تعیین مقاومت کششی نخ

خواص کششی نخ

خاصیت کششی نخ را می توان به عنوان حداکثر نیرویی که برای گسیختگی یا از هم باز شدن مواد لازم است تعریف کرد. این پارامتر در تولید نخ از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، زیرا مستقیماً بر استحکام پارچه ساخته شده با نخ تأثیر می گذارد. برای اندازه گیری مقاومت نخ از دو روش استفاده می شود. در روش اول استحکام نخ یک لا تعیین می گردد. برای تعیین استحکام نخ معمولاً واحدهای نیوتن (N) و cN به کار برده می شود. مقدار نیروی مورد نیاز برای اینکه جسمی با جرم یک کیلوگرم با شتاب یک متر بر مجذور ثانیه شروع به حرکت کند یک نیوتن نیرو نامیده می شود.

مقاومت نخ یک لا اطلاعاتی را در مورد دستگاه تاباندن نخ و کارآیی دستگاه بافندگی در اختیار ما قرار می دهد. به منظور محاسبه اثر مقاومت ترکیبی نخ، نمره لی استحکام محصول (CLSP) نخ محاسبه می شود. یک لی 120 یاردی با استفاده از ماسوره بسته بندی نخ تولید می گردد. وزن لی به منظور محاسبه نمره نخ با این فرمول تعیین می شود: تعداد کلاف های نخ تقسیم بر وزن آنها برحسب پوند. استحکام لی با استفاده از دستگاه استحکام لی که دارای دو فک (که یکی از فک ها ثابت است و دیگری به بار متصل می شود) تعیین می گردد. با استفاده از اصل نرخ ثابت بارگذاری، می توان میزان استحکام کشش لی را تعیین نمود.

انواع ماشین آلات آزمایش مقاومت کششی

ماشین آلات آزمایش مقاومت کششی را براساس اصل کار آنها می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

نرخ ثابت کشش (CRE)

این گونه ماشین آلات دارای یک سرعت ثابت کشیدگی نمونه آزمایشگاهی هستند؛ به گونه ای که با افزایش بار، مکانیسم اندازه گیری حرکت بسیار ناچیزی خواهد داشت. این دستگاه بر اساس اصل Tensorapid-4 کار می کند، این اصل برای اندازه گیری مقاومت کششی نخ یک لا که دارای یک نرخ ثابت کشیدگی است، مورد استفاده قرار می گیرد.

نرخ ثابت بارگذاری (CRL)

در این حالت دستگاه بار را بر روی نمونه وارد می کند که با گذشت زمان میزان بار به صورت مداوم بیشتر می شود. نمونه آزمایشی را می توان به صورت آزادانه کشید که میزان کشش نخ بستگی به خصوصیات بار اعمال شده بر روی آن دارد. دستگاه استحکام لی بر اساس این اصل کار می کند.

نرخ ثابت تراورس (CRT)

در این نوع از دستگاه ها از دو گیره کششی برای ارزیابی مقاومت کششی نمونه استفاده می شود. یک گیره با سرعت ثابت حرکت می کند و بار توسط گیره دوم اعمال می شود؛ این گیره وظیفه فعال سازی مکانیسم اندازه گیری بار را برعهده دارد. به طور معمول دستگاه های قدیمی مانند دستگاه تست مقاومت کششی پارچه، از این مکانیسم استفاده می کنند.

تعیین مقاومت کششی نخ

مقاومت کششی نخ با روش کلافی

در این روش نخ توسط یک ماسوره بر روی کلافی که به لی مشهور است، پیچیده می شود؛ این روش برای اندازه گیری تراکم خطی نخ مورد استفاده قرار می گیرد، ضمناً در این روش دو انتهای آزاد نخ به هم گره می خورند. لی بر روی دو فک آزمونگر مقاومت کششی سوار می شود. پس از آن لی تحت نیروی کششی افزایشی قرار می گیرد و نیروی اعمال شده بر آن ثبت می شود. از آنجاییکه بالاخره یک قسمت از لی در نقطه ای در ضعیف ترین منطقه نخ گسیخته می شود، حداکثر نیروی وارد شده به پوند یا کیلوگرم اشاره دارد.

باید حداقل استحکام 10 لی از همان نمره و با استفاده از روش فوق اندازه گیری شود و بعداً میانگین اندازه گیری ها محاسبه گردد. استاندارد انگلیسی به 10 لی یا کلافی اشاره دارد که در یک فاصله 1 متری 100 دور پیچیده شده است. این آزمایش با سرعت مشخص انجام می شود، به عبارت دیگر نقطه گسیختگی بین 20 ± 3 s قرار دارد. از سویی دیگر ممکن است از سرعت ثابت 300 میلی متر در دقیقه نیز استفاده شود. به احتمال زیاد نخی که باید بر روی چهارچوب پشمی یا پنبه ای 10 کلافی ریسیده شود را باید حداقل با 20 کلاف پشمی آزمایش کرد. این روش برای نخ های متشکل از الیاف های مقاوم کاربردی ندارد.

نمره استحکام محصول یا CLSP

بررسی کیفیت محصول اصطلاحی است که برای بررسی کیفیت نخ های پنبه ای استیپل و کلاف لی مورد استفاده قرار می گیرد. این عامل به کیفیت لی تشکیل شده بر روی ماسوره چرخشی با پیرامون 1.5 یارد بستگی دارد؛ 80 دور چرخش لی، طولی برابر با 120 یارد دارد. در این حالت کیفیت معمولاً با واحد پوند- نیرو (lbf) بیان می شود. همچنین استحکام نخ بر مبنای پوند اندازه گیری می گردد، سپس در نمره پنبه انگلیسی نخ ضرب شده تا در نهایت نمره استحکام محصول یا CLSP به دست بیاید.

CLSP (نمره لی استحکام محصول) = نمره (Nec) × استحکام لی (برحسب پوند)

مقاومت کششی با روش نخ یک لا

آزمایش کشش نخ معمولاً بر اساس استانداردهای ISO 2062 و ASTM D2256 انجام می گیرد. این آزمایشات برای تعیین نیروی لازم برای گسیختگی نخ، کشیدگی و تعیین ویژگی های سفتی نخ انجام می شوند. استحکام گسیختگی نخ در واقع نسبت نیروی لازم برای گسیختن نخ به تراکم خطی آن می باشد، و یک ویژگی مشترک برای ارزیابی مقاومت مواد تشکیل دهنده نخ و وسیله ای برای بررسی و اعتبارسنجی آزمایش نیز محسوب می شود.

بستن نخ نمونه آزمایش لازم است، زیرا محور بارگذاری باید با محور نمونه هم تراز شود. این هم ترازی با استفاده از گیره های سوزنی تسمه ای به راحتی قابل دستیابی و تکرار است. عواملی مانند لبه های تیز یا ایجاد تغییر در مسیر آزمایش ممکن است باعث خرابی نمونه در خارج از بخش اندازه گیری شوند، در این صورت مقاومت به دست آمده بسیار کمتر از مقاومت واقعی نخ خواهد بود.

ضمناً گیره های تسمه ای نیز به جلوگیری از این امر کمک می کنند، چون در صورت استفاده از آنها نخ هرگز با تغییرات شدید هندسی مواجه نخواهد شد. از آنجاییکه خواص کشیدگی در زمینه کاربرد محصولات نخی اهمیت بسیار زیادی دارند، پس باید از سر خوردن نخ در حین آزمایش جلوگیری شود؛ از این رو به جای استفاده از مجموعه ای از فک های گیره ای، بار به صورت یکنواخت بر روی تسمه ها توزیع می گردد.بیشتر استانداردهای آزمون ها مشابه هم هستند. به منظور دستیابی به نتایج دقیق تر، آزمایشات چندین بار تکرار می شوند تا دقیق ترین نتایج حاصل شوند. طبق استانداردهای انگلیسی، تعداد آزمایشات باید مطابق با دستورالعمل زیر باشد:

برای نخ یک لا:

• برای نخ های رشته ای پیوسته باید 20 آزمایش انجام شود.
• برای نخ های ریسیده شده باید 50 آزمایش تکرار گردد.
•  برای نخ های چند لایه ای یا چند لا باید 20 آزمایش انجام گیرد.

فرآیند آزمون

قبل از شروع آزمایش باید توجه داشت که شرایط جوی آزمایشگاه باید مطابق با استاندارد باشد. تنظیمات دستگاه ها نیز باید دقیق و مطابق با الزامات دستگاه ها باشند. به این منظور بیشتر از دستگاه آزمایش USTER TENSORAPID/USTER TENSOJET استفاده می شود. طول گیج ماشین برای آزمایش باید 500 میلی متر باشد و به صورت پیش فرض باید بر روی cN/Tex 0.5 تنظیم شود.

ابتداً نخ های آماده در داخل دستگاه USTER TENSORAPID/ USTER TENSOJET قرار می گیرند و بین دو فک دستگاه تنظیم می شوند که یکی از این فک ها ثابت و دیگری متغیر است. دستگاه با سرعت 500 میلی متر بر ثانیه شروع به کار می کند و گیج بین دو فک روی 500 میلی متر تنظیم می شود. دستگاه روشن شده و آزمایش آغاز می شود. آزمایشات به صورت خودکار انجام می شوند و بعد از 20 بار آزمایش دستگاه متوقف می گردد. بعد از اتمام آزمایش نتیجه چاپ می شود که شامل مقدار مقاومت کششی و مقدار ضریب تغییر نخ هستند.

اما تعداد آزمایشات باید زیاد باشد و بایستی در زمان کم، و با دقت و کارآیی بالایی انجام شوند. برای دستیابی به این الزامات، شرکت USTER Technologies دستگاه آزمایش USTER TENSORAPID/USTER TENSOJET را تولید کرده است که معمولاً از آن برای اندازه گیری مقاومت نخ یک لا استفاده می شود. ارقام به دست آمده از USP یا USTER به ما این امکان را می دهند تا نتایج به دست آمده از مقاومت نخ یک لا را با هم مقایسه کنیم و ببینیم که آیا در یک محدوده قابل قبول قرار دارند یا خیر.

معمولاً میانگین نتایج به دست آمده از استحکام نخ زیاد اهمیت ندارد، هر چند که فرکانس های مناطق ضعیف نخ نیز شامل آن می شود. دقیقاً به دلیل وجود این مناطق ضعیف در طول نخ، ممکن است نخ در طی مراحل بعدی بافت دچار پارگی شود و همین امر باعث پایین آمدن بازده تولید یا معیوب شدن پارچه می شود؛ به همین دلیل برای تولید پارچه با کیفیت و بالا بردن راندمان تولید باید از این موارد اجتناب گردد. البته باید توجه داشت که در تولید با سرعت بالا همیشه مناطق ضعیف نخ مشکلاتی را به وجود می آورند، حتی اگر مناطق ضعیف نخ صدها متر آن طرف تر قرار داشته باشند. بنابراین در چنین مواردی، اهمیت ضریب مقاومت نخ یک لا بسیار بیشتر از مقادیر متوسط است.

به منظور بررسی طول بیشتری از نخ، سرعت دستگاه در محدوده بالاتری نگه داشته می شود؛ اگر این گونه نباشد و همچنان از تست های استاندارد 20 ثانیه ای استفاده گردد، آزمایشات بیشتر طول خواهند کشید. هر چه تعداد آزمایشات بیشتر باشد، پیش بینی آماری نقاط ضعف دقیق تر بوده و نتایج به دست آمده در مورد مقاومت کششی نخ بهتر خواهند بود.