امروزه نخهای پلی استر جایگاه ویژه و کاربردهای بسیاری در صنایع نساجی دارند. تاثیر دما در تولید نخ فیلامنتی و فرآیند ذوب ریسی بسیار زیاد است. از این رو تنظیمات دما در مراحل مختلف تولید اهمیت بالایی دارد. برای انجام تنظیمات مناسب برای دما و کنترل آن لازم است رفتار حرارتی پلیمر پلی استر بررسی شود.
پیش از بررسی دمای تبدیل حرارتی پلیمر لازم است به صورت کلی با ساختار پلیمرها آشنا شد. پلیمرها موادی هستند که اجزاء تشکیل دهنده آنها زنجیرههای مولکولی هستند. زنجیره مولکولی متشکل از تعداد بسیار زیادی مولکول سازنده آن یا به عبارتی درشت مولکول است. این زنجیرهها در نواحی مختلف نسبت به یکدیگر و نسبت به ساختار کلی با نظم و ترتیب خاصی قرار گرفتهاند. که نواحی بلوری (یا کریستالی) پلیمر را تشکیل میدهند. همچنین نواحی آمورف نواحی هستند که زنجیرههای مولکولی به صورت بی نظم در کنار یکدیگر قرار گرفتهاند. به صورت کلی هر پلیمر در ساختار خود دارای نواحی بلوری و نواحی آمورف در مجاورت یکدیگر است. شکل زیر نواحی بلوری (Creystalline) و آمورف (Amorphous) را به صورت شماتیک نشان میدهد.
برای بررسی تاثیر دما در تولید نخ فیلامنتی به بررسی دماهای تبدیل حرارتی میپردازیم. به صورت کلی دماهای تبدیل حرارتی (Thermal Transition Temperature) دماهایی است که با افزایش دما و با رسیدن به آنها تغییراتی در خواص فیزیکی پلیمر ایجاد میشود. پلیمر به ترتیب با افزایش دما، دماها و تغییرات زیر را تجربه میکند:
1- دمای انتقال شیشهای (Glass Transition Temperature):
معمولا به اختصار به صورت Tg بیان میگردد. در دماهای پایینار از Tg پیوند بین زنجیرههای مولکولی در حالت پایدارند و زنجیرههای مولوکولی به راحتی نسبت به یکدیگر حرکت نمیکنند. در محدوده دمایی Tg در نواحی آمورف پیوندهای بین زنجیرههای مولکولی ناپایدار میشوند و میتوانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند.
2- دمای افزایش بلورینگی (Crystallization Temperature):
با افزایش دما، پلیمر از Tg به دمای افزایش بلورینگی میرسد. در این دما میزان بلورینگی در پلیمر افزایش مییابد و با انرژی حرارتی ایجاد شده در آن، نواحی آمورف زنجیرههای پلیمری به بلورینگی و آرایش یافتگی بیشتری میرسند. این دما به اختصار به صورت Tc بیان میشود.
3- دمای افزایش وزن مولکولی پلیمر:
در این دما رادیکالهای آزاد بین زنجیرههای مولکولی واکنش داده و با افزایش طول زنجیر پلیمر، باعت افزایش وزن مولکولی پلیمر میگردد. افزایش وزن مولکولی پلیمر باعث افزایش مدول و استحکام کششی نخ میشود. نخهایی با مدول و استحکام کششی بالا کاربرد بسیاری در منسوجات صنعتی دارند.
4- دمای ناپایداری نواحی بلوری:
با افزایش دما انرژی حرارتی در پلیمر به حدی افزایش مییابد که سبب ناپایداری در نواحی بلوری زنجیرههای مولکولی آن میگردد. به این دما اصطلاحا دمای نرم شدگی گفته میشود که در واقع شروع پدیده ذوب میباشد.
5- دمای ذوب (Melt Temperature):
Tm دمایی است که در آن کلیه نواحی بلوری به آمورف تبدیل شده و پلیمر مذاب تبدیل میشود در این حالت پلیمر آماده ذوب ریسی است.
شکل زیر نمودار جریان حرارت در رابطه با افزایش دما در پلی استر را نشان میدهد.
معمولا برای کنترل میزان ویسکوزیته (گرانروی) مذاب پلیمر در دماهای بالاتر از دمای ذوب فرآیند ذوب ریسی انجام میشود. تنظیمات دما در قسمتهای مختلف این فرآیند بر خواص نهایی نخ فیلامنتی تاثیرگذار است.
