نقطة انصهار البوليستر: لماذا يتغير الرقم 255 درجة مئوية عبر أنواع الألياف

تقع نقطة انصهار البوليستر العادي، وهو مادة PET أحادية العنصر والتي تسميها معظم ملصقات الملابس ببساطة "البوليستر"، بين 250 درجة مئوية و 260 درجة مئوية . الرقم الذي يعمل به معظم مهندسي النسيج هو 255 درجة مئوية. إنه يأتي من قياس السعرات الحرارية بالمسح التفاضلي، ويتم تشغيله بمعدل تسخين متحكم فيه على أداة معايرة، وقد ظهر في الجداول المرجعية للبوليمر لعقود من الزمن.

إن الدخول إلى اجتماع تحديد المصادر بهذا الرقم فقط هو خطأ. يمكن للبوليستر نفسه أن يغير نطاق ذوبانه بمقدار عشرة إلى ثلاثين درجة اعتمادًا على كيفية بلمرته وغزله وسحبه وضبطه بالحرارة. ما يحتاج الغزالون والحياكة والصباغة إلى معرفته هو ما يحدث عندما تقترب الألياف من هذا النطاق، لأن البوليستر يبدأ في التليين والانكماش وفقدان ثبات الأبعاد قبل وقت طويل من تحوله إلى سائل.

نقطة انصهار البوليستر عبر أنواع الألياف الشائعة

البوليستر عائلة، وليس مادة واحدة. قبل ذكر أي رقم، من المفيد معرفة أي فرد من أفراد الأسرة تتعامل معه. يقارن الجدول أدناه سلوك التليين والذوبان للمواد التي غالبًا ما تنتهي على نفس أرضية الحياكة.

تبلغ الفجوة بين PET القياسي والدرجات منخفضة الذوبان حوالي مائة درجة. ولهذا السبب فإن "نقطة انصهار البوليستر" تكون مفيدة فقط عندما تحدد نوع البوليستر. سوف يؤدي خط ضبط الحرارة المضبوط لمعيار PET إلى تدمير ألياف الربط ثنائية المكونات في ثوانٍ.

لماذا يهم رقم الانصهار في أرضية الإنتاج

لا أحد يذيب البوليستر عمدًا أثناء الإنتاج العادي. الرقم مهم بسبب كل ما يحدث في النطاق الطويل والعريض تحته.

خذ صباغًا يشغل آلة نفاثة عند درجة حرارة 130 درجة مئوية. وهذا هو ما يقرب من نصف درجة حرارة الانصهار، وبالتالي فإن الألياف ليست قريبة من الذوبان. ومع ذلك، فإن نفس الخيط، إذا تم سحبه بسرعة كبيرة أو تم ضبطه بالحرارة عند شد خاطئ، يمكن أن يخرج من الآلة بيد ميتة وهشة. السبب ليس ذوبان. إنه فقدان التوجه الجزيئي مع استرخاء المناطق غير المتبلورة.

في عملية كي الملابس، يمكن أن تصل درجة حرارة المكواة اليدوية على أعلى إعداد إلى 200 درجة مئوية عند القاعدة. اضغط عليه على غلاف من البوليستر وأمسكه لبضع ثوان وستحصل على اللمعان المألوف، وهو سطح مسطح حيث تندمج أطراف الخيوط معًا. لم يذوب القماش، ولكن السطح قد ذاب. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتدمير الملابس المصنوعة من البوليستر، وهي تحدث بالفعل خمسين درجة أدناه نقطة الانصهار المذكورة.

ثم هناك مسألة إعادة التدوير. يتم فرز بالات نفايات المنسوجات المختلطة جزئيًا حسب سلوك الذوبان. تحدد أنظمة الفرز بالأشعة تحت الحمراء والقريبة من الأشعة تحت الحمراء PET من خلال امتصاصها المميز، ويقوم الفرز الحراري بفصل الألياف عن طريق توقيع ذوبانها. إذا كنت تعرف نقطة انصهار المادة التي تبيعها، فستعرف إلى أي مجرى نفايات تنتمي إليه.

خمسة عوامل تؤثر على درجة انصهار البوليستر

يمكن لشريحتين من البوليستر تحملان نفس الملصق أن تذوبا بمقدار عشرين درجة. هذه هي المتغيرات التي تسبب ذلك.

1. محتوى كومونومر. تؤدي إضافة حمض الإيزوفاليك أو سيكلو هكسان ديميثانول إلى سلسلة البوليمر إلى تعطيل الشبكة البلورية. حتى نسبة قليلة منها تقلل من نطاق الانصهار بشكل ملحوظ. هذه هي بالضبط الطريقة التي يتم بها تصنيع البوليستر الكاتيوني القابل للصباغة وألياف الترابط منخفضة الذوبان.
2. الوزن الجزيئي واللزوجة الجوهرية. يؤدي ارتفاع IV إلى رفع قمة الانصهار قليلاً ويجعل الذوبان أكثر لزوجة. يتصرف الراتينج من درجة الزجاجة مع IV بالقرب من 0.80 بشكل مختلف عن راتينج من درجة الألياف بالقرب من 0.64.
3. البلورة والتوجه. يحتاج الفتيل المرسوم بالكامل عالي التبلور إلى طاقة أكبر لإذابته مقارنة بحزمة POY غير المسحوبة. يكون منحنى DSC للغزل الموجه أكثر وضوحًا ويتحرك نحو الأعلى مقارنة بنفس البوليمر في حالة غير متبلورة.
4. الإضافات والماستر. يعمل ثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم في إزالة الخيوط ومثبطات اللهب والألوان الرئيسية على تغيير المظهر الحراري إلى حد ما. يتم اختيار الأصباغ التي تتحمل الدوران عند درجة حرارة 280 درجة مئوية إلى 290 درجة مئوية على وجه التحديد لأنها يمكن أن تتحمل الحرارة.
5. الرطوبة والتحلل المائي. يبدأ البوليستر الرطب الذي يتم تسخينه فوق 150 درجة مئوية تقريبًا في التحلل المائي. ينخفض ​​الوزن الجزيئي، ويتغير سلوك الذوبان بشكل دائم. التجفيف قبل المعالجة بدرجة حرارة عالية ليس اختياريًا.

بالنسبة لفريق التوريد، فإن الفكرة العملية هي أن بيانات الذوبان الموجودة على الورقة الفنية للمورد تعكس دفعة واحدة محددة ضمن طريقة اختبار محددة واحدة. إذا كانت عمليتك حساسة للسلوك الحراري، فاسأل عن منحنى كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC)، وليس فقط قيمة الذروة.

نقطة التليين مقابل نقطة الانصهار: الفجوة التي تلحق الضرر بالنسيج

يتعامل معظم الناس مع التليين والذوبان على أنهما نفس الحدث. إنهما حدثان مختلفان، والأمر المهم في المصنع هو الحدث الأول.

عندما يتم تسخين البوليستر، فإنه يمر أولاً عبر عملية التزجج، وهي عملية تليين للمناطق غير المتبلورة التي تبدأ في مكان ما حولها 67 درجة مئوية إلى 81 درجة مئوية اعتمادًا على محتوى الرطوبة وتاريخ الحرارة السابق. وفوق ذلك، تكتسب السلاسل الجزيئية القدرة على الحركة. يبدأ الانكماش. ثم تبدأ المناطق البلورية في فقدان النظام، وتصبح الألياف لزجة وقابلة للتشوه، عادة عند درجة حرارة تتراوح بين 235 درجة مئوية إلى 240 درجة مئوية. عندها فقط ينهار الهيكل البلوري تمامًا وتتدفق المادة كسائل، عند درجة حرارة 250 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية.

وفي المنتصف هناك نافذة واسعة جدًا لا تذوب فيها الألياف ولكنها لم تعد هي نفسها. هذا هو المكان الذي يتم فيه قفل التجاعيد الناتجة عن الحرارة، وحيث يتم ضغط الطيات، وحيث تندمج أطراف الخيوط وتخلق لمعانًا سطحيًا، وحيث يمكن أن يتشوه النسيج بشكل دائم بسبب التوتر الذي قد يتجاهله في درجة حرارة الغرفة.

قاعدة بسيطة لغرفة الضغط

• إعداد منخفض، أقل من 120 درجة مئوية: آمن لمعظم أقمشة البوليستر مع قطعة قماش ضاغطة.
• الإعداد المتوسط، من 120 درجة مئوية إلى 160 درجة مئوية: مقبول للتلامس القصير مع البوليستر المثبت بالحرارة، وهو خطير على المواد غير المسحوبة أو منخفضة التبلور.
• إعداد عالٍ، أعلى من 180 درجة مئوية: توقع اللمعان والتزجيج والتشوه الدائم. البخار وحده لن يبطل هذا الأمر.

حيث يلتقي خيوط البوليستر بالحرارة أثناء المعالجة

تمر خيوط البوليستر أو الخيوط المغزولة عبر عدة مراحل حرارية قبل أن تصبح قماشًا نهائيًا. كل مرحلة لها سقفها الخاص.

مصنع خيوط البوليستر POY / DTY خيوط البوليستر POY / DTY عرض المنتج →

الغزل والرسم

يعمل غزل الذوبان على تشغيل البوليمر عند درجة حرارة 280 درجة مئوية إلى 290 درجة مئوية، وهو أعلى بكثير من نطاق الانصهار لأن المادة يجب أن تتدفق. يتم بعد ذلك رسم POY المغزول وملمسه عند درجات حرارة تتراوح بين 160 درجة مئوية و220 درجة مئوية، اعتمادًا على آلة اللف الزائف والتجعيد المستهدف. تحدد هذه المرحلة الذاكرة الحرارية للخيط. سوف يتقلص DTY الذي يتم إنتاجه عند درجة حرارة تركيب أعلى بشكل أقل في المعالجة اللاحقة وسيكون أكثر استقرارًا من حيث الأبعاد في القماش النهائي.

الصباغة والتشطيب

يتم تشغيل صباغة البوليستر المشتتة في آلة نفث مائي عند درجة حرارة 120 درجة مئوية إلى 135 درجة مئوية. الصباغة بالحرارة، حيث يتم تجفيف القماش المبطن ثم خبزه، تستخدم الحرارة الجافة عند 190 درجة مئوية إلى 210 درجة مئوية لمدة 30 إلى 90 ثانية. عادةً ما يتم ضبط الحرارة للنسيج الرمادي أو المصبوغ من 170 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية. لا يقترب أي منها من نطاق الانصهار، ولكن جميعها تقع داخل نافذة التليين والانكماش، ولهذا السبب فإن التحكم في التوتر مهم بقدر أهمية التحكم في درجة الحرارة.

الطباعة بالنقل الحراري والتصفيح

تقوم الطباعة بالتسامي بنقل الصبغة من الورق إلى القماش عند درجة حرارة 190 درجة مئوية إلى 210 درجة مئوية لمدة 20 إلى 40 ثانية. عادة ما يتم التصفيح بالمواد اللاصقة المذوبة بالحرارة وأشرطة الختم بين 130 درجة مئوية و160 درجة مئوية. تعتمد كلتا العمليتين على بقاء البوليستر ثابتًا في هذا النطاق، وهذا هو السبب في أن تناسق الخيوط من مجموعة إلى أخرى أكثر أهمية هنا من رقم الانصهار المطلق.

الغزل المصبوغ والمخدر والدور الحراري للأصباغ

يحمل البوليستر المصبوغ أو المصبوغ المغزول لونه داخل البوليمر وليس على السطح. يتم تجميع المادة الملونة في خليط رئيسي ويتم قياسها في المصهور قبل الدوران. نظرًا لأن هذا الذوبان يتم عند درجة حرارة 280 درجة مئوية أو أعلى، يجب على كل صبغة أن تتحمل درجة حرارة أعلى من نطاق انصهار البوليمر نفسه دون أن تتحلل أو تتسامى أو تغير الظل.

هذا هو السبب في أن اختيار الصبغة للخيوط المصبوغة يكون ضيقًا مقارنة بصبغ السطح، ولماذا تعتبر مطابقة الألوان عبر الطلبات المتكررة مهارة محددة. الصباغ الذي يبدأ التحلل بالقرب من 270 درجة مئوية سوف ينتج دفعات غير مظللة ويمكن أن يخلق فقاعات صغيرة في الخيوط التي تظهر لاحقًا على شكل فواصل في الحياكة. عادةً ما يقوم الموردون الذين يحتفظون بمختبر اختبار داخلي بفحص الأصباغ حرارياً قبل أن تصل إلى خط الإنتاج.

الاتجاه الصعودي لمستخدمي المصب حقيقي. يتخطى الغزل المصبوغ خطوة الصباغة المائية تمامًا، مما يزيل أحد أكبر مستهلكي المياه والطاقة في سلسلة النسيج ويزيل خطر هجرة الصبغة أثناء التشطيب بدرجة حرارة عالية.

لا تحتوي مخاليط القطن والبوليستر على نقطة انصهار واحدة

يحتوي النسيج القطني البوليستر 65/35 على سلوكين حراريين مختلفين تمامًا يحدثان في نفس الهيكل. يلين مكون البوليستر بالقرب من 235 درجة مئوية ويذوب بالقرب من 255 درجة مئوية. عنصر القطن لا يذوب على الإطلاق. وهو يتفحم ويتحلل عند حوالي 150 درجة مئوية، ويطلق المواد المتطايرة ويشكل الرماد.

ضع هذين الاثنين جنبًا إلى جنب في اختبار اللهب وستحصل على التوقيع الكلاسيكي للمزيج: حافة سوداء متفحمة من القطن، وخرزات صلبة صغيرة من البوليستر المذاب الذي لا ينسحق بين الأصابع. يتم استخدام هذا التوقيع في تحديد الألياف، وهو أيضًا فحص مفيد عندما يشتبه المصنع في أن الشحنة قد تم تبديلها.

الشركة المصنعة لخيوط القطن البوليستر/البوليستر خيوط البوليستر POY / DTY عرض المنتج →

بالنسبة للمصانع التي تستخدم مزيجًا من البوليستر المغزول حلقيًا والقطن والبوليستر، فإن النتيجة العملية هي أنه يجب اختيار درجات حرارة التجفيف والمعالجة للقطن، وليس البوليستر. يعتبر فرن المعالجة المضبوط على 200 درجة مئوية مناسبًا للبوليستر وقويًا للقطن. إذا كنت تريد إلقاء نظرة أعمق على كيفية تغيير نسب الألياف ليد وأداء هذه الخيوط، هذه المقالة عن تكوين الألياف والملمس يمشي من خلال المقايضات بالتفصيل.

البوليستر المعاد تدويره والقطن المعاد تدويره: حيث تتغير الأرقام

PET المعاد تدويره ميكانيكيًا، وهو النوع الذي يأتي من رقائق الزجاجات المغسولة والمعاد بثقها أو نفايات النسيج، يذوب عمومًا في نفس نطاق PET البكر. الفرق في التوزيع . تعمل الملوثات والأصباغ المتبقية وأنواع البوليمر المختلطة والتجفيف غير الكامل على توسيع ذروة الانصهار ويمكن أن تسحب البداية إلى الأسفل بمقدار خمس إلى عشر درجات. ستنتج المواد الخام المعاد تدويرها والتي تم تطهيرها بشكل صحيح منحنى كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) لا يمكن تمييزه تقريبًا عن الراتنج البكر.

إعادة تدوير مصنع غزل القطن خيوط البوليستر POY / DTY عرض المنتج →

يتصرف القطن المعاد تدويره بشكل مختلف مرة أخرى، لأن القطن عبارة عن سليلوز ولا يذوب على الإطلاق. يتم إنتاج خيوط القطن ذات النهاية المفتوحة المعاد تدويرها عن طريق تمزيق نفايات القطن وإعادة تدويرها على آلات الغزل الدوارة. لا توجد خطوة ذوبان، وتتحلل الألياف من خلال الكربنة بدلاً من الانصهار عند تسخينها. تحتاج المطاحن التي تمزج هذا الغزل مع البوليستر إلى التخطيط حول الحد الأدنى من التفحم لمكون القطن.

إذا كنت تريد معرفة المنتجات النهائية التي تناسب هذه المادة الخام، هذه النظرة العامة على تطبيقات غزل القطن المعاد تدويره يغطي الاستخدامات النهائية الواقعية من الدنيم إلى ملابس العمل.

كيف يتم قياس درجة انصهار البوليستر في المختبر

تنتج طرق الاختبار المختلفة أرقامًا مختلفة لنفس العينة. معرفة الطريقة التي يستخدمها المورد تمنع الكثير من الجدل.

• المسح التفاضلي للسعرات الحرارية. الطريقة القياسية للبوليمرات، والتي تحكمها ASTM D3418 وISO 11357. يتم تسخين بضعة ملليجرامات من العينة بمعدل يتم التحكم فيه، عادة 10 درجات مئوية في الدقيقة، ويتم قراءة ذروة الانصهار من الحرارة الداخلية. يؤثر معدل التسخين وكتلة العينة والتاريخ الحراري السابق على النتيجة.
• نقطة انصهار الشعيرات الدموية. طريقة قديمة، لا تزال تستخدم لإجراء فحوصات سريعة. عادةً ما تكون النتيجة أعلى قليلاً من كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) لأن نقطة النهاية المرصودة تتأخر عن البداية الحقيقية.
• المرحلة المجهرية الساخنة. مفيد لرؤية تقدم التليين بدلاً من الذوبان النهائي فقط. يتيح لك مشاهدة الألياف وهي تنكمش وتتجعد وتتدفق في النهاية.
• التحليل الحراري الوزني. يقيس فقدان الكتلة مقابل درجة الحرارة وهو الأداة المناسبة عندما تحتاج إلى معرفة أين يبدأ التحلل، وليس أين ينتهي الذوبان.

عند مقارنة الشهادات من اثنين من الموردين، تأكد من أن كلاهما يستخدم نفس معدل التسخين ونفس الجو. يمكن أن يؤدي تشغيل كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) في النيتروجين وتشغيله مرة واحدة في الهواء إلى ظهور عمليات تأكسدية مختلفة، خاصة على المواد المعاد تدويرها أو شديدة الصبغة.

أرقام عملية يجب الاحتفاظ بها على الحائط

إذا كنت تتذكر قائمة قصيرة فقط، فاجعلها هذه القائمة.

• التحول الزجاجي للبوليستر الجاف: حوالي 80 درجة مئوية
• التحول الزجاجي للبوليستر الرطب: حوالي 67 درجة مئوية
• بداية الانكماش الكبير: 100 درجة مئوية وما فوق
• تليين التركيب البلوري: حوالي 235 درجة مئوية
• نطاق ذوبان PET القياسي: من 250 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية
• بداية التحلل الحراري: أعلى من 350 درجة مئوية في جو خامل

وبالتالي فإن العرض العملي لنطاق المعالجة الآمنة أضيق بكثير مما يوحي به رقم الانصهار. من حوالي 100 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية، يكون البوليستر نشطًا من حيث الأبعاد. هذا هو الشريط الذي يحدد فيه التحكم في العملية والتحكم في التوتر ومعدلات التبريد اليد النهائية للنسيج.

الأسئلة المتداولة حول نقطة ذوبان البوليستر

ما هي نقطة ذوبان البوليستر بالضبط؟

بالنسبة لبوليستر PET القياسي، فإن نطاق الذوبان المقبول هو 250 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية، مع 255 درجة مئوية باعتباره الرقم الفردي الأكثر شيوعًا. إنه نطاق وليس نقطة لأن الذوبان يحدث عبر نطاق درجة الحرارة حيث تذوب الهياكل البلورية ذات الأحجام المختلفة واحدة تلو الأخرى.

هل يلين البوليستر قبل أن يذوب؟

نعم، والفجوة واسعة. يبدأ البوليستر في فقدان ثبات الأبعاد قبل 100 درجة مئوية في منطقة التزجج، ويصبح لزجًا وقابلاً للتشوه عند درجة حرارة 235 درجة مئوية تقريبًا. يتبع الذوبان عند 250 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية. كل ما يلحق الضرر بنسيج البوليستر في الاستخدام العادي يحدث في تلك الفرقة السابقة.

هل يمكن أن يكون للبوليستر المعاد تدويره نقطة انصهار أقل؟

يمكن ذلك، في حالة وجود تلوث متبقي أو محتوى بوليمر مختلط. عادةً ما تتطابق مادة PET المعاد تدويرها والمعالجة جيدًا مع مادة PET البكر في حدود بضع درجات. تعمل المواد الأولية التي تم فرزها بشكل سيئ على توسيع ذروة الانصهار ويمكن أن تخفض درجة حرارة البداية. اطلب بيانات كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) إذا كانت عمليتك حساسة حراريًا.

هل تحتوي خلطات قطن البوليستر على نقطة ذوبان واحدة؟

لا، جزء البوليستر يذوب بين 250 درجة مئوية و260 درجة مئوية. الجزء القطني لا يذوب على الإطلاق ويبدأ في التفحم عند حوالي 150 درجة مئوية. اضبط درجات حرارة المعالجة والتجفيف للقطن، لأنه المكون الذي سيفشل أولاً.

في أي درجة حرارة يحترق البوليستر؟

لا يحترق البوليستر بنفس الطريقة التي يحترق بها السليلوز. فهو يذوب وينكمش بعيدًا عن اللهب، ويبدأ البوليمر نفسه في التحلل الحراري عند درجة حرارة أعلى من 350 درجة مئوية تقريبًا. في حالة الحريق، يمكن أن تتساقط المادة، وهو خطر منفصل عن انتشار اللهب ويتم التعامل معه من خلال بناء النسيج ومزجه وليس من خلال شكل الذوبان وحده.

هل تغير الصباغة درجة انصهار البوليستر؟

لا تقترب الصباغة المائية المتناثرة عند 130 درجة مئوية من نطاق الانصهار، ولكنها تخفف الضغوط الداخلية ويمكن أن تغير التبلور قليلاً. إذا تم إبقاء الألياف تحت التوتر أثناء التبريد، فإن الخيوط الناتجة يمكن أن تتصرف بشكل مختلف في إعدادات الحرارة اللاحقة. يتجنب الغزل المصبوغ هذا تمامًا لأن اللون موجود بالفعل داخل البوليمر.

لماذا تلمع بعض أقمشة البوليستر بعد الكي؟

لقد خففت الخيوط السطحية واندمجت بينما ظل الجزء الأكبر من القماش سليمًا. تعكس أطراف الخيوط المسطحة الضوء بشكل مختلف، مما ينتج عنه اللمعان. إنه دائم. الوقاية تكون بالضغط بقطعة قماش ودرجة حرارة أقل من 150 درجة مئوية.

ماذا يعني هذا بالنسبة لمصادر الغزل

نقطة انصهار البوليستر هي خاصية ثابتة للبوليمر وخاصية متغيرة للمنتج. يتم وضع PET القياسي عند 250 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية. الدرجات الكاتيونية القابلة للصبغ تكون أقل. الألياف ذات المكونات الثنائية منخفضة الذوبان تقع في مستوى أقل بكثير. لا تتمتع الخيوط المخلوطة بدرجة حرارة انصهار واحدة على الإطلاق.

بالنسبة للحائك أو الحائك أو صانع الملابس، فإن الأسئلة التي تستحق طرحها على المورد تكون أبسط من الرقم نفسه. ما هي درجة البوليستر هذه؟ ما هي ذروة ذوبان كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) وبداية حدوثها؟ هل تم ضبط الخيط على الحرارة، وفي أي درجة حرارة؟ هل يظل التباين من مجموعة إلى مجموعة داخل النطاق الذي يمكن أن يتحمله خط النهاية الخاص بي؟

يمكن للمورد الذي لديه مختبر اختبار داخلي وعملية إنتاج مستقرة أن يجيب على هذه الأسئلة بالبيانات بدلاً من التقديرات. وهذا يستحق أكثر في الترتيب المتكرر من رقم الانصهار الفردي المقتبس في ورقة المواصفات، لأن الألياف التي تتصرف بنفس الطريقة في كل مرة هي التي تحافظ على تشغيل خط النهاية بنفس الإعدادات.