در دنیای تکسچرایزینگ (بخش دوم)

مهندس مهران زهتاب

کارشناس نساجی

ق

خواهشمند است توضیحاتی در خصوص تاریخچه فرآیند تکسچره هوا به کمک جت پردازید.

در دهه ۵۰ میلادی که این رشته ابداع شد، تنها به دنبال تغییر حالت فیلامنت ها از حالت flat و صاف به حالت دارای بافت یا تکسچر به عنوان یک امکان بودند. اما در آن زمان برای کاربرد و کارایی آن در صنایع مختلف هدف مشخصی پشت آن وجود نداشت. در ابتدای این ابداع ، نخ بسیار پرزداری تولید می‌شد و  جز برای مخلوط کردن انواع رنگ‌ها و جنس‌های مختلف، کاربرد آنچنانی میسر نبود . همچنین، مصرف هوا آنقدر زیاد بود که استفاده از این روش به واسطه هدر رفتن انرژی و قیمت تمام شده بالا، به هیچ وجه به صرفه نبود. به تدریج و با گسترش دانش فنی و استفاده از تکنولوژی‌های نوین توانستند گستره کاربردهای استفاده از این نوع نخ را توسعه دهند که در ابتدا بیشتر آنرا به عنوان نخ فانتزی استفاده می‌کردند.  ماشین‌آلات در آن زمان بسیار ساده بود و صرفاً با ترکیب دو نخ، یک نخ پرزدار را به عنوان خروجی تحویل می‌گرفتند. در مواردی از فیلامنت استات و تری‌استات هم استفاده کردند و مشاهده شد که زیردست نخ خیلی جالب نیست ولی در بافت تاری و پودی حاصل مطلوبی داشت که امروزه نیز در تایرهای بزرگ به عنوان زمینه مورداستفاده قرار می‌گیرد.

شکل۱- آخرین نسل جت های تکسچره هوا

نخ تکسچره هوا به واسطه چه خواصی توانسته به عنوان یک نخ استاندارد شناخته شود؟

طی سال‌های متمادی توانستند تکنولوژی ماشین آلات را بهبود دهند اما، فشار مورد نیاز و مصرف بالای هوا کماکان معضل این روش بود. در دهه ۷۰-۶۰ میلادی با طراحی جت‌های جدید، که همچنان شرکت دوپونت سازنده آن بود، توانستند نخ‌های شدیداً درگیر بهم (کامپکت) با طول حلقه‌های (loop) کوچکتر تولید کنند تا دیگر پرزهای پراکنده بر روی نخ وجود نداشته باشد و همین عامل باعث شد تا به عنوان یک نخ استاندارد برای استفاده در روکش صندلی شناخته شود. زیرا این نوع نخ شباهت بسیار زیادی به نخ ساخته شده از الیاف طبیعی داشت و برخلاف سایر نخ‌های فیلامنتی و حتی تکسچره سنتی، زیردست لیزی نداشت و کاملاً ظاهر آن غیر پلاستیکی بود. نخ تکسچره هوا به واسطه وجود حلقه های فیلامنت و بالطبع خاصیت حبس و نگهداری هوا توانست این قابلیت را داشته باشد که سرمای زمستان و گرمای تابستان را دفع کند و عرق بدن را نیز جذب نماید. در آن زمان یا  از چرم طبیعی برای خودروهای گران یا روکش‌های پلی وینیل برای روکش صندلی خودروهای ارزانتر استفاده می‌ شد که این آخری علیرغم ارزانی ، اما به دلیل عدم برخورداری از خاصیت حبس هوا، و همچنین سمی بودن بعد از مدتها منسوخ شد و استفاده از نخ تکسچره هوا جایگزین آن شد.

                                   شکل۲-  تصویر حلقه ها در سطح نخ غیر کمپکت یا بالکی تکسچره هوا

شکل۳- یک نخ نسبتاً کمپکت تکسچره هوا در زیر میکروسکوپ

از دیگر مزایای نخ تکسچره هوا، Anti-pilling بودن آن است که به علت درگیری زیاد و کوچک بودن حلقه‌ها و بسته بودن فضای بین آنها، این ویژگی میسر شده است در حالیکه الیاف طبیعی حتی همچون پنبه و پشم ً خاصیت گلوله  شدن دارد. در واقع، خواص منحصر به فرد نخ تکسچره هوا شامل جذب رطوبت، حبس و نگهداری هوا و Anti-pilling بودن و به عبارتی مقاومت سایشی زیاد ، موجب شد تا جایگزین شدنش با الیاف طبیعی در بسیاری از موارد آغاز گردد.

شکل۴- بزرگ نمایی بیشتر از حلقه های نخ تکسچره هوا

جت این روش همچنان توسط شرکت دوپونت تولید می‌شد و متاسفانه مصرف هوا کماکان بالا بود و علاوه بر آن باید به ازای هر کیلو تولید، مبلغی به دوپونت پرداخت می‌شد؛ از این رو، قیمت تمام شده بسیار زیاد بود.

با گذشت زمان و ادامه تحقیقات دانشگاهی، در دهه ۸۰ میلادی، شرکت هبرلاین که قدیمیترین ماشین‌ساز تکسچرایزینگ دنیا (معروف به هلانکا) بود، وارد صنعت جت سازی شد و البته با کمک دانشگاه‌های مختلف. به واسطه دانش فنی کسب شده و خریداری شده و به کارگیری چند محقق غیر بومی، آنها توانست تکنولوژی جدید ساخت جت های تازه ای را طراحی و پیاده نمایند. بعضی از جت‌های ساخت هبرلاین شاید مصرف هوایی به اندازه ده درصد جت‌های دوپونت داشت و همچنین امکان تولید نخ‌های ظریف از دیگر مزایای جت هایش بود. بدین ترتیب، نخ‌های تکسچره هوا توانست وارد دنیای پوشاک نیز شوند.

شکل۵- آخرین نسل از جت دوپونت

اولین جتی که بدین منظور در شرق دور  بسیار مورد استقبال قرار گرفت، جت‌هایT311  بود و تایوانی‌ها، کره‌ای‌ها و ژاپنی‌ها توسط این جت شروع به تولید نخ مورداستفاده در پوشاک کردند که در آن زمان نخ peach Skin به راحتی و با سرعت مطلوب توسط این جت تولید می­گشت. از زمان به بعد، تقریباً شرکت دوپونت ساخت جت‌های تکسچره هوای خود را متوقف کرد و تنها به تولید یک مدل بسنده نمود.

شکل۶- جت متداول تکسچره هوا

جت‌های ساخت شرکت هبرلاین از آلیاژ تنگستین – کارباید  تولید می شد که بسیار گران و کم دوام ( بین ده ماه تا یک سال ) بود که همزمان با پیشرفت صنعت سرامیک ، به تدریج با جت های سرامیکی جایگزین شد و قیمت آنها را کاهش و دوام و طول عمرشان افزایش یافت. از آن زمان، روش تکسچره هوا به یک شیوه مقرون به صرفه و اقتصادی برای صنعت نساجی تبدیل شد و با وجود اینکه همچنان گران بود، اما گستره وسیع کاربردهایش موجب شد که قیمت آن در بیشتر موارد به چشم نیاید.

شکل۷- دو نسل جت سرامیکی

استفاده از نخ تکسچره هوا در چه بخش‌هایی از صنعت پوشاک بسیار رواج یافت؟ علت آن چه بود؟

نخ‌های تکسچره هوا جایگزین نخ‌های پلی‌استر/پنبه ریسیده در چله فرش ماشینی شد و موجب شد تا استحکام و دوام محصول افزایش و قیمت کاهش یابد و تولید نیز راحت‌تر صورت پذیرد. زیرا در هنگام بافت، به دلیل عدم وجود الیاف آزاد و پراکنده هیچ پرزی وجود نداشت. حدود بیست سال پس از استفاده این نخ در فرش ماشینی توسط آمریکایی‌ها،  این مورد اکنون مورد استقبال ایرانی‌ها هم قرار گرفته.

به تدریج از نخ تکسچره هوای نایلونی و پلی پروپیلینی در پوشاک ورزشی و البسه زیر هم استفاده شد. زیرا الیاف pp دارای خاصیت هایژنیک است و برخلاف تصوری که در مورد ایجاد حساسیت این نوع الیاف در اثر تماس با بدن وجود دارد، این الیاف به دلیل جذب رطوبت صفر و عدم توانایی در نگهداری رطوبت، کاملاً بهداشتی هستند و امکانی برای رشد باکتری فراهم نمی‌کنند؛ در حالیکه، الیاف پنبه‌ای به دلیل حبس رطوبت به مدت طولانی و خشک نشدن سریع این مشکل رادارند. از سوی دیگر، تماس مستقیم الیاف pp که زیر دست پلاستیکی دارد با بدن، برای فرد احساس ناراحتی به همراه می‌آورد که صد البته این مشکل هم با تولید نخ‌های تکسچره هوای pp رفع شده که در آن زیردستی پنبه‌ای مانند و غیرمصنوعی ایجاد می‌کند. همچنین، خاصیت حبس هوا هم که در اثر تکسچره هوا به وجود آمده باعث شده که با وجود امکان جذب رطوبت از بدن توسط این نخ ، به دلیل ذات فاقد جذب رطوبت pp ، این خیسی را در خود نگه ندارد و به محیط پس بدهد. عملاً در این روش، پوشاک زیر نایلون و pp نقش ممبرین را ایفا می‌کند که از یک طرف رطوبت را جذب و از طرف دیگر، دفع می‌کند. از این نخها به دلیل خاصیت مشابه در جوراب ورزشی و ژرسه تیم های ورزشی هم استفاده می‌شود.

از سال ۱۳۸۰، تکنولوژی تکسچره هوا وارد ایران شد* و از آنجایی که بضاعت عمومی کشور کم است، تمایل به استفاده از الیاف با قیمت متوسط همچون نایلون کماکان پایین است. از این رو، تولیدکنندگان صرفا به سوی استفاده از الیاف پلی‌استر روی آورده و به بررسی کاربردهای این نخ پرداختند. نتایج حاصله نشان داد که ظریف‌ترین نمره نخی که مطلوب تولید بازار ایران بود ، مورداستفاده در پوشاک شبه فاستونی قرار می گرفت  و بعد از آن، به فکرتولید نخ‌های ضخیم و نیمه ضخیم افتادند. از این رو، گستره کاربرد این نوع نخ به تولید پتوهای مسافرتی، فیلترهای صنعتی، پرده، برزنت یا روکش کانتینر، پوشاک نظامی همچون کوله پشتی و پشت کار تریکو که قبلا از نخ شنل استفاده می‌شد، گسترش یافت : بسیاری از تولیدات جدید نخ مزبور برای نخستین بار در ایران ابداع گردید .در صنعت جین هم از نخ تکسچره هوا پلی‌استر هم استفاده شد ( کما اینکه در جین های ظریف برندهای معروف نیز مورد استفاده قرار می گیرد ) اما بنده توصیه نمی‌کنم که از نخ پلی استر برای قسمت‌هایی از لباس که در تماس با بدن است، استفاده شود زیرا پلی استر در آن ضخامت ، احساس مناسبی ندارد .

علت استفاده از نخ تکسچره هوا در صنعت فرش چیست؟

آمریکایی‌ها از نخ تکسچره هوا پلی‌استر به دلیل استحکام بالا و نداشتن پرز و بالابودن راندمان بافت ، در چله فرش ماشینی استفاده کردند . در ایران ، از این نوع نخ علاوه بر تار به جای پود و خاب و پود مجازی فرش هم استفاده می شود . البته شخصا پلی‌استر را به علت resilience پایین ، برای استفاده در خاب توصیه نمی‌کنم زیرا پاخور مناسبی ندارد . عملا به همین علت ، صنعت فرش ماشینی به تدریج به سمت تولید فرش با خاب pile‌ های کوتاه رفت و به دلیل دامنه و کنترل خوب shrinkage  در این روش، امکان تولید خاب pile‌ های برجسته از پلی استر هم فراهم شد. اما باید معترف بود که درنهایت بعد از مدتی این برجستگی نمدی می‌شود و ظاهر خود را از دست می‌دهد ، لذا این سبک بافت صرفا برای تابلو فرش و دکور مناسب دیده می شود .

نخ تکسچره هوای پلی‌استر در پود مجازی توانست به خوبی جایگزین الیاف دیگر شود و ماشین‌ساز‌ها هم توصیه به استفاده از این نخ کردند. درواقع، پود مجازی تنها برای ایجاد یک سری لوپ های بافت گلیم است که در نهایت به عنوان نخ هرز، به دور ریخته می‌شود.

شکل۸- ظاهر نخ تکسچره هوا در ترکیب با لایکرا

شکل۹- ظاهر یک نخ بسیار پرز دار تکسچره هوا به عنوان رقیب بسیار ارزان و نسبی نخ شنیل

همچنین، این نوع نخ جایگزین مطلوبی برای نخ جوت در صنعت فرش است. زیرا جوت ذاتا نخ بد انعطافی بوده که باعث می‌شود فرش در جهت عرض حالت چوبی داشته باشد. از این رو، استفاده از نخ تکسچره هوای پلی‌استر به دلیل نرمی و مقرون به صرفه بودن، به عنوان جایگزین مناسبی استفاده می شود. تنها نکته حائز اهمیت در راستای مطالب ذکر شده این است که بافنده باید از مهارت و اطلاعات کافی در استفاده از این نوع نخ به جای جوت و یا در پود بهره‌مند باشد. زیرا، اگر در تنظیمات ماشین و باز شدن دهنه بافت اشتباهی صورت گیرد، منجر به پاره شدن چله توسط نخ پود می‌گردد و عواقبی همچون توقف بافت و هزینه بیشتر را به همراه خواهد داشت.

به طور کلی، مزایای رقابتی نخ تکسچره هوا با الیاف طبیعی چیست؟

آنچه که باعث شد تا تلاش شود نخ تکسچره هوا با الیاف طبیعی همچون پنبه، اکریلیک، پشم و …. شبیه‌سازی گردد ، وجود لوپ یا حلقه های ریز روی سطح آن بود و همین شبیه‌سازی و تنوع بالای نمره نخ، منجر به جایگزینی آن با انواع نخ در دامنه وسیعی از ظرافت و ضخامت گردید. صنعت تکسچرایزینگ DTY بیشتر توانسته در صنایعی که نیاز به خاصیت کشسانی داردخصوصا گردبافی ، ورود نماید؛ اما، با تزریق لاکرا به نخ تکسچره هوا هم می‌توان  این ویژگی را به وجود آورد و عملاً در اکثر رشته‌های صنعت نساجی می‌تواند با الیاف طبیعی رقابت نماید. و همچنین در صورت مصرف نایلون یا PTT به عنوان مواد اولیه گاها نیاز به وجود لایکرا نیز نبوده می توان به راحتی از آن در گردبافی استفاده نمود .

خواهشمند است توضیحاتی در خصوص ماشین‌آلات تکسچرایزینگ جت هوا و تکنولوژی‌های آن بفرمایید.

در مورد این ماشین‌آلات باید عرض کنم که اگر تنها یک جت تکسچره هوا داشته باشیم بدون ماشین هم ، با تزریق هوا و دو نخ، می‌توان یک نخ تسلان ( نام تجاری این نخ ) تولید کرد ! در واقع، هوا به طور خودکار این نخ‌ را از جت پرتاب می‌کند ولی نخی که به این روش تولید شود بسیار پرزدار خواهد بود ؛ یعنی، با یک جت تکسچره هوا و یک بوبین پیچ می‌توان یک نخ تکسچره هوا دریافت کرد اما با لوپ ها یا حلقه‌هایی در حد چند میلی‌متر که دیگر کاربردی ندارد، مگر اینکه به عنوان پُرکننده یا لایی مورداستفاده قرار گیرد.

شکل۱۰- نحوه قرار گرفتن جت در ماشین

ماشین‌آلاتی که از دهه ۵۰ تا دهه ۷۰ میلادی تولید می شدند بسیار ساده بود و تنها دارای دو تغذیه نخ به منظور ترکیب روکش و مغزی و تولید نخ دو جزئی بود که برای کمتر کردن پرزها، فرآیند کشش یا استابیلایزینگ در حین انجام عملیات به نخ‌ها وارد می‌شد. امروزه هم از این روش برای تولید نخ مورد استفاده در خاب فرش یا نخ FOY استفاده می‌گردد اما، دیگر کنترل حرارت، Elongation، Shrinkage در دست تولیدکننده نبوده و نخ ورودی با هر مزایا و معایبی، یک نخ با همان ویژگی‌ها را حاصل دارد و امکان اعمال تغییرات موردنیاز وجود ندارد.

شکل۱۱- جت های ترکیبی برای کاهش قیمت

با تجاری شدن نخ POY، نیاز به کشش و حرارت همزمان شد. زیرا، POY (Partially Oriented Yarn )  نخ پلیمریست که از لحاظ زنجیره مولکولی کاملاً کشیده نشده و شکل نگرفته است. زمانی که تحت کشش قرار می‌گیرد، زنجیره‌های مولکولی از هم باز می‌شوند و یک ساختار نسبتا منظم را ایجاد می‌کنند که  FOY (Fully Oriented Yarn) نامیده می‌شود. ضمنا درصورت اعمال کشش به زنجیره‌های مولکولی POY بدون دادن حرارت، بعضی از زنجیره‌ها یا از هم پاره می‌شوند یا تا حدی مجدداً برگشت به حالت اول خواهند داشت .ولی اگر تواما با کشش ، به نخ گرما داده شود، کشش زنجیره‌های مولکولی راحت‌تر و با دوام تر می‌گردد. کشش با غلتک اعمال می‌شود ولی حرارت دادن به نخ می‌تواند با شیوه‌های مختلف صورت پذیرد. بهترین روش برای همه نخ‌ها، استفاده از هیتر تماسی همانند ماشین DTY است. روش دیگر،  Hot Pin  است که یک سطح مدور داغ و ثابت می‌باشد و نخ به دور آن می‌پیچد و در اثر کشش نخ با اصطکاک، از روی آن کشیده می‌شود.

شکل۱۲- هات پین

گودت داغ، طریقه دیگری از اعمال حرارت است که به صورت یک غلتک داغ چرخشی است.

شکل۱۳- گودت داغ

به طور کلی، ماشین ایده‌آل دستگاهی با اعمال حرارت یکنواخت به تمام سطوح نخ است تا در اثر کشش یکسان، هم رنگ‌پذیری و هم استحکام یکسانی در کلیه نقاط داشته باشد. از این رو، بهترین روش هیتر تماسی است اما فضای اشغال شده توسط این نوع سیستم حرارتی بسیار زیاد است و به علت مسیر طولانی نخ، امکان کنترل یکنواختی و افزایش سرعت تولید وجود ندارد و همین مسیر طولانی منجر به افزایش ارتعاش نخ، کاهش سرعت تولید و انزجار کارگر به هنگام نخ کشی می‌گردد.

شکل۱۴- ماشین تولید نخ ظریف به کمک هیتر تماسی

در روش Hot pin، یک نخ در اثر اصطکاک با یک سطح داغ گرم می‌شود و طبیعی است که به علت عدم اعمال کشش یکسان، نخ تولیدی از رنگ‌پذیری و استحکامی یکنواختی برخوردار نباشد و در اثر اصطکاک، محدودیت در سرعت وجود داشته باشد؛ زیرا، با افزایش سرعت احتمال فیلامنت یا نخ پارگی بسیار محتمل می باشد . این روش برای نخ های رنگی مستربچ و ظریف توصیه می‌شود و در جاییکه راندمان بالایی برای تولید نیاز نباشد که در برخی موارد محدود ، در ایران پاسخگو می باشد .

شکل۱۵- تصویر قرار گرفتن نخ پی او وای روی هات پین

 شیوه دیگر اعمال حرارت، استفاده از گودت داغ است که بسیار سریع بوده و در ماشین فضای بسیار کمتری را اشغال می‌کند؛ اما، در مقایسه با دیگر روش‌ها گران‌تر است: خصوصا اینکه  اگر گودت تغییر دمای زیادی داشته باشد، نخ نایکنواختی به لحاظ رنگ‌پذیری خواهیم داشت . پس باید گودت با طراحی و سخت بسیار مرغوب بر روی این دستگاه‌ها نصب شود و همین امر عاملی برای گران‌تر بودن آن نسبت به استفاده از هیتر تماسی و Hot Pin است.

از این رو، برای تولید نخ های ظریف و با کیفیت از POY   ، به منظور کاهش قیمت و افزایش کیفیت نخ، می‌توان از تلفیق گودت و هیتر تماسی استفاده کرد. بدین صورت که به جای دو هیتر، هیتر اول را تماسی قرار داد تا حرارت لازم را برای اعمال کشش یکنواخت به نخ بدهد و برای ست کردن نخ از گودت داغ استفاده نمود که در آن نیازی هم به گودت بسیار مرغوب نیست. چون صرفا قسمت کشش مؤثر بر رنگ‌پذیری است و بعد از تکسچرایزینگ، داغ کردن برای خشک کردن و ست کردن نخ است؛ یعنی اینکه قطر حلقه‌ها کوچک تر و حالت نخ پایدار تر شود.

اما برای تولید نخ های متوسط و ضخیم با کیفیت یکنواخت در رنگپذیری و کشش ؛ چاره ای جز استفاده از گودت داغ در ناحیه کشش نمی باشد ضمن اینکه ماحصل این روش می تواند منجر به ارگونومی خوب در نخ کشی و رضایت خاطر کارگران گردد.

شکل۱۶- شماتیک کاملترین نوع ترکیب از ماشین تکسچره هوا شامل گودت های داغ برای کشش پی او وای . جت . هیتر داغ برای خشک کردن و کوچک کردن اندازه حلقه ها . بوبین پیچ با داف اتوماتیک

* اولین ماشین تکسچره هوا برای مصرف نخ CF pp در سال ۱۳۵۷ توسط نساجی کاشان به عنوان ماشین تولید نخ فانتزی و با  ۸ چشمه خریداری شد و متاسفانه به دلیل شرایط عمومی جز در حد نمونه گیری به تولید نرسید .

شکل۱۷- تصویر بعضی از موارد مصرف نخ تکسچره هوا