الیاف آکریلیک

الياف اكريليك اليافي هستند كه بيش ار ۸۵% وزن آن را واحدهاي اكريلونيتريل (-CH2-CH[CN]-)x به صورت زنجيره پليمري تشكيل داده اند.
اصول اساسي توليد الياف اكريليك

الياف اكريليك از اكريلونيتريل كه يك ماده پتروشيميايي است تشكيل شده است. معمولاً اكريلونيتريل با مقادير كمي از ساير مواد شيميايي، تركيب مي گردد تا قابليت جذب رنگ الياف توليدي افزايش يابد. الياف اكريليك به دو روش خشك ريسي Dry spun و روش تر ريسيWet spun توليد مي گردد.
اغلب الياف سلو لزي و سنتيتيك به روش اكستروژن كه عبارت است از خروج با فشار يك محلول غليظ (با غلطتي مانند عسل) از سوراخهاي كوچكي به نام رشته ساز يا Spinneret توليد مي گردند كه رشته هاي يكسره نيمه جامد پليمري را ايجاد مي كنند.

در مراحل اوليه پليمر تشكيل دهنده الياف به صورت جامد است كه براي اكستروژن بايد مايع گردد. اين كار معمولا اگر پليمر ترموپلاستيك سنتتيك ( كه نرم بوده و با حرارت ذوب مي شوند) باشد با ذوب كردن و اگر سلولوزيك غير ترموپلاستيك باشد با حل كردن در يك حلال مناسب، انجام مي پذيرد.اگر اين مواد پليمري قابليت ذوب شدن و يا حل گشتن نداشته باشند بايد به صورت شيميايي آماده سازي شده تا فرم قابل حل شدن و يا مشتقات ترموپلاستيك آن بدست آيد. با تكنولوژيهاي جديد روشهاي خاصي براي موادي كه نه ذوب شده، نه حل مي شوند و نه به صورت مشتقات مناسب در مي آيند ابداع شده است. براي اين مواد، مقدار كمي از مولكولهاي مايع مخلوط شده و واكنش مي دهند تا فرآيند اكستروژن بخوبي صورت گيرد.

رشته ساز Spinneret
Spinneret در اغلب الياف توليدي مشابه هم هستند و مانند دوش حمام عمل مي كنند. يكSpinneret ممكن است از يك تا صدها سوراخ داشته باشد. اين سوراخها بشدت به ناخالصي و خوردگي حساس هستند. مايع كه از اين سوراخها مي گذرد بايد بدقت فيلتره شود (كه اين كار در مورد محلولي بسيار غليظ راحت نيست)و در بعضي موارد Spinneret بايد از آلياژهاي فلزي بسيار گران قيمت مقاوم در برابر خوردگي ساخته شود. تعمير و نگهداري آنها نيز اهميت ويژه اي دارد و براي پيشگيري از بسته شدن سوراخهايش بايد بطور دوره اي باز شده و تميز شود.

همانطور كه رشته ها از سوراخهاي Spinneret خارج مي شوند پليمر مايع ابتدا به شكل لاستيكي درآنده و در نهايت جامد مي شود. اين فرآيند اكستروژن و جامد شدن رشته هاي بي پايان را ريسندگي Spinning مي گويند كه البته نبايد با ريسندگيSpinning در صنايع نساجي كه الياف تابيده شده به صورت نخ در مي آيند اشتباه گرفت. چهار روش Spinning رشته ها براي توليد الياف وجود دارد: تر، خشك، مذاب و ژل.

Wet Spinning

روش ترريسي قديمي ترين فرآيند توليد الياف مي باشد. اين روش براي مواد تشكيل
دهنده الياف كه در حلال حل گشته اند
استفاده مي شود. رشته ساز Spinneret در يك حمام شيميايي فرو مي رود و هنگامي كه رشته ها در آن غوطه مي خورند از ماده شيميايي حمام جدا شده به صورت جامد در مي آيند.

چون محلول مستقيما در داخل مايع مجزا كننده اكسترود مي شود اين فرايند توليد الياف wet spinning نام دارد. اكريليك، ريون، آراميد، موداكريليك و اسپاندكس مي توانند با اين روش توليد شوند.
Dry Spinning
روش خشك ريسي نيز براي مواد تشكيل دهنده الياف در داخل محلول استفاده مي شود. منتها بجاي اينكه جداسازي پليمر با رقيق سازي و يا واكنش شيميايي انجام شود، سفت كردن مواد با تبخير حلال در جريان هوا و يا گاز انجام مي پذيرد.
رشته ها در تماس با مايع جدا كننده قرار نمي گيرند بنابراين نياز به خشك كردن و بازيافت حلال را به حداقل مي رسانند. اين فرآيند مي تواند در توليد استات، تري استات، اكريليك، موداكريليك، PBI، اسپاندكس و وينيون Vinyon استفاده شود.

 

Melt spinning

در روش مذاب ريسي، ماده تشكيل دهنده الياف براي عبور از سوراخهاي رشته ساز Spinneret به صورت مذاب درآمده و سپس مستقيماً با سرد كردن به صورت جامد در مي آيد. نايلون، الفين، پلي استر، Saran و Sulfar با اين متد توليد مي شوند.
در اين روش الياف را مي توان با سطح مقطع هاي مختلف (گرد، تريلوبالTrilobal، پنج ضلعي، هشت ضلعي و غيره) از رشته ساز Spinneret اكسترود كرد. الياف با سطح مقطع Trilobal نور بيشتري را منعكس ميكنندو به منسوج مربوطه تلالو جذابي مي دهند.

الياف توخالي Hollow و پنج ضلعي Pantagonal وقتي در فرش استفاده مي شوند خاك و كثيفي را كمتر نشان مي دهند. الياف هشت ضلعي Octagonal خواص بدون درخشش دارند. الياف توخالي Hollow هوا را در خود به تله مي اندازند و باعث خواص عايق و پرزدار بودنLoft مي شود.
Gel Spinning

ژل ريسي فرآيند خاصي براي بدست آوردن الياف با استحكام زياد و يا خواص ويژه الياف است. در طي اكستروژن پليمر به صورت حالت محلول واقعي نيست. مولكولهاي پليمر مانند يك محلول واقعي كاملاً گسسته نيستند بلكه رشته هاي آنها با يكديگر در نقاط زيادي به هم متصلند تا حالتي از مايع كريستال را بسازند. اين مسئله منجر به نيروي زياد داخل زنجيره اي شده كه باعث مي شود استحكام و Tensile strength رشته حاصله بطور مشهودي افزايش يابد. علاوه براين، با نيروي كشش در طي اكستروژن كريستالهاي مايع در طول محور الياف در يك خط قرار مي گيرند. در نتيجه رشته ها با درجه بالايي از همسويي غير معمول با يكديگر از رشته ساز خارج مي شوند كه اين نيز باعث تقويت استحكام آنها مي شود. اين روش مي تواند تحت عنوان خشك-تر ريسي نيز تعريف شود چون رشته ها ابتدا از هوا و سپس براي خنك كردن بيشتر از حمام مايع عبور داده ميشوند.

بعضي از الياف پلي اتيلن و آراميد با استحكام بالا با روش ژل ريسي توليد مي شوند.
كشيدن و نظم دادن

در حين اينكه الياف اكسترود شده جامد مي شوند يا در بعضي از موارد حتي بعد از سخت شدن آنها، ممكن است رشته ها كشيده مي شوند تا از استحكام بهره مند گردند. اين كشش زنجيره مولكولها را در جهت محور الياف بيرون كشيده و همسو مي سازد. در نتيجه قدرت نخ حاصل از آن به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد.
تولید و بررسی خواص اکریلیک جاذب الرطوبه

یکی از روشهای بهبود خواص آبدوستی الیاف مصنوعی ایجاد حفره های ریز در درون الیاف است . بدین منظور برای تولید الیاف اکریلیک جاذب الرطوبت از تر پلیمر( اکریلو نیتریل/ متیل اکریلات/ نمک سدیم ۲- اکریل آمید ۲- متیل پروپان سولفونیک) (PAC ) به همراه سلولز استات ( CA ) استفاده شده است . به منظور ایجاد حفره های ریز در درون الیاف دو پلیمر با یکدیگر مخلوط شده و سپس تحت عملیات تر ریسی قرار گرفتند و در نهایت الیاف اکریلیک / سلولز استات تهیه گردید. همچنین خصوصیات الیاف اکریلیک جاذب الرطوبه (PAC/ CA ) مورد بررسی قرار گرفته و با الیاف اکریلیک معمولی و پنبه مقایسه شده است.

مقایسه خواص الیاف اکریلیک/ استات سلولز و اکریلیک معمولی و پنبه :
اکریلیک معمولی اکریلیک / سلولز استات پنبه
دنیر ۱٫۵ ۱٫۵ ۱٫۵
استحکام ( g/den ) 3 – 3.5 2.8 – ۳ ۲٫۱ – ۳
ازدیاد طول تا حد پارگی ۳۰ – ۴۰ ۲۶ – ۳۰ ۳ – ۱۰
قابلیت حفظ آب % ۳ – ۵ ۲۵ – ۳۵ ۳۵ – ۴۵
دانسیته (g/cc ) 1.17 1.19 1.54
خاصیت مویینگی ضعیف عالی خوب

با توجه به اينكه الياف اكريليك زيانهاي زيادي براي انسان دارد و همچنين با توجه به بالا بودن هزينه توليد آن ، مصرف اين نوع الياف در سراسر جهان با كاهش چشمگيري روبرو است. الياف شبه اكريليك در مقايسه با الياف پلي استر معمولي در رنگ پذيري در دماي پائين تر و فشار معمولي نتيجه مطلوب تري را دارد و در نتيجه آلودگي رنگي كمتري را نيز ايجاد مي كند قابل ذكر است كه تنوع رنگي اين نوع الياف در مقايسه با الياف اكريليك بيشتر است. از نظر حجمي اين الياف تفاوتي با الياف اكريليك ندارد و بايد اين نكته را مد نظر داشت كه قيمت اين الياف ۶۵ % الياف اكريليك است و قابليت رنگ پذيري بسيار خوبي دارند. نسل جديد اين الياف الياف مركب يا چند جزئي هستند.

الياف فوق يكي از انواع الياف مركب است كه در سال ۲۰۰۱ كشف و مصرف آن توسعه يافت كه اين الياف را مي توان جايگزين الياف اكريليك كرد. تفاوت اين الياف با ساير الياف در خواص و ويژگي آن به ويژه در سطح الياف است. روي الياف تعداد بسيار زيادي پرز وجود دارد كه قابليت نفوذ هوا را بيشتر كرده ( قابل ذكر است كه ساير الياف نمي توانند با اين نوع الياف مورد مقايسه قرار بگيرند) الياف مذكور خصوصيات بسيار نزديكي به پوست انسان داشته و مي تواند در پوشاك ، پتو، فرش ، البسه كشباف و البسه پشمي ، الياف مصنوعي ،‌ خز و … مورد استفاده قرار گيرد.

الياف شبه اكريليك داراي خواص زير هستند
۱- اين الياف در دما و فشار معمولي رنگ مي شوند ، رنگ هاي تيره اين الياف تضمين شده هستند.
۲- الياف مذكور در دماي ۹۵ تا ۱۰۰ درجه سانتي گراد ثبات رنگي خود را تا ۹۵ درصد افزايش مي دهند.
‏ ۳- تثبيت رنگ اين الياف كمي سريع تر از الياف‏ اكريليك است.‏

۴- قابليت ارتجاعي بهتر و حالت پشمي بهتر
۵- آب رفتگي در آب جوش تا مقدار ۴۰ درصد قابل كنترل است.
۶- در مصرف اين الياف ، مصرف كننده شانس انتخاب بيشتري دارد. نوع معمولي يا نوع تو خالي ( تخت ، مثلثي شكل ، هالو)
۷- ضد ‏ الكتريسيته ساكن و مقاوم در برابر گلوله شدن ‏

فوايد الياف ذكر شده به شرح زير مي باشد :
۱ – الياف فوق خصوصيات بسيار نزديكي به پوست انسان دارد.
۲ – اين الياف توانايي تركيب با پشم را دارند

۳- بعد از سوختن پس مانده يا تفاله اين الياف همانند الياف طبيعي خاكستر كربن خواهد بود
‏۴ – بعد از رنگ شدن بر روي سطح الياف تعداد بسيار زيادي پرزهاي بسيار ريز ظاهر مي شوند و عملكرد آن شبيه پشم با خاصيت جذب بسيار بالا مي باشد.
۵ – اين الياف فاقد هرگونه ضرر و زيان براي محيط است و با استانداردهاي ‏EEC ‎‏ بين المللي محيط زيست هماهنگ مي باشد.
۶ – الياف ذكر شده فاقد هرگونه مواد مضر براي بدن است

۷ – اين نوع الياف با مشخصات فني و سطح مقطع متفاوت ، كاربردهاي بسيار ي مي تواند داشته باشد.
۸ – هزينه توليد اين الياف پائين تر از الياف اكريليك است و اين نوع الياف کارخانه اکریلیک دو با استفاده از دانش فنی ( SNIA ) و پلیمریزاسیون محلولی ( DMF ) و ریسندگی تر Wet Spun با دو خط مجزا و با لیسانس شرکت Noyvallesina ایتالیایی تولید الیاف اکریلیک را در سال ۱۳۷۹ آغاز نمود . ظرفیت اسمی این کارخانه ۳۲ هزار تن در سال و با توانایی تولید انواع ظرافت های الیاف از ۴/۱ تا ۱۷ دیتکس در دو گروه براق و نیمه مات می باشد. یکی از خطوط قابلیت تولید الیاف رنگی با تکنیک Gel Dyeing را دارا می باشد.

مواد اولیه اصلی این کارخانه را اکریلونیتریل ( AN ) میتل اکریلات ( MA) یا وینیل اکریلات ( VA ) و حلال دی متیل فرم آمید ( AMF ) تشکیل می دهند.
مواد اصلی ذکر شده طی فرآیند پلیمریزاسیون محلولی به پلیمر قابل ریسیدن تبدیل شده و سپس در ناحیه ریسندگی با انجام عملیات متعدد مانند : کشش ، خشک کردن ، چین زدن ، برش و بسته بندی به الیاف نهایی ، آماده عرضه به مشتریان می گردد.

این کارخانه با داشتن فرآیند جذب کلیه مواد اضافی همراه الیاف و حفظ معیارهای زیست محیطی ، توانسته است استاندارد Oeko – Tex100 را که نشان عالی و مخصوص تولید و عرضه الیاف مصنوعی بی خطر برای سلامتی انسان به شمار می رود را از کشور آلمان اخذ نماید.
خواص قابل توجه این الیاف عبارت است از : ۱ ـ قابلیت رنگرزی راحت و مقاومت بسیار بالا در برابر شرایط جوی ـ محیطی بویژه نور خورشید ۲ ـ حفظ مقاومت بالای شیمیایی ـ فیزیکی با گذشت زمان ۳ ـ شستشوی راحت و مقاومت در برابر آفتهایی مثل بید ۴ ـ احساسی شبیه الیاف طبیعی و گرمادهی به انسان .
کاربرد عمده الیاف اکریلیک :

پوشاک : بلوزهای گرم زمستانی، جوراب ، لباسهای پشمی ، لباسهای گردباف ، کلیه دست بافت ها ( تریکو ) ، پارچه لباسهای ورزشی و لباسهای بچگانه.
منسوجات خانگی : پتو، فرش ، موکت ، پارچه های مبلمان ، پرده ، انواع چادر محافظ آفتاب و پارچه های مخملی .
منسوجات صنعتی : جایگزین الیاف آزبست ، تقویت کننده سیمان ، انواع فیلترهای گرد و غبار و لنت ترمز.
محصولات تولیدی کارخانه اکریلیک (۲)
• الیاف پتویی
• الیاف فرشی
• نوار TOW
• الیاف ویژه
خواص جالب الیاف اکریلیک :
الیاف اکریلیک از نظر آتشگیری مشابه الیاف پنبه بوده بطوریکه LOI آن ۲/۱۸ و بهترین ماده اولیه تولید الیاف کربن می باشد.
سطح مقطع الیاف با تکنولوژی ریسندگی ترریسی با حلالهای آلی لوبیایی و معدنی دایره ای شکل بوده اما با تکنولوژی خشک ریسی به صورت دمبلی شکل می باشد.
عملیات رنگرزی الیاف اکریلیک عمدتا با مواد رنگی کاتیونی انجام می شود و حداکثر ظرفیت پذیرش مواد رنگی بستگی به SI (ضریب اشباع ) دارد.
تحلیلی کوتاه بر بازار اکریلیک

اکریلیک به عنوان یک لیف مصنوعی جایگاه مهمی در صنعت نساجی ایران و جهان داراست.
اکریلیک به عنوان یک لیف مصنوعی جایگاه مهمی در صنعت نساجی ایران و جهان داراست. هر چند که در سال های اخیر مصرف این لیف در کشورهای اروپایی و آمریکایی کاهش داشته است، اما بازارهای مصرف آن به سمت کشورهای آسیایی کشیده شده است. به طوری که تولید کشور چین به تنهایی سالیانه ۸۵۰ هزار تن است که اغلب این مقدار نیز به مصرف داخلی آن کشور می رسد.

اصولاً کاهش میزان مصرف الیاف اکریلیک در اروپا و آمریکا به شرایط زندگی مردم آن جوامع بر می گردد. بالا رفتن سطح استانداردهای زندگی و سلامت در جوامع اروپایی باعث می شود تا قشر وسیعی از مشتریان به سمت اجناس و الیاف مناسب تر رفته و حتی خرید اجناس و پوشاکی از جنس الیاف طبیعی را در دستور کار خود قرار دهند، چرا که الیاف مصنوعی اساساً به مانند الیاف طبیعی با بدن سازگاری ندارند. عمده ترین تولید کنندگان الیاف اکریلیک در اروپا کشورهای ایتالیا، آلمان، اسپانیا، پرتغال و ترکیه هستند و ایران الیاف اکریلیک خود

را اغلب از کشورهای اسپانیا، آلمان (شرکت درالون) و ترکیه تأمین می نماید. تولید کمپانی درالون در حدود ۱۷۰ هزار تن در سال است. در حالی که بزرگ ترین تولید کننده اکریلیک اروپا یعنی کمپانی مونته فیبره، ۳۴۰ هزار تن در سال الیاف اکریلیک تولید می کند. لازم به ذکر است که کمپانی اصلی مونته فیبره در کشور ایتالیا فعالیت دارد. علاوه بر این در اسپانیا و چین نیز دارای کارخانه است. اغلب واردات ایران از کمپانی مونته فیبره و از شاخه اسپانیایی آن که چیزی در حدود ۱۰۰ هزار تن در سال تولید دارد، انجام می شود. این کارخانه علاوه بر ایران، بازارهای اسپانیا، پرتغال، چین، مراکش، مصر، کانادا، آمریکا و چند کشور دیگر را نیز تأمین می کند.
متأسفانه از آنجایی که همواره در ایران کمبود های متعددی در زمینه ارائه آمار و ارقام وجود دارد، در اینجا نیز می توان آمارهای ذکر شده در مورد مصرف اکریلیک در ایران را تقریبی بیان کرد.

به طور متوسط در سال ۲۰۰۶ ایران از سه کشور آلمان، اسپانیا و ترکیه حدود ۷۴ هزار تن الیاف اکریلیک وارد کرده است که ۲۵ هزار تن آن از کشور اسپانیا (شرکت مونته فیبره) بوده است. در آسیا کشورهایی مانند چین، ژاپن، تایوان، تایلند، ایران و اخیراًً هند و پاکستان تولیدکنندگان اکریلیک هستند. تولید الیاف اکریلیک در ایران در حدود ۴۵ هزار تن در سال است.
در سال ۲۰۰۶ به طورکلی ۱۴۰ هزار تن الیاف اکریلیک به ایران وارد شده است که اگر مجموع این دو رقم را حساب کنیم، چیزی حدود ۱۸۵ هزار تن خواهد شد. کارشناسان عقیده دارند میزان مصرف اکریلیک در ایران با این رقم مطابقت ندارد و به نظر نمی رسد که مصرف ایران به این اندازه باشد و بسیاری از تولید کنندگان نیز معتقدند که تجار درصدی از این ۱۸۵ هزار تن را انبار کرده اند. مصرف اکریلیک واقعی ایران در سال ۱۳۸۰، ۸۰-۷۰ هزار تن بوده است.

در مورد قیمت الیاف اکریلیک در بازار باید گفت این لیف از نظر قیمت نوسانات بسیار زیادی دارد. علت این امر ماده پایه تولید این نوع لیف است. در حال حاضر اکریلونیتریل علاوه بر نساجی ماده اولیه بسیاری از صنایع دیگر مانند صنعت پلاستیک و خودرو نیز هست. بنابراین قیمت اکریلونیتریل تنها تابع قیمت نفت نبوده و شرایط و تغییرات بازارهای صنایع پلاستیک و … نیز در تعیین قیمت آن تأثیرگذار است. نکته جالب توجه این است که امروزه تنها ۲۰% بازار اکریلونیتریل مربوط به مصرف الیاف است و مابقی در صنایع دیگر مصرف می شود. به همین دلیل قیمت الیاف اکریلیک نیز دارای نوسانات زیادی است و حتی در چند ماهه انتهایی سال ۸۵ نیز قیمت ها رشد زیادی را تجربه کرد.