توصيفگر ها :
الياف استبرق , سديم كلريت , اصلاح سطح , سختي خمشي , ليگنين , سختي خمشي , فرايند كاردينگ
چكيده فارسي :
گياه استبرق، گياهي خودرو است كه در مناطق گرمسير جنوب كشور رشد كرده و از غوزه و ساقهي اين گياه، الياف ليگنوسلولزي استخراج مي‌شود. اين الياف از ويژگي‌هاي منحصر به فردي مانند چگالي پايين و ساختار توخالي برخوردار است كه سبب مي‌شود بتوان از آن در كاربرد‌هاي مختلف همچون لباس¬هاي ورزشي، عايق‌هاي صوتي و كامپوزيت‌هاي فوق سبك استفاده نمود. الياف استبرق ساختاري ترد وشكننده دارند و به همين دليل در فرايند كاردينگ، خرد شده و تهيه فتيله يكنواخت از آن براي ريسندگي بسيار دشوار است. هدف از اين پژوهش، بررسي روش¬هاي مختلف اصلاح سطح جهت حذف ليگنين به عنوان يكي از جزء¬هاي تشكيل دهنده‌ي الياف و در نتيجه كاهش شكنندگي آن در طي عمليات كاردينگ است. براي دستيابي به اين هدف، عمل¬آوري الياف استبرق به روش غوطه‌وري با استفاده از اكسيدكننده‌ي سديم كلريت تحت اسيديته‌ي معين صورت گرفت. سه عامل غلظت اكسيدكننده، دماي محلول و زمان واكنش به عنوان عوامل متغير فرايندي بررسي شدند. خصوصيات فيزيكي و مكانيكي اين الياف نظير طول، ظرافت و استحكام قبل و بعد از عمليات اصلاح سطح اندازه¬گيري شد. پس از واكنش الياف با سديم كلريت بدون آن كه زنجيره‌ي سلولز آسيب ببيند جزء ليگنين الياف تخريب شد كه مقدار تخريب ليگنين براي هر نمونه گزارش شد. پس از آن، نمونه‌هاي اصلاح‌شده الياف استبرق ونمونه الياف خام استبرق به دستگاه كاردينگ آزمايشگاهي تغذيه شد و درصد خردشوندگي الياف محاسبه شد. نتايج به دست آمده نشان دهنده خردشوندگي 53 درصدي اين الياف در فرايند كاردينگ است. نمونه‌ي اصلاح‌شده الياف استبرق كه در محلول 5/0 درصد وزني حجمي سديم كلريت در دماي 75 درجه سانتي‌گراد به مدت يك ساعت عمل¬آوري شده بود به عنوان نمونه‌ي بهينه انتخاب شد. اين الياف در فرايندكاردينگ 18 درصد خردشوندگي را نشان داد كه نشان¬دهنده تاثير معني¬دار عمليات سطحي مذكور بر رفتار الياف در فرايند كاردينگ است. از نمونه‌ي بهينه‌ي اصلاح‌شده آزمون استحكام گرفته شد. يافته¬ها نشان مي¬دهد كه شاخص ازدياد طول الياف اصلاح‌شده از 022/2% به 74/2% و مدول آن از از 25/1 به 44/1 نيوتن برتكس افزايش داشته است . همچنين دراين پژوهش درجه تجعد و نرخ بلورينگي الياف اصلاح‌شده‌ي بهينه نسبت به الياف استبرق خام اندازه¬گيري شد كه افزايش معني¬داري را نشان داد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني اخذ شده از الياف اصلاح‌شده‌ي بهينه نشان دهنده كاهش شكستگي و پارگي الياف پس از فرايند كاردينگ است. در انتها، ساير خواص فيزيكي الياف مانند، چگالي، رطوبت بازيافته و پايداري حرارتي بررسي شد و با نمونه خام الياف استبرق مقايسه شد.
چكيده انگليسي :
Milkweed plant is a wilding plant that grows in the southern tropical regions of the country and lignocellulosic fibers are extracted from the floss and stem of this plant. This fiber has unique features such as low density and hollow structure, which makes it possible to use it in various applications such as sports clothes, sound insulation and ultra-light composites. Milkweed fibers have a brittle and brittle structure, and for this reason, it is very difficult to be crushed in the carding process and to prepare a uniform sliver from it for spinning. The aim of this research is to investigate different methods of surface modification to remove lignin as one of the constituent components of fibers and thus reduce its brittleness during carding operations. In order to achieve this goal, the processing of milkweed fibers was done by immersion method using sodium chlorite oxidizer under certain acidity. Three factors of oxidizing concentration, solution temperature and reaction time were investigated as process variable factors. The physical and mechanical properties of these fibers such as length, fineness and strength were measured before and after the surface modification operation. After the reaction of the fibers with sodium chlorite without damaging the cellulose chain, the lignin component of the fibers was destroyed, and the amount of lignin degradation was reported for each sample. After that, the modified samples of milkweed fibers and raw milkweed fiber samples were fed to the laboratory carding machine and the fiber crushing percentage was calculated. The obtained results show that 53% of these fibers are crushed in the carding process. The strength test was taken from the modified optimal sample. The findings show that the elongation index of the modified fibers has increased from 2.022% to 2.74% and its modulus has increased from 1.25 to 1.44 N/tex. Also, in this research, the degree of crimping and the crystallinity rate of the optimized modified fibers were measured compared to the raw fibers, which showed a significant increase. The electron microscope images obtained from the optimized modified fibers show the reduction of breakage and tearing of the fibers after the carding process. At the end, other physical properties of fibers such as density, recovered moisture and thermal stability were investigated and compared with the raw sample of milkweed fibers.
