فرآیند تولید الیاف اسپندکس

فرآیندهای تولید

الیاف اسپندکس در چهار روش مختلف از جمله اکستروژن مذاب، ریسندگی واکنشی، ریسندگی حلال خشک و ریسندگی حلال مذاب تولید می گردند. هر یک از این روش ها، از گام اولیه واکنش مونومرها جهت تولید پیش پلیمر تشکیل گردیده اند. سپس پیش پلیمر در روش های متنوعی واکنش نشان می دهد و برای تولید الیاف بلند استخراج می شود. از آنجاییکه برای تولید بیش از 90 درصد از الیاف اسپندکس جهان از روش ریسندگی حلال خشک استفاده می گردد، لذا این روش در ادامه توصیف می شود.

واکنش های پلیمر

اولین گام در تولید اسپندکس، تولید پیش پلیمر است. این کار با ترکیب ماکرو گلیکول با مونومر دی ایزوسیانات انجام می گیرد. ترکیبات در یک ظرف واکنش دهنده و تحت شرایط مناسب با هم ترکیب می شوند و جهت تشکیل پیش پلیمر واکنش نشان می دهند. چون نسبت مؤلفه مواد، الیافی با ویژگی های متغیر تولید می کند؛ بنابراین این نسبت سختگیرانه کنترل می شود. ممکن است نسبت کلی گلیکول به دی ایزوسیانات، 1 به 2 باشد.

در تولید الیاف به روش ریسندگی خشک، پیش پلیمر در ادامه با یک مقدار یکسان از دی آمین واکنش نشان می دهد. این فرآیند به عنوان واکنش بسط طول زنجیره معروف است. محلول حاصل با یک حلال جهت تولید محلول ریسندگی رقیق می گردد. حلال به ایجاد محلولی نازک تر که به راحتی تحت کنترل در می آید، کمک می کند. در نهایت می توان این حلال را به درون سلول تولید الیاف تزریق نمود.

تولید الیاف

محلول ریسندگی به درون یک سلول ریسندگی استوانه ای تزریق می گردد تا در آنجا به الیاف عمل آوری و تبدیل شود. در این سلول، محلول پلیمر از طریق یک صفحه فلزی به نام اسپینرت که سوراخ های ریزی بر روی سطحش دارد با نیرو مواجه می شود. این کار باعث می گردد تا محلول در رشته هایی از پلیمر مایع همتراز شود. زمانیکه رشته ها از سلول عبور می کنند، در حضور نیتروژن و گاز حلال با حرارت رو به رو می گردند.

این شرایط، پلیمر مایع را جهت واکنش شیمیایی و تشکیل رشته های جامد به وجود می آورد.
وقتی الیاف از سلول خارج شدند، مقدار مشخصی از رشته های جامد جهت تولید ضخامت های دلخواه به صورت یک دسته در می آیند. این کار از طریق یک دستگاه متراکم کننده هوا که الیاف را به دور هم می پیچد، انجام می گیرد. در واقعیت هر الیاف اسپندکس از تعداد زیادی الیاف مجزای کوچک تشکیل گردیده اند که به دلیل چسبندگی طبیعی سطحشان به الیافی دیگر می چسبند.

فرآیند نهایی

الیاف در ادامه با یک ماده تکمیل کننده نهایی عمل آوری می شوند. این ماده ممکن است منیزیم استارات (magnesium stearate) یا پلیمری دیگر مثل پلی (دی متیل- سیلیکون) باشد. مواد تکمیلی از چسبندگی الیاف نسبت به یکدیگر جلوگیری می کنند و در تولید منسوجات کمک کننده هستند. بعد از این عمل آوری، الیاف از طریق یک سری از غلتک ها بر روی ماسوره منتقل می شوند. سرعت خاتمه دادن فرآیند کلی با توجه به ضخامت الیاف می تواند از 300 تا 500 mi (482.7 الی 504.5 کیلومتر) بر دقیقه تغییر کند.

وقتی ماسوره ها با الیاف پر شدند، بر روی بسته بندی نهایی قرار می گیرند، و به دست تولید کنندگان نساجی و سایر مصرف کنندگان می رسند. در این بخش ها شاید الیاف با الیاف دیگری مثل پنبه یا نایلون بافته شوند تا پارچه ای که در تولید لباس مورد استفاده قرار می گیرد، تولید شود. این پارچه می تواند جهت تولید رنگ دلخواه نیز رنگرزی شود.

کنترل کیفیت الیاف اسپندکس

تولید کنندگان برای اطمینان از کیفیت الیاف اسپندکس، آنها را در طول هر فاز تولید مورد نظارت قرار می دهند. بازرسی ها با ارزیابی مواد خام اولیه شروع می گردد. مشخصات شیمیایی و فیزیکی گوناگون آزمایش می شوند. مثلا pH، نیروی گرانش ویژه و ویسکوزیته دی ایزوسیانات شاید بررسی گردد.

علاوه بر این موارد، ظاهر، رنگ و بو نیز می توانند ارزیابی شوند. تنها با داشتن بررسی های کنترل کیفیت سختگیرانه بر روی مواد اولیه، تولید کنندگان می توانند از تولید یک محصول نهایی سازگار مطمئن گردند. الیاف اسپندکس بعد از تولید آزمایش می شوند. این آزمایش ها شاید شامل ارزیابی الاستیسیته، مقاومت و جذب شوندگی الیاف باشند.

آینده الیاف اسپندکس

کیفیت الیاف اسپندکس از زمان تولید اولین نمونه آن دائما در حال بهبود بوده است. حوزه های گوناگون تحقیقات به پیشرفت های مستمر این الیاف کمک خواهند کرد. مثلا دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که با تغییر پیش پلیمرهای اولیه می توانند الیافی با خاصیت کششی بهتر تولید کنند. دیگر مشخصات می توانند با استفاده از نسبت های مختلف پیش پلیمر، کاتالیست های بهتر و الیاف متنوع بهبود یابند.

علاوه بر بهبود در زمینه الیاف اسپندکس، احتمال دارد که پارچه های پیشرفته تر که در آنها الیاف اسپندکس با الیاف سنتی ترکیب می شوند، تولید گردند. در حال حاضر، مخلوط های الیاف نایلون/ اسپندکس در دسترس هستند. همچنین شاید بهبودهایی در روش تولید کشف گردد. این روش های جدید احتمالا بر روی تولید الیاف سریعتر و کارآمدتر متمرکز خواهند شد.