تثبیت چیست؟

در تولیدات نساجی، اصطلاح “تثبیت” به فرآیندی اطلاق می شود که به تثبیت و تغییر ویژگی های فیزیکی و ابعادی پارچه یا لباس کمک می کند. این فرایند شامل قرار دادن مواد نساجی در شرایط خاص مانند حرارت، رطوبت، فشار یا عملیات شیمیایی برای دستیابی به خواص مطلوب، بهبود عملکرد و ظاهر محصول نهایی است. فرآیند ثثبیت برای اطمینان از حفظ شکل، اندازه و ساختار مورد نظر منسوجات بسیار مهم است. این فرایند به کاهش ابرفتگی، کاهش چروک پذیری، افزایش ثبات رنگ و افزایش پایداری کلی پارچه و کاهش پرزدهی کمک می کند. انواع مختلف مواد نساجی، از جمله الیاف طبیعی مانند پنبه و پشم، و همچنین الیاف مصنوعی مانند پلی استر و نایلون، برای دستیابی به نتایج بهینه، نیاز به تکنیک های تثبیت خاص دارند.

بسته به نتیجه مورد نظر و نوع پارچه روش های مختلف تثبیت در تولیدات نساجی استفاده می شود. در اینجا چند تکنیک متداول تثبیت وجود دارد:

• تثبیت حرارتی: پارچه یا لباس را در دمای بالا با استفاده از بخار، آب داغ و یا گرمای خشک تحت حرارت قرار میدهند. تثبیت حرارتی معمولاً برای الیاف مصنوعی ، پلی استر و پارچه های مخلوط با آن ، که دارای خواص ترموپلاستیک هستند و در هنگام گرم شدن تغییر شکل میدهند بکار میرود.
• تثبیت تر: در این فرآیند، آب یا بخارآب روی پارچه یا لباس اعمال می شود تا خواص ابعادی آن را تغییر دهد. تثبیت تر اغلب برای الیاف سلولزی مانند پنبه و کتان که توانایی جذب وآزاد سازی رطوبت دارند و تحت شرایط خاصی تغییر شکل میدهند، بکار میرود.
• تثبیت شیمیایی: مواد شیمیایی روی پارچه یا لباس اعمال می شود تا خواص آن را اصلاح کنند. به عنوان مثال، رزین معمولاً برای بهبود مقاومت در برابر چین و چروک، کنترل آبرفتگی و بهبود دوام و پایداری استفاده می شوند. سایر مواد شیمیایی برای افزایش ثبات رنگ، مقاومت در برابر شعله یا آب گریزی بکارمیروند. فرآیندهای تثبیت در صنعت نساجی باتوجه به ویژگی های منسوجات و کاربرد مورد نظر متفاوت هستند.

تثبیت حرارتی

تثبیت حرارتی باید قبل از هر گونه فرآیند مرطوب گرم انجام شود تا از پیچ خوردگی و تغییر رنگ (لکه ها) در طول رنگرزی جلوگیری شود. تثبیت حرارتی پس از فرآیند مرطوب ممکن است پارچه نهایی مورد نظر را ایجاد نکند و دچارمشکلاتی از قبیل چین و چروک، پایداری کمتر، سفیدی کمتر شود. هنگامی که پارچه به اندازه کافی ریلکس شد، می توان آن را گرم کرد. تثبیت حرارتی را می توان قبل یا بعد از شستشو، سفید گری یا رنگ کردن پارچه انجام داد. با این حال، برخی از رنگ ها، مانند سفید، زمانی که در معرض درجه حرارت بالا تثبیت حرارتی قرار میگیرد زرد میشود. اگر تثبیت حرارتی روی پارچه های خام انجام شود، روغن‌های ریسندگی و بافندگی، وکس ها ممکن است باعث تغییر رنگ یا زردی شوند که در فرآیندهای شستشو و سفید گری قابل حذف نیست.

روش های تثبیت حرارتی

انواع روش های تثبیت حرارتی مورد استفاده در صنعت نساجی در این مقاله توضیح داده میشود.

• روش تماسی

در این روش پارچه در تماس با سطح فلزی گرم قرار می گیرد. برخی از ماشین ها از غلتک های فلزی با هسته های گاز سوز تشکیل شده اند و با مایعی به نام دیاترم پر می شوند تا گرما را به طور یکنواخت توزیع کنند. گاهی اوقات غلتک های محصور با بخار دمای بالا گرم می شوند.

• روش تثبیت با بخار

نخ‌های پلی استر کوتاه از جمله مخلوط‌های پلی استر/پنبه معمولاً در بخار اشباع تثبیت می‌شوند. لباس های پلی استری، تیشرت ، بلوز ، ژاکت و جوراب بافی نیز با بخار دادن در دمای 107 درجه تثبیت می شوند. نایلون را می توان در بخار اشباع در دمای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد در اتوکلاو با فرآیند بچ تثبیت کرد.

• تثبیت حرارتی تر

تثبیت حرارتی تر  پلی استر با آب داغ در دمای بالا حدود 130 درجه سانتی گراد انجام می شود. یک تثبیت معمولی ممکن است به 30 دقیقه زمان نیاز داشته باشد. آب (یا بخارآن) باعث تورم الیاف و یا هیدرولیز گروه های استری در زنجیره پلیمری پلی استر شود. پارچه نایلونی را می توان در آب گرم تثبیت کرد زیرا عمل تورم به ضعیف شدن یا شکستن پیوندهای بین مولکولی کمک می کند.

• تثبیت حرارتی با ماشین استنتر

دستگاه استنتر به طور گسترده  برای کشش، خشک کردن، تثبیت حرارتی و تکمیل پارچه استفاده می شود. پارچه‌های حلقوی و تاری پودی الیاف پلی‌استر و نایلون و مخلوط‌های آنها معمولاً در هوای گرم روی پین – استنتر تحت حرارت قرارمیگیرند تا تثبیت شوند. استنتر معمولاً 80-100 فوت طول و 70-100 اینچ عرض دارد. بسته به ضخامت و نوع الیاف، محدوده سرعت بین 10-45 متر بر دقیقه با حداکثر زمان تثبیت 30 ثانیه در دمای 175 تا 250 درجه سانتیگراد است.

• روش مادون قرمز

پلی استر را می توان با قرار دادن در مناطق مشخص از طیف مغناطیسی پرتوهای مادون قرمز تثبیت کرد. طول موج منبع تابش باید با توجه به باند جذب الیاف انتخاب کرد، یعنی یک طول موج مادون قرمز خاص برای یک الیاف خاص انتخاب شود. به عنوان مثال، در مورد پلی استر، طول موج تابش مادون قرمز منطقه 1 تا 4 است.

• تثبیت حرارتی پارچه با الیاف مخلوط

تثبیت حرارتی را می توان با هوای گرم، آب یا بخار انجام داد. برای پارچه های پلی استر، تثبیت با هوای گرم رایج ترین روش تثبیت حرارتی است. این فرآیند معمولاً در پین استنتر انجام می‌شود، پارچه را در یک عرض از پیش تعیین‌شده توسط دو ردیف پین متحرک نگه داشته و آن را به محفظه ی گرم در دمای 180-220 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 تا 60 ثانیه می‌رساند تا تثبیت شود.

عملیات تثبیت حرارتی برای پارچه های الیاف مصنوعی (پلی استر، پلی آمید) و تری استات ها، و تا حدی برای الیاف PAC (اکریلیک) بسیار مهم است، زیرا باعث تثبیت ابعادی عالی و خواص ضد چروک می شود، این خواص حفظ میشود تا زمانی که پارچه در معرض هوا با دمایی بالاتر از دمای تثبیبت قرار گیرد (به عنوان مثال الیاف اکریلیک پس از تماس با آب در دمای بالاتر از دمای انتقال شیشه ای ، بطور مثال دمای 80-85 درجه سانتی گراد خواص تثبیت الیاف دچار تغییر میشود).

تثبیت حرارتی  به ندرت بر روی پارچه های خام، روی پارچه های شسته شده و روی پارچه های رنگ شده انجام می شود. در این فرآیند پارچه باید در شرایط رطوبت و دما به طور دقیق کنترل شود تا پایداری ابعادی عالی و خواص ضد چروک خوبی را ایجاد کند.

تثبیت حرارتی را می توان قبل از رنگرزی انجام داد، زیرا تثبیت بسیار خوبی روی پارچه ایجاد می کند و بنابراین به میزان قابل توجهی لکه های هنگام رنگرزی کاهش و خطر تصعید رنگ نیز ازبین میرود. روش های فوق مستقل از نوع نخ از جمله نخ پلی استر 100% و محتوای پلی استر در نخ های مخلوط است.

پارامترهای تثبیت حرارتی برخی الیاف

مراحل تثبیت حرارتی

تثبیت حرارتی می تواند در سه مرحله مختلف در یک فرایند متوالی انجام شود، بطورمثال در شرایطی که پارچه تکمیل نشده، بعد از شستشو و بعد از رنگرزی. مرحله تثبیت حرارتی بستگی به میزان آلودگی و انواع الیاف و یا نخ های موجود در پارچه دارد. تثبیت حرارتی پس از رنگرزی می تواند منجر به تصعید پراکنده رنگ شود.

تثبیت حرارتی پارچه های خام، در صنعت بافندگی حلقوی برای موادی که مقدار اندکی روان کننده را دارند و برای کالاهایی که بر روی غلطک ماشین شسته و رنگ می شوند مفید است. مزایای دیگر تثبیت حرارتی پارچه خام عبارتند از: لکه زرد رنگ ایجاد شده با تثبیت حرارتی را می توان با سفید کردن پاک کرد، پارچه در مراحل بعدی نسبت به ایجاد چین چروک حساسیت کمتری دارد . برای پارچه هایی که ابرفت دارند، کشش یافتند و یا دارای خواص پیشرفته هستند، تثبیت حرارتی را میتوان پس از شستشو انجام داد. البته این مرحله به دوبار خشک شدن پارچه نیاز دارد.

تثبیت حرارتی را می توان پس از رنگرزی نیز انجام داد. این نوع پارچه های تثبیت شده در مقایسه با رنگرزی مشابه روی پارچه تثبیت نشده مقاومت قابل توجهی در برابر رنگ زدایی نشان می دهند. معایب این نوع فرایند عبارتند از: رنگ زرد ایجاد شده را نمی توان با سفیدگری پاک کرد، زیردست پارچه ممکن است تغییر کند و این خطر وجود دارد که رنگ ها یا روشن کننده های نوری تا حدودی ازبین بروند.

تثبیت حرارتی پارچه های الیاف مخلوط

الیاف جدید و پارچه های الیاف مخلوط اخیرا تولید شده اند و همچنین برای عملیات رنگرزی و تکمیل موفقیت آمیز تثبیت حرارتی شوند.

مخلوط پلی استر / پنبه

الیاف کوتاه پلی استر اغلب با پنبه یا برخی دیگر از الیاف سلولزی مخلوط می شوند. معمولاً تثبیت حرارتی در استنتر با دمای 180 درجه سانتی گراد به مدت 30 ثانیه انجام می شود. دماهای بالاتر ممکن است قسمت سلولزی ماده را تغییر رنگ دهد. برای افزایش پایداری، تثبیت حرارتی ممکن است حتی در دمای 200 درجه سانتیگراد به مدت 30 ثانیه بدون ایجاد آسیب به سلولز انجام شود. ابرفت آزاد بافت یک پارچه پیراهنی پلی استر/پنبه در دمای معمولی تثبیت حدود 4 درصد است اما به منظور اطمینان از رفع چین و چروک ها و کنترل صافی پود جمع شدگی به 2-3 درصد محدود شده است.

مخلوط پلی استر / پشم

پارچه های مخلوط پلی استر/پشم معمولاً قبل از رنگرزی تثبیت حرارتی می شوند. پارچه های مخلوط پلی استر/پشم را می توان در استنتتر هوای گرم به مدت 30 ثانیه در دمای 10±180 درجه سانتی گراد حرارت داد. برای کالاهای فاستونی 3 تا 5 درصد جمع شدگی تار و پود و برای کالاهای مخلوط پشم-اسپان 2 تا 1 درصد مجاز است. پشم باید قبل از تثبیت حرارتی رطوبت طبیعی را داشته باشد. برای مخلوط‌هایی که حاوی بیش از 40 درصد پلی استر هستند، تثبیت حرارتی با تغذیه بیش از حد کافی برای جلوگیری از جمع شدگی در طول عملیات رنگرزی انجام می‌شود.

پارچه های پلی استر/پشم با محتوای پشم بالای 67 درصد نیازی به تثبیت حرارتی ندارند زیرا پایداری ابعادی کافی را می توان با بخارزنی اتوکلاو ایجاد کرد. پس از تثبیت، پارچه مرطوب یا تحت بخار قرارمی گیرند تا رطوبت متعادل پشم در سریع ترین زمان ممکن بازگردد. برای پارچه های نمدی شده، توصیه می شود که پس از نمدی کردن و رنگرزی، تثبیت حرارتی را انجام دهید. پرزسوزی باید به دنبال تثبیت حرارتی انجام شود، مگر اینکه پارچه باید نمدی شود، پرزسوزی قبل از تثبیت حرارتی است.

مخلوط پلی استر / کتان

الیاف بلند پلی استر در صنعت کتان نیز استفاده می شود. تثبیت حرارتی چنین پارچه‌هایی را می‌توان در دمای 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 30 ثانیه روی استنتر پین در هوای گرم انجام داد، که تنها با تغذیه بیش از حد تا 2 درصد جمع شدگی پود را ممکن می‌سازد تا جمع شدگی تار که در فرآیند قبلی رخ داده است، جبران شود.

مخلوط پلی استر / ابریشم

تثبیت حرارتی پارچه های مخلوط الیاف پلی استر/ابریشم را می توان بر روی استنتر در دمای 190 درجه سانتی گراد به مدت 30 ثانیه انجام داد. وجود 50٪ پلی استر بر ویژگی های پارچه و دسته مرتبط با الیاف ابریشم تأثیر نمی گذارد.

مخلوط پلی وینیل کلرید/ الیاف سلولزی:

برای پارچه های ترکیبی با الیاف سلولزی، امکان تولید پارچه های heat-embossed با الیاف پلی وینیل کلرید 25 درصد وجود دارد. عملیات حرارتی روی پین استنتر بدون اضافه تغذیه در دمای 90-85 درجه سانتیگراد انجام می شود و اگر مثلاً 17-15 درصد جمع شدگی حاصل شود، سرعت حرکت حدود 10 متر در دقیقه است.

شرایط تثبیت حرارتی

• پارچه را تا حدود 20 تا 40 درجه سانتیگراد نقطه ذوب الیاف حرارت دهید.
• تقریباً 20 ثانیه در این دما پارچه تحت کشش قرار دهید.
• قبل از برطرف کردن تنش، پارچه را خنک کنید.

رابطه زمان و دما به پلیمر، وزن و ساختار پارچه بستگی دارد. راه ساده برای تعیین این موارد ، توجه به جمع شدگی محصول نهایی است، اگر پارچه به درستی تثبیت شده باشد، باید جمع شدگی باقی مانده کمتر از 1٪ در 5 دقیقه غوطه وری در آب جوش است.