science of Fibre Spinning and Drawing, John Wiley and Sons, 1976.
  18. Shirzadei H. and Jafari N., Investigation of the Melt Flow Behavior of Four Different Grades of Co-Polyester with Low Melting Temperature, Bachelor’s Thesis, Textile Engineering Deartment, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran, 2022.
  19. Shi X., Ito H., and Kikutani T., Characterization on Mixed-Crystal Structure of Poly(butylene terephthalate/succinate/adipate) Biodegradable Copolymer Fibers, Polymer, 46, 751-760, 2005.
  20. Vatansever E., Arslan D., Sema D., and Nofar M.R., Development of CNC-Reinforced PBAT Nanocomposites with Reduced Percolation Threshold: A Comparative Study on the Preparation Method, J. Mater. Sci., 55, 15523-15537, 2020.
  21. Gu S.-Y., Zhang K., Ren J., and Zhan H., Melt Rheology of Polylactide/Poly(butylene adipate-co-terephthalate) Blends, Carbohydr. Polym., 74, 79-85, 2008.
  22. Al-Itry R., Lamnawar K., and Maazouz A., Reactive Extrusion of PLA, PBAT with a Multi-Functional Epoxide: Physico-Chemical and Rheological Properties. Eur. Polym. J., 58, 90-102, 2014.
  23. Sun L., Huang L., Wang X., Hu H., Guo J., Zho R., and He S., Synthesis and Structural Characterization of Sequential Structure and Crystallization Properties for Hydrophilic Modified Polyester, Polymers, 12, 1733, 2020.
  24. Mojtahedi M.R.M., False-Twist Texturing of Polypropylene Yarns, Doctor of Philosophy Thesis, University of Leeds, Department of Textile Industries, 1996.
  25. Shaikh I.A., Pocket Textile Testing and Quality Expert: A Practical Handbook on Textile-Related Testing and Quality Control, Textile Info Society, 2007.
  26. Kothari V., Testing of Manufactured Fibre Technology, Chapman and Hall, 248, 2012.
  27. Testing of Textiles, Determination of Parameters for the Crimp of Textured Filament Yarns, Filament Yarns with a Linear Density of up to 500 dtex, DIN 53840-1, 1983.
  28. Beyreuther R. and Vogel R., Spinnability of Polymer Melts–A Complex Problem in Basic Research1, Int. Polym. Process., 11, 154-158, 1996.
  29. Hagege R., Ageing Behavior of Pre-oriented PET Yarns, Followed by DSC, Text. Res. J., 47, 229-231, 1977.
  30. Shealy O. and Kitson R., An Age-Stable Feed Yarn for Draw Texturing by the False-Twisting Process 1, Text. Res. J., 45, 112-117, 1975.
  31. Gedde U.W. and Hedenqvist M.S., Fundamental Polymer Science, Springer, 2, 2019.
  32. Haji A., Rahbar R.S., and Kalantari B., The Effect of Hot Multistage Drawing on Molecular Structure and Optical Properties of Polyethylene Terephthalate Fibers, Mater. Res., 15, 554-560, 2012.

 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار