پایان نامه ارزیابی زیر دست پارچه با روش عبور از نازل

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی

چکیده :

از دیر باز متخصصین صنایع مختلف سعی بر آن داشته اند تا بتوانند بیشتر موضوعات و حوادث را قبل از به وجود آمدن پیش بینی نمایند تا جلوی ضررهاواز بین رفت فرصت ها را بگیرند، امروزه این تلاش وارد حوزه ی رفتاری واحساسات انسان ها نیز شده است . علم نساجی در این میان نیز سهیم می باشد .زیر دست پارچه  خصوصیتی از پارچه است که معمولا خریداران پوشاک این خصوصیت را در هنگام تهیه البسه ، از لمس  بین انگشتان تشخیص داده و با توجه به احساس خوشایندی که از آن دارند آن البسه را برای خرید انتخاب می کنند . در این پروژه سعی بر آن شده است تا این احساس را به خواص فیزیکی و مکانیکی پارچه ارتباط داده و در انتها فرمولی منطقی و ریاضی با استفاده از نرم افزار spss بدست آورده که باتوجه به داشتن چند خصوصیت مورد آزمایش پارچه ، نمره ای به زیر دست پارچه داده می شود.

در تحقیق حاضر روش بیرون کشیدن پارچه از درون یک حلقه مورد بررسی قرار گرفته و برای اولین بار از یک حلقه لاستیکی انعطاف پذیر همراه با یک نازل صلب فلزی استفاده شده است. منحنی نیرو-ازدیاد طول حاصل از استفاده از نازل لاستیکی دارای شکل یکنواخت تری بوده است. به کارگیری رگرسیون چند متغیره نشان از امکان پیش گوئی زیردست پارچه توسط معادله ای که در آن مواردی چون زاویه اصطکاک ، نمره ی تار ، نمره ی پود ، تجعد پود ، نوع بافت ، شیب نمودار بدون لاستیک ، شیب انطباق دو نمودار کاربرد نازل  لاستیکی و صلب اثر داده می شوند با ضریب همبستگی 933/0 قابل پیش بینی می باشد.

- 1- سیر تاریخی بررسی زیر دست [1]

1-1-1- بررسی زیر دست پارچه توسط پیرس

اولین اندازه گیری ها در رابطه با خواص پارچه به سال 1943 برمی گردد که توسط پیرس بر روی خواص خمشی و فشاری به عنوان زیر دست پارچه انجام گرفت .

پیرس برای اندازه گیری سختی پارچه از روشی استفاده کرد که تا به امروز نیز استفاده می شود وآن اندازه گیری طول خمشی پارچه است . این کمیت را می توان به صورت طولی از پارچه که در اثر وزن خود خم می شود تعریف کرد . این پارامتر خود نشاندهنده ی آویزش پارچه سخت تر بوده و هر چه پارچه سخت تر باشد ، طول خمش پارچه بیشتر است

از طول خمش و وزن واحد سطح پارچه ، کمیت دیگری به نام سختی خمشی پارچه به صورت رابطه ی زیر بدست می آید : 

سختی خمشی

وزن پارچه

طول خمش

که در این مورد در بخش بعدی توضیح داده می شود

خصوصیت دیگری که به هنگام لمس کردن پارچه احساس می گردد ضخامت پارچه است که خود به مقدار فشردگی پارچه بستگی دارد بدین جهت این احساس ترکیبی از ضخامت وسختی می باشد . بنابراین بهتر است سختی مواد با ضخامت های مختلف با هم مقایسه و کمیت دیگری به نام مدول خمشی که مستقل از ابعاد مورد آزمایش اندازه گیری بصورت رابطه ی زیر محاسبه گردد :

 مدول خمشی

سختی خمشی

  T (mm)ضخامت پارچه

خصوصیات دیگری که پیرس بررسی نمود خواص فشاری پارچه بود . به منظور بدست آوردن مقدار عددی آن ، ضخامت را تحت دو فشار مشخص اندازه گرفت و میزان اختلاف را به اختلاف ضخامت را به عنوان اندازه ی سختی پارچه و یا مقاومت فشاری (H) در نظر گرفت .

در مورد بعضی دیگر از خصوصیات فیزیکی نیز بحث های جداگانه ای را مورد مطالعه قرار داد  و به این نتیجه رسید که اغلب این کمیات به همین خواص خمشی وفشاری بستگی دارد بنابراین برای تخمین زیر دست پارچه باید خواص خمشی و فشاری مورد مطالعه قرار گیرد .

1-1-2- سیستم کاواباتا

در روش های اولیه ، زیر دست پارچه از طریق لمس آن توسط کارشناسان ماهر و متخصص ارزیابی شده که این سیستم احتیاج به سال ها تجربه داشته و به طور آشکار می توانسته است تحت تاثیر سلیقه شخصی افراد قرار گیرد .

پروفسور کاواباتا از کشور ژاپن سعی نمود تا سیستم اندازه گیری زیر دست بر پایه ی ماشین را به جای سیستم اندازه گیری زیر دست توسط متخصص که نتایج ثابت وجدیدی می دهد  رامعرفی نماید . بنابر نظرات کاواباتا زیر دست پارچه را می توان از خواص فیزیکی و مکانیکی پارچه بدست آورد . رفتار فیزیکی و مکانیکی پارچه در ازدیاد  طول و نیروی کم بر زیر دست موثرند . بدین معنی که این نیرو و ازدیاد طول نباید به اندازه ای باشد که موجب زوال پارچه شود . و رفتار پارچه در این نواحی به عنوان زیر دست تلقی می شود .

1-1-2-1- اندازه گیری ذهنی زیر دست پارچه :

اولین قسمت از کار کاواباتا پیدا کردن توافق در میان متخصصین از نظر جنبه های مهم زیر دست بود  و اینکه چطور هر جنبه کمک کند به درجه بندی ازپارچه .

برای هر دسته از پارچه 4 یا 5 خاصیت مانند سختی خمشی ، نرمی برشی ، صافی یا ناصافی انتخاب شدند و به آنها عنوان زیر دست ابتدایی دادند . ژاپنی ها واژه هایی انگلیسی معادل معنای ژاپنی آن برای زیر دست ابتدایی پیدا کردند .مقدار زیر دست ابتدایی با درجه بندی زیر دست ابتدایی در 10 درجه بدست می آید که 10 بهترین مقدار آن و یک کمترین مقدار آن بود .

کاواباتا براساس خصوصیات زیر دست ابتدایی  و مقدار زیر دست ابتدایی پارچه های مورد آزمون را به دسته ها یی تقسیم می نمود مانند لباس های تابستانی مردانه ، لباس های زمستانی مردانه و پارچه های بانوان .

ترکیب مقدار زیر دست ابتدایی پارچه ها یک درجه بندی برای پارچه  را بوجودآورذه که آن را به عنوان ارزش زیر دست کلی می شناسند که این درجه بندی به 5 درجه تقسیم شده که درجه 5 بهترین است . مقدار زیر دست ابتدایی تبدیل می شود به مقدار زیر دست کلی با به کار بردن یک معادله برای یک طبقه پارچه ی خاص که از راه تجربه تعیین میشود . کتاب هایی شامل نمونه های پارچه دارای هر زیر دست ابتدایی وهمراه با نمونه های استانداردی از زیر دست کلی در هر یک از5 طبقه توسط کمیته ارزیابی و استاندارد ژاپن (hesc)   در طبقات پنج گانه زیر تهیه شد .

پارچه لباسی مردانه زمستانه یا پاییزه

پارچه لباسی مردانه برای آب و هوای گرمسیری

پارچه لباسی نازک بانوان

پارچه های لباسی پیراهنی مردانه

پارچه های حلقوی برای زیر پوش ها

   هدف از ارائه چنین استانداردهایی ماخذی برای کمک به کارشناسان در راستای تولید بیشتر لباس های درجه یک از نظر زیر دست می باشد .

1-1-2-2- ارزیابی واقعی زیر دست پارچه :

دومین قسمت از کار کاواباتا تولید و مرتب کردن وسایلی برای اندازه گیری خواص مناسب پارچه و سپس مربوط کردن کردن این اندازه ها با اندازه گیری ذهنی از زیر دست پارچه بود و منظور این بود که هر فردی بتواند زیر دست کلی از پارچه را اندازه گیری کند . در نهایت سیستم KESF طراحی شد که شامل 4 دستگاه مخصوص اندازه گیری کننده ی خواص زیر است :

کششی و برشی   FB1

خمشی   FB2 

فشاری FB3  

خواص سطحی و ساختمانی پارچه    FB4

خواص اندازه گیری شده خواص کششی ، برشی ، خمشی ، فشاری ، سطحی و ساختمانی پارچه می باشند هر کدام از این خواص بوسیله 2 یا 3 مقدار تعریف می شوند.خواص کششی از روی منحنی نیرو – ازدیاد طول بدست می آیند این منحنی بین نیروی صفر و ماکزیمم نیروی 500 gf / cm  رسم می شود منحنی برگشت نیز بر روی همین منحنی با اجازه دادن برگشت به  طول اولیه نمونه بدست می آید .

 خواص فشاری نیز مانند خواص کششی منتها در این حالت نمونه پارچه در بین دو صفحه قرار گرفته و با اعمال فشار به طور پیوسته منحنی نیرو – ضخامت  رسم می گردد . ماکزیمم فشار 50 gf/cm2  می باشد منحنی برگشت نیز مانند منحنی برگشت نیرو – ازدیاد طول رسم می گردد .

خواص برشی با استفاده از یک نمونه به ابعاد 20. 5  cm2  که بین دو گیره قرار گرفته اندازه گیری می شود و در یک طرف نمونه نیروی ثابت 10gf /cm   اعمال شده و منحنی نیروی برشی بر حسب زاویه ی برشی رسم می شود .

برای اندازه گیری خواص خمشی یک نمونه پارچه را با پیچاندن دو لبه ی آن انحنا را بین 2.5- تا 2.5 cm تغییر می دهیم که شعاع از خمش بین  تا cm  تغییر می کند ، سپس گشتاور خمشی مورد نیاز برای دادن این ناحیه  ی انحنا به طور پیوسته ثبت شده و نمودار گشتاور خمش را رسم می شود .

همه این اندازه گیریها سپس به مقدار زیر دست ابتدایی بوسیله یک دسته از معادلات انتقال وزیر دست کلی تبدیل وسپس محاسبه میشود .

در اینجا نتایج به صورت عددهای نرمال شده به صورت رابطه ی زیر در می آیند :

نرمال شده :

مقدار متوسط از صفت برای پارچه واقعی :

پارامتر اندازه گیری شده :

انحراف استاندارد از صفت برای پارچه واقعی : 

بوسیله نرمال کردن نتایج همه ی آنها می توانند در یک مقیاس رسم شوند سپس با رسم نقاط در چارت می توان به آسانی اختلاف پارچه ها را از میانگین تشخیص داد.

1-1-3- روش ارزیابی سریع [2]

این سیستم توسط Csiro در استرالیا طراحی شد . که بیشتر خیاط ها و تکمیل کنندگان پارچه های فاستونی آن را به کار می برند . این سیستم ادعا می شود که خیلی ساده تر و قوی تر از سیستم KESF  بود و مزیت مهم آن ، زمان کم آزمایشات می باشد . این روش با استفاده از چهار دستگاه آزمایشی انجام می گیرد.

اندازه گیری فشار  FAST1

اندازه گیری خمشی FAST2

اندازه گیری ازدیاد  طول FAST3

اندازه گیری ابعاد پارچه FAST4

جهت انجام آزمایش فشاری ، ضخامت پارچه را در دو فشار متفاوت و جهت آزمایش خمشی ، طول خمشی پارچه را اندازه گیری کرده واز روی آن سختی خمشی آن را به دست می آورند .

جهت آزمایش ازدیاد طول ، قابلیت ازدیاد طول پارچه را در سه نیروی متفاوت در جهت های تاری و پودی و نهایتا در آزمایش ابعادی پارچه ، جمع شدگی پارچه و تورم پارچه را محاسبه کردند . این سیستم در مقایسه با KESF ساده تر وهمچنین پارامتر های اندازه گیری شده نیز کمتر است ولی دارای دو اشکال است .

سیستم FAST   بیشتر  از سیستم   KESF  هزینه دارد و همچنین به راحتی اغلب آزمایشگاه های نساجی قابل دسترسی نیست . بنابراین باید به دنبال روشی باشیم که در اغلب آزمایشگاه های نساجی بتوان از آن استفاده کرد .

1-1-4- اندازه گیری زیر دست با استفاده از دستگاه استحکام سنج :

اکثر کارهایی که اخیرا بر روی زیر دست پارچه انجام شده با استفاده از دستگاه اینسترون بوده است . بنابراین روشی که بتواند تمام آزمایشات روی دستگاه اینسترون انجام گیرد حائز اهمیت بیشتر خواهد بود . خصوصیات لازم که بوسیله سیستم KESF  شرح داده شد را می توان روی یک دستگاه عمومی اینسترون انجام داد

آزمایشات قابل انجام بر روی دستگاه اینسترون عبارتند از :

1-1-4-1 - آزمایش کششی :

برای انجام این آزمایش با انتخاب Load cell مناسب و محدوده ی مناسب ازدیاد طول ثابت (2mmازدیاد طول ) نمودار ازدیاد طول – نیرو و منحنی برگشت آن رسم می شود و محاسبات مربوطه ی آن انجام می شود.

1-1-4-2- آزمایش خمش :

برای انجام آزمایش نمونه های پارچه به ابعاد m2(4. 6.4) بریده شده و سپس دو لبه ی نمونه ی پارچه به شکل مستطیل را به یکدیگر دوخته تا یک یک استوانه بدست آید . سپس توسط دو فک خاص آزمایش خمش بوسیله فشار دادن  به نمونه لوله ای شکل به اندازه جابجایی 2mm انجام می گیرد ، سپس با توجه به منحنی به دست آمده می توان پارامتر ماکزیمم هیسترزیس خمشی را به دست آورد .

1-1-4-3- آزمایش برشی :

آزمایش برشی براساس جابه جاشدن و انحراف نخ در داخل پارچه بوده است . این روش همان آزمایش کششی دو محوری است ، با توجه به اینکه باید از یک تنش کم استفاده گردد. نمونه ها به ابعاد cm2 (1.3  .  15 ) و به صورت زوایای 45 درجه بریده می شود و با یک جابجایی 2mm منحنی نیرو – ازدیاد طول رسم و برگشت آن نیز رسم شده و پارامتر ماکزیمم هیسترزیس برشی را بدست می آوریم .

1-1-4-4- فشار وضخامت پارچه :

نمونه هایی به ابعاد cm2 (6.4  .6.4) بریده و از نیروی ثابت فشاری 2.5 gf / cm2

 استفاده نمود . برای همه ی این نمونه ها اینکار صورت گرفته و دیاگرام مربوطه بدست می آید 

1-1-4-5- آزمایش اصطکاک :[3]

اصطکاک نیرویی است که از حرکت دو جسم بر روی هم بوجود می آید . دو قانون اصطکاک برای تماس سطح های جامد وجود دارد ، این قوانین به امانتون نسبت داده می شوند . اولین قانون ارتباط بین نیروی اصطکاک (F) و نیروی عمودی (R) را بیان می کند .

که    ضریب اصطکاک نامیده می شود .

دومین قانون برای سطوح نایکنواخت می باشد که اولین مرتبه دو تن بنام های مازور و هاول رابطه ی اصطکاک را در مواد نساجی بصورت ذیل بدست آوردند :

که F  نیروی اصطکاک و R  نیروی عمودی (نرمال ) و  ضریب ثابت و n   اندیس اصطکاک می باشد  که اندیس اصطکاک از موادی به مواد دیگر تغییر می کند و بستگی به ناهمواری سطحی دارد.

دو راه اصلی عمومی برای اندازه گیری اصطکاک پارچه ها وجود دارد .

در یک نوع روش ، یک وزنه به جرم m   بر روی یک پارچه مورد آزمایش کشیده می شود ، ریسمانی که به وزنه متصل است از نوعی  می باشد که ازدیاد طول نداشته و این ریسمان از روی یک پولی که اصطکاکی ندارد عبور کرده و به یک سلول نیرو (load cell) از دستگاه اینسترون متصل است . سلول نیرو نیروی F   را که احتیاج است برای حرکت دادن اولیه بلوک و همچنین مقدار این نیرو را هنگام حرکت دادن بلوک اندازه گیری می کند و بنابراین ضریب اصطکاک استاتیکی و دینامیکی توسط رابطه ی زیر بدست می آید :

ضریب اصطکاک اندازه گیری شده مخصوص دو ماده در تماس با یکدیگر است  بنابراین انتخاب جنس وزنه مهم است ممکن است از جنس چوب یا فلز بوده و یا ممکن است با پارچه پوشیده شده باشد . وقتی با پارچه پوشیده است باید یک پارچه استاندارد انتخاب شده تا در تمام آزمایش های اصطکاکی تاثیر  ثابتی در اندازه گیری اصطکاک پارچه داشته باشد . حضور مواد نرم کننده از تکمیل داخل پارچه می تواند باعث کاهش مواد اصطکاک شده  واین مواد می تواند به آسانی از پارچه به وزنه انتقال عملیات یابد . بدین منظور باید عملیات پاک کردن یا پوشاندن با یک تکه تازه از پارچه قبل از انجام آزمایش انجام گیرد .

دومین روشی که برای اندازه گیری به کار برده می شود یک سطح شیب دار است که یک وزنه به جرم m   و سطح شیب دار پوشیده شده با پارچه ی استاندارد مورد آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد . دستگاه طوری تعبیه شده که زاویه سطح شیبدار  می تواند به طور پیوسته زیاد شود تا وقتی که بلوک روی پارچه ی استاندارد بخواهد سر بخورد . در این زاویه خاص از  سطح شیب داراست که نیروی اصطکاک و نیروی موازی سطح برابرند .

از طرفی :

از ترکیب روابط فوق ، داریم :

در این حالت ضریب اصطکاک استاتیکی اندازه گیری می شود .

برای تعیین ضریب اصطکاک دینامیکی سطح شیب دار بطور پیوسته بالا می رود و با زدن یک ضربه ی آنی به سطح شیب دار موقعی که بر اثر ضربه بلوک حرکت کرد ، زاویه در این حالت زاویه  در فرمول می باشد .

در روشی دیگر که روش سنجش اصطکاک با دستگاه اینسترون نام دارد با یک وسیله اضافی که از قبل ساخته شده انجام می گیرد . نمونه ی پارچه به ابعاد m2 (10  . 20) بریده و توسط وزنه ای ثابت و با سرعت 10mm/min و به اندازه ی جابجایی مشخص (40mm) انجام می گیرد .از روی نمودار حاصله  ،پارامتر های MIU ، SMD   که به ترتیب عبارتند از ؛ ضریب اصطکاک و زبری هندسی بدست می آیند .

1-1-5- اندازه گیری زیر دست با استفاده از عبور از نازل :[4]

این مقاله در سال 1999 توسط آقایان دکتر کیم ولویس اسلاتن از آمریکا منتشر گردید با توجه به اینکه پزوژه تحقیقاتی موجود بطور اساسی از این مقاله نشأت گرفته بنابراین در این قسمت ذکر چند مطلب ضروری است .

همانطور که بیان گردید دو روش اندازه گیری زیر دست پارچه وجود دارد :

سیستم FAST  وسیستم KESF که هر کدام مزایا و اشکالاتی دارند ، سیستم FAST  نسبت به سیستم KESF  ساده تر و همچنین پارامتر های اندازه گیری شده نیز کمتری دارد ، بنابراین اخیرا روشی به وجود آمد که بتوان خواص فیزیکی و مکانیکی را همزمان اندازه گیری کردیعنی ترکیب آنها را با انجام یک آزمایش بدست آورد . روش عبور از حلقه پاسخی در این راستا بوده که این آزمایش نیز بر روی دستگاه استحکام سنج متصل به یک کامپیوتر که نمودار ازدیاد طول – نیرو را رسم می کند انجام می شود . با به کار بردن یک نمونه  پارچه ای دایره ای و عبور آن از درون نازل مشاهده شد که نموداری بدست می آید که ابتدا صعودی است تا نقطه ی ماکزیمم و سپس نزولی است تا به نقطه ی صفر برسد . برای تعیین زیر دست از نقطه ی ماکزیممی که در این منحنی ایجاد می شود استفاده گردید . نیروی ماکزیمم در این نقطه ، ترکیبی است از خواص مکانیکی و فیزیکی که برایند آنها به عنوان یک نیرو خود نمایی می نماید .

می توان گفت روش فوق روش نوین در اندازه گیری زیر دست پارچه هاست .

شکل (1-1) فک نگهدارنده ی نازل که نمونه ی پارچه از آن در حال بیرون آمدن می باشد.

1-2- خواص مرتبط با زیر دست پارچه :

در این قسمت به بررسی خواصی از پارچه که ارتباط نزدیکی با زیر دست پارچه دارند توضیح داده شده است .

1-2-1- آویزش

آویزش برای پارچه های پوشاک بسیار مهم اند.آویزش را می توان قابلیت پارچه برای خم شدن تحت وزن خود نامید که منجر به تاخوردگی می گردد. زیر دست پارچه یک ویژگی ذهنی است که می تواند با احساس راحتی مرتبط باشد. آنالیز زیر دست پارچه را استانداردASTM متشکل از هشت جز تعریف کرده است :

قابلیت فشردگی ، انعطاف پذیری ، قدرت ارتجاعی ، تراکم ، برگشت پذیری ، نمای ظاهری، اصطکاک سطحی ، و خصوصیات حرارتی

اندازه گیری هرکدام از این ویژگی ها به تنهایی زیر دست پارچه را مشخص می کند .سوکاواباتای ژاپنی اصطلاحی را برای زیر دست پارچه تعریف کرد و با ابزار پیشرفته ای ، که قادر به اندازه گیری عوامل ذکر شده بود ، آن را اندازه گرفت او معتقد بود که این ویژگی به مفهوم زیر دست از نظر انسان ارتباط زیادی دارد

ابزاری که او تهیه کرده بود برای اندازه گیری خصوصیاتی چون رفتار پارچه در هنگام کشش و شیرینگ ، خم شدگی ، فشرده شدن ، ناهمواری سطحی و اصطکاک طراحی شده بود . این خصوصیات شبیه نکاتی بودند که استانداردASTMگفته شده است و تنها خصوصیات حرارتی را شامل تمی شود . سوکاواباتا معادله ای را طراحی کرد که در آن وزن هر عامل مشخص و حاصل جمع آنها ( مرغوبیت کلی زیر دست پارچه ) نامگذاری شد.

عوامل اندازه گیری ارزش هر عامل متناسب برای همه مردم در نظر گرفته شد و داده های لازم را استخراج گردید . اما هنوز پرسش هایی وجود دارد :

آیا می توان این عوامل را در جامعه یا فرهنگ دیگری استفاده کرد ؟

ابزار سیستم اندازه گیری (KES) می توانند برای تعیین ویژگی های ذکر شده پارچه استفاده شوند و برای تامین داده های نسبی به منظور مقایسه دو پارچه نیز مفید هستند . در مقایسه با سایر انواع پارچه ها مثل کشباف ، سوزن دوزی و منسوجات بی بافت ، پارچه های تاری و پودی بهتر چین و چروک می گیرند  و آن رابیشتر نگه می دارند . این ویژگی ، مخصوصا در حالت هایی مثل زمان اتو کردن که چین و چروک لازم است ، بسیار خوب است . به هر حال اغلب اوقات گذشته از اتو کردن ،به پارچه هایی که در مقابل چین وچروک مقاوم هستند نیاز است . پارچه هایی که  الیاف با کشش پذیری بالا و برگشت پذیری الاستیک خوبی دارند  در مقابل چین خوردگی مقاوم تراند دما و رطوبت نسبی نیز می توانند روی خصوصیت پایداری در مقابل چروک اثر بگذارند . پارچه ها ی متراکم هم بخاطر آزادی حرکتی کمتر الیاف پایداری کمتری دارند [5].