بافت و ساختار پارچه های 3 بعدی

تهمینه یحیی زاده-دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده هنر و معماری دانشگاه علم و فرهنگ 

صنعت نساجی از دیرباز همراه بشر بوده و طی سالیان در اثر پیشرفتهای حاصل از تکنولوژی ، توسعه الیاف و دستیابی به خصوصیات ویژه ، وظایفی افزون بر پوشش تن و تزیین یافته است.

تغییرات بوجود آمده در ماشین آلات بافندگی، امکان تولید پارچه های سه بعدی را فراهم نموده است . بافت پارچه به صورت 3 بعدی نقش بسزایی در رفع بعضی از عیوب و تقویت ویژگیهایی نظیر استحکام، انعطاف پذیری، نفوذپذیری هوا و سبکی داشته و امکان بکارگیری آنها در بعضی سازه ها و کامپوزیتها به جهت تقویت آنها بوجود آورده است. 

مقدمه 

تولیدات صنایع نساجی بسیار باستانی است ؛بطوریکه  تاریخ آن تقریبا همانند بشر است.  محصولات نساجی نقش حیاتی را در برآورده ساختن نیازهای اساسی انسان ایفا می کنند و پارچه های نساجی در همه جنبه های زندگی ما از زمان تولد تا مرگ مهم هستند.

در 40 سال گذشته، توسعه پارچه های صنعتی توجه دانشمندان و تکنولوژیست ها را جلب کرده است، زیرا انتظار می رفت که خواص جالب  دیگری در زمینه های کاربردی آن وجود دارد.

توسعه فیبر های ساخته شده و رنگ های جدید در اوایل قرن بیستم وباتوسعه تکنولوژی، به محصولات و کاربردهای جدید منجر شده است. استفاده از الیاف مصنوعی به دلیل ، قدرت، انعطاف پذیری، یکنواختی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر شعله و مقاومت سایشی دردیگر سازه هااز اهمیت بالایی برخوردار است.

مواد شیمیایی جدید به مهندسان طراحی کمک می کنند تا از این محصولات برای کاربردهای متفاوت استفاده کنند و با کمک تکنیک های جدید ساخت ، باعث بهبود عملکرد و عمر مفید پارچه های نساجی شوند . پیشرفت تکنولوژی پارچه ها همچنین در صنایع مختلف نیز تاثیر گذار است، چنانکه در پارچه های صنعتی باعث تقویت تکنولوژی فیبر شده است.

نساجی تقریبا در همه کشور ها وجود دارد، گاهی اوقات برای مصرف به طور انحصاری دریک کشور وگاهی از عمده صنایع شرکتهای چند ملیتی است . منسوجات و پوشاک ازصنایع جهانی است و نقش مهمی در ایجاد یک اقتصاد مدرن تولیدی دارد.

مواد نساجی فنی و محصولات تولید شده در درجه اول برای خواص فنی و نوع عملکرد اهمیت دارند و سپس به ویژگی های زیبایی شناسی و یا تزئینی آن توجه می‌شود.

در این مقاله در مورد پارچه های 3 بعدی و ماشین آلات مربوط به آنها به صورت مروری بررسی و مطالعه به عمل آمده است.

کاربرد پارچه های 3 بعدی 

این پارچه‌ها به‌علت داشتن ساختمان سه بعدی و همچنین فضای خالی بین دو سطح پارچه، دارای خصوصیات متنوعی نظیر گردش هوای کافی داخل پارچه، قابلیت برگشت‌پذیری بی‌نظیر پس از اعمال نیرو، قابلیت جذب رطوبت به داخل ساختمان پارچه، نفوذپذیری هوا، قابلیت انتقال بخار آب از سطح پارچه و سبکی می‌باشند.

این خصوصیات کاربردهای متنوعی را برای این پارچه‌ها فراهم کرده است. مقاومت فشاری این پارچه‌ها تحت تأثیر نمره منوفیلامنت، زاویه اتصالات بین دوسطح آنها و تراکم پارچه می‌باشد. همچنین ضخامت‌های متفاوتی برای این پارچه‌ها قابل دسترس می‌باشد که البته سازندگان مختلف ماشین‌آلات بافت این نوع پارچه‌ها،  برای مصارف مختلف، به‌طور تخصصی ماشین مناسب را پیشنهاد می‌کنند.

محصول نساجی فنی می تواند به سه منظور مختلف استفاده شود:

1- پارچه ، بخشی از یک محصول دیگر باشد و به طور مستقیم به قدرت، عملکرد و سایر ویژگی های آن محصول کمک کند، مانند پارچه اسپیسر در لاستیک

2- پارچه ، به عنوان یک ابزار در یک فرایند برای تولید یک محصول دیگراستفاده شود. به عنوان مثال، پارچه های تصفیه در تولید مواد غذایی، لباس ماشین کاغذ در تولید کاغذ  ویا فیلتر.

3-  برای انجام یک یا چند تابع خاص، از جمله پارچه هایی که برای پوشش استادیوم، می توان از آن به تنهایی استفاده کرد.

کاربرد پارچه های3 بعدی در حال افزایش است . درصنایع اتومبیل سازی در قسمت داخلی خودرو، پارچه های سه بعدی بکار میرود. استفاده از خودرو و گاه سفرهای طولانی نیاز به راحتی و آسایش درون خودرو را افزایش می دهد به دلیل چرخش هوای چند برابر درپارچه های 3 بعدی، برای روکش صندلی و لایه داخلی صندلی،  داشبورد، سقف و در های ماشین استفاده میشود. بدین ترتیب میتوان خودرویی تغییر پذیر به وسیله پارچه داشت.
استفاده از پارچه های سه بعدی در صندلی هواپیما راحتی را برای مسافران فراهم می آورد، همچنین بدن در ارتباط با این پارچه ها کمتر عرق می کند.

امروزه زیبایی حرف اول را میزند استفاده از الیاف و پارچه ها ی رنگارنگ درتزیین معماری داخلی ساختمان هاو دکوراسیون به زیبایی منزل می افزاید. 

با پیشرفت صنعت پارچه سازی امروزه پارچه هایی از الیاف ارامید، اکتیو و سوپر اکتیو ساخته میشوند که یک قسمت کنترل کننده شرایط محیطی دارند و با توجه به آن عمل می کنند. این الیاف هوشمند دارای سنسورهایی هستند که توانایی اندازه گیری ارگان های حیاتی بدن (دما وفشار خون، رطوبت بدن، تعدادتنفس و شدت ضربان قلب) را دارندو بیشتر در صنایع فضانوردی، صنایع مربوط به امور پزشکی و زیست‌محیطی کاربرد دارند.

مزیت پارچه های سه بعدی برای کاربرد در منسوجات پزشکی به علت داشتن حالت بهینه از لحاظ برگشت پذیری بعد از اعمال فشار و همچنین توزیع فشار وارده به آن می باشد؛ علاوه بر آن انتقال رطوبت وحرارت تولید شده توسط بدن به لایه داخلی پارچه و نگهداشتن این دو فاکتور در حد قابل قبول برای بدن می باشد.

از جمله مزایای دیگر این پارچه، قابلیت شستشوی این پارچه با مواد ضدعفونی کننده با حفظ حالت، پس از شستشو می باشد. 

داشتن فاصله مناسب بین دو لایه پارچه و ثبات ابعادی و مقاومت بالا در برابرفشار ، جهت حصول اطمینان از گردش هوای کافی و کنترل درجه حرارت بدن از ویژگی هایی می باشد که پارچه های سه بعدی را برای کاربرد در لایی و رویه تشک ها، کفشهای بیماران دیابتی و یا ویلچرها مناسب ساخته است. خصوصیات ذکر شده ابتلا به زخمهای بستر در بیمارانی که دوره درمان طولانی مدت دارند را تا حدود 25% کم می کند. 

ساختار پارچه های سه بعدی

پارچه های 3 بعدی را میتوان بر اساس پروسه بافت و ساختار به پارچه 3بعدی ساده ، چند لایه و قائم طبقه بندی نمود.

یک پارچه اسپیسر تثبیت شده دارای اتصالاتی با زاویه بر روی برش است. برای حصول به مقاومت بهتر در برابر فشار و یا برش اتصالات متقاطع را می توان با نخ های اتصال مستقیم ترکیب نمود (شکل 1). 

شکل1) پارچه اسپیسربا اتصالات مستقیم و متقاطع 

ساختارپارچه ای بافته شده اسپسر ، نقش مهمی در طراحی پارچه های تکنیکال ایفا می کنند، زیرا نسبت استحکام به وزن در مقایسه با سایر سازه ها فوق العاده زیاد است . بنابراین، برای یک مجموعه داده شده از بارهای مکانیکی و محیطی، پارچه اسپسر اغلب باعث کاهش وزن ساختاری نسبت به اشکال دیگر می شود.

پارچه اسپسر تغییر شکل جانبی کمتر و مقاومت بیشتر در برابر انبساط دارد. با توجه به استحکام خاص خود، سختی خاص و ویژگی های دیگر، در برنامه های کاربردی با تکنولوژی بالا کار کردزیادری دارد.

استحکام کششی پارچه های اسپسربا اندازه گیری مقاومت پارچه در برابر نیروهای کششی ناشی از پیش استرس و بارهای خارجی سنجیده می شود و میزان نیروی کششی مستقیم مورد نیاز برای شکستن فیبر که ممکن است در جهت پیچ و تاب و پر شدن مواد  باشد، بررسی میشود. 

ازخواص مكانيكي قطعی پارچه هاي اسپسرمی توان به مقاومت كششي، مقاومت دربرابر پارگی و سختي آن اشاره نمود. سه جهت اصلی در مورد پارچه اسپیسردر یک سیستم مختصات x ،y  و z تعیین می شود (شکل2) .

محور x نشان دهنده جهت عرضی پارچه، محور y جهت طولی پارچه ومحور z نشان دهنده جهت عمودی پارچه یا پارچه دیوار است.

شکل  (2 ) ساختارزیگزاگ و مستطیلی  برای پارچه Spacer

اشکال سه بعدی برای پارچه اسپیسر  شامل دو پارچه ی قسمت پایینی و بالایی است که به طور همزمان بافته شده و پارچه ی دیوار که اتصال بین آنها را ایجاد نموده و ضخامت آن نیز بسته به کاربرد آن تعیین می شود.طراحی و ساخت پارچه های بافته شده، روش های تولید آنها تعیین می کند که بر خواص محصول نهایی چه تأثیر بگذارد (شکل 3 و 4 ).

(شکل5 ) ساختار هندسی پارچه اسپیسر در مقطع عرضی لایه بالایی به لایه پایینی باضخامت و فاصله تعیین شده وصل شده است

در پارچه های 3 بعدی میتوان با استفاده از ارتفاع متغیر اتصالات ، پارچه هایی با ضخامت متفاوت ساخت (شکل 6 و7 ).

در ساختارهای پارچه سه بعدی ضخامت یا بعد  Zنسبت قابل توجهی  به ابعاد X و Yدارد.

تعداد کمی از سیستم های تولید اتوماتیک موجود در بازار به صورت تجاری برای تولید پارچه های اسپسربه ویژه برای اشکال پیچیده توسعه یافته اند زیرا تولید آن با یک میزان مناسب دشوار است. 

یکی از ویژگی های مهم یک پارچه، توانایی آن در برخورد با سطوح پیچیده یا بسیار منحنی و آویزش آن به عنوان پوشش می باشد.  عناصر ساخت پارچه مثل تحرک نخ ها در ساختارپارچه، و همچنین استحکام کششی ذاتی الیاف بر روی خواص مقاومت در برابر پارگی پارچه اسپیسر تأثیر زیادی دارند. اگر نخها بتوانند با هم حرکت کند، مقاومت پارگی در مقایسه با موقعیتی که در آن نخها به صورت جداگانه شکسته می شود بالاتر است.

ماشین آلات بافت پارچه های سه بعدی

   امروزه سه تکنولوژی اساسی وجود دارد که قادر به ساخت پارچه های 3D هستند: : knitting, stitching and weaving..

3D-Knitted :پارچه های فشرده بافتنی سه بعدی حاوی پارچه های لایه های بالا و پایین و یک نخ انعطاف پذیر بین آنها در جهت z است که نشان دهنده ارتفاع پارچه Spacer می باشد.

 3D-stitching ساختارهای دوخت سه بعدی، یک فرایند مشابه برای بافندگی است با این تفاوت که نتایج در خواص تقویت پارچه در جهت z در عملیات تکمیل انجام میشود .

این عملیات شامل دوختن خشک یا لمینیت های الیاف رزین یا پلاستیک با استفاده از سوزن و نخ است. پارچه اسپیسر متشکل از دو لایه پارچه جداست که توسط یک سیستم نخ به یکدیگر دوخته میشوند.

سیستم Thread-linking اتصال بسیار قوی بین دو لایه پارچه ایجاد می کند و پس از پر شدن ساختار توخالی، تثبیت می شودو یک سطح با ابعاد ثابت را تضمین می کند.

تعاریف مختلفی برای پارچه های 3 بعدی مطرح کرده اند، اما محققین معتقدند پارچه 3 بعدی واقعی فقط به پارچه هایی گفته  میشود که فرایند تولید آنها یک مرحله ای باشد.

 پارچه های سه بعدی را می توان با تغییراتی در ماشینهای بافندگی معمولی و متداول تولید نمودبدین ترتیب که 2 سیستم نخ تار در دو گروه نقشه بافت متداول قرار می گیرند؛ یکی ازآنها به عنوان بافت زمینه است و دیگری دیواره و نخ فاصله بین دو سطح را میسازد.  

توسعه دستگاه های ویژه ای از ماشین بافندگی نوار ، امکان رسیدن به روند تولید جدیدی از پارچه های اسپسر را فراهم نموده است. 

در روش صنعتی تکنیک چهره به چهره بافت در یک ماشین بافت نوار، بافت همزمان دو پارچه است که بوسیله نخهای دیواره به هم متصل شده اند واین امر به وسیله سیستم کنترل انتقال نخ تارو پود اضافه امکانپذیر میباشد. انتظار می رود که پوشش نسبی پارچه های دیواره کمتر از پارچه های زمینی به علت درهم آمیختن بین تمام نخ های پیچشی و پود در پارچه های پایینی باشد ، از طرف دیگر، درهم آمیختن نخها با پارچه های دیواره تا 50٪ از تمام نخهای تار و پود می باشد.

برای  اجتناب ازتفاوت چگالی نخهای دیواره و بافت زمینه ، بافت ساده برای آن انتخاب شده است که کمترین  فاکتور پوششی را نسبت به سایر بافتها دارد و همینطورحداکثر ممکن آمیختگی نخهای اتصال با نخهای تار و پود بافت زمینه را بوجود می آورد و در  یک بافت ساده می تواند، محکمترین وسخت ترین ساختارهای بافت را داشته باشد .

شمای عرضی و کلی ماشین در شکل ( 8  ) نمایش داده شده است

شکل 8) تصویر کلی از بافت پاچه اسپیسر با بافت حوله ای 

پارچه های تولید شده با این دستگاه از نخ های مستقیم در جهت پود (طولی) که به داخل بافت وارد می شوند و به همراه نخ های مستقیم پود در جهت عرضی (متقاطع) ساخته می شوند. در دو جهت پارچه X , y  نخها مستقیم هستند. نخهای تار برای پودصفردرجه و 90 درجه آماده است.

انواع پارچه 3 بعدی تولید شده نخهایی در جهت X و Y دارند ( صفر درجه و 90 درجه به خوبی جهت Z که به تنهایی ضخامت پارچه را تعیین می کند ). 

در این پارچه نخهای اسپیسر ضخامت 20 میلیمتر را می سازند (شکل 9) .

پارچه 3 بعدی نشان داده شده در شکل (  10 ) از الیاف شیشه مقاوم در برابر اسید وباز با نخهای در جهت صفر و 90 درجه با 2400 تکس که با نخهای استپل پلی پروپیلن پوشیده شده، بافته شده است . نخهای تار از جنس پلی استر 16.9 تکس است .

نخهای اتصال جهت z از پلی استر منو فیلامنت با 0.3 میلیمتر ساخته شده تعداد سوزنهای تنظیم شده برای این پارچه 6 عد در هر اینچ است .

شکل(11 ) ساختار بافت پارچه 3 بعدی تاری پودی a جلو -b  پهلو  - c  بالا

ماشین بافت نوار

عملیات بافندگی روی ماشین بافت نوار مدل NFRE (Q) ( (J. Müller NFRE با بافت چهره به چهره(روبرو)با استفاده از دو سیستم نگهدارنده پود انجام شده است. (شکل 12).

میله شفت توسط یک موتور الکتریکی به جلو رانده میشود و حرکت چرخشی را به دهنه اختصاص داده شده وعناصر پود گذاری و برداشت منتقل میکند .دستگاههای تغذیه پود و کنترل پودها در قسمت بالای ماشین قرار دارند ، غلتک تارشامل مکانیسم توقف برای خروج پود می باشد .   

در شکل ترتیب عملیات و عبور نخها نشان داده شده است

( 2)نخ تار از غلتک تار عبور داده میشوند و بعد از یک چرخش(5)  از بین لامل رد می شوند(6) .که در صورت پارگی تار باعث قطع عملیات میشود .تمام اینها به طور مجزا برای همه تارها در شکل دهی دهنه مدیریت میشوند(7).  سپس از شانه میگذرد( 8) بطوریکه فرم و فاصله بین نخها را  در دهنه حفظ میکند وعملیات دفتین صورت میپذیرد و پود با ضربه آن در جای خود قرار میگیرد(10) .

1-    چارچوب غلکهای تار
2-    غلتک تار
3-    نخ تار
4-    وزنه
5-    غلتک عقب برنده
6-    لامل
7-    صفحه نورد
8-    منطقه بافت
9-    شانه
10-    بالابرنده
11-    تغذیه نخ کمکی
12-    تغذیه نخ پود
13-    شفت
14-    دهنه
15-    قاب ماشین

(شکل 12) نمای کناری از یک دستگاه بافندگی نوار است

در این نوع از ماشین آلات بافندگی باریک، نخ پود در سراسر عرض کامل صفحه پود بوسیله سوزن مخصوص گذاشته شده  است.

نخ پود با سایز مش مشخص بوسیله ضامن سوزن در سمت راست لبه پارچه و از طرف دیگر گرد بافت واقعی با پود گذاری بعدی حاصل می گردد .

دو رشته نخ پود تشکیل دهنه می دهند. مراحل فرمدهی ماشین گردبافت با یک ضامن سوزن روی ماشین بافت نوار صورت می گیرد .

با مراجعه به شکل( 13 ) دهنه با درجه 325 ازچرخش میل بادامک اصلی برای آماده سازی پود گذاری بعدی  بازشده است. این عمل با حرکت ضامن سوزن همزمانسازی شده است .( در جهت مقابل شانه در 325 درجه ، در همین زمان حلقه رشته پود قبلی زیر قاشقک ضامن سوزن سر می خورد .  

 سوزن بافندگی به 145 درجه یعنی بیشترین حالت پیشروی رسیده وسپس شروع به عقبگرد میکند همانطورکه در شکل 12 مشاهده میگردد . سوزن نگهدارنده نخ پود ، حلقه جدید ی که روی لایه پایینی دهنه  در قلاب سوزن 155 درجه دوخته میشود میسازد  .   

(شکل 13) حرکت سوزنهای بافت برای شکل دهی به لبه پارچه

(شکل 14 ) شمای هندسی نخهای تار در طول بافت پارچه 3 بعدی

1-    شانه

2-    دهنه بالایی پارچه اسپیسر   

        
3-    دهنه پایینی پارچه اسپیسر

4-    قاب نورد سطح پارجه پایینی

5-    نخ تار شناور بر لایه پایینی پارچه

6-    نخ تار مربوط به اتصال دو لایه بالایی وپایینی پارچه اسپیسر

(شکل 15) عناصر بافت ترتیب داده شده در جهت مختصات x , y ,z  در یک ماشین متفاوت بافت نوار

1-    مخزن برق پود

2-    هدایتگر پود

3-    نورد (جهت مختصات z )

4-    شانه (جهت مختصات x)

5-    نگهدارنده پود ( جهت مختصات  x , y)

6-     سوزن گردبافت (جهت مختصات x)

7-    پارچه 3 بعدی  

(شکل16)یک پیش شرط اولیه برای دستگاه بافندگی عریض  (Van De Wiele) پس ازتغییر برای بافت پارچه اسپیسر

17-ریل بالایی                                  9-نورد پارچه لایه پایینی                                          1-غلتک نخ تار پارچه دیواره
18-ریل پایینی                                10- نورد پارچه دیواره                                              2- غلتک نخ تار پارچه پایینی
19-بالا برنده اضافه                        11-متوقف کننده حرکت تار                                          3- بالا برنده نخ چله
20-غلتک بالابرنده                         12-متوقف کننده حرکت نخهای بالایی                             4- میله نگهدارنه چله
21-راه کمکی                               13-متوقف کننده حرکت نخهای پایینی                              5- غلتکهای جدا کننده
14-شانه                                  6- حمل کننده نخ
 15 -رپییر                                 7-  دستگاه تنظیم شیب
 16-پارچه بافته شده اسپیسر        8-  میل چکشک

بافت پارچه سه بعدی بر روی ماشینهای بافندگی حلقوی
 

ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺣﻠﻘﻮی ﺍﺯ ﺩﺭ ﻫﻢ ﺭﻓﺘﻦ ﻳﮏ ﻳﺎ ﭼﻨﺪ ﺩﺳﺘﻪ ﻧﺦ ﺷﮑﻞ ﻣﻴﮕﻴﺮﺩﺩ، ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻫﺎی ﻣﻨﺴﻮﺟﯽ ﺑﻮﺩﻩ ﮐﻪ ﺍﺯ ﻭﺍﺣﺪ ﻫﺎی ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻧﯽ ﺗﺤﺖ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎ Loops ﺗﺸﮑﻴﻞ ﺷﺪﻩ ﺍﻧﺪ . ﺩﻭﻧﻮﻉ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺑﺎ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﺣﻠﻘﻮی ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﺩ : ﺣﻠﻘﻮی ﭘﻮﺩی ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎی ﻧﺦ ﺩﺭ ﻋﺮﺽ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺗﺸﮑﻴﻞ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ ﻭﻟﯽ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎ ﺩﺭ ﻁﻮﻝ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎ ﺷﮑﻞ ﻣﯽ ﮔﻴﺮﺩ.

ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﺣﻠﻘﻮی ﭘﻮﺩی ﺍﺯ ﺳﻮﺯﻥ ﻫﺎی ﻭﻳﮋﻩ ﺍﻳﯽ ، ﺑﺮﺍی ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﮑﻞ ﻧﺦ ﻫﺎ ﺑﻪ ﺣﻠﻘﻪ ، ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻣﯽ ﺷﻮﺩ. ﻓﺎﮐﺘﻮﺭ ﻫﺎی ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮ ﻭﻳﮋﮔﯽ ﻫﺎی ﻣﻨﺴﻮﺟﺎﺕ ﺣﻠﻘﻮی ﺧﺼﻮﺻﻴﺎﺕ ﻧﺦ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﺳﻮﺯﻥ ﻫﺎ ﺩﺭ ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻭ ﺷﮑﻞ ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎﺳﺖ .

 این پارچه ها در حقیقت همان پارچه های پرزداری هستند که به دو لایه مجزای پرزدار بریده نشده اند . معمولا پارچه های پرز دار از دو لایه مجزا تشکیل شده اند که توسط نخ پرز به متصل شده اند.

شکل (17)پارچه حلقوی 3 بعدی

در این روش ۴ میله راهنمای نخ کار بافت لایه های زیرین و بالایی را بر روی دو میله سوزن متفاوت انجام می دهند و یک میله راهنمای نخ عمل اتصال این دو لایه را با نخ پرز بر عهده دارد. این نخها پس از تولید پارچه توسط تیغه ای بریده و دو پارچه پرز دار تولید می شود. چنانچه این نخ بریده نشود در این صورت پارچه تولیدی یک پارچه چند لایه و یا سه بعدی است.

پارچه های تولید شده بر روی ماشین های تریکو و یا کتان به دلیل انکه دارای یک میله سوزن هستند  مانند پارچه های یکرو سیلندر حلقوی پودی است. اما پارچه های تولیدی بر روی ماشین های پیچیده تر با دو میله سوزن مانند پارچه های اینترلاک حلقوی پودی است.

بنابر این پارچه های چند لایه و یا سه بعدی نمی توانند بر روی ماشین های تریکو بافته شوند. ماشین های راشل هر دو لایه خارجی این پارچه ها را بطور همزمان بر روی دو میله سوزن متفاوت تولید می کنند. بنابر این این امکان وجود دارد که هر کدام از لایه ها با طرحها و ساختارهای مختلفی بافته شود.

هر دو لایه توسط یک نخ واسط که به طور منظم از یک میله سوزن به میله سوزن دیگر در حرکت است،  بافته می شود. ماشین های راشل امروزی محدوده وسیعتری از نخها را تحت پوشش قرار می دهند و  سرعت بالایی دارند و علاه برتوانایی تنظیم فاصله دو لایه خارجی ، قابلیت بالایی برای تولید پارچه های چند لایه را نیز دارند.

یک نخ مستقیم با زاویه صفر درجه و در جهت طولی و یک نخ مستقیم پود با زاویه 90 درجه در جهت عرضی که به هم بخیه میشوند . این نوع پارچه ها فقط نخ در جهت X و Y دارند ولی به همان خوبی محور Z می توانند ایجاد ضخامت کنند .

شکل (18) -a نمای شماتیک از بافت حلقوی پودی 3 بعدی b -ماشین بافت 3 بعدی c - حرکت نخهای پود که در ماشین بافت

ﺩﺭ ﻓﻨﺎﻭﺭی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺍﺯ ﻳﮏ ﻧﺦ ﻣﺠﺰﺍ ﺗﺤﺖ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﺗﺎﺭ ﺗﺸﮑﻴﻞ ﺷﺪﻩ ﮐﻪ ﻋﻤﺪﺗﺎ ﺩﺭ ﺟﻬﺖ ﻁﻮﻟﯽ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻗﺮﺍﺭ ﻣﯽ ﮔﻴﺮﺩ .ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ﻭﻳﮋﮔﯽ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺍﻳﻦ ﺍﺳﺖ ﮐﻪ ﺣﻠﻘﻪ ﻫﺎی ﻣﺠﺎﻭﺭ ﻳﮏ ﺭﺝ ﺗﻨﻬﺎ ﺍﺯ ﻳﮏ ﺳﺮﻧﺦ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻧﺸﺪﻩ ﺍﻧﺪ .

ﺑﺮﺍی ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﻫﺮ ﺳﻮﺯﻥ ﺩﺭ ﺭﺍﺳﺘﺎی ﻋﺮﺽ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺑﺎﻳﺪ ﻧﺦ ﺭﺍ ﺍﺯ ﺭﺍﻫﻨﻤﺎی ﻣﺠﺰﺍﻳﯽ ﺩﺭﻳﺎﻓﺖ ﻧﻤﺎﻳﺪ.ﺭﺍﻫﻨﻤﺎ ﻭﻅﻴﻔﻪ ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﯽ ﻧﺦ ﺩﺭ ﺍﻁﺮﺍﻑ ﺳﻮﺯﻥ ﻭ ﭘﻴﭽﻴﺪﻥ ﺁﻥ ﺑﻪ ﺩﻭﺭ ﺳﻮﺯﻥ ﻫﺎ ﺩﺭ ﻁﻮﻝ ﻓﺮﺁﻳﻨﺪ ﺑﺎﻓﻨﺪﮔﯽ .ﺩﺍﺭﺩ.ﻅﺎﻫﺮ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﺣﻠﻘﻪ ﺩﺭ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﻭ ﭘﻮﺩی ﺷﺒﻴﻪ ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﻴﺒﺎﺷﺪ

ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺩﺭ ﺭﺍﺳﺘﺎی ﺭﺝ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺍﻧﻌﻄﺎﻑ ﭘﺬﻳﺮ ﺑﻮﺩﻩ ﻭ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻧﺶ ﻣﯽ ﺗﻮﺍﻧﺪ ﺍﻻﺳﺘﻴﮏ ﻳﺎ ﻏﻴﺮ ﺍﻻﺳﺘﻴﮏ ﺑﺎﺷﺪ.ﺧﻮﺍﺹ ﻣﮑﺎﻧﻴﮑﯽ ﺍﻳﻦ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎ ﺩﺭ ﻣﻮﺍﺭﺩ ﺑﺴﻴﺎﺭی ﺷﺒﻴﻪ ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻫﺎی ﺗﺎﺭی ﭘﻮﺩی ﻣﻌﺎﺩﻝ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.

ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺍﺯ ﻣﺰﻳﺖ ﻫﺎی ﻓﻨﯽ ﻭﻟﯽ ﻓﻨﺎﻭﺭی ﺣﻠﻘﻮی ، ﭘﻮﺩی ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻣﯽ ﻧﻤﺎﻳﻨﺪ.ﻋﻠﯽ ﺭﻏﻢ ﺍﻳﻨﮑﻪ ﻓﻨﺎﻭﺭی ﺣﻠﻘﻮی ﭘﻮﺩی ﺍﻏﻠﺐ ﺑﺎ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﭘﻮﺷﺎک ﺳﺮ ﻭ ﮐﺎﺭ ﺩﺍﺷﺘﻪ  حلقویﺗﺎﺭی ﺍﺳﺎﺳﺎ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭﻫﺎی ﻣﻮﺭﺩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺩﺭ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎی ﻓﻨﯽ ﺑﮑﺎﺭ ﺑﺮﺩﻩ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ .

ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻫﺎی ﮐﻪ ﻣﻮﺭﺩ ﺗﻮﺟﻪ ﻭﻳﮋﻩ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎی ﻓﻨﯽ ﺑﻮﺩﻩ ﻣﯽ ﺗﻮﺍﻥ ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻫﺎی ﺑﺎ ﻧﺦ ﭘﻮﺩ ﺍﻟﺤﺎﻗﯽ ﺗﺤﺖ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﺑﺎ ﻧﺦ ﭘﻮﺩ ﺍﺿﺎﻓﯽ ﻭ ﻧﻴﺰ ﺣﻠﻘﻮی ﭘﻮﺩی ﺑﺎ ﻧﺦ ﭘﻮﺩ ﺍﺿﺎﻓﯽ ﭼﻨﺪ ﺷﺎﻧﻪ ﺍﺷﺎﺭﻩ ﻧﻤﻮﺩ

درﭘﺎﺭﭼﻪ ﻫﺎی ﺣﻠﻘﻮی ﺗﺎﺭی ﻳﮏ ﺩﺳﺘﻪ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﻣﺎﺷﻴﻦ، ﺑﺪﻳﻦ ﺻﻮﺭﺕ است ﮐﻪ ﺻﻔﺤﺎﺗﯽ ﺍﺯ ﻧﺦ ﻫﺎی ﺗﻘﻮﻳﺖ ﮐﻨﻨﺪﻩ ﺗﺸﮑﻴﻞ ﺷﺪﻩ ﻭ ﺳﭙﺲ ﺍﺯ ﻧﺎﺣﻴﻪ  ﺑﺎﻓﻨﺪﮔﯽ ﻋﺒﻮﺭ ﻧﻤﻮﺩﻩ ﻭ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﭘﺎﺭﭼﻪ ﺑﻪ ﻳﮑﺪﻳﮕﺮ ﻣﺘﺼﻞ ﻣﯽ ﮔﺮﺩﻧﺪ.

ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺍﻳﻦ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﺑﺮﺍی ﺗﻘﻮﻳﺖ ﮐﺎﻣﭙﻮﺯﻳﺖ ﻫﺎﻳﯽ ﮐﻪ ﺑﺎﻳﺪ درﺑﺮﺍﺑﺮ ﻧﻴﺮﻭی ﻭﺍﺭﺩ ﺷﺪﻩ ﺩﺭ ﻫﻤﻪ ﺟﻬﺎﺕ ﻣﻘﺎﻭﻡ ﺑﺎﺷﻨﺪ، ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺍﺳﺖ.

نتیجه

استفاده از مواد و فرایند فن آوری  با هزینه بالا، با قدرت بالا و دوست دار محیط زیست که باعث افزایش وزن محصول می شود، نیاز به مواد به مراتب  سبک وزنترو نوآورانه را در سال های اخیربیشتر نموده است.

امروزه برای دستیابی به مواد سبک و با قدرت بالا و مقرون به صرفه که کمترین ضرر را برای محیط زیست داشته باشد بسیارحائز اهمیت است .

مواد توسعه یافته می تواند به طور قابل توجهی به سرعت سفر و برنامه های حمل و نقل  جهت بهره وری سوخت کمک کند، وهمچنین به انتظارات مصرف کننده و نیازهای نظامی با کاهش جرم یا وزن مواد در ساختار نهایی و بکارگیری تکنولوژهای هوشمند پاسخ مثبت دهد.   

نقش پارچه های 3 بعدی  به عنوان یکی از مهم ترین مواد سبک وزن در آینده، نه تنها به دلیل مواد بسیار سبک آن بلکه به خاطر نسبت سفتی به وزن نسبت به سایر سازه ها، بسیار متنوع است.همچنین یکی از روش های ممکن برای بهبود خواص کامپوزیت و تقویت آن با پارچه است.

پارچه های 3 بعدی به علت داشتن خواصی چون ضخامت ، مقاومت برشی، ثبات ابعادی،  تحمل پارگی وآسیب که برای بسیاری از برنامه های کاربردی مهم است می تواند در فناوریهای پیشرفته کاربرد داشته باشند. علاوه بر این، ساختارهای چند جهته آن با تقویت بیشتر در جهت ضخامت می تواند منجر به افزایش سختی و ویژگی های مقاومت شود.

منابع

     
•    Development of the Weaving Machine and 3D Woven Spacer Fabric Structures for Lightweight Composites Materials : M. Sc. Badawi, Said Sobhey A. M.  geb. am 08.03.1970 in Ägypten

•    3D Fabrics for Technical Textile Applications: By Kadir Bilisik, Nesrin Sahbaz Karaduman and Nedim Erman Bilisik ,Submitted: March 15th 2015Reviewed: July 14th 015Published: March 24th 2016 ,DOI: 10.5772/61224

•    https://www.intechopen.com/books/non-woven-fabrics/3d-fabrics-for-technical-textile-  applications

•    ﺁﺷﻨﺎﻳﯽ ﺑﺎ ﺳﺎﺧﺘﺎﺭﻫﺎی ﭘﺎﺭﭼﻪ، ﺑﺎﻓﺖ ﺣﻠﻘﻮی http://textiledb.com/5659-2/

•    Design and manufacture of 3D rectangular box-shaped fabrics
      Article (PDF Available) in Journal of Industrial Textiles • January 2017 with 105 Reads
DOI: 10.1177/1528083716685904

•    Process development for the manufacturing of flat knitted innovative 3D spacer fabrics for high performance composite applications,Von der Fakult¨at Maschinenwesen,der
      Technischen Universita¨t Dresden,zur Erlangung des akademischen Grades
      Doktoringenieur (Dr.-Ing.),angenommene Dissertation,M. Sc. Md. Abounaim,geb. am     04.06.1978 in Pirojpur, Bangladesh