پارچه توری بافتنی: ساختار، انواع و کاربردهای صنعتی

پارچه توری بافتنی اساساً با توری بافته تفاوت دارد زیرا ساختار آن توسط حلقه های به هم پیوسته نخ یا سیم به جای عبور از نخ های تار و پود در زاویه قائمه . این معماری حلقه‌ای به مش بافتنی مجموعه‌ای از ویژگی‌ها می‌دهد که مش بافته شده نمی‌تواند تکرار شود: می‌تواند در جهت‌های مختلف کشیده شود و بدون تغییر شکل دائمی بازیابی شود، می‌تواند به شکل‌های سه‌بعدی پیچیده بدون برش یا چین‌شدن شکل بگیرد، و هنگامی که یک حلقه می‌شکند، آسیب به جای انتشار به عنوان یک نردبان در طول پارچه مهار می‌شود. دو دسته اصلی توری تار و توری بافتنی هستند که با جهتی که در آن حلقه‌های نخ تشکیل می‌شوند، متمایز می‌شوند. مش بافته شده با تار، که در آن حلقه ها به صورت عمودی در طول پارچه اجرا می شوند، ساختار غالب برای کاربردهای صنعتی، فیلتراسیون و معماری به دلیل ثبات ابعادی آن و توانایی تولید آن در طیف وسیعی از اندازه های دیافراگم از زیر میکرون تا چندین سانتی متر است. توری بافتنی، که در آن یک نخ منفرد به صورت افقی در عرض کشیده می‌شود، عمدتاً در کاربردهای پوشاک و اثاثه یا لوازم داخلی استفاده می‌شود که کشش و پرده‌بندی الزامات اولیه هستند.

ساختار حلقه بافتنی و پیامدهای مکانیکی آن

بلوک اصلی یک توری بافتنی کوک است - حلقه ای از نخ یا سیم که از حلقه زیر آن عبور می کند و خود توسط حلقه بالا ثابت می شود. این زنجیره حلقه به هم پیوسته ساختاری را ایجاد می کند که در آن هر دوخت به عنوان یک لولا کوچک عمل می کند. هنگامی که پارچه کشیده می‌شود، حلقه‌ها از شکل منحنی آرام خود به‌طور الاستیک تغییر شکل می‌دهند، بدون اینکه خود نخ نیاز به کشش قابل توجهی داشته باشد. به همین دلیل است که پارچه بافتنی می تواند تا حد زیادی گسترش یابد 20٪ تا 100٪ یا بیشتر در جهت کشش با نیروی نسبتاً کم، و سپس با برداشتن نیرو به ابعاد اولیه خود باز می گردد - به شرطی که ماده نخ بیش از حد الاستیک خود تحت فشار قرار نگیرد.

هندسه حلقه توسط چندین پارامتر مرتبط به هم که ماشین بافندگی کنترل می کند تعریف می شود: طول دوخت (طول نخ در یک حلقه کامل)، فاصله وال (فاصله بین ستون های مجاور حلقه ها)، و فاصله دوره (فاصله بین ردیف های مجاور حلقه ها). طول بخیه بیشتر باعث ایجاد توری شل تر و بازتر با دیافراگم های بزرگتر و قابلیت انبساط بیشتر می شود. طول دوخت کوتاه تر، مش متراکم تر و محکم تر با دیافراگم های کوچکتر و ثبات ابعادی بیشتر ایجاد می کند. اندازه دیافراگم - دهانه بین حلقه‌های مجاور - پارامتر عملکرد اولیه برای کاربردهای فیلتراسیون و جداسازی است، جایی که مش باید به اندازه ذرات خاصی اجازه عبور دهد و در عین حال ذرات بزرگ‌تر را حفظ کند. در یک مش بافتنی، دیافراگم یک مربع یا مستطیل دقیق مانند یک توری بافته نیست. این یک دهانه نامنظم و تقریباً بیضوی است که اندازه مؤثر آن به هندسه دوخت و کشش اعمال شده به پارچه بستگی دارد.

مش بافتنی تار در مقابل مش بافتنی: دو مسیر تولید متمایز

تمایز بین بافتن تار و پود صرفاً یک جزییات ساخت نیست. رفتار مکانیکی اساسی مش و مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف را تعیین می کند. جدول زیر تفاوت های ساختاری و عملکردی بین دو روش بافندگی را نشان می دهد.

بافندگی تار از ماشینی استفاده می کند که در آن هر سوزن با نخ مخصوص خود از یک تیر تار تغذیه می شود - قرقره بزرگی که صدها یا هزاران انتهای نخ موازی را در خود جای می دهد. نخ‌ها توسط مجموعه‌ای از میله‌های راهنما هدایت می‌شوند که بین سوزن‌ها تاب می‌خورند و نخ را در یک الگوی از پیش تعیین‌شده دور هر سوزن می‌پیچند تا بخیه شکل بگیرد. را راشل و تریکو ماشین‌های بافندگی تار دو نوع اصلی هستند، که ماشین‌های راشل به دلیل اینکه می‌توانند نخ‌های سنگین‌تر و الگوهای بخیه پیچیده‌تری را تحمل کنند، اسباب کار برای مش‌های صنعتی هستند. یک دستگاه راشل مدرن می‌تواند توری با اندازه‌های دیافراگم تقریباً تقریباً ببافد 50 میکرون تا بیش از 10 میلی متر با تغییر الگوی دوخت، اندازه نخ و گیج دستگاه - تعداد سوزن ها در هر اینچ، که از 6 گیج (درشت، روزنه های بزرگ) تا 40 گیج (دریچه های ریز و کوچک) و بیشتر برای ماشین های تخصصی متغیر است.

مش بافتنی فلزی: مواد سیمی و عملکرد صنعتی

توری فلزی بر روی ماشین‌های بافندگی تخصصی تولید می‌شود که به جای نخ، سیم را به کار می‌گیرند، با قطر سیم‌های متفاوت از 0.035 میلی متر (35 میکرون) تا بیش از 1.0 میلی متر بسته به کاربرد مواد سیم به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت دما و استحکام مکانیکی آن تحت شرایط عملیاتی خاص انتخاب می شود. فولاد ضد زنگ - درجه‌های 304، 316 و 310 - متداول‌ترین خانواده مواد است، با 316L برای محیط‌های دریایی و شیمیایی به دلیل محتوای مولیبدن آن که مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای ناشی از کلرید را ایجاد می‌کند. برای کاربردهای در دمای بالا مانند فیلتر کردن گاز خروجی یا شعله گیر، اینکونل 600 یا 625 آلیاژهای مبتنی بر نیکل به دلیل حفظ استحکام کششی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بیش از 800 درجه سانتیگراد استفاده می شوند، جایی که فولاد ضد زنگ یکپارچگی مکانیکی خود را از دست می دهد.

فرآیند بافندگی برای مش فلزی اساساً شبیه بافندگی نساجی است، اما دستگاه باید به طور قابل ملاحظه ای قوی تر باشد. سوزن‌های بافندگی، سینک‌ها و میله‌های راهنما از فولاد ابزار سخت‌شده ساخته شده‌اند و قاب دستگاه تقویت شده است تا نیروهای بیشتری را که برای خم شدن و تشکیل سیم‌های فلزی به حلقه‌ها لازم است، کنترل کند. سیم باید دارای قطر ثابت و سطح صاف باشد تا بدون گیرکردن از راهنماها عبور کند و باید انعطاف پذیری کافی برای تبدیل شدن به یک حلقه بدون شکستگی داشته باشد. را استحکام کششی سیم - معمولاً 500 تا 800 مگاپاسکال برای سیم بافندگی فولاد ضد زنگ آنیل شده - حداکثر تراکم دوخت قابل دستیابی و سرعت شکل گیری دستگاه را تعیین می کند. پس از بافندگی، توری فلزی ممکن است کالندر شود - بین غلتک های فشار - عبور داده شود تا سطح را صاف کند و هندسه دیافراگم یکنواخت تری برای کاربردهای فیلتراسیون ایجاد کند که در آن حفظ ذرات ثابت ضروری است.

فیلتراسیون و جداسازی: بزرگترین بازار برنامه

توری بافتنی یک جزء حیاتی در فیلتراسیون صنعتی است، جایی که ساختار سه بعدی آن فیلتراسیون عمقی را فراهم می کند - ذرات نه تنها روی سطح بلکه در ضخامت مش محبوس می شوند - برخلاف فیلتراسیون سطحی دو بعدی پارچه سیم بافته شده. ساختار بافتنی یک مسیر پر پیچ و خم برای جریان سیال ایجاد می کند، با حلقه های به هم پیوسته شبکه ای از کانال ها را تشکیل می دهند که ذرات کوچکتر از اندازه دهانه اسمی را از طریق ترکیبی از مکانیسم های رهگیری مستقیم، ضربه اینرسی و انتشار می گیرند. راندمان فیلتراسیون برای اندازه ذرات معین به مش بستگی دارد سطح ویژه، حجم خالی و قطر سیم یا نخ ، که همه آنها توسط پارامترهای بخیه کنترل می شوند.

فیلترهای توری بافتنی در چندین پیکربندی استاندارد برای مصارف صنعتی ساخته می شوند. حذف کننده های مه (همچنین دمیستر نامیده می‌شود) از لایه‌های توری سیمی بافتنی برای ادغام قطرات مایع از جریان‌های گاز با ایجاد سطح بالایی استفاده می‌کنند که قطرات بر اثر گرانش به آن برخورد می‌کنند، به هم می‌پیوندند و تخلیه می‌شوند. یک پد حذف کننده مه معمولی از چندین لایه توری بافتنی با کسر خالی تشکیل شده است. 95% تا 98% و a specific surface area of 200 to 500 square meters per cubic meter, capable of removing droplets down to 3 to 5 microns in diameter with a pressure drop of only a few millibars. The mesh is knitted from wire with a diameter of 0.1 mm to 0.3 mm, and the pad is fabricated by layering the knitted mesh, compressing it to the desired density, and enclosing it in a support grid. The material selection—stainless steel, polypropylene, PTFE, or Hastelloy—is driven by the chemical composition and temperature of the process stream.

کاربردهای معماری و سایه انداز

توری بافتنی به یک ماده مهم در طراحی نمای معماری تبدیل شده است، جایی که به طور همزمان به عنوان یک وسیله سایه بان، یک صفحه بصری و یک عنصر زیبایی شناختی معماری عمل می کند. توری در سرتاسر نمای ساختمان در پانل‌هایی کشیده می‌شود که می‌توانند ارتفاعات را از کف تا کف بپوشانند و در عین حال دید بیرونی را برای ساکنان حفظ کنند، افزایش گرمای خورشیدی روی پوشش ساختمان را کاهش می‌دهند. عملکرد نوری یک توری بافتنی معماری با آن تعریف می شود درصد مساحت باز -نسبت سطح دیافراگم به کل سطح پارچه - که معمولاً بین 20٪ تا 70٪ برای کاربردهای نما متغیر است. شبکه ای با 40 درصد فضای باز، 40 درصد نور فرودی را منتقل می کند و 60 درصد را مسدود می کند و بار خنک کننده را بر روی ساختمان کاهش می دهد و در عین حال سطحی از حریم خصوصی را در ساعات روشنایی روز که فضای بیرونی روشن تر از فضای داخلی است، فراهم می کند.

مش معماری معمولاً از سیم فولادی ضد زنگ - درجه 316 برای استفاده بیرونی در محیط های خورنده - با قطر سیم 0.5 میلی متر تا 1.5 میلی متر بافته می شود و وزن پارچه را تولید می کند. 2 تا 8 کیلوگرم در متر مربع . پانل توری کششی از طریق یک قاب محیطی یا از طریق سیستم های کششی کابلی که مش را برای مقاومت در برابر انحراف و لرزش ناشی از باد از قبل بارگذاری می کند، به سازه ساختمان متصل می شود. طراحی ساختاری تاسیسات مش معماری نیازمند تحلیل مهندسی باد است که تخلخل مش را به حساب می آورد. ضرایب فشار باد برای یک مش متخلخل کمتر از ضرایب فشار باد برای یک پانل روکش جامد است زیرا بخشی از باد از روزنه ها عبور می کند و اختلاف فشار خالص را کاهش می دهد. تامین کننده مش مشخصات افت فشار الگوی مش خاص را ارائه می دهد و مهندس سازه از این داده ها برای محاسبه بارهای باد بر روی سازه نگهدارنده استفاده می کند.

مش بافتنی مصنوعی: پلیمرها برای محیط های تخصصی

مش های بافتنی پلیمری مصنوعی دامنه کاربرد را فراتر از آن چیزی است که مش های فلزی می توانند از نظر اقتصادی به آن رسیدگی کنند، به ویژه در محیط های شیمیایی تهاجمی، در محصولات مصرفی سبک وزن، و در کاربردهای پزشکی که فلز ناسازگار است. انتخاب پلیمر برای یک توری بافتنی توسط مقاومت شیمیایی، محدوده دما و الزامات مکانیکی کاربرد هدایت می شود.

• پلی استر (PET): رایج ترین مواد مش مصنوعی، استحکام کششی خوب، مقاومت عالی در برابر اسیدها و حلال های آلی و دمای سرویس مداوم تا 120 درجه سانتیگراد را ارائه می دهد. به طور گسترده در مش های چاپ روی صفحه، فیلترهای استخر و غربالگری حشرات معماری استفاده می شود. مش پلی استر معمولاً به صورت تار بافته می شود و سپس در دمایی بالاتر از انتقال شیشه ای آن تنظیم می شود تا هندسه دوخت را تثبیت کند و در ابعاد دیافراگم قفل شود.
• پلی آمید (نایلون 6 یا 6.6): چقرمگی و مقاومت سایشی بالاتری نسبت به پلی استر دارد و در برابر مواد قلیایی مقاومت عالی دارد. در تسمه نقاله برای پردازش مواد غذایی استفاده می شود، جایی که توری باید در برابر تمیز کردن مکرر با مواد شوینده قلیایی مقاومت کند. نایلون رطوبت را جذب می کند - تا 4٪ در رطوبت نسبی 65٪ - که باعث تغییرات ابعادی جزئی می شود که باید در کشش مش در نظر گرفته شود.
• پلی پروپیلن (PP): سبک و از نظر شیمیایی بی اثر، با مقاومت عالی در برابر اسیدها، قلیاها و اکثر حلال های آلی. چگالی کم آن (0.90 تا 0.92 g/cm³) آن را برای کاربردهای مش شناور در تصفیه آب مناسب می کند. محدودیت دمایی تقریباً 80 درجه سانتی گراد استفاده از آن را در فرآیندهای گرم محدود می کند.
• PTFE (تفلون): پلیمر درجه یک برای محیط های شیمیایی شدید، با مقاومت شیمیایی تقریباً جهانی و دمای سرویس مداوم تا 260 درجه سانتیگراد. مش بافتنی PTFE در سخت‌ترین کاربردهای فیلتراسیون - اسیدهای غلیظ داغ، بازیافت حلال و پردازش دارویی - در جایی که هیچ پلیمر یا فلز دیگری سازگار نیست، استفاده می‌شود. هزینه بالای نخ PTFE استفاده از آن را به کاربردهایی محدود می کند که بی اثر بودن شیمیایی آن ضروری است.
• PEEK (پلی اتر کتون): یک ترموپلاستیک با کارایی بالا که برای مش های بافتنی در صنایع هوافضا، نفت و گاز و کاربردهای ایمپلنت پزشکی استفاده می شود که در آن ترکیبی از مقاومت در برابر دمای بالا (250 درجه سانتی گراد مداوم)، مقاومت شیمیایی عالی و زیست سازگاری مورد نیاز است. مش بافتنی PEEK به عنوان تقویت کننده در ساختارهای کامپوزیتی و به عنوان مش مهار پیوند استخوان در جراحی ستون فقرات استفاده می شود.

مش بافتنی محافظ رسانا و EMI

مش فلزی بافتنی به عنوان یک واشر محافظ و مواد زمینی با تداخل الکترومغناطیسی موثر عمل می کند و از مسیر رسانای پیوسته ارائه شده توسط حلقه های فلزی به هم پیوسته استفاده می کند. هنگامی که بین دو سطح جفت شونده - مانند درب محفظه و چارچوب - فشرده می شود، توری بافتنی با بی نظمی های سطح مطابقت دارد و نقاط تماس متعددی ایجاد می کند که مجموعاً یک مسیر الکتریکی با امپدانس کم را در سراسر اتصال ایجاد می کند. اثر محافظتی یک واشر توری بافتنی به این بستگی دارد هدایت مواد سیم، فشار تماس و نسبت تراکم مش . یک توری بافتنی با روکش فولادی با روکش قلع که تا 25 درصد ضخامت اصلی خود فشرده شده است، می‌تواند به اثربخشی محافظ 80 تا 100 دسی‌بل در محدوده فرکانسی از 100 مگاهرتز تا 10 گیگاهرتز دست یابد که برای اکثر الزامات EMI تجاری و نظامی کافی است.

ساختار بافتنی به‌ویژه برای کاربردهای واشر EMI مناسب است، زیرا رفتاری انعطاف‌پذیر و فنر مانند را ارائه می‌کند که فشار تماس را در هزاران سیکل فشرده‌سازی و از طریق انبساط حرارتی و انقباض مواد محفظه حفظ می‌کند. مش معمولاً به عنوان یک لوله پیوسته گره می خورد و سپس با عبور دادن آن از طریق قالبی که سطح مقطع را تعیین می کند، به نمای واشر مورد نظر - گرد، مستطیلی یا D شکل تبدیل می شود. یک هسته الاستومری، معمولاً سیلیکون یا نئوپرن، می تواند در مرکز لوله بافتنی وارد شود تا نیروی فشرده سازی اضافی ایجاد کند و یک مهر و موم محیطی ایجاد کند که از ورود رطوبت و گرد و غبار در کنار عملکرد محافظ EMI جلوگیری می کند. این واشر ترکیبی استاندارد در محفظه های مخابراتی در فضای باز، تجهیزات الکترونیکی وسایل نقلیه نظامی، و خلیج های اویونیک هوافضا است.

مش نساجی پزشکی: زیست سازگاری و ادغام بافت

مش بافتنی نقش مهمی در دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت دارد، به ویژه در مش های ترمیم کننده فتق و پرولاپس اندام لگن پشتیبانی می کند . مش به عنوان داربستی عمل می کند که بافت ضعیف یا آسیب دیده را تقویت می کند و پشتیبانی مکانیکی را فراهم می کند در حالی که به بافت خود بیمار اجازه می دهد از طریق روزنه های مش رشد کند - فرآیندی که یکپارچه سازی یا ادغام بافت نامیده می شود. مش باید زیست سازگار، استریل‌پذیر و مهندسی شده با اندازه منافذی باشد که به اندازه کافی بزرگ باشد تا اجازه عبور ماکروفاژ برای مقاومت در برابر عفونت را بدهد (معمولاً بالاتر از 75 میکرون) و در عین حال به اندازه کافی کوچک باشد که پشتیبانی مکانیکی مؤثری را ارائه دهد. پرکاربردترین مواد هستند تک رشته پلی پروپیلن (PP) و چند رشته پلی استر (PET). ساختار بافتنی یک الگوی تار بافته است که برای متعادل کردن استحکام کششی، انعطاف‌پذیری و ارتقای رشد منظم بافت طراحی شده است.

ساختار بافتنی یک مش جراحی با آن مشخص می شود تخلخل، اندازه منافذ، و چگالی منطقه ای . یک مش پلی پروپیلن سبک معمولی دارای تخلخل 60 تا 70 درصد، اندازه منافذ 1.0 تا 1.5 میلی متر و چگالی منطقه ای 30 تا 45 گرم بر متر مربع است. این پارامترها توسط الگوی بافندگی - اغلب یک دوخت اطلس یا ستون با منبت - و قطر نخ، که برای تک رشته پلی پروپیلن معمولاً 0.08 تا 0.12 میلی متر است، کنترل می شود. توری پس از بافندگی برای تثبیت هندسه بخیه و ایجاد حافظه شکلی تنظیم می شود که به تور اجازه می دهد تا از طریق یک تروکار لاپاراسکوپی وارد شود و سپس به حالت اولیه خود بازگردد. ناهمسانگردی مکانیکی توری بافتنی - استحکام کششی و ازدیاد طول آن در جهت طولی و عرضی متفاوت است - باید جهت مطابقت با جهت بارگذاری فیزیولوژیکی بافت ترمیم شده باشد.

مش ژئوتکستایل و عمران

ژئوتکستایل های توری بافتنی عملکردهایی را در مهندسی عمران انجام می دهند که از ژئوتکستایل های رایج تر بافته شده و غیر بافته متمایز است. در جایی که ترکیبی از ژئوتکستایل بافتنی استفاده می شود استحکام کششی بالا، اندازه منافذ کنترل شده و توانایی انطباق با سطوح نامنظم مورد نیاز است. کاربردهای اولیه تشک های کنترل فرسایش، شبکه های تثبیت شیب و شبکه های تقویتی برای خاک و چمن است. مش از نخ پلی استر یا پلی پروپیلن با استحکام بالا با استحکام کششی 50 تا 200 کیلونیوتن بر متر در جهت بار اولیه گره خورده است و روزنه ها - معمولاً 5 میلی متر تا 20 میلی متر - به گونه ای طراحی شده اند که اجازه نفوذ ریشه و زهکشی آب را بدهد و در عین حال ذرات خاک را حفظ کرده و در هنگام وقوع باران سنگین از سطح زمین جلوگیری کند.

ساختار بافتنی مزیتی نسبت به ژئوتکستایل های بافته شده در آن ایجاد می کند مقاومت در برابر باز شدن در هنگام برش یا سوراخ شدن . یک ژئوتکستایل بافته شده، هنگامی که در محل بریده می شود تا در اطراف یک مانع قرار گیرد، نیاز به برش یا دوخت لبه دارد تا از باز شدن بافت در امتداد لبه بریده جلوگیری شود. یک ژئوتکستایل بافتنی، به دلیل ساختار حلقه به هم پیوسته، ذاتاً در برابر باز شدن مقاوم است و می‌توان آن را به شکلی در مزرعه بدون عملیات لبه‌های اضافی برش داد. توری همچنین نسبت به مشابه بافته‌شده قابل انبساط‌تر است - کشیدگی معمولی در هنگام شکست 15 تا 30 درصد برای ژئوتکستایل بافتنی در مقابل 10 تا 15 درصد برای بافت بافته شده - که به آن اجازه می‌دهد تحت بارهای موضعی بدون پارگی تغییر شکل دهد، که یک مشخصه مهم برای کاربردها در یخ زدگی یا یخ زدگی است.