SUPERVISOR
Seyed-Abdolkarim Hoseini,Mohammad Ghane
سیدعبدالکریم حسینی (استاد راهنما) محمد قانع (استاد راهنما)
STUDENT
Sahar Jafarihorastani
سحر جعفری هرستانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Experimental and Modeling Study of the effect of UV Degradation and Wear on the Recovery Behavior of Cut Pile Carpet after Static Loading
The pile carpets are one of the main industrial products utilized for floor covering in homes, offices etc. Durability and sustained properties are very important factors for both customers and produces. The carpets withstand different degradation and deteriorations during the life time. UV radiation and traffic exposure i.e. wear are two parameters affect mainly the properties and performance of the pile carpets. The compressive properties of the carpets is an important parameter attracted many researchers. The main aim of this study is to investigate the effect of UV radiation and wear on the recovery properties of the pile carpets after removal of the static loading. Mechanical models composed of springs and dashpots are analyzed to explain the recovery properties and the non-recoverable deformation (thickness loss) of the carpet. The fibers, basically, consist of crystalline and amorphous regions. Different combination of springs and dashpots are usually used to model the different properties of textile materials. In this work four mechanical models are presented to analyze the recovery of the carpets after the removal of the static loading including Voigt-Kelvin, Linear Standard, Jeffery I and Jeffery II models. The carpet samples were first exposed to different levels of accelerated UVC radiation using a UV chamber. The samples were then exposed to different level of wear using a Hexapod tumbler tester. Static load was imposed to the samples for two hours; the static load was then removed leading to start of recovery. The thickness of the carpet, during the recovery, was measured in interval time of every two minutes. The plots of thickness loss versus the time were then obtained. The results showed that the recovery of the carpet is a time dependent process. The variation of Thickness loss-Time is steep at first; decreasing slowly and then tends to a constant value at higher recovery time. It means that some non-recoverable deformation exists after the removal of the static loading. The thickness loss increases with increasing the UV exposure time and the wear cycles. The statistical analysis revealed that the effect of UV exposure is more significant than the wear. The reason could be the degradation of molecular structure of the fibers by UV radiation. Analytical approach was used to analyze four presented models. Considering the governing differential equations of each model as well as the necessary boundary conditions the recovery-time relations were derived. The theoretical equations of each model were fitted to experiential recovery data using the Least Square method. The results showed that both Jefferies’ models fitted well with experimental curve of the recovery after removal of the static loading. The non-recoverable deformation (thickness loss) phenomena of the carpet can be, acceptably, explained by the Jefferies’ models. The Voigt-Kelvin and Standards Linear models show completely recoverable behavior which is in contrary to the non-recoverable (permanent thickness loss) deformation of the pile carpets after removal of static loading. Keywords : cut-pile carpet, wear, UV radiation, static loading, recovery, mechanical mode
فرش منسوجی است که از لحظه پهن شدن بر روی زمین بهطور دائم مورداستفاده قرار می گیرد و در طول دوره استفاده در معرض عوامل تخریبی متفاوتی قرار می گیرد، پس مسئله حفظ و دوام خواص آن مسئله مهم و اساسی است. تابش اشعه فرابنفش و پدیده پاخوری (سایش) دو نمونه از عواملی هستند که بر خواص و رفتار پرزهای فرش اثر می گذارند. بنابراین مقاوم بودن آن در برابر عوامل تخریبی منجر به صرفه جویی در وقت، هزینه و انرژی می شود. خواص فشاری و برگشت پذیری فرش پارامترهای مهمی هستند که نظر محققین را به خود جلب کردهاند. هدف کلی این رساله ارزیابی تأثیر اشعه فرابنفش و سایش بر خواص برگشتپذیری پرزهای فرش بعد از حذف بار استاتیکی است. مدل های مکانیکی متشکل از فنر و کمکفنر برای بررسی خواص برگشتپذیری و همچنین افت ضخامت فرش مورداستفاده قرار می گیرند. ترکیبات مختلفی از فنر و کمکفنر برای مدل کردن خواص متفاوت مواد نساجی استفاده می شوند. در این پروژه چهار مدل مکانیکی ویت-کلوین، خطی استاندارد، جفری I و جفری II برای بررسی رفتار برگشتپذیری فرش بعد از حذف بار استاتیکی، موردمطالعه قرارگرفتهاند. ابتدا نمونه های فرش در دستگاه محفظه اشعه فرابنفش، تحت تأثیر اشعه فرابنفش نوعC در زمانهای مختلف قرار گرفتند؛ سپس تحت دورهای مختلف سایش در دستگاه هگزاپاد آزمایش شدند. بار ثابت استاتیکی بر نمونه های فرش به مدت دو ساعت اعمال شد سپس بار استاتیکی از روی آنها برداشته شد. در حین برگشت پرزهای فرش، ضخامتشان در زمان های 1 تا 30 دقیقه بعد از رفع بار بافاصله دو دقیقه اندازه گرفته شد. نمودار میزان افت ضخامت نمونه ها نسبت به زمان های رفع بار رسم شد. نتایج نشان دادند که برگشت پرزهای فرش یک فرایند وابسته به زمان است. تغییرات افت ضخامت با افزایش زمان رفع بار در ابتدا دارای شیب بیشتری است و بهطور تدریجی کاهش می یابد و در زمانهای رفع بار بالاتر نیز به مقدار ثابتی متمایل می شود. به این معنی که بعد از حذف بار استاتیکی، مقداری تغییر شکل غیرقابلبازگشت (پلاستیک) در نمونه فرش وجود دارد. با افزایش زمان اشعه فرابنفش و دورهای سایش، بر میزان افت ضخامت نمونهها افزوده می شود و نتایج آماری نشان دادند که تأثیر تخریبی اشعه فرابنفش بیشتر از سایش است. دلیل آن می تواند تخریب ساختار مولکولی الیاف توسط اشعه فرابنفش باشد.چهار مدل ارائهشده موردبررسی قرار گرفتند. رابطه کلی حاکم بر هر مدل به دست آمد و با قرار دادن شرایط مرزی لازم در این رابطه، معادله برگشت برحسب زمان حاصل شد. معادله تئوری بهدستآمده از هر مدل بر دادههای تجربی افت ضخامت، با روش حداقل مربعات خطا، برازش شد. نتایج نشان دادند که هر دو مدل جفری بر منحنی دادههای تجربی افت ضخامت، بهخوبی برازش شدهاند. تغییر شکل غیرقابلبازگشت (افت ضخامت) پرزهای فرش، توسط مدلهای جفری بهخوبی نشان داده می شود. مدلهای ویت-کلوین و خطی استاندارد، رفتاری کاملاً برگشتپذیر دارند که با رفتار برگشتناپذیر (افت ضخامت دائمی) فرش مغایر است. کلمات کلیدی : فرش ماشینی اکریلیکی، سایش، اشعه فرابنفش ، بارگذاری استاتیکی، برگشتپذیری، مدل مکانیکی.