معرفی انواع روش های تولید الیاف مصنوعی (قسمت سوم)

روش های مختلف تولید الیاف مصنوعی

• الکتروریسی (Electrospinning)

ایده این روش بر اساس یک میدان الکتریکی خارجی است که برای سیالات یا مذاب های پلیمری باردار به کار گرفته شود. این میدان الکتریکیِ خارجی منجر به ایجاد بار الکتریکی در سطح پلیمر و غلبه بر تنش سطحی شده و در نتیجه یک جریان سریع یا جت تولید می­شود. این روش فقط برای محلول­ های پلیمری باردار یا مذاب ­هایی با درگیری­ های مولکولی کافی معتبر است. این فرآیند به طور معمول الیافی با قطر نانومتر تا زیر میکرومتر تولید می­کند که برای بسیاری از کاربردها مانند دستگاه­ های تصفیه، غشاها، اپتیک، پیوندهای عروقی، لباس محافظ و قالب­ های مولکولی مورد استفاده قرار می­گیرند. در این روش، خواص لیف به یکنواختی میدان الکتریکی، ویسکوزیته پلیمر، قدرت میدان الکتریکی و فاصله بین نازل و جمع کننده بستگی دارد. ژل ریسی و الکتروریسی برای تولید الیاف خاص و غالباً صنعتی، به کار می­روند.

در ریسندگی الکتریکی یا الکتروریسی، قطره­ای کوچک از محلولِ باردار شده در انتهای یک مویرگ، به یک مخروط تغییر شکل پیدا می­کند. در یک ولتاژ بحرانی، با افزایش بار، یک جریان پایدار از نوک مخروط تخلیه می­شود. جریان مایعات با وزن مولکولی کم به قطرات کوچک شکسته می­شود (این پدیده اسپری شدن الکتریکی نامیده می­شود) در حالی که یک محلول پلیمری با هم پوشانی و درهم آمیختگی زنجیره­ای کافی، شکسته نمی­شود اما به اصطلاح دچار بی­ ثباتیِ خمشی می­شود که همین قضیه باعث حرکتی شلاق مانند بین نوک مویرگ و زمین می­شود. این پدیده اسپری شدن الکتریکی نامیده می­شود.

• ریسندگی به روش کریستال مایع (Liquid Crystal Spinning)

الیاف با کارایی بالا با ریسیدن پلیمرهای بلوری مایع نیز می­توانند تولید شوند. این فرایند با حل کردن  پلیمر در یک حلال، یا با گرم کردن پلیمر تا بالای دمای انتقال شیشه ای یا ذوب آن، قابل انجام است. زنجیرهای پلیمری بلوری مایع به شکل میله می توانند الیاف با کارایی بالا ایجاد کنند، زیرا جهت گیری این زنجیرهای پلیمری بدون تا شدن و در جهت طولی لیف، آسان است. با افزایش غلظت پلیمر، ابتدا ویسکوزیته افزایش می­یابد. با این حال، پس از رسیدن غلظت به یک مقدار بحرانی، ویسکوزیته به سرعت کاهش پیدا می­کند. دلیل این امر، تشکیل نشدنِ فاز کریستالی مایع بدون توزیع منظم زنجیرهای پلیمری است.

نمونه بارز آن پلی فنیل ترفتالاتاماید (PPTA) یا کولار (Kevlar) است که برای اولین بار در سال ۱۹۷۲ توسط شرکت دوپونت تولید شد. الیاف کولار را می توان با روشی شبیه به فرآیند ژل ریسی تولید کرد. اگرچه، بر خلاف ژل ریسی الیاف UHMW-PE، که در آن از محلول­های با غلظت کم استفاده می­شود، الیاف کولار از محلول­های غلیظ، به عنوان مثال، ۲۰ درصد PPTA در ۸۰ درصد اسید سولفوریک، ریسیده می­شوند. علاوه بر این جهت گیری مولکولی بالای الیاف کولار به طور مستقیم از فاز کریستالی مایع به دست می­آید.

نویسنده: غزل غمخوار

دانش آموخته مقاطع کارشناسی تا دکتری تکنولوژی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر