مقدمه:
سهم فراوانی از تولید الیاف بشر ساخت، مربوط به تقلید از نمونه های طبیعی می باشد که در این میان، الیاف کربن شایسته توجه خاصی هستند. توسعه الیاف کربن از دهه شصت آغاز گردیده، ولیکن در آن دهه، الیاف کربن در دسترس از نوع تجاری بوده و در مقایسه با الیاف بور که در همان زمان در ساختار هواپیماهای ایالات متحده استفاده می شد، تنها مدول کمتر و مقاومت خیلی کمتری را از خود نشان می دادند.
پیشرفت غیر منتظره ای به واسطه جایگزینی الیاف کربن بر پایه رایون، با الیاف کربن بر پایه پلیمرهای تمام مصنوعی، به ویژه پلی اکریلونیتریل اتفاق افتاد که این ابتکار در ابتدا توسط ژاپنی ها و سپس به وسیله محققین انگلیسی توسعه یافت. در حدود 30 سال پیش تولید الیاف کربن در ژاپن به عنوان ماده ای جدید گسترش پیدا کرد و در حال حاضر، خصوصیات منحصر به فرد این الیاف باعث کاربرد زیاد آنها در صنایع ویژه ای گردیده است که این الیاف در اروپا و ایالات متحده به عنوان اصلی ترین ماده در صنایع هوا و فضا استفاده می گردند.
هم اکنون، الیاف کربن با گذر از یک دوره 40 ساله، در راستای گسترش و استفاده در کاربردهای خاص، به میزان گسترده ای به صورت تجاری درآمده است. این الیاف با سرعت زیادی در حال رشد هستند و با کاهش قیمت در طی سال 1990 میلادی، میزان کاربرد و قابلیت استفاده از آنها افزایش یافته است.
تغییرات در نسبت کارایی به قیمت، منجر به گسترش کاربرد الیاف کربن در کامپوزیت ها به عنوان تقویت کننده و جایگزین فلزات (سابقا از فلزات به عنوان تقویت کننده استفاده می شد) گردید و کاربرد الیاف کربن، صنعت را در زمینه هایی که دستیابی به خصوصیات مورد نیاز توسط مواد و متریال موجود، امکان پذیر نمی باشد را توانمند ساخته است. ضمنا به واسطه الیاف کربن، طراحی و تولید قطعاتی سبکتر، با استحکام بالاتر، با کارایی بیشتر سوخت مصرفی و با سرعت بالاتر در سیستم های متحرک، به صورت تجاری، امکان پذیر گردید و هم اکنون کامپوزیت های الیاف کربن در زمینه هایی چون صنایع هوا و فضا، ورزشی و تفننی، صنایع الکترونیکی، تجهیزات پزشکی، صنایع اتومبیل، ساختمان و غیره به کار می روند.

هم اکنون نیاز صنایع به الیافی سبک، با استحکام بالا، ظریف و همچنین خصوصیات منحصر به فرد مکانیکی، قیمت روبه کاهش و بهبود تدریجی خواص الیاف کربن بر اهمیت این الیاف افزوده است.
هدف از تحقیق حاضر، بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند تولید الیاف کربن از پیش زمینه الیاف PAN می باشد. در فصل اول، با بیان تاریخچه ای از تولید الیاف کربن، روش های تولید را نام برده و با ذکر مرسوم ترین روش تولید، به بررسی پیش زمینه های مختلف پرداخته و خصوصیات مکانیکی و دیگر مشخصات آنها را با یکدیگر مقایسه کرده و در نهایت با مشخص شدن الیاف PAN به عنوان مناسبت ترین پیش زمینه، در فصل دوم، روش های پلیمریزاسیون و ریسندگی الیاف پلی اکریلونیتریل تشریح می گردد. در فصل سوم، فرآیند تولید الیاف کربن به روش پیرولیز توضیح داده شده و ی بر آخرین تحقیقات تولید الیاف کربن و بررسی پارامترهای فرآیندی از جمله دما، کشش، اتمسفر، واکنش های شیمیایی رخ داده در مرحله پایدارسازی، مشکلات مراحل مختلف، محصولات جانبی تولید شده و… انجام می پذیرد. فصل چهارم، موارد کاربرد الیاف کربن و میزان تخمین مصرف الیاف کربن توضیح داده است.

به نظر می رسد اولین تحقیق انجام شده جهت اندازه گیری زاویه کجی پارچه های یکرو سیلندر با استفاده از نخ پشم توسط ادوارد و داویس در سال 1934 انجام گرفته است. آنها بررسی خود را با نخ پشم و ضریب تاب های مختلف در دو جهت متفاوت S و Z روی ماشین گردباف جوراب بافی با قطر 15/4 اینچ و 220 سوزن و چرخش مخالف عقربه های ساعت انجام داده و با سه طول حلقه مختلف پارچه ها را تولید نمودند. نتایج به دست آمده نشان داد که اساسا کجی به وسیله تاب نخ ایجاد می شود و با افزایش تاب کجی نیز افزایش یافته و هم جهت با جهت تاب خواهد بود و این اثر بر روی نخ های پشمی کراسبرد بیشتر از بوتانی می باشد.
اثر کجی به طور موقتی به وسیله بخار دادن به پارچه و یا تثبیت نخ به وسیله آب که موثرتر از بخار است را می توان تقریبا از بین برد. همچنین با استفاده از دو سر نخ به جای یک سر نخ که در دو جهت مخالف تابیده شده باشند و نخ های دولا که دارای تاب مناسب باشند، کجی به وجود نمی آید.
لورد و همکارانش در بخشی از تحقیقات خود درباره اثرات استفاده از نخ های رینگ چرخانه و نخ های بدون تاب در پارچه های حلقوی پودی آورده اند که پارچه بافته شده با نخ های 100% پنبه چرخانه با بافت یکرو سیلندر هرچقدر تاب افزایش می یابد کجی پارچه نیز زیاد می گردد. در استراحت خشک کجی در طول زمان ادامه پیدا می کند و در استراحت کامل کمتر از دو استراحت دیگر است. همچنین با استفاده از نخ بدون تاب انحراف حلقه خیلی کمتر و در نتیجه کجی از بین می رود. به منظور کم نمودن زاویه کجی پارچه عملیات متفاوتی بر روی نخ پشمی انجام گرفت از قبیل پارافین زدن نخ قبل از بافندگی، تثبیت نخ با بخار و آب و سپس پارچه های مختلف بافته شد و نتایج به دست آوده نشان داد که در استراحت های متفاوت پارچه، هیچ یک از عملیات انجام گرفته بر روی نخ به طور کامل از کجی پارچه جلوگیری نمی کند و فقط مقدار آن را کاهش می دهد. همچنین مشخص گردید که تاب زنده نخ یک عامل اصلی برای انحراف حلقه، کجی و جمع شدگی پارچه می باشد و بخار دادن نخ ها بهترین راه جهت کم نمودن تاب زنده نخ بوده و باعث بهتر نمودن خصوصیات پارچه می شود.
در سال 1974 مطالعه ای بر روی اثر جهت گردش ماشین بر روی کجی پارچه های یکرو سیلندر توسط موسسه تحقیقاتی آی تی اف میل انجام گرفت. نتیجه به دست آمده این بود که تاب Z نخ ردیف ها را به جهت راست و تاب s به جهت چپ متمایل می سازد. رج های بافته شده بر روی ماشین های گردباف با چند ابزار به صورت مارپیچ بوده و در نتیجه باعث کجی ردیف ها می شود. همچنین در ماشینی که چرخش آن مخالف عقربه های ساعت است ردیف ها به چپ و در حالی که ماشین با حرکت موافق عقربه های ساعت ردیف ها به راست متمایل می شوند.

ب- انتقال رنگزا در سرتاسر سطوح لیف.
ج – انتشار یا نفوذ رنگزا بدرون ساختارهای لیف پشم.
در مرحله اول با استفاده از یك ماشین رنگرزی مناسب بایستی سیركولاسیون حمام را بخوبی انجام داده و از تأخیر و دسترسی نایكنواخت به رنگزا جلوگیری كرد. برای مرحله دوم، لایه اِپی كیوتیكل مقاومت زیادی در مقابل نفوذ رنگزا از خود نشان می دهد. امروزه پذیرفته شده كه رنگزا به الیاف پشمی صدمه ندیده دسترسی بیشتری دارد كه عمدتا این دسترسی از طریق رابط های فلسهای كیوتیكل انجام می گیرد. لیپیدها با مقادیر متفاوت در سطح لیف و در فضای بین سلولی لیف موجود هستند و مانعی در برابر ورود رنگزا به درون لیف پشم بحساب می آیند. وقتی پشم ی كه قبلا در حمام معمول شستشو شسته شده باشد را با یك حلال مناسب جهت حل كردن لیپیدها و یا متناوبا با سدیم ترشیوبوتوكسید آبدار عمل كنیم، نرخ برداشت رنگزا در رنگرزی تسریع شده و یكنواختی و یكدستی بهتری حاصل میشود. در رنگرزی الیافی كه سطح آنها بوسیله نور خور شید و یا عملیاتی نظیر كلرینه كردن و كربونیزه كردن آسیب دیده یا تخریب شده باشد، نتایج متفاوتی بدست می آید.
امروزه مشخص شده رنگزاهایی كه در ابتدا به درون پشم و بین رابطهای سلول كیوتیكل نفوذ می كنند، در مرحله بعد از طریق تمام نواحی غیر كراتینی و همچن ین اِندوكیوتیكل و نواحی CMC که حاوی ماده بین ماكروفیبریلاری می باشند به داخل لیف منتشر میشوند. بنا به تحقیقات آقای لیدر میتوان گفت كه رنگرزی و خواص نفوذی الیاف پشم توسط ساختارهای لیپیدی موجود در فضاهای بین سلولی، كه میتوانند بعنوان حلالهایی برای مواد شیم یایی آب گریز عمل كنند، تحت تاثیر قرار می گیرند. مطالعات TEM انجام شده توسط لیدر نشان داده است كه نفوذ و انتشار رنگزا به جای اینكه از طریق سلولهای كیوتیكل صورت گیرد، ترجیحًا از طریق مناطقی مثل CMC كه براحتی متورم می شوند، صورت می گیرد. نفوذ به طریقه اول را نفوذ فراسلولی (Transcellular diffusion) و نفوذ از طریق CMC را نفوذ بین سلولی یا داخل سلولی (Intercellular diffusion) می نامند.
مراحل نهایی انتشار رنگزا درون الیاف پشم مستلزم انتقال تدریجی رنگزا به پروتئینهای ماتریكسی مملو از سولفور (KAP) كه م یكروفیبریلهای موجود در سلولهای كورتكس (KIF) را در برگرفته اند، می باشد. حتی وقتی كه رمق كشی رنگزا كامل شود برهم كنش درونی رنگزا – لیف كامل نمیشود و بهمین دلیل در عمل در رنگرزی صنعتی افزایش زمان رنگرزی لازم است. علاوه بر این، مسأله عجیب ولی مفید دیگری كه در م طالعات میكروسكوپ الكترونی و نوری از محل قرارگیری رنگزا در الیاف پشم مشاهده شده این است كه بدنبال ورود مطلوب اولیه رنگزا به درون رابط های سلول كیوتیكل (رابط های فلس كیوتیكل )، انتقال رنگزا به لایه های مجاور یعنی اِگزوكیوتیكل و لایه A صورت می گیرد. همچنین مشخص شده كه نواحی غیر كراتینی كه اهمیت زیادی در مرحله اول سیكل رنگرزی دارند در انتهای فرآیند رنگرزی تقریبًا عاری از رنگ هستند.

در ابتدای این گزارش به بررسی تعاریف و نحوه تولید پارچه های حلقوی تاری و پودی پرداخته می شود، سپس نحوه تأثیر مواد شوینده بر روی پارچه، چگونگی شستشوی پارچه ها از دیرباز تا به امروز و نحوه عملکرد ماشین لباسشویی خانگی مفصلا شرح داده می شود.
فصل اول: کلیات
1-1- پارچه های حلقوی تاری و پودی
شکل 1-1 ساده ترین شکل یک پارچه حلقوی است که از تکرار یک عنصر یکسان یعنی حلقه به صورت افقی و عمومی به وجود آمده است.
حلقه (شکل 2-1) طولی از نخ است که به آن انحنا داده شده و آن را می توان به سه بخش عمده تقسیم کرد: 1- سرحلقه، 2- ساق حلقه، 3- نیم حلقه پیوند دهنده (Half interloop) یا پایه حلقه. پایه حلقه نخی است که دو حلقه مجاور را به هم وصل می کند، تکرار افقی یا عمودی حلقه ها ساختار معمولی پارچه های حلقوی را شکل می دهد. اگر در پارچه حلقوی تکرار حلقه ها به صورت افقی باشد به آن پارچه حلقوی پودی و اگر به صورت عمودی باشد به آن پارچه حلقوی تاری می گویند.
2-1- مواد شوینده یا پاک کننده چه کاری انجام می دهند – صابون و مواد مصنوعی
آب، حلال خوبی است. قندها، نمک ها و اسیدها در آب حل می شوند. برخی پروتئین ها در آب قابل حل می باشند. لباس های لک دار اغلب پیش از اینکه شسته شوند، در آب خیس می شوند. پرده های توری کثیف برای اینکه شسته شده و تمیز گردند بدون خیس کردن اولین در آب سرد سخت می باشند. لکه هایی که پس از خیس کردن به جا می مانند، باید پیش از اینکه کالاها به طریق معمول شسته شوند، با صابون یا پاک کننده فاقد صابون برس زده شوند.
سرپوش قلعی را روی گاز یا حلقه داغ الکتریک حرارت دهید و سپس یک قاشق از ورقه های صابون را روی سرپوش داغ بگذارید. فورا دود کردن آغاز می شود و به همین صورت همراه با چربی دود، احتراق هم زمان هم می تواند موجود باشد. در صورتی که این طور نشود، بخارها را آتش بزنید و آنها خواهند سوخت. مازاد صابون از بین می رود و دود سفید و سود سوزآور را به جا می گذارد. آنها را با کاغذ تورنسل قرمز آزمایش کنید، بخارهایی که آتش می گیرند، هیدروکربن ها هستند که اصولا بخشی از چربی حیوانی هستند که صابون هم از آن تهیه شده است. دانشمندان اظهار می دارند که نفت که ترکیبی از هیدروکربن هاست، احتمالا نشات گرفته از چربی های حیوانی (روغن های ماهی) است که در جایی که چاه های نفت هم اکنون یافت شده است تجزیه شده اند.

مقدمه
به دلیل اهمیت و تأکید روزافزون بر پارچه های غیرقابل چروک با کاربری آسان، امروزه تأکید زیادی بر عملیات تکمیلی مربوط به ایجاد مقاومت در برابر خاک و گرد و غبار و لکه شده است. یک منسوج ایده آل باید خصوصیات ذیل را داشته باشد:
1- در هنگام استفاده، منسوج گرد و غبار را باید از خود دفع کند. قطرات روغن و آب و همراه خاک نباید در منسوج نفوذ کرده و تبدیل به لکه گردد. ذرات خشک به عنوان مثال به دلیل الکتریسیته ساکن نباید جذب منسوج گردند.
2- گرد و غبار و خاکی که در اثر مالش یا له شدن به منسوج چسبیده اند باید به آسانی و با روش های معمول شستشو برطرف گردند. به عنوان مثال در مورد فرش ها این گرد و غبار باید به راحتی با بُرس یا مکش برطرف شود.
3- در طول عملیات خشک شویی یک منسوج ایده آل نباید به دلیل ته نشینی مجدد به رنگ زرد یا طوسی درآید. (منظور انتقال آلودگی از سایر منسوجات از طریق محلول شستشوی آلوده و کثیف). این پدیده گاهی به عنوان لکه گذاری مرطوب wet soiling خوانده می شود. چنین لکه هایی گاهی اوقات به سختی برطرف می شوند و در اثر شستشوی مجدد جمع می شوند. یکی از راه های ایجاد ته نشینی مجدد در عملیات خشکی شویی است. در چنین مواردی لکه ها و خاک ممکن است از یک منسوج دیگر و یا از سینی های کربنی که برای صاف کردن محلول در خشک شویی به کار می رود انتقال یابد.
تابه حال هیچ عملیات تکمیلی برای اینکه چنین خصوصیاتی را در منسوج ایجاد نماید، به دست نیامده است و برای ایجاد چنین اثراتی کافی نبوده است. یک روش مفید تکمیلی روشی است که حداقل یکی یا دو خاصیت از خواص ذکر شده در بالا را تأمین نماید و منسوجی را ایجاد کند که از لحاظ سایر خصوصیات با منسوجی که عملیات تکمیلی بر روی آن انجام نشده باشد برابر و متناسب باشد. متأسفانه اغلب مشاهده می شود که یک عملیات تکمیلی برای بهبود یک خصوصیت خاص در پارچه انجام می شود ولی سایر خواص پارچه نیز تحت تأثیر قرار گیرد. از آنجایی که هیچ عملیات تکمیلی برای ایجاد خواص ضد گرد و غبار و خاک در تمام شرایط مؤثر واقع نمی شود، لذا میزان کاربری چنین عملیات تکمیلی در شرایط خاص گرد و غبار و خاک باید مورد قضاوت قرار گیرد. بنابراین صحبت نمودن و توجه داشتن به «انواع خاک، روش ها و چگونگی خاکی شدن پارچه، روش های ارزیابی میزان برداشت خاک، نفوذ و نشست خاک بر روی پارچه» مفید به نظر می رسد.
به دلیل پیچیدگی و اجزاء متشکله مختلف در لکه و آلودگی هایی که منسوج را آلوده می کند، شبیه سازی نمودن یک لکه واقعی بر روی سطح منسوج بسیار مشکل می باشد، در هرحال یک ساختار خاص توسط محققینی به نام های پاترسون و گرین استاف ارائه گردید که ذرات روغنی و ذرات خاص آلوده کننده ای که به لیف می چسبد را نشان می داد.
آنچه که اهمیت دارد این است که بتوان هر دو نوع آلودگی روغنی و ذرات آلوده کننده را از سطح منسوج به گونه ای برطرف نمود که این آلودگی ها دوباره به کالا نچسبند. در حالات A در شکل بالا که حداقل زاویه تماس با یک لیف یا با سطوح منسوج حاصل می شود و در حالت B که تنها یک نقطه تماس وجود دارد می توان آلودگی را با انجام اعمال مکانیکی و یا اندکی مایع از بین برد. این در حالی است که اگر ذرات در درون لیف جای بگیرند C-D یا بچسبند در این صورت قطره روغن با سطح کالا به خوبی تماس پیدا می کند I-J یا EF و یا درون حفره های لیف موجود در پارچه گیر می کند G-H در این سه نوع چسبندگی ذرات به کالا نیاز، جهت برطرف نمودن ذرات آلوده کننده نیاز به نیروی مکانیکی زیاد یا شوینده های مایع دارند. همچنین انواع مختلفی از ترکیب ذرات و قطرات روغن وجود دارد M-N یا K-L که دو نوع ذره و قطره روغن به یکدیگر چسبیده اند یا باقی مانده قطرات روغن که به صورت جزئی پس از شستشو در سطح کالا به دلیل چسبندگی باقی مانده اند. در چنین وضعیت هایی نیاز

به تکنیک ها و فن آوری های جدید و پیچیده وجود دارد تا آلودگی به طور مؤثر از بین برود.