SUPERVISOR
Mohammad Ghane
محمد قانع (استاد راهنما)
STUDENT
Hossein Sarlak
حسین سرلک
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Investigation into thermal protective behavior of multilayer fabrics used for low radiant heat protection
Polyethylene terephthalate (PET) fiber, which is a type of polyester fiber, is the most widely used as a synthetic fiber due to its good physical and chemical properties. It is also well known that PET fiber is dyed using disperse dyes with carrier or at high temperature (120-130°C), owing to its hydrophobic nature and highly compact molecular structure. To improve the physical and chemical properties of the polyesters fibers, the Polyester fibers can be modified. Heat setting is one of the methods to modify the Polyester fibers. Marvin in 1954 investigated the effect of thermal treatments on the dye uptake of polyester fibers. Dye uptake first diminished on increasing the heat-setting temperature up to 170-200, beyond which dye uptake increases in heat-setting temperature. Others workers Leube, Merian, Schreiner and Donze also have examined the influence of heat setting treatment on the dye uptake of polyester fibers. In this study polyester fibers was dry heat set at 160, 180, 200, 220?C, steam set at 100, 120?C and water set at 100, 130?C. The Polyester nano fibers produced by electrospining. Thermodynamic and kinetic parameters of dyeing on the heat set, steam set, water set polyester fibers at different temprature were investigated and compared with Nano polyester fibers. Thermodynamic and kinetic parameters such as standard affinity, enthalpy change, entropy change and diffusion coefficient were calculated. The results show that minimum standard affinity and maximum negative value of enthalpy and entropy change obtained for heat setting polyester at 160°C. As the temperature of heat setting is increased from 160°C to 220°C, the standard affinity is also increased. Also in the case of steam setting and water setting polyester fibers, as the temperature increased the standard affinity decreased. For all of the samples, as the temperature of dyeing increased the diffusion coefficient also increased. The standard affinity of polyester nano fibers were higher than PET. Keyword : polyester, setting, Thermodynamic, kinetic, parameters, temperature.
در این تحقیق به یکی از مهمترین فرایندهایی که در کارخانجات نساجی انجام می شود؛ رنگرزی الیاف پلی استر با رنگ دیسپرس پرداخته شده است. با توجه به افزایش روز افزون نیاز به الیاف مصنوعی و با توجه به اصلاحات بی شماری که به منظور بهبود شرایط رنگرزی، جذب وهمچنین بهبود کیفیت کالا وصرفه جویی در مواد اولیه ،می توان انجام داد لازم است مطالعات بیشتری در این زمینه صورت بگیرد. نحوه رفتار الیاف پلی استر در تثبیت های مختلف متفاوت است. بررسی این تفاوتها می تواند در بهبود روشهای رنگرزی این الیاف استفاده شود. برای بررسی بیشتر تحقیقی با عنوان مطالعه شیمی فیزیک جذب رنگ دیسپرس روی پلی استر، نانو الیاف پلی استر و از همه مهمتر پلی استر های تثبیت شده به روشهای مختلف مطرح گردید. برای این منظور ابتدا الیاف پلی استر با هوای خشک در دماهای 160، 180، 200 و 220 درجه سانتی گراد و بخار اشباع در دمای 100 و 120 درجه سانتی گراد و با آب داغ در دماهای 100 و 130 درجه سانتی گراد تثبیت می شوند سپس الیاف پلی‌استر تثبیت شده و تثبیت نشده با استفاده از رنگهای دیسپرس رنگرزی می شوند و پس از رنگرزی با محاسبه‌ی پارامترهای شیمی فیزیکی (افینیته، آنتالپی، آنتروپی و ضریب نفوذ) به بررسی خواص رنگرزی آنها پرداخته می‌شود. با توجه به حرکت فناوری به سمت تکنولوژی نانو، شیمی فیزیک جذب رنگ دیسپرس برروی نانو الیاف پلی‌استر نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای رنگرزی الیاف پلی استر تثبیت شده، بدون تثبیت و نانو الیاف پلی‌استر از دو رنگ C.I.Disperse Yellow 23 و C.I.Disperse Blue 183 با ساختار و وزن مولکولی متفاوت استفاده شده است. رنگرزی به دو روش کریر و HT انجام می‌شود. رنگرزی به روش کریر در دماهای 90 و100 درجه سانتی گراد و روش HT در دماهای 120 و130 درجه سانتی گراد انجام می‌گیرد سپس با استفاده از ترسیم ایزوترم جذب و محاسبه‌ی شیب ایزوترم مقدار افینیته، آنتالپی، آنتروپی محاسبه می‌شود. با بدست آوردن مقدار جذب رنگ در زمانهای مختلف می توان میزان ضریب نفوذ را محاسبه کرد. نتایج حاصله نشان دهنده کاهش جذب رنگ، کاهش افینیته، کاهش ضریب نفوذ و افزایش مقدار منفی آنتالپی و آنتروپی الیاف تثبیت شده با هوای داغ در دمای 160 درجه سانتی گراد نسبت به الیاف پلی‌استر تثبیت نشده و افزایش جذب رنگ، افزایش افینیته، افزایش ضریب نفوذ و کاهش مقدار منفی آنتالپی و آنتروپی با افزایش دمای تثبیت با هوای داغ تا 220 درجه سانتی گراد می‌باشد.در الیاف پلی استر تثبیت شده با بخار اشباع و آب داغ با افزایش دمای تثبیت میزان جذب رنگ، افینیته استاندارد رنگ به لیف و ضریب نفوذ رنگهای دیسپرس به لیف کاهش و مقدار منفی آنتالپی و آنتروپی افزایش می‌یابد. به دلیل آمورفیسیتی در نانو الیاف پلی‌استر مقدار جذب رنگ به میزان قابل توجهی افزایش داشته و متعاقب آن مقدار افینیته هم افزایش داشته است. واژگان کلیدی: پلی‌استر، رنگ دیسپرس، تثبیت، ایزوترم جذب، پارامترهای شیمی فیزیکی امروزه توجه به محافظت در برابر تشعشعات گرمایی بسیار مورد توجه می باشد چرا که هر ساله هزاران نفر در مواجهه با تشعشعات گرمایی ناشی از عوامل مختلف دچار آسیب‌های فراوان می شوند. در برخی صنایع از جمله ذوب آهن، ریخته گری، کارخانه‌های شیشه‌گری و غیره کارگران در معرض تشعشعات گرمایی بالایی قرار دارند. بنابراین مسائل ایمنی و حفاظت در برابر تشعشع گرمایی در این صنایع از اهمیت بالایی برخوردار است. در بخش صنایع نظامی نیز محافظت سربازان در برابر تشعشعات گرمایی ناشی از انفجار انواع سلاح‌های جنگی حائز اهمیت است. تشعشع گرمایی شامل اشعه مادون قرمز، نور مرئی و قسمتی از اشعه فرابنفش است. سطوح انعکاسی و صیقلی در فراهم آوردن محافظت در برابر تشعشع حرارتی کاربرد دارند. در این میان سطوح آلومینیومی به دلیل ضریب انعکاس بالا و سطحی صاف و صیقلی برای محافظت در برابرتشعشع حرارتی کاربرد فراوان دارند. در این پروژه به بررسی رفتار پارچه‌های چندلایه محافظ، در برابر تشعشع حرارتی پرداخته شده است. همچنین قرار گرفتن پارچه چندلایه در برابر تشعشع حرارتی با استفاده از نرم‌افزار FLUENT-GAMBIT شبیه‌سازی و نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی با نتایج حاصل از آزمایشات مقایسه شد. پارچه چندلایه شامل یک لایه فویل آلومینیومی، یک لایه پارچه شیشه‌ای و یک لایه پارچه پنبه‌ای است. عامل متغیر در آزمایشات این پروژه ضخامت پارچه شیشه‌ای و عامل متغیر در شبیه‌سازی ضخامت پارچه شیشه‌ای و فویل آلومینیومی است. در آزمایشات، دمای سطحی از پارچه چندلایه که در تماس با بدن قرار دارد یا همان سطح پارچه پنبه‌ای و میزان شار عبوری از پارچه چندلایه اندازه‌گیری شده است. در شبیه‌سازی نیز دمای سطح پارچه پنبه‌ای به دست آمد و با نتایج حاصل از آزمایشات مقایسه شد. . با توجه به فرضیاتی که برای مدل‌سازی در نظر گرفته شده است این اختلاف بین نتایج به دست آمده قابل توجیه می‌باشد چرا که اولا از هوای بین لایه‌های پارچه ثانیا از هوای بین ساختار بافت پارچه پنبه‌ای و ثالثا از مقاومت حرارتی چسبی که برای چسباندن لایه‌ها استفاده می‌شود صرف‌نظر شده است. کلمات کلیدی : تشعشع حرارتی، پارچه چندلایه، پارچه شیشه‌ای، فویل آلومینیومی، شبیه‌سازی.