چكيده :
طرح استفاده از الياف نساجي ترموپلاستيك شكل گرفته است ، كاربرد جديدي از نانو ساختارهاي سطحي يك نمونه از رول امباسينگ شكل گرفته در جايي كه يك فلز انعطاف پذير برجسته كه طرح در سطح آن برروي يك سيلندر فلزي سوار شده است با تنظيم دقيق پارامترهاي فرآيند‌، شبكه هاي دوره‌اي با جزئيات واحد زير بوده انتقال پيدا ميكند ،برروي الياف پلي استر با قطر ۱۸۰ ميكرومتر .
كلمات كليدي : رول امباسينگ ، قالب ترموپلاستيك ، الياف نساجي .

۱- مقدمه :
بسياري از پيشرفت هاي تكنولوژي توليد الياف مصنوعي مبني بر توسعه ( تغيير ) در سطح الياف مي باشد [۱] در بيشتر موارد الياف پروفيلي ( سطح مقطع غير دايره‌اي ) به وسيله نازل اسپينرت ، به ايجاد يك سطح پروفيلي در طي ريسندگي ليف مي انجامد به هر حال اين تكنولوژي ۲ اشكال دارد :
۱- پروفيلي شدن فقط در جهت طولي اتفاق مي افتد ( پروفيلي شدن طولي )
۲- شكل پروفيلي محدود به شكل نازل اسپينرت ، ويسكوزيته مواد شكل دهندة الياف و تورم در طي الكستروژن كردن الياف مي باشد بنابراين سطح الياف نسبتاً زبر مي باشد

در نتيجه بسياري از اثرات مبني بر سطوح نانو ساختاري نمي تواند كاربردي موثر داشته باشد با توليد برجستگي هايي در موقعيت مكانيي دلخواه ( پروفيل افقي ) مشخصات مهم سطح الياف ، ممكن است در محدودة وسيعي بهبود پيدا كند (‌گسترش پيدا كند )

نمونه هاي امكان پذير عبارتند از :
– منسوج با افزايش مساحت سطح كه قادر است ، مقدار زيادي از رطوبت را برداشت كند و توانايي خشك شدن سريع بااجاره دادن آب در چسبيدن به سطح بدون نفوذ به داخل ليف .
– نخ با استحكام كششي بالا به وسيلة افزايش اصطكاك بين تك ليف ها
– دستمال كاغذي ساخته شده براي كاربرد پزشكي باكنترل رشد سلول

– اين مقاله روشي ارائه مي دهد كه چگونه الياف مي توانند داراي ساختار سطحي شوند .
با استفاده از رول امباسينگ(‌همچنين وب امباسينگ ناميده مي شود ) ( به شكل ۱ توجه كنيد )

برجستگي هاي طرح از يك غلتك منقوش بر روي سطحي از ليف كه با شكل گيري از يك مادة ترموپلاستيك در يك دماي مناسب بالاي دماي انتقال شيشه‌اي (Tg) منتقل مي شود . اين پروسه به امباسينگ داغ برروي سطح نازكي از صفحة‌پليمري براي ساخت المنت هاي نوري شباهت دارد [‍۲] يا برروي لاية‌نازك مقاوم ترموپلاستيك در فرآيند چاپ نانو استفاده مي شود [۵-۳] و چاره‌اي براي روش هاي قطع عضو ليزري مي باشد

۲- رول امباسينگ برروي فويل ( صفحة فلزي نازك ) و الياف :
در رول امباسينگ از سطح با مساحت هاي بزرگ ، مثلاًٌ‌ در امباسينگ داغ (‌هات امباسينگ)‌يك ساختة برجسته (‌منقوش ) برروي لاية پليمر ترموپلاستيك فشار وارد مي كند .
يك لاية‌نازك فلز قابل خم شدن برروي غلتك منقوش مورد استفاده قرار مي گيرد كه مي تواند به عنوان يك پوشش برروي سيلندرنصب شود تا كنون لاية مصرفي يك لاية نازك پليمري يا فويل يا پارچة بافته شده بوده است ‍]۶] چنانچه سيلندر دوران كند طرح از غلتك منقوش خميده به صورت مداوم برروي فويل كه به سمت شكاف دو سيلندر تغذيه مي شود ، فشار وارد مي كند .

 

سپس تا زماني كه به سمت بيرون شيار حركت مي كند قالب مي خورد فويل وقالب ( شكل )‌در حرارت پايدار نيستند زيرا فقط وقتي كه سيلندر سخت ، داغ هست در تماس با سطح فويل مي تواند دماي پليمر در آن محل را در حدود دماي Tg بالا بياورد .

پروسه حالتي براي شكل دهي دارد كه اجازه مي دهد سطح با دوام خوب تغيير شكل دهد بدون اينكه تأثيري بروي شكل فويل داشته باشد رول امباسينگ يك پروسة مناسب براي توليد در مقياس صنعتي مي باشد در سرعت ۰٫۲۵m/sel ؟؟ فويل با ضخامت ۶۰cm توان عملياتي ۰٫۱m2/s قابل دستيابي مي باشد

آن مي تواند سطوح بزرگ را فلس دار كند و براي توليد واشرهاي زير فرايند تركيب مجدد ( به عنوان مثال براي استفادة مرحله‌اي و تكرار امباسينگ ) و مناطق بزرگ آبكاري داراي پيشرفت مي باشد [۷٫۸]

بنابراين براي فويل ساخت الياف يك تكنولوژي مداوم ضروري مي باشد .
به هر حال يك غلتك منقوش برروي ليف استفاده مي شود كه باعث مي شود ليف كوبيده و نرم شود وتغيير شكل دهد و ساختار فقط در يك منطقة‌محدودي مي تواند انتقال پيدا كند آن منطقه‌اي كه مستقيماً در معرض غلتك برجسته قرار گرفته است (‌شكل ۲)

اگر قادر باشيم اين تغيير شكل را نگه داريم مي توان با استفاده از امباسينگ توسط غلتك هايي از طرفهاي مختلف تمام محيط اطراف ليف را پوشش داد همپوشاني امباسينگ در بيشتر موارد مي تواند پذيرفته شود ، چنانچه مواد ترموپلاستيك اجازة شكل گيري مجدد بدهند چنانچه الياف بتوانند در طي پروسة شكل گيري ، كمي در جهت موادي با طول بچرخند به عنوان مثال به وسيلة وارد كردن نيروي پيچشي در اين مورد روشي ايجاد شده است كه مي تواند تمام الياف را در مرحلة امباسينگ قادر به چرخش كند .

۳-آزمايشات
براي رول امباسينگ برروي فويل و پليمر ، بوش ( صفحة الكتريكي ) بزرگ و صاف از جنس نيكل با ضخامت تقريبي استفاده مي شودبوش با همين ضخامت همچنين براي رول امباسينگ الياف مناسب مي باشد آنها داراي سختي كافي مي مباشند و مي توانند به دور يك سيلندر با قطر چند سانتيمتر ، خميده شوند در اين آزمايش ، بوش برروي يك سيلندر فلزي قطر ( ۵۰mm) نصب مي شود و يك مهرة ‌فلزي پهن ثابت استفاده شده اين سيلندر از روبرو برروي يك سيلندر دوم بي شكل نصب مي شود ( شكل ۳)

توضيحات شكل ۳:
رول امباسينگ سوار شده سيلندر زيري بدون بوش نصب شده است با راهنماي ليف ( چپ و راست ) و فشار به سمت يك سيلندر فلزي بي شكل كوچك ( بالا ) محل عبور الياف به وسيلة‌يك خط تيره نشان داده شده است .

( سيلندر بي شكل ) داغ شده و يك فن هواي داغ در صورتي كه محيط در دماي محيط نگهداشته شود استفاده مي شود و ليف از ميان يك شكاف ( شيار ) بين سيلندرها هدايت مي شود چنانچه سيلندر در حال چرخش باشد طرح از سيلندر بزرگ به صورت مداوم برروي سطح ليف انتقال پيدا مي كند زماني كه در غلتك برجستة‌امباسينگ ( شكل ۲) دماي تقريبي به دست آيد ، براي الياف مصنوعي بسيار مناسب مي باشد براي مثال پلي استر (PET –PES Tg80-100) و پلي آميد (PA66Tg90-95, PA6Tg80-85) به هر حال كيفيت براي دماي فرآيند و فشار فقط ارزيابي‌ها را براي نصب جاري به هم مي زند .

۳-نتايج :
شكل ۴ يك رول امباسينگ الياف PES ( قطر ۱۸۰) رانشان مي دهد كه در طرح نصب شده در شكل ۳ استفاده مي شود در نتيجه يك تيرك (‌master) ، يك بوش نيلكي با لبه سينوسي و ۲۰۰nm عمق استفاده مي شود .

در نتيجة اصلي گزارش شده است كه :
– رول امباسينگ اجازه مي دهد سطح الياف PES به صورت مداوم شكل بگيرد با سرعتي به مقدار دهم mm/s و دماي C°۲۱۰ شبيه به آن چيزي كه در امباسينگ داغ با يك سطح برجستة مسطح وجود دارد ساختار برجستگي هاي دوره‌اي به وضوح قابل مشاهده مي باشد

– شكل ۴: گراف SEM از يك رول امباسينگ الياف PES
a) مناطق طرح با قالب خميده به وسيلة‌يك فلش در سمت راست نشان داده شده است
b) بزرگنمايي نشان داده شده و با برگرداندن سينوس لبه
c) الگوي نشان داده شده از الياف تحت فشار

۵- نتيجه
نتايج نشان داد كه رول امباسينگ مي تواند براي ساختار جانبي سطح الياف پليمري به كار مي رود يك دماي فشاري محدودة سرعت ،؛ براي الياف ؟؟؟جنس قالب ريزي مي شود ، كه اجازه مي دهد طرح برروي الياف زمنيه شكل بگيرد ، در حالي كه مغزي الياف فقط به صورت جزئي تغيير شكل پيدا مي كند اين مهم به دليل اينكه الياف نياز دارند شكل ماكروسكوپي و خواص مكانيكي به مراحل مختلف فرآيند الياف مربوط هست نگه دارند و براي كاربردهاي خاص در آينده خواص فيزيكي الياف تكي اندازه گيري خواهد شد و وضعيت فرآيند براي الياف قطرها و مواد مختلف تعيين مي شود تحقيقات زيادي لازم است براي اينكه چگونه نانوساختارها مي توانند به خوبي در اين فرآيند مداوم شكل بگيرند و چه اليافي بعد از امباسينگ بر مي گردند (ريلكس )

اگرچه نتايج حاصل هنوز در يك رژيم زير ، است نمي تواند محدودة اصلي فرآيند را نشان دهد بنابراين چنانچه قبلاً‌اشاره شد براي ديگر فرآيندهاي تكرار پذير مي توان روي الياف مورد استفاده و رول امباسينگ تكرار شوند

فرايند هنوز براي سرعت و توان عملياتي بهينه نشده است ، هنوز در مقايسه با فرآيند رول امباسينگ روي فويل مي تواند رد سرعت هاي بسيار بالا انجام شود و مي توان انتظار داشت كه بتوان شبيه اين سرعت را براي الياف به دست آورد براي بهبود توان عملياتي ليف مي توان انجام داد امباس در ايجاد امباسينگ مداوم و دستة الياف در مسير موازي امباسينگ شوند .
براي توليد انبوه سرعت امباسينگ در چندين دهم از متر بر ثانيه مورد نياز است.

غلتك هاي امباسينگ :
قديمي ترين نوع امباسينگ براي چاپ كردن اثر برروي پارچه ، چرم مصنوعي و غيره بوده است انها عموماً از ۲ يا ۳ غلتك ساخته شده اند در ماشين دوغلتكي ، گرما ،و غلتك فلزي برجسته به صورت تلفيقي ( كنار هم ) با يك غلتك پنبه يا كاغذي كه قطر آن برابرغلتك فلزي است استفاده مي شود در ماشين سه غلتكي غلتك فلزي برجسته عموماً روي محور استيل نصب مي شود كه بين دو غلتك پنبه يا كاغذي كه قطر آن حدود سه برابر غلتك فلزي است نصب مي شود اخيراً يك

امباسينگ غلتكي براي كمك به تكميل پارچه كرپ درست شده است كالاي نمونه از نقش و نگار دادن به كرپ ابريشمي واقعي بوده عكس برداشته يم شود و سپس روي غلتك فلزي حكاكي مي شود اين طرح ممكن است به وسيلة‌امباسينگ روي پارچة كرپ خام ريون انتقال پيدا كند بنابراين طرح روي پارچه‌اي كه در عمليات بعدي كرپ ثابت نگه داشته مي شود اجرا مي شود غلتك بالايي معمولاً با طرحي كه روي صفحة كاغذ پاييني فشار مي آورد حكاكي مي شود . رطوبت دما ، و فشار طرح كرپ را روي پارچه‌اي كه از بين غلتك ها عبور مي كند ، منتقل مي كند .

تاثیز امباسینگ روی کرپ:
منابع يك طرح موفق براي غلبه بر كرپ شدن بي قاعده ‌(‌نا منظم ) توسط امباسينگ يا غالب زدن پارچه مي باشد در اين روش يك طرح روي نخ هاي جمع شده شكل مي گيرد تا مستقيم شود آن هست بيليود كه غلتك امباسينگ كه سعي ميند در ايجاد طرح كرپ ابريشمي با يك كيفيت بالا روي سيلندر امباسينگ كه طرح به وسيلة گرما و فشار ، قبل از هر نوع عمليات‌تر روي پارچة كرپ ، انتقال پيدا مي كند .

فرآيند امباسينگ گاهي اوقات پيش كرپ گفته مي شود (Pre-Creping) اما نبايد پنداشت كه عمليات كرپ تأثير مي پذيرد و به وسيلة امباسينگ كه فقط طرح شكل با شيارهايي برروي پارچه بر جاي مي گذارد هنگامي كه طرح شكل گرفت و يكنواخت شد نتيجة نهايي بهبود مي يابد
فرآيند امباسينگ با ثبات زياد به دليل ماهيت ترموپلاستيك استات ريون مي باشد .

معمولاً طرز كار در بخار و سپس امباس در دماي ۱۲۰-۱۳۰° انجام مي شود قبل از اينكه تكه پارچه از ميان غلتك هاي امباسينگ عبور كند بهتر است از چروك بودن و تمايل به برگشتن لبه مطمئن شد مقدار كشش به كار رفته برروي وپارچه بايد فقط به اندازة براي صاف كردن پارچه باشد .
مراقبت مهم و ضروري براي عمليات موفقيت آميز فرآيند امباسينگ عبور كند بهتر است از چروك بودن و تمايل به برگشتن لبه مطمئن شد . مقدار كشش به كار رفته رروي پارچه بايد فقط به اندازة براي صاف كردن پارچه باشد

مراقبت مهم و ضروري براي عمليات موفقيت آميز فرآيند امباسينگ لازم مي باشد از طرف ديگر فيلامنت هاي ظريف سائيده و معيوب مي شوند و تا زماني كه استنترهايي نشود ظاهر نمي شود .
برطبق تحقيقات به عمل آمده عمق برش و شكاف در تاب زياد پود با دما و فشار به كار برده شده بين غلتك هاي كالندر متناسب مي باشد اين نشان داده شده است به وسيلة‌نتايج به دست آمده درجدول پيوست ) كه ارجاع مي دهد به مقايسة‌تست استحكام ۳ اينچ پارچه سرتاسري پودي داراي ۲۲۰ پود نيروي وارده وقتي كه پارچه شروع به پارگي مي كند را مطالعه كنيد

«‌كشش ۷ پوند ممكن است نرمال مورد توجه قرار گيرد »
اين نتايج نشان داد كه هر شكل از امباسينگ حتي با فشار كم يك اثر مخرب روي استحكام ويژه سطح پارچه دارد اگر چه آن بايد ۷۰۰-۵۵۰ پوند بر اينچ مربع در c°۳۰ بدون كاهش قابل ملاحظه در استحكام به نظر مي رسد دماي بيشتر براي پارچه حساس تر مي باشد اما اغلب براي تأثير دائمي بيشتر ضروري مي باشد در اين قبيل موارد فشار از ۵۰ پوند بر اينچ مربع نبايد تجاوز كند .

زيرا طبيعت ترموپلاستيك تار استات عمليات امباسينگ در كالاهاي استاتي از همه بهتر است
در وضعيت مناسب دما و فشار طرح امباسينگ ثبات پيدا مي كند اما براي كسب بهترين نتيجه كالا بايد در مدت ۲۴ ساعت از امباسينگ كرپ شده باشد در ادامه براي شكل گيري يك قاب و شكل كه نخ هاي مستقيم راجمع كند ، عمليات امباسينگ براي اصلاح كشش هاي نابرابر در همة‌نخ هاي ريون همچنين براي تنظيم كردن آهار يكنواخت كه ممكن است باعث جمع شدگي نايكنواخت شود از اين رو ممكن است امباسينگ در كرپ هاي بيشتر شامل همة انواع ويسكوز يك قاعدة موثر به دست آيد .

انواع تكميل :
منظور ازانواع تكميل عبارتست از چگونگي ثبات تكميل انجام شده در روي پارچه و به سه گروه تقسيم مي شود :
۱)‌تكميل موقت Temporary Finish
2)‌تكميل دائم Permanent Finish
3)‌تكميل ثابت Durable Finish
1)‌تكميل موقت

در تكميل موقت ، كالا را به منظور خاصي تحت عمليات تكميلي قرار مي دهند بطوريكه اثر تكميلي آن در عمليات بعدي مثل شستشو يا خشك شوئي از بين مي رود ، مانند تقويت استحكام نخهاي تار پارچه هاي پنبه‌اي بوسيله آهار دادن براي عمليات بافندگي و شستشو و يا برطرف كردن اين آهار پس از خاتمه عمليات بافندگي تكميل موقت را مي توان با بكار گرفتن يكي از روشهاي زير بدست آورد

۱- روشهاي مكانيكي يا فيزيكي : مانند ازدياد عرض پارچه به وسيله استنتر يا اطو كردن
۲- روشهاي پركردن : بوسيله نشاسته ، صمغ و يا ساير پركننده هاي معمولي
۳- روشهاي نرم كردن : به وسيله روغن ها – واكسها يا صابون مناسب

۲) تكميل دائم
در اين نوع از تكميل پارچه را به منظور خاصي تكميل مي كنند و اثر تكميل تا زمانيكه پارچه حالت خود را از دست ندهد ( مخصوصاً در مقابل شستشو و پوشش ) باقي خواهد ماند و مي توان آ» را با استفاده از يكي از روشهاي زير بدست آورد .
الف )‌با روشهاي مكانيكي و يا فيزيكي : مانند تراش ، خارزدن ، ميلينك

ب)‌با روشهاي رسوب دادن : مانند رسوب دادن رزينهاي مصنوعي مثل استرها و اترهاي سلولز در روي پارچه
پ)‌با روشهاي شيميايي : مانند مرسريزه كرده كالاي پنبه ‌اي يا كلرينه كردن كالاي پشمي و يا تكميل با فرم آلدئيها
ناگفته نماند كه اغلب تكميل هائيكه بوسيله روشهاي رسوب دادن و يا شيميايي به دست مي آيند قابليت اين را دارند كه بوسيله مواد و عمليات شيميايي مناسب ديگر از بين بروند . بنابراين اين نوع تكميل تا حد معيني دوام و پايداري دارد و در شرايط مخصوص حالت دائمي آن را مي توان از بين برد .
تكميل ثابت :
در اين نوع تكميل پارچه يك نوع تكميل ثابتي بخود مي گيرد بطوريكه اثر تكميل مادام العمر در روي كالا باقيمانده و حتي بعد از اينكه پارچه حالت و ماهيت خود را به عنوان يك پارچه نساجي از دست بدهد آثار تكميل در آن باقي خواهد ماند . مانند پليمريزه مكردن بعضي از منومرهاي اكريليكي در روي زنجيره هاي اصلي مولكولهاي پارچه هاي سلولزي و يا پروتئيني :

بطور خلاصه مي توان گفت عمليات تكميلي كه برروي منسوجات مختلف پشمي ، پنبه‌اي و يا غيره انجام مي شود بستگي تام به خواص مورد احتياج دارد و در ضمن عمليات تكميل قابل انجام در روي پارچه هاي مختلف و نيز سفارشات متفاوت با هم فرق مي كنند در زير خلاصه‌اي از عمليات تكميل فيزيكي كه اغلب در روي پارچه هاي پنبه اي ، پشمي ، فاستوني ، قابل انجام مي باشد ذكر شده است
در ضمن بايد يادآور شد كه تثبيت عمليات در بعضي مواقع بر حسب نوع پارچه و يا انواع عمليات قابل انجام تكميلي در روي آن قابل تغيير مي باشد .

امبوسينگ (Embssing)
به كمك اين روش مي توان روي سطح پارچه طرح هاي سه بعدي به وجود آورد . چنانچه مواد تكميلي ويژه به كار گرفته نشود ، اثر حاصل از اين عمل روي پارچه هاي پنبه‌اي ثبات چنداني ندارد ولي استفاده از رزين هايي كه به همين منظور تهيه مي گردد اثر سه بعدي را ثبات بالايي مي بخشد الياف ترموپلاستيك براي كسب اثر سه بعدي با اين روش به مواد تكميلي احتياج ندارد.

ماشين ويژه اين روش از دو يا سه غلتك تشكيل مي شود كه يك غلتك آن از فولاد بوده و يك طرح برجسته روي آن وجود دارد يك يا دو غلتك باقيمانده هم فولادي بوده كه با كاغذ و يا پارچه پنبه‌اي پوشيده شه اند تا سطح آنها نرم گردد ابتدا غلتك داراي طرح ، با فشار معيني روي غلتك كاغذي نرم و مرطوب قرار گرفته و به آهستگي گرم مي گردد ماشين بدون پارچه شروع به كار مي كند و فشار افزايش مي يابد تا زماني كه اثر فرورفتگي روي غلتك كاغذي عمق كافي پيدا كند و سپس پارچه به ماشين تغذيه مي گردد سرعت مساوي غلتك فولادي و غلتك كاغذي اهميت زياد دارد .
شراينرايزينگ ( Schreinerising)

اين روش يك نوع امبوسينگ مي باشد كه غلتك فولادي با خطوط ظريف و به تعداد ۱۲۵ تا ۶۰۰ دراينچ و با زاويه معيني گراور گرديده است اثر اين غلتك تحت فشار ، روي پارچه برجستگي هاي بسيار ظريف مي باشد كه درخشندگي خاصي به پارچه مي دهد اين اثر در شستشو از بين مي رود .
پلي استر و پلي استرهاي اصلاح شده
پلي استر :
پلي استر به پليمرهايي اتلاق مي گردد كه داراي گروه استر –CO-O- در زنجيره اصلي خود باشند . اين گروه استري ، حاصل واكنش بين الكلهاي دو ظرفيتي و كربوكسيليك اسيدهاي دو ظرفيتي مي باشد به هر حال در صنعت پليمرسازي و همچنين صنعت نساجي معمولاً‌ منظور از الياف پلي استر (PES) ،‌الياف تهيه شده از پلي اتيلن ترفتالات (PET) است كه متداولترين نوع بوده و فرمول آن به صورت زير است .

فرمول
كاروترز در سال ۱۹۲۷ نشان داد كه مي توان پلي استر را از گليكول ها و اسيدهاي آلي دو ظرفيتي تهيه نمود به هر حال به علت پايين بودن نقطه ذوب و همچنين هيدروليز آسان پلي استرهاي اوليه ، تحقيقات وي در آن زمان بيشتر متوجه پلي آميدها گرديد . پليمر تهيه شده از سباسيك اسيد و اتيلن گليكول نمونه‌اي از پلي استرهاي اوليه است .

در سال ۱۹۳۹تحقيقات مجدد توسط وينفيلد در انگلستان شروع گرديد . وي خواص الياف پلي استر حاصل از پليمريزاسيون فتاليك اسيد (۲٫۱ بنزن دي كربوكسيليك اسيد ) ايزوفتاليك اسيد (۳٫۱بنزن دي كربوكسيليك اسيد ) و ترفتاليك اسيد (۴٫۱ بنزن دي كربوكسيليك اسيد )‌را اتيلن گليكول مورد مطالعه قرار داد

وينفيلد دريافت كه پليمر حاصل از فتاليك اسيد داراي دماي ذوب بسيار پايين بوده و عملاً قابليت ريسيده شدن را نداشت پليمر حاصل از ايزوفتاليك اسيد خواص بهتري را از خود نشان داد اين پليمر داراي دماي ذوب در حدود ۱۱۰ درجه سانتيگراد بوده و ريسندگي اوليه آن امكان پذير بود .
در مقابل پيلمر تهيه شده از ترفتاليك اسيد از دماي ذوب بالاي ۲۶۰ درجه سانتيگراد و قابليت تبلور برخوردار بود . اين پلي استر تريلن نام گرفت . بررسي و تحقيقات نشان دادند كه وجود حلقه آروماتيك در پلي استر با وزن مولكولي بالا ، باعث افزايش دماي ذوب ، پايداري و استحكام و سختي ميگردد .

اين پلي استر كه امروزه يكي از مهمترين الياف مصنوعي را تشكيل مي دهد حاصل تحقيقات وينفيلد و دستيار وي ديكسون بود كه براي اولين بار در سال ۱۹۴۱ در آزمايشگاه تهيه گرديد . پلي استر در سال ۱۹۵۳ توسط دوپون به صورت انبوه توليد و به بازار عرضه گرديد . توليد پلي استر در دهه هاي ۶۰ و ۷۰ به صورت چشمگيري افزايش يافت پي اتيلن ترفتالات پليمر كندانسه ترفتاليك اسيد ترفتاليك دي متيل استر و يا دي متيل ترفتالات (DMT) با اتيلن گليكول مي باشد .

براي مصارف معمولي نساجي ، پلي استر با وزن مولكولي متوسط عددي ۱۵۰۰۰ مورد استفاده قرار مي گيرد براي توليد پلي استر با تمايل كم براي تشكيل پيل (‌آنتي پيل ) وزن مولكولي كاهش داده مي شود وزن مولكولي اليافي كه به منظور كاربردهاي صنعتي توليد مي گردند بيش از نوع توليدي براي مصارف نساجي مي باشد

براي كاهش جلاي الياف پلي استر ممكن است تا ۲ درصد تيتانيوم دي اكسيد به عنوان كدر كننده به آن اضافه نمود . ترفتاليك اسيد و يا دي متيل ترفتالات با اتيلن گليكول واكنش نموده و تشكيل يك منومر دي استر مي دهد .كه پليمريزه گرديده وهموپليمر پلي اتيلن ترفتالات را تشكيل مي دهد در ريسندگي اوليه اين ليف كه به صورت ذوب ريسي انجام مي شود پليمر به صورت مذاب از روزنه ها رشته ساز بيرون رانده شده و در تماس با هوا سرد گرديده ، و جامد ميگردد . براي كسب خواص مكانيكي مناسب، الياف توليدي با توجه به سرعت توليد تا چند برابر طول اوليه خود كشيده مي شوند

تا قبل از سال ۱۹۶۵ فقط از دي متيل ترفتالات براي توليد انبوه پلي استر استفاده مي شد ولي با ممكن شدن خالص سازي ترفتاليك اسيد ، اين ماده هم در مقابل دي متيل ترفتالات مطرح گرديد .
توليد پلي استر در دو مرحله صورت ميگيرد مرحله اول را توليد منومر تشكيل مي دهد كه ممكن است از طريق تبادل استر دي متيل ترفتالات با اتيلن گليكول و يا از طريق استره كرده ترفتاليك اسيد با اتيلن گليكول به صورت زیر انجام شود .

در اين مرحله پليمر شكل گرفته و اتيلن گليكول اضافه دور ميگردد .
تشكيل منومر در مرحله اول توسط واكنش كاتاليستي تبادل استر بين دي متيل ترفتالات واتيلن گليكول در ۲۰۰ درجه سانتيگراد صورت مي پذيرد توليد اين مرحله شامل مخلوطي از منومر ، پليمرهاي با وزن مولكولي بسيار كم و توليد جانبي متانول مي باشد . متانول در ۱۵۰ درجه سانتيگراد تبخير مي گردد كاتاليست اين واكنش نمك هاي دو ظرفيتي منگنز ، كبالت ، منيزيم ، روي و كلسيم مي باشند .

استره كرده ترفتاليك اسيد با اتيلن گليكول به عنوان روش دوم توليد منومر ، بدون احتياج به كاتاليست انجام مي شود در اين روش به كمك افزايش دما و فشار به واكنش سرعت بخشيده مي شود .منومر توليد شده توسط دو روش به استثناي گروه‌هاي انتهايي مشابه مي شود .
پليمريزاسيون معمولاً در حضور كاتاليست آنتيمون صورت مي گيرد در اين مرحله مواد افزوني مثل تيتانيوم دي اكسيد به محفظه پليمريزاسيون اضافه مي گردد افزايش درجه پليمريزاسيون و به عبارت ديگر طول زنجيره مولكولي به كمك دور نمودن اتيلن گليكول اضافه از توده مذاب بسيار غليظ در حدود ۲۸۰ درجه سانتيگراد، به هم زدن دقيق و كنترل شده و كاهش تدريجي فشار به ۵/۱ ميليمتر جيوه انجام مي شود گرمادهي در دماي ۲۸۰ درجه سانتيگراد تا كسب درجه پليمريزاسيون مطلوب ادامه داده مي شود

وزن مولكولي معمولاٌ به كمك اندازه گيري ويسكوزيته (‌گران روي ) توده مذاب كنترل مي گردد قدرت لازم براي به هم زدن توده مذاب خود نشانه‌اي از درجه پليمريزاسيون مي باشد با توجه به شرايط واكنش ، توليدات جانبي مثل وجود دي اتيلن گليكول واوليگومر حلقوي ( تريمر – تترامو)‌تشكيل مي گردند .

وجود دي اتيلن گليكول پيوند خورده به ماكرومولكول كاهش درجه نرم شدن پليمر را به همراه دارد شكل ۱-۴ مراحل پليمريزاسيون را براي توليد الياف پلي استر نشان مي دهد در صورت توليد چيپس با توجه به حساسيت زياد پليمر مذاب به هيدروليز ، لازم است كه چيپس توليد شده در هواي داغ خشك و يا دريك گاز بي اثر و در دماي ۱۸۰ درجه سانتيگراد به مقدار كمتر از ۰۰۵/۰ درصد نسبت به وزن خود خشك گردد .
شكل
در مرحله ريسندگي اوليه ، چيپس پلي استر ذوب گرديده و يا اينكه در صورت توليد پيوسته ، پليمر مذاب با دماي ۲۹۰درجه سانتيگراد كه مستقيماً از راكتور پليمرساز مي ايد به كمك پمپ چرخ دنده‌اي با فشار در حدود ۱۵۰۰-۲۰۰۰psi از روزنه هاي رشته ساز بيرون رانده مي شود با توجه به بالابودن خطر تخريب پلي استر بر اثر هيدروليز اكسيداسيون و گرما لازم است كه پليمر مذاب كاملاً‌خشك و عاري از اكسيژن باشد

سرد شدن پليمر بعد از ترك رشته ساز بايد به صورت بسيار يكنواخت و در غياب هر نوع تلاطم صورت پذيرد بعد از انجماد ، فيلامنت ها از حمام روغن هاي تكميلي عبور نموده و نهايتاً با سرعتي كه خصوصيات فيزيكي الياف رامشخص مي كند به روي بسته‌اي پيچيده مي شود .

ذوب ريسي داراي انعطاف پذيري زياد براي كنترل ظرافت ، ساختار و شكل سطح قاعده الياف مي باشد با توجه به درجه كششي كه به پلي استر وارد مي شود مي توان خواص مكانيكي آن را تغيير داد افزايش درجه كشش ، تبلور بيشتر و افزايش نظم كلي را به همراه دارد كه استحكام و مدول اوليه بالاتر را باعث ميگردد ولي در عين حال به ازدياد طول در گسيختگي كمتر مي انجامد افزايش وزن مولكولي ، ازدياد استحكام مدول و ارتجاعيت بيشتر را به همراه دارد .
جدول (…) خصوصيات الياف پلي استر معمولي و با استحكام بالا را به صورت نخ فيلامنتي ، بريده شده ( استيپل ).و نوار ( تو )‌نشان مي دهد
جدول
پلي استر در مقابل بيشتر اسيدهاي معدني مقاوم مي باشد ولي در سولفوريك اسيد غليظ حل مي گردد هيدروليز پلي استر به مقدار زياد به دما وابسته است قلياهاي قوي مثل سود سوزآور ، روي پلي استر خوردگي ايجاد كرده و باعث تضعيف آن مي گردد. آمونياك و بازهاي آلي ديگر مثل آمين ابتدا در بخش بدون نظم پلي استر نفوذ نموده و با تخريب پيوند استري ، تضعيف خصوصيات فيزيكي آنرا باعث ميگردد

الياف پلي استر همچنين مقاومت خوبي را در مقابل نور خورشيد ، مالش ، گذشت زمان ، مواد سفيد كننده دترجنت و مواد مورد استفاده در خشك شويي نشان مي دهند .
پلي استر به مقدار زياد با پنبه ، ويسكوز و پشم مخلوط ميگردد به اين ترتيب كمبودهاي اين الياف طبيعي تا حدودي مرتفع ميگردد نمره الياف پلي استري كه به منظور بكارگرفته شدن در ريسندگي الياف كوتاه توليد ميگردند . در حدود ۳-۷/۱ دسي تكس مي باشد طول اين الياف در محدوده ۷۶-۳۸ ميليمتر و تعداد چين در سانتيمتر آنها ۶-۴ مي باشد تناسيتي اين الياف ۵-۶CN.dtex مي باشد كه معادل ۵-۷g/den است .

پلي استري كه به منظور مخلوط شدن با پشم توليد مي گردد داراي نمره ۶-۳ دسي تكس و طول ۱۰۰-۷۵ ميليمتر مي باشد اين الياف داراي استحكام كمتر نسبت به پلي استري كه با پنبه مخلوط مي گردد مي باشند .
نخ هاي فيلامنتي پلي استر معمولي مستقيماً در بافندگي تريكوبافي و تكسچرايزينگ مورد استفاده قرار ميگيرند .
نخ هاي فيلامنتي پلي استر با استحكام بالا به مصارف صنعتي مثل نخ تاير خودرو ،كمربند ايمني ، تسمه و نخ خياطي مي رسند . تناسيتي الياف پلي استر صنعتي در حدود ۷-۸CN/dtex مي باشد .
پلي استر با الكتريسيته ساكن كم
الكتريسيته ساكن بر اثر مالش اجسام به يكديگر توليد مي گردد . الياف هم بر اثر مالش به روي يكديگر و يا اجسام ديگر با توجه به نوع خود و جسمي كه با آن تماس پيدا ميكنند ، مقداري الكتريسيته ساكن روي آنها تشكيل مي گردد .

مقدار بار الكتريكي انباشته شده روي پليمرها به تابع كار آنها بستگي دارد كه براي پلي اتيلن ترفتالات ۴٫۲۵eV ذكر گرديده است وقتي كه ميدان الكتريكي نيرو روي سطح الياف بيش از استحكام دي الكتريك هوا گردد ، بار الكتريكي به محيط اطراف نشد مي نمايد سرعت نشت به شرايط محيط مثل رطوبت نسبي و دما و همچنين مقاومت الكتريكي سطح الياف بستگي دارد كه با نشان داده مي شود مقاومت الكتريكي سطح در شرايط استاندارد (‌۶۵ درصد رطوبت نسبي و ۲ درجه سانتيگراد ) براي پنبه و براي پلي اتيلن ترفتالات گزارش شده است

به طور كلي با افزايش مقاومت الكتريكي سطح هر جسم سرعت نشد بار الكترواستاتيك از آن كاهش يافته و مشكل الكتريسيته ساكن حادتر ميگردد بعد از توليد الياف سطح آنها با روغن هاي تكميلي كه مقدار آن ، در حدود ۱/۰تا ۵/۱ درصد مي باشد پوشش داده مي شود محتويات روغن هاي تكميلي را مواد زير تشكيل مي دهند :
– مواد روان كننده كه ممكن است از نوع معدني يا روغن هاي سيليكوني ، استرهاي اسيدهاي چرب و مواد ديگري باشند
– مواد سطح فعال با گروه هاي آبدوست و آبگريز مثل روغن هاي سولفوته شده ، تركيبات غير يوني اتوكسيله شده و فسفات ها
– مواد ضد اكسيداسيون
روغن هاي تكميلي با توجه به نوع كاربرد ممكن است مواد ديگري مثل ضد باكتري را به همراه داشته باشند و

مواد سطح فعال كاتيوني داراي بيشترين كارايي به عنوان ماده ضد الكتريسيته ساكن مي باشند ولي با توجه به ديگر خواص منفي آنها مثل پايداري كم ، در مقابل گرما ، تجزيه نشدن و باقي گذاشتن اثر زردي روي الياف ، اين مواد مورد استفاده قرار نمي گيرند . مواد سطح فعال بر اساس فسفات هاي اتوكسيله شده ، آلكيل بتائين ها ، اسيدهاي چرب اتوكسيله شده ، آميدها و آمين ها داراي خاصيت ضد الكتريسته ساكن خوب بوده و حتي اثر مخلوط آنها از مجموع اثر منفرد آنها بيشتر مي شود .

روغن هاي تكميلي افزوده شده به سطح الياف معمولاًٌ‌در شستشو و يا در حرارت از الياف جدا مي گردند. براي كسب اثرات پايدار لازم است كه ماده با خاصيت ضد الكتريسيته ساكن در حين پليمريزاسيون به راكتور اضافه گرديده و در نهايت داخل ليف قرار گيرد اين مواد بايد داراي اندازة ذره كمتر از ۲ ميكرومتر بوده و اثر منفي برفرآيند توليد و خواص ديگر ليف نداشته باشند از موادي كه به اين منظور مورد استفاده قرار مي گيرند مي توان كلرور پتاسيم ، كلرور ليتيوم ، مواد بر اساس پلي اتيلن گليكول ها يا حاصل تركيبات آنها با آدي پيك اسيد يا دي كربوكسيليك اسيدهاي سولفونه شده آروماتيك را نام برد . شكل … روش هاي مختلف پخش كردن مواد ضد الكتريسيته ساكن را در الياف نشان مي دهد

شكل
خاصيت ضد الكتريسيته ساكن را مي توان همچنين از طريق جذب موادي مثل مشتقات اتوكسيله شده اليگومرهاي پلي اتيلن ترفتالات ، توسط الياف پلي اتيلن ترفتالات به آن بخشيد حرارت دادن بعدي با افزايش پايداري نسبي به همراه دارد
دوباره استره كردن سطح الياف پلي اتيلن ترفتالات باموادي مثل پلي آلكيلين گليكول ها اثرات ضد الكتريسيته ساكن پايدار را براي اين الياف به همراه دارد در اين فرآيند ، پيوندهاي استري توسط اسيدهاي غير فرار شكسته شده و دوباره توسط زنجيره پلي الكيلين گليكول به يكديگر پيوند داده مي شوند .
توليد الياف دو جزئي به صورت غلاف – مغزي از ديگر روش هاي كسب خاصيت ضد الكتريسيته ساكن به صورت پايدار مي باشد به اين منظور ، غلاف ليف دو جزئي از پلي اتيلن ترفتالات و مغزي ليف از يك كوپلي استر با خاصيت ضد الكتريسيته ساكن انتخاب مي گردد اين كوپلي استر ترجيحاً از كومنومرهاي براساس نمك سديم ۵- سولفوايزو فتاليك اسيد و پلي اتر آميد تهيه مي گرد لازم به ذكر است كه مخلوط كردن الياف پلي اتيلن ترفتالات با مقدار بسيار كمي از الياف فلزي ( ۰۲/۰ درصد ) و يا الياف هادي الكتريسيته با توجه به محدوديت هايي كه بوجود مي آيد به مخلوط خاصيت ضد الكتريسيته ساكن مي بخشد .

خصوصيات فيزيكي الياف پلي استر عبارتند از :
۱) مقدار منظم بودن مولكولها :۸۵%-۶۵% بالا بودن درجه كريستالي توجه به شكل زير قابل بررسي است همانطور كه مشاهده مي گردد تعداد قابل توجهي باندهاي هيدروژني وجود دارد كه به صورت هاشور خورده مشخص شده اند

شكل
۲)مقدار جهت يافتگي مولكولها ۱۵%-۳۰%
۳) طول الياف (mm) بريده ۱۵۰-۳۷
۴) نازكي الياف (Decitex) 7/5-5/3
5) قطر الياف : ۱۲ تا ۲۵ بستگي به نوع مصرف دارد .
۶)‌وزن مخصوص ۳۸/۱

۷) قابليت جذب رطوبت : در اتمسفر استاندارد ۴۵/۰، در شرايط معمولي ۴۵/۰
۸) مقدار حمل اب پس از تر شدن كامل ۴۰%
۹- استحكام خشك : مرطوب
۱۰)‌مقاومت كششي :
۱۱) ازدياد طول پارگي : خشك ۱۵% ، مرطوب ۱۶%
۱۲) قابليت بازيابي حالت اوليه : بعد از ۲۵ كشش ۱۰۰% بعد از ۴% كشش ۹۶۵، بعد از ۸% كش ۷۲%
شكل

۱۳) اثر حرارت : در حرارت ۲۴۰ درجه سانتيگراد شروع به كوتاه شدن مي كند ،در ۲۵۵ درجه سانتگيراد نرم مي شود و در ۲۶۰ درجه سانتيگراد ذوب مي گردد
۱۴) قابليت احتراق : پايين
۱۵) خواص الكتريكي :‌هادي خوبي نيست و الكتريسيته ساكن توليد مي كند
به طور كلي الياف پلي استر ترموپلاستيك است و از اين لحاظ نظير نايلون مي باشد از اين خصوصيت مي توان براي تغيير شكل دادن دائمي حرارتي پارچه هاي توليد شده از اين الياف استفاده نمود ، علاوه بر اين الياف پلي استر قابليت جذب رطوبت بسيار ضعيفي دارند كه اين خود باعث خشك شدن سريع آنه ابعد از مرطوب شدن مي شود .

اين الياف از مقاومت سايشي بسيار خوبي برخوردارند و به دليل استحكام خوبي كه دارند نه تنها در زمينه توليد پارچه هاي پوشاكي كاربرد دارند بلكه به استفاده هاي صنعتي نيز مي رسند در توليد پارچه هاي پوشاكي مانند پارچه اي لباسي ، باراني ، پيراهني ، و.. معمولاً الياف پلي استر به طور صددرصد و يا به صورت مخلوط با الياف پنبه به كار برده مي شود . براي توليد پارچه هاي كت و شلواري هم از مخلوطي از الياف پلي استر و پشم استفاده مي شود الياف پلي استر با مخلوطي از الياف پنبه در توليد نخهاي خياطي مورد استفاده قرار مي گيرد .

-انتخاب مواد رنگرزي مناسب الياف پلي استر
الياف پلي استر اصلاح نشده فقط مي توانند با طبقاتي از مواد رنگرزي كه حلالت آنها در آب كم است تا يك عمل مفيد رنگرزي بشوند اين طبقات مواد رنگرزي ديسپرس ، برخي از تركيبات آزوئيك به روش هاي توسعه يافته به كار مي روند و تعدادي تركيبات كه عموماً به عنوان مواد رنگرزي خمي يا پيگمنت ها مصرف مي شوند

و حلاليت و وزن مولكولي نسبتاً كم آنها سبب مي شود كه بتوانند به داخل الياف نفوذ نمايند ، را شامل مي شوند تعدادي از مواد رنگرزي ساير طبقات كه شامل مواد رنگرزي بازيك ، گوگردي ، راكتيو ، متال كمپلكس ، اسيدي و مستقيم هستند و در آنها نسبت به خواص آب دوستي به آب گريزي كم است ، نيز مي توانند الياف پلي استر را رنگ كنند ولي تقريباً هميشه فقط يك رنگرزي سطحي مي كنند خواص ثباتي رنگرزي سطحي عموماً ضعيف است ولي در مورد برخي از پارچه ها به ويژه مخلوط پلي استر و پنبه كه با مواد رنگرزي نظير خمي محلول در طي فرآيند پد و ظاهر كردن Pad –develop)) رنگرزي شده اند خواص ثباتي در حدي كه از لحاظ تجارتي قابل توجه باشد كافي است

الياف پلي استر اصلاح شده به وسيله كوپليمريزه كردن با منومرهاي اسيدي ، نظير «:۵ سولفو ايزوفتاليك اسيد » آيا به طريق مخلوط كردن افزايشي با يك افزودني سولفونيك دار شده كه وزن مولكولي آن به اندازه كافي بالا باشد تمايل به جذبشان ( افينيته ) نسبت به مواد رنگرزي بازيك افزايشي پيدا نموده است بسياري از اين مواد رنگزا به ويژه در بين گروه هاي جديدي از مواد رنگرزي بازيك كه براي رنگرزي الياف آكريليك ساخته شده اند روي الياف پلي استر ا صلاح شده نيز ثبات نوري كافي دارند به طور يكه در تهيه پارچه هاي لباسي نيز به كار مي روند . اما در مجموع ثبات نوري اين مواد رنگرزي روي الياف پلي استر ضعيف تر از الياف آكريليك است

براي ساختن الياف پلي استر اصلاح شده كه بتوانند مواد رنگرزي اسيدي را قبول كنند كوشش هاي زيادي به عمل آمده است ولي در حال حاضر پيشرفت قابل توجهي از لحاظ بهره برداري تجارتي از آن حاصل نشده است مواد رنگرزي ديسپرس مهمترين طبقه از مواد رنگرزي هستند كه جهت رنگرزي پلي استر به كار مي روند و طيف وسيعي از فام‌هاي رنگي (‌Hue) را با قدرت رنگي خوب و ثبات كافي كه براي اكثر مصارف مناسب باشد به وجود مي آورند .

سرعت جذب مواد رنگرزي ديسپرس روي الياف پلي استر نسبت به ساير اليافي كه به آنها تمايل دارد به مراتب كمتر است ولي روي هم رفته تمايل آنها نسبت به الياف پلي استر خوب است سرعت رنگرزي پلي استر را تا سطحي كه از نظر تجارتي قابل قبول باشد ، ممكن است ، با افزايش درجه حرارت رنگرزي تا حدود ۱۳۰ درجه سانتيگراد و يا رنگرزي در جوش در حضور يك ماده كاري ير ( Carrier) شتاب دهنده افزايش داد . همچنين ،‌ممكن است از طريق آغشته نمودن كالا به حالت ديسپرس شده با ماده رنگرزي مناسب و سپس خشك نمودن و پختن آن در دماي ۱۹۰ تا ۲۲۰ درجه سانتيگراد ماده رنگرزي ديسپرس را به الياف پلي استر منتقل كرد .

تركيبات آزوئيك نيز جهت رنگ هاي تيره نظير سياه و سرمه‌اي روي پلي استر به كار مي روند الوان قهوه‌آي ، خرمايي ، سرخ و قرمزهاي تند نيز مي توانند به دست آيند ولي اگر مولكول جفت شده ماده رنگرزي به اندازه كافي بزرگ نباشد به طوري كه از مهاجرت ماده رنگرزي در حين عمل تثبيت حرارتي و يا بخار دادن ممانعت نكند ؛‌رنگرزي كدر مي شود و ثبات سايشي رنگ به شدت كاهش مي يابد.
به استثناي «‌۲۰

هيدروكسي -۳- نفتوئيك اسيد » آميده ساده آن و آمين هايي كه ابعاد مولكولي كوچك تر دارند و جهت ايجاد رنگ هاي قرمز و سرخ به كار مي روند ساير اجزاي مواد رنگرزي آزوئيك براي ايجاد يك رنگرزي كامل همان مشكلات مواد رنگرزي ديسپرس را بر دارند . در اين مورد نيز بايد از كاري ير استفاده شود و يا رنگرزي در دماي بالا انجام گيرد .

مواد رنگرزي خمي جز در مواردي كه از درجه حرارت بالا جهت پختن ماده رنگرزي روي كالا استفاده مي شود وقبلاً به آن اشاره شد ، روي الياف پلي استر مصرف وسيعي ندارند و فقط تعداد محدودي از رنگرزهاي ويژه كه در آنها ثبات رنگ بسيار بالا در برابر عمليات تري مورد نياز باشد ، مي توانند ايجاد كنند براي انجام اين منظور بايد از محلول ديسپرس بسيار ظريف پيگمنت خمي و يا تركيب اسيدي لوكوي آن استفاده شد .

استفاده از كاري ير هنگامي كه اين مواد به كار مي روند ارزش چنداني ندارد و نمي‌تواند كمكي كند و براي رنگرزي به درجه حرارت بالا حدود ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه سانتيگراد نياز است برخي از فام هاي رنگي كه توسط تعداد كمي از مواد رنگرزي خمي مناسب براي پلي استر به وجود مي آيند شفافيت غير محلول را دارند براي مثال قرمزهاي تيواينديگوئيد كه صورتي هاي درخشان و فلورسنتي ايجاد مي كنند .
فرآيند رنگرزي با مواد رنگي ديسپرس
در اكثر منابعي كه در باره اين موضوع وجود دارد اظهار مي شود كه درالياف رنگرزي شده پلي استر ، ذرات ماده رنگرزي عموماً به حالت تك مولكولي وجود دارند . در پايان فرآيند رنگرزي ماده رنگرزي جذب شده به وسيلة‌الياف با ماده رنگرزي باقيمانده در حمام رنگرزي در حال تعادل ديناميكي است وبخشي از ماده رنگرزي موجود در حمام كه در حالت محلول آبي است ، بايد داراي همان حالت مادة‌رنگزاي مهاجرت يافته داخل ليف باشد اين امر كه انتقال ماده رنگرزي به داخل الياف به حالت يك محلول آبي تك مولكولي رخ مي دهد منطقي است كه غلظت اين محلول در مرحله اول با رنگرزي به دليل حل شدن متوالي ذرات جامد ماده رنگرزي از ذرات درشت تر كه در حمام به حالت ديسپرس شده در آمده اند پايدار باقي مي ماند چهار مرحله مكانيزم اين فرآيند به قرار زير است :
۱)‌مقداري از ماده رنگرزي در آب موجود در حمام رنگرزي حل مي شود

۲) مولكول هاي ماده رنگرزي از داخل محلول به سطح الياف انتقال مي يابند
۳) محلول موجود در حمام رنگرزي مجدداً با حل شدن مقداري از ماده رنگرزي جامد به حالت ديسپرس پر مي شود .
۴) ماده رنگرزي جذب شده در سطح الياف ، به حالت تك مولكولي ، به داخل الياف نفوذ مي كند
فرآيند انتقال ماده رنگرزي از محلول آبي به الياف با استخراج يك ماده حل شده دريك حلال توسط حلال دوم كه قابل امتزاج با حلال اول نيست ، قابل مقايسه است و از قوانين جداسازي مشابهي پيروي مي كند ضرايب توزيع ماده رنگرزي را كه مربوط به قابليت انحلال ماده رنگرزي در فاز آبي و فاز ليف مي شود ، مي توان براي درجات حرارت مختلف فرآيند رنگرزي تعيين نمود اگر چه ممكن است تحت تأثير هم زمان تعادل ماده رنگرزي بين فاز جامد و مايع قرار گيرد سرعت هاي مراحل اول و دوم مكانيزم فرآيند تحت نفود اين قابليت هاي انحلال قرار دارد .
قابليت انحلال مواد رنگرزي ديسپرس در آب كم و بين ۳/۰ تا۲۰۰ ميلي گرم در ليتر در دماي ۱۰۰ درجه سانتيگراد و بين ۶/۰ تا ۹۰۰ ميلي گرم ( اكثر آنها بين ۲ تا ۷۰ ميلي گرم )‌در ۱۳۰ درجه سانتيگراد است بلورهاي نسبتاً آب گريز مواد رنگرزي ديسپرس خالص تقريباٌ‌به آهستگي در آب حل مي وشند ولي در فرآيند يك رنگرزي نرمال با استفاده از يك عامل ديسپرس كننده مناسب ، ذرات ريز ماده رنگرزي نيز از اهميت زياد برخوردار است و از اين رو برخي از اشكال بلورها با محلول هاي آبي قوي تر ، نسبت به ساير اشكال حالت تعادل را بيشتر پيشرفت مي دهند

در تحت شرايط عملي حمام رنگرزي پايداري سيستم ، ماده رنگرزي جامد ديسپرس شده /‌اب / ليف اغلب دور از حالت ايده آل است و ذرات بزرگ تر ماده رنگرزي ديسپرس شده تمايل دارند كه باجذب كردن ذرات كوچك تر به حجم خود بيفزايند و نتيجتاً‌حالت مهاجرت به وقوع مي پيوندد . اين تمايلات ، به ويژه در حضور دي يك ماده الكتروليت يا بعضي از انواع مواد فعال در سطح موجود در حمام تقويت مي شود و در نتيجه سبب تخريب حالت ديسپرس شده و باعث رسوب كردن ذرات جامد ماده رنگرزي جمع شده به دور يكديگر به روي سطح كالا مي شود لذا به اين دلايل بايد شرايط عمليات را طوري انتخاب نمود كه تا قبل از اينكه حالت ديسپرس شده حمام رنگرزي به مقدار قابل توجهي تخريب شود ،فرايند رنگرزي خاتمه مي پذيرد .

مولكول هاي ماده رنگرزي جذب شده به سطح الياف با يك مكانيزم نسبتاً‌ساده كه به نظر مي رسد از فرمول فيكس پيروي مي كند . به قسمت هاي داخلي الياف نفوذ مي كند بر اساس اين قانون سرعت نفوذ ماده رنگرزي در واحد سطح(‌عمود بر جهت نفوذ ) در هر نقطه از ليف با شيب غلظت ماده رنگرزي در آن نقطه نسبت مستقيم دارد اين به اين معني است كه مقدار مادة رنگرزي جذب شده توسط الياف پلي استر از يك حمام رنگرزي با غلظت ثابت ، تا هنگامي كه به درجه اشباع برسد با مجذور زمان رنگرزي متناسب است نتايج مشابهي در طي مراحل اوليه فرآيند رنگرزي هايي كه در آنها تركيب و غلظت مواد ،‌نرمال است مشاهده شده است ، يعني شرايطي نظير آنچه كه در فرآيندهاي «‌رنگرزي يا رمق كشي » در آزمايشهاي تجارتي انجام ميگيرد به كار رفته است طي نتايج به دست آمده ، سرعت رنگرزي به ويژه تا نقطه‌آي كه به حالت تعادل مي رسد از غلظت حمام رنگرزي مستقل است .

براي رنگرزي هايي كه در دماي ثابت انجام مي شوند اگر منحني « جذب ماده رنگرزي » ( در هر لحظه بر حسب زمان ترسيم شود يك مجانب با شيب بالا روند مي دهد كه به نظر مي رسد از معادله يك هذلولي يا تانژانت هذلولي پيروي مي كند وابسته نبودن سرعت رنگرزي به غلظت حمام رنگرزي مي تواند به تأييد در وجود يك لايه بسيار مقاوم در سطح الياف يا لايه‌اي از سطح مشترك آب و الياف كه در آن غلظت ماده رنگرزي ثابت است تعبير شود فرض وجود لايه مقاوم ، با عمل كردن الياف با سود سوزآور و از بين بردن لايه سطح آن و نشان دادن اينكه اصولاً رفتار ليف نازك شده در رنگرزي تغيير نمي كند رد شد .

قبلاً‌اشاره شد كه مهمترين اختلاف بين رفتار الياف پلي استر در رنگرزي نسبت به ساير الياف نظير نايلون و استات ثانوي كه آنها هم مواد رنگرزي ديسپرس را قبول مي كنند در سرعتهاي رنگرزي آنها است الياف پلي استر در دماي نسبتاً پايين تر از ۱۰۰ درجه سانتيگراد خلي به آهستگي رنگرزي مي شوند . مثلاٌ ثابت شده است كه سرعت رنگرزي الياف پلي استر با همان ماده رنگرزي كه استات ثانوي و نايلون رنگرزي مي شوند بين ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ بار آهسته تر است

به هر حال ، چنانچه رنگرزي الياف پلي استر در زمان كافي انجام شود تا تقريباً بين الياف و محلول ماده رنگرزي حالت تعادل حاصل شود ، ثابت شده است مقدار ماده رنگزايي را كه الياف استات ثانوي جذب مي كنند در اكثر موارد تقريباًٌ‌دو برابر مقدار ماده رنگرزي است كه الياف نايلون جذب مي كنند
نتيجه اينكه الياف پلي استر نسبت به جذب مواد رنگرزي ديسپرس تمايل زياد دارند و اين سبب مي شود كه جذب اصولي ماده رنگرزي در سطح الياف تسريع گردد و يا حداقل تا آنجا كه حلاليت مادة رنگرزي در فاز آبي اجازه مي د هد انجام گيرد .

پايين بودن سرعت نفوذ ماده رنگرزي به داخل الياف ، عاملي است كه فرآيند انتقال ماده رنگرزي را همچنان كه غلظت ماده رنگرزي در سطح و در داخل الياف با محلول آبي ماده رنگرزي در حمام به حالت تعادل نزديك مي شود ، تقليل مي دهد هنگامي كه چنين حالتي ايجاد مي شود سرعت انتقال ماده رنگرزي از حمام به داخل الياف از سرعت نفوذ داخلي الياف تبعيت مي كند

مي توان گفت كه تاپايان فرآيند «» فاز انتقال «» ، غلظت ماده رنگرزي در سطح تقريباً ثابت باقي مي ماند در اين مرحله مولكول هاي ماده رنگرزي باقي مانده در حمام خالي شده و همچنين با ذرات بزرگتر باقي مانده ا زديسپرسيون اوليه به حالت تعادل در آمده اند ماده رنگرزي جذب شده در داخل الياف نيز به طور يكنواخت توزيع نشده است و بايد زمان رنگرزي براي مدت بيشتري ادامه يابد تا توزيع ماده رنگرزي در داخل الياف وضع يكنواخت تري پيدا كند . به اين ترتيب مرحله نهايي فرآيند رنگرزي موجب خالي شدن لايه سطحي اشباع شده ازماده رنگرزي و در مقياس كمتر موجب تنظيم تعادل غلظت ماده رنگرزي بين سيستم الياف و حمام رنگرزي مي شود .

با افزايش درجه حرارت حمام ضريب توزيع ماده رنگرزي بين ليف و فاز محلول كاهش مي يابد و افزايش ظاهري سرعت جذب ماده رنگرزي كه در شرايط عملي رنگرزي در حرارت هاي بالاتر حاصل مي شود ناشي از « » تكامل «» سريع تر فرآيند رنگرزي است

رنگرزي هايي كه در دماي پايين تر انجام مي شوند ، چنانچه زمان كافي به آن داده شود و كيفيت ديسپرسين بتواند در طول زمان ثابت باقي بماند ، قوي تر خواهد بود براي مثال ۸۵ درجه سانتيگراد فرآيند رنگرزي براي ايجاد يك عمق متوسط چندين روز به طول مي انجامد افزايش سرعت رنگرزي ، همچنان كه درجه حرارت ارتقاء مي يابد، در فاز خارج از ليف با افزايش همراه است در الياف پلي استر اين افزايش سرعت به طور قابل توجهي بالا است و ( بالاتر از دماي تبديل شيشه‌اي ) از قانون توابع نمايي پيروي مي كند براي الياف پلي استر نرمال ۲GT تقريباً به ازاي هر ۴ درجه سانتيگراد افزايش درجه حرارت رنگرزي در فاصله بين ۹۵ تا ۱۳۰ درجه سانتيگرا سرعت رنگرزي دو برابر مي شود و از اين رو رنگرزي در دماهاي بالاتر ۴۵۰ بار سريع تر از دماهاي پايين تر انجام مي شود .

اگر آنچه كه در بالا بحث شد واقعيت داشته باشد، آنچه كه در رنگرزي الياف پلي استر عامل هدايت كننده است سرعت مهاجرت داخلي ماده رنگرزي است در اين صورت تقريباٌ اين همه افزايش در سرعت رنگرزي بايد نتيجه تغييرات داخلي ليف باشد ، كه از تغييرات درجه حرارت ناشي مي شود بخشي از اين تغييرات به افزايش جذب رطوبت ليف در دماي بالاتر نسبت داده مي شود .

به نظر مي رسد كه فضاهاي موجود در يك ليف اندكي عريض تر از اندازه خود مولكول هاي ماده رنگرزي هستند و نفوذ مولكول هاي ماده رنگرزي را ميسر مي سازند و بدين ترتيب مولكول ماده رنگرزي در بين انواعي از نيروهايي كه سب پيوند مولكول به پليمر شوند محصور مي شود پديده دو گانه رنگي Dichroism) هم كه در اغلب پلي استرهاي رنگ شده وجود دارد حاكي از اين است كه مولكول هاي ماده رنگرزي در جهت محور اصولي الياف آرايش مي يابند و از اين جهت بايد از طريق كناره مولكول ليف نفوذ كرده باشند سرعت نفوذ ممكن است به مقياسي از يك احتمال آماري توجيه شود كه در آن مولكول ماده رنگرزي در يك زمان معين درگير يك فضاي باز و خالي ساختمان پليمير مي شود كه گنجايش كافي براي حركت آن دارد و در يك لحظه ديگر كه شرايط ايجاب نمايد از محل اشغالكرده خارج مي شود بايد توجه داشت كه مهاجرت مولكول هاي ماده رنگرزي مي تواند در همه جهات انجام گيرد اگرچه با ملاحظه آماري جريان توده ، شيب غلظت به طرف مركز ليف كاهش مي يابد تعداد مولكول هاي ماده رنگرزي كه در هر لحظه در داخل ليف ولي به طرف سطح آن مهاجرت مي كنند با ارتقاء‌درجه حرارت افزايش مي يابند .

شرايط سطح ليف نيز در درجه حرارت هاي بالاتر رنگرزي تغيير مي كند در دماي ۱۳۰ درجه سانتيگراد حلاليت مواد رنگرزي ديسپرس در محيط آبي تقريباً ۵/۳ برابر بيشتر از حلاليت آنها در ۹۰ درجه سانتيگراد است از اين جهت رنگرزي در حرارت بالا به همان ميزان كه قابليت رنگ كردن را ارتقاء مي دهد يك نواخت شدن رنگرزي را بهبود مي بخشد و جاي تعجب نيست كه ورود هر نوع الياف جديد پلي استر به هر بخش جديدي از تجارت نساجي ، با توسعه ماشين هاي اختصاصي و جديد رنگرزي در حرارت بالا ، براي همان نوع كالا همراه خواهد بود .

اثر دما در نسبت انتشار و جذب ماده رنگرزي آزمايش شده و نتايج آن در جدول …. نشان داده شده است همان طوريكه مشاهده مي شود مادة رنگرزي ديسپرسول نارنجي جي (Dispersol Orange G) دردماي ۸۱ درجه سانتيگراد به ميزان ۱۷ درصد جذب كالاي پلي استري شده است در حالي كه با افزايش دماي رنگرزي تا ۱۲۰ درجه سانتيگراد به ميزان ۷۷ درصد به الياف افزايش مي يابد .
جدول اثر دما در جذب ماده رنگرزي ديسپرس برروي پلي استر

سرعت رنگرزي الياف پلي استر با مواد رنگرزي ديسپرس را تا سطحي كه از نظر تجارتي قابل قبول باشد مي توان با يكي از طرق زير افزايش داد :
– استفاده از مواد رنگرزي با اندازه‌مولكولي كوچك
– به كار بردن درجات حرارتي بالا

– استفاده از مواد كمكي متورم كننده كاري ير ( Carrier)
مواد رنگرزي ديسپرس با اندازه مولكولي كوچك :
مي توان با انتخاب مواد رنگرزي ديسپرسي كه داراي سرعت هاي نفوذ سريعي باشند ، شيوه هاي كم رنگ تا متوسط را در جوش در مدت زمان معقولي به دست آورد اين مواد رنگرزي عموماً ساختار شيميايي ساده‌اي دارند براي مثال Cibacet Orange G.R(C.T.Disperse Orange) با ساختار يك ماده رنگزاي آمينوآزو مي باشد يا مادة‌رنگرزي C.I.Disperes Red 15

با ساختار بالا كه يك ماده رنگزاي آمينو آنتراكينون مي باشد هر دو اين مادة رنگرزي براي رنگرزي الياف پلي استر با غلظت ۲ تا۵ درصد جهت به دست آوردن يك شيد متوسط به كار مي روند