سیستم جدید اندازه گیری سریع الیاف

ترجمه: آزاده موحد

 با این روش قطر الیاف(از µm 2/0)، انحنا و طول آن ها(کمتر از mm5/0( اندازه گیری می شود. آب به پراکنده شدن یکنواخت و سریع الیاف کمک می کند.

کل فرایند اندازه گیری از آماده سازی نمونه ها و اندازه گیری 20000 لیف کمتر از دو دقیقه طول می کشد. این سیستم خودتمیز شونده و خود پرشونده است و آب مورد استفاده در آن نیز در سه مرحله فیلتراسیون بازیابی می شود تا میزان آلودگی آن به کمترین مقدار خود برسد.

سیستم دیام اسکوپ برای اندازه گیری میکروالیاف شیشه، سرامیک و میکروالیاف مصنوعی به منظور تحقیق درباره آن ها و بررسی کنترل کیفیتشان مناسب است. این سیستم برای الیافی که انحراف آن ها از قطر استاندارد بالاست، از روشی سریع و دقیق برای اندازه گیری توزیع قطری الیاف استفاده می کند.

اصول عملکردی سیستم دیام اسکوپ

ابتدا الیاف با استفاده از کاتر برش داده شده و آماده سازی می شوند و سپس درون کاسه ای حاوی 120 میلی لیتر آب مقطر یا دیونیزه شده ریخته می شوند. برای پراکنده کردن الیاف در آب از یک هم زن مغناطیسی استفاده می شود.

پس از آن هر کدام از الیاف از فضای بین یک منشور راست گوشه و یک پنجره شیشه ای عبور داده می شوند، جایی که تصاویر با وضوح بالای الیاف توسط یک دیود نورافشان به کدهای دیجیتال تبدیل می شود. یک نرم افزار تخصصی هرکدام از تصاویر را در کمتر از ms 10 تجزیه و تحلیل می کند (شکل 1).

الگوریتم زیرپیکسل تخصصی ایجاد شده در سال 1990 که در تمامی محصولات مربوط به آنالیز نوری قطر الیاف (OFDA) نیز کاربرد دارد، برای اندازه گیری دقیق قطر در محدوده ی نوری گسترده ضروری می باشد. ابزار OFDA یک استاندارد ثبت شده برای اندازه گیری قطر الیاف در صنایع نساجی است.

مزایای مهم دیام اسکوپ

مهم ترین مزیت سیستم دیام اسکوپ نسبت به سایر سیستم های اندازه گیری نظیر جریان هوا، میکروسکوپ دستی و میکروسکوپ الکترونی پویشی توانایی آن در اندازه گیری هزاران لیف در مدت زمانی کوتاه و ارائه ی میانگین و توزیع قطری دقیق تر است.

توزیع قطری الیاف یک فاکتور مهم در رابطه با کارایی آن هاست و با انجام اندازه گیری های کافی بر روی الیاف (هزاران مورد و نه صدها) می توان آن را به طور دقیق به دست آورد.

سیستم دیام اسکوپ قطر الیاف را در محدوده µm 150-2/0 با یک بار کالیبراسیون اندازه گیری می کند و نیازی هم به تعویض لنزها نیست. منبع نوری حالت جامد و طراحی منحصر به فرد سیستم های اندازه گیری به این معناست که هیچ گونه انسدادی وجود ندارد و نیاز به تعمیر و نگهداری دستگاه نیز حداقل است. سیستم فوق دارای قابلیت تکرارپذیری خوبی نیز هست (شکل2).

الیاف در زمان اندازه گیری در آب معلق بوده و در نتیجه مشکل رایج مربوط به اندازه گیری قسمت پهن تر الیاف در اندازه گیری با سیستم اسلاید میکروسکوپی وجود ندارد (الیاف در هنگام قرار گیری بر روی اسلاید تمایل دارند بر روی قسمت عریض تر خود قرار بگیرند).

آماده سازی الیاف در این روش سریع و آسان است و الیاف فوق ظریف نیز دیگر گم نخواهند شد. این الیاف هنگام برش دادن با سایر الیاف کنار هم نگه داشته شده و به سرعت در آب پراکنده می شوند. در روش های دیگر که بر مبنای گرانش زمین می باشد، تعداد زیادی از الیاف فوق ظریف هنگام انداختن الیاف بر روی صفحه شیشه ای در هوا شناور و گم می شوند.

در روش فوق هیچ اپراتوری نقش ندارد و در نتیجه خطای اپراتور نیز نخواهیم داشت. اپراتور در سیستم های دستی اغلب از اندازه گیری الیاف ذوب شده و آسیب دیده غافل می شود. اپراتورها در سیستم دیام اسکوپ بر خلاف سایر سیستم ها که نیازمند آموزش طولانی مدت به اپراتورها بودند، به سرعت آموزش می بینند.

سیستم فوق فضای کمی اشغال کرده و همچنین نمونه ها پیش از اندازه گیری نیاز به خشک شدن ندارند.

اندازه گیری انحنای الیاف

در حال حاضر مبحث اندازه گیری انحنای الیاف شیشه ای، جدید و در دست تحقیق است چون پیش از این ابزاری برای اندازه گیری سریع انحنا در دسترس نبود. البته در تعدادی از مقالات به دست آمده از کمپانی BSC Electronics پیرامون ابزار اندازه گیری انحنای الیاف پشم گوسفند مباحثی مطرح شده بود.

اندازه گیری انحنای الیاف اندازه گیری زاویه خم شدن هر قطعه کوچک از لیف بر حسب درجه بر میلی متر است. میانگین انحنای الیاف بین 1 تا 100 درجه بر میلی متر می باشد. فاکتور انحنای الیاف ارتباط خوبی با حجم الیاف دارد و در نتیجه می توان خواص عایق بودن و بازیابی الیاف پس از فشرده سازی را از روی آن تخمین زد.

توزیع قطری الیاف

توزیع قطری الیاف هیستوگرام قطر هر یک از الیاف موجود در نمونه می باشد. هیستوگرام برای بیشتر الیاف حیوانی، پنبه و الیاف مصنوعی در محدوده µm 1 ثبت می شود. دیام اسکوپ به منظور ثبت هیستوگرام های دقیق تر از الیاف فوق ظریف، قطر آن ها را در محدوده µm 2/0 ثبت می کند.

کمپانی Bauer که از الیاف شیشه برای فیلتراسیون استفاده می کند اعلام کرد که توزیع قطری تا حد زیادی به عملکرد واسطه ها بستگی دارد  به ویژه در رابطه با کارایی فیلتراسیون و افت فشار.

نمونه های الیاف با میانگین قطری یکسان و توزیع قطری متفاوت می توانند رفتار بسیار متفاوتی از خود نشان دهند. برای مثال وزن 1 متر از نخی با میانگین قطری µm 10 و انحراف استاندارد µm 4، 5/11 درصد بیشتر از 1 متر از نخی با همان میانگین قطری و انحراف استاندارد µm 2 است.

کمپانی BSC Electronics، تامین کننده ابزار اندازه گیری الیاف پشم و کشمیر که در بیش از 30 کشور مورد استفاده می باشد، سیستم دیام اسکوپ را تولید کرده است.

این کمپانی بیش از دو دهه است که به طراحی و تولید ابزار اندازه گیری الیاف با استفاده از جدیدترین فناوری های ویدیویی دیجیتال می پردازد.