ماشین‌های نساجی با فناوری نو بیشتر عمر می‌کنند

محسن معصومی - دانش‌بنیان: فناوری نانو به تکنیک طراحی، توصیف، تولید و کاربرد ساختار، ابزار و سیستم‌ها در مقیاس نانو اطلاق می‌شود. این فناوری با کنترل ابعاد و ساختار ماده در دامنه ۱ تا ۱۰۰ نانومتر ویژگی‌های جدید و بی‌نظیری را به ماده می‌دهد.

امروزه فناوری نانو کاربردهای گسترده‌ای در صنایع و ماشین‌آلات نساجی یافته است که به‌دلیل ارائه راه‌حل‌های جدید و پیشرفته برای افزایش کیفیت محصولات و بهبود کارآیی ماشین‌آلات بسیار مورد توجه است. به‌عنوان مثال قطعات ماشین‌های بافندگی تاری‌پودی، حلقوی پودی و ریسندگی مانند تسمه، چرخ و گیره‌های راپیر، انواع سوزن‌ها، رینگ‌ها و شیطانک‌ها نیازمند نانوپوشش‌ها هستند.
بیش از ۱۰۰ سال است که از عملیات سطحی و استحکام‌بخشی موضعی سطح، به‌عنوان راهکاری عملی برای بهبود عملکرد و افزایش عمر قطعات استفاده می‌شود. در دو دهه اخیر با ظهور فناوری‌های نوین، فرآیندهای سنتی گذشته، یا با این فناوری تکمیل و اصلاح شده و یا اینکه جایگزین مناسبی برای آنها معرفی شده است. برای مثال سختی و مقاومت سایشی پایین، زبری سطح بالا و زیان‌های زیست‌محیطی، در فرآیند آبکاری کروم سخت، ازجمله معایب این روش است. ضمن اینکه بهبود خاصیت‌های سطحی حاصل از روش‌های نوین بسیار بیشتر از فرآیندهای سنتی
است. حفظ، نگهداری و تعمیرات قطعات و ماشین‌آلات صنایع نساجی در برابر سایش، خوردگی و مقاومت به ضربه ازجمله موارد مهم و قابل توجه می‌باشند. در سال‌های اخیر با گسترش فناوری نانو، شرکت‌های بزرگ دنیا سعی در استفاده از این فناوری در بخش‌های مختلف این صنایع ازجمله تجهیزات داشته‌اند.


چالش‌های مهم قطعات
قطعات ماشین‌های بافندگی تاری پودی: چرخ راپیر یک چرخ‌دنده بزرگ و سبک از جنس مواد پلیمری یا فلز آلیاژی است و وظیفه آن تماس پیدا کردن با تسمه راپیر برای ایجاد یک دوره کامل بافندگی است. حرارت و سایش دائمی قطعات باعث بروز فرسودگی و خوردگی قطعات به‌ویژه دندانه‌های چرخ راپیر می‌شود. قیمت این قطعات مورد استفاده در دو طرف ماشین‌آلات به‌طور تقریبی ۳۰۰ یورو می‌باشد که برای تعویض آن نیاز به ۱۲ ساعت توقف دستگاه است. در دستگاه‌های بافت فرش‌های ماشینی تعداد ۶- ۴ عدد از این قطعه در مدت دو سال استفاده می‌شود که انتظار می‌رود با استفاده از فناوری نانوپوشش‌ها عمرکاری این قطعات به بیش از ۱۰ سال افزایش یابد.


 انواع سوزن‌ها در صنعت نساجی
سوزن‌های ماشین سوزن‌زنی تولیدکننده لایه‌های نمدی و ماشین‌های بافندگی حلقوی در اثر سایش با الیاف پس از مدتی کند شده و نیازمند تعویض می‌شوند، همچنین شکستگی سوزن‌ها در اثر خستگی و تنش بالا امری رایج است که با داشتن پوشش مناسب می‌توان عمر این قطعات را افزایش داد.


 قطعات ماشین‌های رنگ‌رزی چاپ
 قسمت‌های مختلف این ماشین‌ها از قبیل انواع غلتک‌ها، محفظه‌های رنگ و شست‌وشو وغیره به‌دلیل تماس مستقیم و مداوم با مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی در معرض خوردگی فراوانی قرار دارند و تعویض قطعات ماشین‌ها علاوه بر هزینه قابل توجه آنها، منجر به افت شدید بازدهی تولید و تعطیل شدن بخشی از خط تولید می‌شود که استفاده از نانوپوشش‌های مناسب برای این ماشین‌ها سود اقتصادی زیادی خواهد داشت.


 قطعات ماشین ریسندگی
روتور، سیلندر کارد، انواع زننده، رینگ، شیطانک و تمامی قطعاتی که در معرض سایش شدید، خوردگی و یا سایش و دمای بالا قرار دارند را می‌توان با استفاده از نانوپوشش‌ها به مقاومت سایشی بالاتر، سطحی با سختی مناسب و مقاومت حرارتی بالاتر رسانید.


انواع نانوپوشش‌های سخت و مقاوم
نانوپوشش‌ها به دسته‌ای از روکش‌ها اطلاق می‌شود که دارای دو ویژگی زیر باشد:
در یکی از اجزای آن (ساختار یا اجزای سازنده) دارای ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد.
نسبت به حالت متداول دارای خاصیت‌های ویژه و منحصر به فردی باشد. مانند خاصیت‌های مطلوب مقاوم به سایش، فرسایش و خوردگی.
برای آشنایی بیشتر برخی از پوشش‌های مرسوم سنتی و نانوپوشش‌ها آورده شده است:
دسته‌بندی انواع پوشش‌های مرسوم و نانوپوشش‌های سخت و مقاوم
نسل اول: پوشش دوجزیی TiN،TiC،CrN و ZrN
نسل دوم: پوشش‌های سه جزیی مانند پوشش‌های TiCN،TiAlN و AlCrN
نسل سوم: پوشش‌های چندلایه و ابرشبکه‌ای مانند پوشش‌هایTiN/VN و TiN/TiAlN
نسل چهارم: پوشش‌های نانوکامپوزیتی مانند پوشش TiAlSiN
نسل پنجم: پوشش‌های DLC با ضریب سایش در حدود ۱/ ۰
نسل ششم: پوشش‌های هیبریدی، ترکیبی از دو نسل مختلف.


نمونه‌های تجاری نانوپوشش‌ها
 در ماشین‌آلات نساجی به‌دلیل تولید بدون توقف و سایش و درگیری دائمی اجزای مکانیکی با یکدیگر و یا با نخ و پارچه، نیاز مبرمی به استفاده از پوشش‌ها وجود دارد. در گذشته برای افزای عمرکاری قطعات و ماشین‌آلات صنعت نساجی از فرآیند آبکاری، سیستم‌های مایکرو صیقل، مواد سرامیکی و پلیمری ویژه استفاده می‌شد. اما در برخی موارد به‌دلیل شکل هندسی نامتعارف، جنس مواد تشکیل‌دهنده و یا حساسیت بالای قطعه، امکان استفاده از این فناوری‌ها وجود نداشته که این قطعات باعث افزایش قیمت تمام‌شده فرآیندها و ماشین‌آلات می‌شوند. در اغلب فرآیندهای نساجی مانند تولید الیاف، ریسندگی و بافندگی که دارای ساختارهای پیچیده مکانیکی هستند، حساسیت بر روی فرآیند تولید محصول نهایی می‌باشد از این‌رو به نقش ماشین‌آلات کمتر توجه شده است. برای مثال، کششی که به یک نخ می‌توان وارد کرد تا باعث پارگی آن شود، نیروی بسیار کمی است؛ این در حالی است که در فرآیند بافندگی وقتی تعداد نخ‌ها به بیش از چند هزار سر نخ افزایش می‌یابد، مقدار این نیرو به‌صورت تجمعی افزایش یافته و باعث افزایش حساسیت در عملیات بافندگی می‌شود. تمام این موارد در حضور اجزای مکانیکی اتفاق می‌افتدکه با سرعت بسیار بالا در بین نخ‌ها در حال حرکت هستند و تنها پاره شدن یک نخ از چند هزار نخ موجود باعث توقف عملیات می‌شود. این توقف‌ها پی‌درپی سبب بروز مشکلاتی از جمله کاهش راندمان بافندگی، کاهش کیفیت بافت (به‌دلیل پارگی‌ها و پیوندها) وفرسودگی ماشین خواهد شد که همگی بروی قیمت تمام‌شده محصول نهایی تاثیر مستقیم خواهند داشت.


چاپ