وبلاگ

:
پلی پروپیلن که از خانواده پلی الفین ها می باشد به واکنش های فتوشیمیایی و یا اکسیداسیون نوری بسیار حساس می باشد. و این مورد، موضوع تحقیقات زیادی بوده است. در بحث فتواکسیداسیون دو گروه تحقیقات انجام شده:
1- پایدارسازی و افزایش عمر مفید این پلیمر در برابر نور طبیعی.
2- مطالعه مکانیزم تخریب جهت تولید پلیمری که به سرعت تخریب شود و قابل بازیافت و سازگار با محیط باشد.
مکانیزم عمل تخریب بسیار پیچیده می باشد. به عوامل بسیار متعددی از جمله: پیشرفت واکنش های خودبخودی، ساختار فیزیکی پلیمر، میزان نور، اکسیژن، تنش های قبلی و بعدی و… وابسته است. در این تحقیق الیاف PP تحت تاثیر اشعه UV به صورت تنها همراه H2O و H2O2 و TiO2 قرار گرفته است و سپس آزمایشات مختلفی با توجه به امکانات موجود بر روی آن انجام شده است.
فصل اول: ی بر مقالات
1-1- پلی پروپیلن:

پلی پروپیلن مهمترین الیاف پلی الفینی می باشد که به گروه الیاف مصنوعی تعلق دارد. مواد اولیه ساخت پلی پروپیلن دو عنصر کربن و هیدروژن است. پروپیلن گازی است که در دمای 47- درجه سانتیگراد – و فشار 760mmHg به مایع تبدیل می شود. پلی پروپیلن از پلیمری شدن پیروپیلن حاصل می شود که با بهره گرفتن از کاتالیزور مناسب واکنش انجام می پذیرد. در پلی پیروپیلن ایزوتاکتیک تمام گروه های متیل در یک طرف مولکول زنجیره ای قرار دارند و از نظر نظم فضایی محل های مشابهی دارند. در پلی پروپیلن اتاتیک گروه های 

متیل به طور تصادفی در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. بنابراین مولکول تقارن و نظم فضایی نخواهد داشت و نظم بلوری نیز به وجود نخواهد آمد. حالت سوم شکل فضایی سیندیو تاکتیک است که در آن گروه های متیل، یک در میان در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. در نتیجه مولکول ها تقارن و نظم مشخصی خواهند داشت و امکان متبلور شدن آنها زیاد است. با توجه به شرایط سرد کردن، ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا می کند. چنانچه پلی پروپیلن مذاب سریعا سرد گردد ساختار بلورین ناپایدار که پارا کریستالین و یا سمکتیک نام دارد شکل می گیرد. چنانچه پلی پروپیلن مذاب به آرامی سرد گردد ساختار بلورین معروف به منو کلینیک به وجود می آید. حرارت دادن پلی پروپیلن از نوع پارا کریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به شکل منوکلینیک می گردد. در الیاف پلی الفینی، پیوندهای شیمیایی و یونی بین ماکرومولکول های پلی پروپیلن وجود نداشته و نیروهای بین زنجیره ای به نیروی واندر والس محدود می گردد. از این رو برای کسب خواص فیزیکی مناسب باید وزن مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.

2-1- مواد افزودنی پلی پروپیلن
پلی پروپیلن معمولی که به بازار عرضه می شود دارای مقداری مواد افزودنی می باشد. نمونه هایی از این مواد که به منظور امکان پذیر ساختن تولید پلی پروپیلن به آن اضافه می گردد به قرار زیر است:
– ضد اسید
مواد ضد اسید مثل کلسیم و یا سدیم استئارات نقش خنثی سازی بقایای کاتالیست مورد استفاده قرار گرفته در مرحله پلیمریزاسیون را به عهده دارند. در غیر این صورت، امکان تشکیل اسید وجود دارد که می تواند مشکلاتی مثل اثر سوء بر دستگاه های تبدیل را به همراه داشته باشد.
– ضد اکسیداسیون
مواد ضد اکسیداسیون به عنوان محافظت از پلیمر در مقابل شکسته شدن ماکرومولکول ها در حین تولید و بعد از آن مورد استفاده قرار می گیرند. فنل با ممانعت فضایی نمونه ای از مواد ضد اکسیداسیون می باشد.
لازم به ذکر است که علیرغم به همراه داشتن این مواد افزودنی، پلی پروپیلن به عنوان اصلاح شده در نظر گرفته نمی شود.

امروزه یکی از مهمترین مسایل در صنایع تولید مرتبط با فن آوری رنگ دستیابی به رنگ همانندی با کمترین هزینه رنگرزی و صرف کوتاه ترین زمان جهت به دست آوردن مخلوط رنگ از کمترین تعداد رنگزاها می باشد.
در روش سنتی، فرایند رنگ همانندی در کارگاه های رنگرزی، معمولا با روش سعی و خطا انجام می گیرد. در طول این فرایند، آزمایش کننده می بایست از تمامی خصوصیات کارآیی، هزینه و در دسترس بودن رنگزا مطلع باشد. در این روش عدم امکان ثبت مشخصات کالری متری آزمایشات قبلی بزرگترین عیب می باشد. همچنین این روش به تجربه فرد آزمایش کننده وابسته است. در این روش، در هیچ کدام از مراحل، هیچ گونه اندازه گیری از رنگ انجام نمی شود و تنها ارزیابی چشمی صورت می پذیرد. هزینه های تولید در رنگ همانندی به کمک کامپیوتر به شرح زیر کاهش می یابد:
1-1-1 صرفه جویی در زمان با به دست آوردن شید رنگ صحیح.
1-1-2- امکان تهیه تعداد زیادی از ترکیبات جایگزین از رنگدانه ها جهت به دست آوردن فرمول رنگرزی که با رنگ هدف همانند گردد.
1-1-3- انتخاب فرمول رنگرزی به منظور نیاز خاص، در این مورد کمترین هزینه یا کمترین میزان متامریزم به عنوان نیازها قلمداد می شود.

1-1-4- قابلیت مجتمع شدن با سیستم های تولید با هدف انتقال اطلاعات به صورت صحیح و با کارایی بیشتر.

1-1-5- سایر کاربردهای وابسته از قبیل تهیه نسخ رنگرزی منسوجات رنگرزی شده با پساب.
فصل اول
1- مفاهیم نور، رنگ و اندازه گیری رنگ
1-1- تاریخچه
اصول رنگ همانندی با کامپیوتر بر مبنای نظریات کوبلکا و مانک (1931) استوار است. این نظریه با تعریف مقدار انرژی جذب شده و پخش شده با ضرایب به ترتیب K و S پخش و جذب انرژی تابشی را بر روی مواد کدر به صورت بازتابش شرح می دهد. رابطه 1-1 در یک طول موج خاص، رابطه بین فاکتور بازتابش و ضرایب کوبلکا – مانک را نشان می دهد.
اگرچه اصول نظریه پیش بینی رنگ همانندی در دهه 1930 ارائه گردیده است لیکن اولین کامپیوتر مجهز به تجهیزات رنگ همانندی در سال 1958 تولید گردید. این کامپیوتر به دلیل سرعت و قابلیت انعطاف پایین مقبولیتی کسب ننمود. در دهه 1960 اکثر شرکت های بزرگ تولید کننده رنگزا با بهره گرفتن از فن آوری دیجیتال به ساخت دستگاه های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر پرداختند. دو عیب بسیار بزرگ در تمام این سیستم ها به چشم می خورد، چون اطلاعات اولیه رنگزا به وسیله کاربر وارد نشده بود یا به عبارت دیگر اطلاعات نمونه شاهد به وسیله شرکت سازنده ثبت گردیده بود، میزان صحت رنگ همانندی در اکثر موارد در حد بسیار پایینی قرار داشت، همچنین این سیستم تنها توانایی ایجاد نسخه رنگی را داشت، که در آن از مواد رنگزای همان شرکت استفاده شود.
در اواخر دهه 60 سیستم هایی عرضه گردید که کاربران قادر بودند اطلاعات اولیه (نمونه شاهد) را نیز وارد نمایند. در اواخر دهه 70 با تجهیز کامپیوتر با دستگاه های اندازه گیری رنگ، استفاده از این تجهیزات عمومیت بیشتری یافت. با ورود کامپیوترهای شخصی در دهه 80 هزینه ایجاد سیستم های رنگ همانندی بسیار کاهش یافت. از طرف دیگر سرعت بسیار پایین و عملکرد ضعیف آنها در این زمینه باعث توقف در توسعه این فن آوری گردید. سرانجام در دهه 90 با پیشرفت و گسترش کامپیوترهای شخصی قدرتمند، این امکان فراهم گردید تا با بهره گرفتن از سرعت بالاتر و ظرفیت بیشتر ذخیره سازی، سیستم های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر توسعه یابند. هم اکنون با کمک ابزارهای موجود برای اندازه گیری رنگ و همچنین کامپیوترهای شخصی قدرتمند، ابداع و توسعه سیستم های رنگ همانندی از مسائل مورد بحث در زمینه کاربرد کامپیوتر در نساجی می باشند.

:
استفاده از رنگ در کالای نساجی و تزئینی به دلیل زیبایی و تأثر آن در روح و روان انسان از زمان های خیلی قدیم معمول و متداول بوده است. پیشرفت های زیادی از دیرباز در کار رنگرزی و تولید مواد رنگزا به وجود آمده است به طوری که امروزه این صنعت با بهره گرفتن از جدیدترین ماشین آلات و تکنولوژی های رنگرزی، سنتز و به کار گیری انواع مختلف مواد رنگزا توانسته است جلوه خاصی به صنعت نساجی و محصولات آن ببخشد.
علم رنگرزی فرایند بسیار پیچیده و ضمنا قابل اهمیتی است، تا جایی که امروزه به علم گسترده ای تبدیل شده که خود مشتمل بر چندین زیرشاخه می باشد.
در این میان رنگزاهای طبیعی مخصوصا در کشور ما ایران به علت کاربرد وسیع این مواد در دست بافت ها و صنایع دستی و ملی از جایگاه خاصی برخوردار بوده و از آنجا که این هنر صنعت پیشینه ای چند هزار ساله در این مرز و بوم دارد و جزء سرمایه های ملی این مملکت به شمار می رود لذا انجام تحقیق بر روی مواد رنگزای طبیعی و شناسایی هرچه بیشتر آنها دارای اهمیت ویژه ای است.
استفاده از رنگ های اصلی ایرانی می تواند خواص و زیبایی منحصر به فردی را به صنایع ملی و دستی کشور ما از جمله فرش ببخشد و این عامل مهمی برای حذف رقبایی است که با تقلید از این هنر و صنعت ملی عرصه را بر تولیدکنندگان کشور ما تنگ کرده اند.

علاوه بر این از آنجا که تولید رنگزاهای مصنوعی در برگیرنده واکنش های متعددی است که در دما و فشار بالا و با بهره گرفتن از مواد شیمیایی مختلف صورت می گیرد. مواد شیمیایی به کار گرفته شده در طول فرایند تولید رنگزاها و برخی مواد جانبی ایجاد شده حین فرایند، همچنین ضایعات تولید شده و پساب آن که در رودخانه ها، دریاچه ها و یا هوای آزاد تخلیه می شوند، خطرناک و سرطان زا است این اثرات منفی ناشی از تولید رنگزاهای مصنوعی به همراه عوامل موثر دیگر مانند قیمت تمام شده، کاهش ذخایر نفتی و… دوستداران محیط زیست را بر آن داشت تا در پی یافتن روش ها و محصولاتی باشند که بهداشتی بوده و با محیط زیست سازگار باشند در نتیجه تولید و 

استفاده از مواد طبیعی از سرگرفته شد. بنابراین در بسیاری از موارد به جای استفاده از روش های پیچیده و طولانی برای تولید رنگزاها می توان از روش های ملایم تر رنگرزی با بکارگیری مواد طبیعی استفاده نمود.

به طور کلی افزایش تمایل و انگیزه مجدد برای استفاده از مواد رنگزا طبیعی را علاوه بر مطالب گفته شده می توان به صورت زیر خلاصه نمود.
1- بنای مجدد روش های سنتی و قدیمی رنگرزی.
2- مطالعه منسوجات باستانی.
3- خصوصیات شیمیایی مناسب مواد رنگزا طبیعی.
4- افزایش استفاده از مواد رنگزا طبیعی در صنایع دستی.
5- پاسداشت، محافظت و احیا و مرمت آثار منسوج قدیمی که میراث فرهنگی و هویت ملی این سرزمین کهن می باشد.
6- ایجاد اشتغال در داخل و صدور فرهنگ و هنر ایرانی به خارج از کشور.
از آنجا که در پژوهش ها و تحقیقات مربوط به رنگرزی گیاهی و پارامترهای موثر بر آن با حجم وسیعی از آزمایشات و اطلاعات مواجه هستیم، استفاده صحیح از روش های آماری طراحی آزمایش علاوه بر ایجاد سهولت در مراحل تحقیق، می تواند ارتقای سطح اطمینان و بهبود عملکرد فرایند را موجب شود. این روش ها می توانند طراحی و توسعه محصول و فعالیت های مرتبط با حل مشکلات و تعیین اثر پارامترها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. به بیان دیگر روش طراحی آزمایش ها یکی از روش های مفیدی است که به وسیله آن می توان متغیرهای کلیدی را که بر مشخصه کیفی مورد نظر اثر می گذارند، شناسایی کرد.
هدف از به کارگیری روش تاگوچی در طراحی آزمایشات رنگرزی گیاهی، تعیین پارامترهای موثر بر فرایند رنگرزی و مطالعه تغییرات فرایند نسبت به تغییرات این پارامترها و تعیین سطوح بهینه برای این پارامتر با انجام حداقل تعداد آزمایش های ممکن و صرفه جویی در وقت، هزینه و امکانات آزمایشگاهی می باشد. علاوه بر این با بهره گرفتن از روش تاگوچی نسبت به دیگر روش ها می توان تعداد بیشتری فاکتور موثر را مورد بررسی قرار داد و تعیین سطوح نمود.
روش تاگوچی ضمن دارا بودن این ویژگی ها به دلیل جامع تر بودن توانسته در چند سال اخیر نسبت به سایر روش های کاربرد وسیع تری پیدا کند.

ای بر تکنولوژی میکروماشین، تاریخچه ، روشها و پروسه های رایج در این صنعت و بازار فروش قطعات و سیستم های ساخته شده با این تکنولوژی تحت عنوان (Micro Electro Mechanical System (MEMS توضیح داده می شود.
1-2-1- سیستمهای میکرو الکترو مکانیکی (MEMS)
MEMS مخفف Micro Electro Mechanical System و ریشه آمریکایی دارد. در اروپا به (MST(Micro System Technology و در ژاپن به Micro Mechanic معروف است. معادل فارسی آن سیستم های میکروالکترومکانیکی میباشد. سیستم های الکتریکی فقط با سیگنال  های الکتریکی سرو کار دارند، اگر این سیستمها کار مکانیکی هم انجام دهند سیستم الکترومکانیکی نامیده میشوند. حال اگر ابعاد آن به محدوده میکرومتر برسد سیستم های میکرو الکترومکانیکی خوانده میشوند.
سیستم های MEMS حاصل تلفیق اجزای مکانیکی، حس کننده ها، محرکها و قطعات الکترونیکی بر روی یک لایه سیلیکون میباشد. مدارات مجتمع را می توان مغز متفکر سیستم در نظر گرفت و MEMS با اضافه کردن چشم و بازو این قدرت تفکر را توسعه می دهد تا میکروسیستم ها بتوانند محیط اطرافشان را حس و کنترل نمایند، این حسگرها اطلاعات مکانیکی، گرمایی، مغناطیسی، نوری و … را از محیط جمع آوری کرده و مدار مجتمع پس از دریافت اطلاعات از حسگر دستوراتی همچون جابجایی، فیلتر کردن و… را جهت کنترل فرایند صادر میکند.
MEMS به عنوان یکی از تکنولوژی های برتر قرن 21 به شمار می رود که پتانسیل لازم برای متحول ساختن تولیدات مصرفی و صنعتی را دارد. اگر microfabrication نیمه هادی ها را به عنوان اولین انقلاب در تولیدات میکرو در نظر بگیریم، بدون شک MEMS دومین انقلاب در این زمینه است.
یک قطعه MEMS شامل قسمت های زیر است:

1- سنسور که اطلاعات را از دنیای بیرون دریافت و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.
2- مدار ااکتریکی که این سیگنال ورودی را پردازش می کند.
3- راه انداز (actuator) که به سیستم مکانیکی دستور می دهد چه کاری انجام دهد.
قطعات الکترونیکی با بهره گرفتن از تکنولوژی ساخت مدارات مجتمع ساخته می شوند و عناصر میکروماشین شده با بهره گرفتن از فرایندهای micromachining ساخته می شوند، MEMS با ترکیب این دو تکنولوژی امکان ایجاد یک سیستم کامل را روی یک تراشه فراهم ساخته است و فضای طراحی و کاربرد را بسط داده است.
مزایای سنسورهای MEMS نسبت به سنسورهای مکانیکی عبارتند از:
1- سایز کوچکتر 2- ارزان تر 3- دقیق تر 4- قابل اعتمادتر 5- یکپارچه سازی قسمت حسگر و پردازشگر.
بعنوان یک نمونه می توان به شتاب سنج های مکانیکی استفاده شده در صنعت خودروسازی اشاره کرد، در روش مکانیکی از چندین شتاب سنج حجیم که شامل اجزای مختلف هستند در قسمت جلویی خودرو استفاده می شود ولی قسمت های الکترونیکی در نزدیکی کیسه هوا قرار دارند وقیمت مجموعه بالغ بر 600 دلار می باشد، با بهره گرفتن از تکنولوژی MEMS شتاب سنج و قسمت الکترونیکی با هزینه کمتر از 5 دلار بر روی یک تراشه سیلیکونی تلفیق شده است.
2-2-1- کاربرد و زیر شاخه های MEMS
MEMS شامل زیر شاخه های زیر می باشد:

1- mechanical MEMS و 2- thermal MEMS و 3- (MOEMS ( micro opto electrmechanical system و 4- magnetic MEMS و 5- RF MEMS و 6- micro fluidic MEMS و 7- Bio MEMS و 8- chemo MEMS.

محدوده عملکرد MEMS در مقایسه با مدارات مجتمع بسیار وسیع تر می باشد، در MEMS علاوه بر متخصصان برق رشته هایی همچون مهندسی شیمی، مهندسی پزشکی، مهندسی مکانیک، فیزیک و شیمی مشغول فعالیت می باشند. سنسورهای MEMS در صنایع مختلفی از جمله: صنایع هواپیما سازی، اتومبیل سازی، شیمیایی، اتوماسیون، دفاعی و نظامی، محیط زیست، مخابرات، بهداشتی و پزشکی، قطعات کامپیوتری(هارد دیسک و پرینتر) کاربرد دارند.

چند نمونه از سنسورهای پرکاربرد MEMS در صنعت عبارتند از:

سنسور فشار: در صنعت خودروسازی برای اندازه گیری فشار روغن، فشار خلا، فشار تزریق سوخت، فشار انتقال سیال، فشار سیستم ABS، فشار تایر و فشار کیسه هوا بکار می رود.

شتاب سنج: در کیسه هوا و کمربند ایمنی اتومبیل و صنایع نظامی بکار می رود.

سنسور دما: برای نمایش دمای روغن و هوا در اتومبیل.

ژیروسکوپ: در صنایع موشک سازی و هواپیماسازی کاربرد دارد.

ای بر RF MEMS

همانطور كه در بخش 1-1 ذکر شد MEMS از سال های 1970 برای ایجاد سنسورهای فشار، دما، شتابسنج و ابزارهایی از این قبیل ایجاد شد. همچنین سوئیچ های MEMS برای كاربردهای فركانس پایین در نزدیكی سالهای 1980 بوجود آمد. این سوئیچ ها برای رسیدن به یک اتصال كوتاه یا یک اتصال باز در یک خط انتقال یک جابجایی مكانیكی را انجام میدهند. اما در سالهای 1990 – 1991، تحت حمایت DARPA، دكتر لاری لارسون در آزمایشگاه تحقیق هیوز مالیبو، كالیفورنیا، نخستین سوئیچ MEMS (وركتور) را، كه بویژه برای كاربردهای مایكروویو 

طراحی شده بود، ایجاد كرد.

نتایج ابتدایی لارسون بسیار مهم بودند بهطوری كه توجه چند گروه را در دولت ایالات متحده تحریک كرد و تا سال 1995 مركز علمی راكول و تكساز ایناسترومنت هر دو یک سوئیچ RF MEMS ایجاد کردند. سوئیچ راكول یک نوع كانتكت متال به متال و مناسب برای كاربردهای DC-60GHz بود، در حالی که سوئیچ تكساز یک سوئیچ كانتكت خازنی بود كه برای فركانس های 10-120GHz مناسب بود. بحث بعدی تاریخچه این سیستم تا سال 1998، به دانشگاه میشیگان، دانشگاه كالیفورنیا، بركلی، دانشگاه شمال شرقی، آزمایشگاه لینكلن MIT، دانشگاه كلمبیا، شركت آنالوگ دیوایس و چند شركت معروف دیگر مربوط می شود كه به طور فعال ابزار RF MEMS را دنبال می کردند.
RF MEMS در 10 سال گذشته در نتیجه مصارف بازرگانی و نظامی یک رشد متحیركننده را تجربه كرده است. دلیل این امر این است كه پیشرفت های عظیمی در ابزارهای GaAs HEMT (ترازیستورهای با موبیلیتی الكترون بالا) وجود داشته در حالی كه در ترانزیستورهای با تكنولوژی CMOS پیشرفت های نامحسوسی در سوئیچ های نیمه هادی از سال 1985 تا 2000 وجود داشت. در سالهای 1980، فركانس قطع ترانزیستورهای CMOS حدود 500MHz بود و اخیراً حدود 100MHz است. در حالی كه در سال های 1980، فركانس قطع ابزار GaAs HEMT، حدود 10-20GHz بود و حالا بالای 800GHz است. البته فرکانس قطع دیودهای GaAs و Inp p-i-n از 500GHz در سال 1985 به تنها 2000GHz در سال 2001 رسید. به طور واضح یک تكنولوژی جدید نیاز بود تا فركانس قطع سوئیچها را برای كاربردهای كم تلفات به فركانسهای بالاتر ببرد و این بوسیله RF MEMS به دست می آید.