Evaluation of Wrapper Fibre Percentage in Lyocell Air-Jet Spun Yarns: Development of a New Method and Analysis of Its Relationship to Yarn Properties
यह शोध पत्र ल्योसेल एयर-जेट स्पन यार्न में रैपर फाइबर प्रतिशत को मापने के लिए एक वस्तुनिष्ठ, नियम-आधारित विधि प्रस्तुत करता है और यह प्रदर्शित करता है कि जबकि यह प्रतिशत कम नोजल स्पेसिंग पर चरम पर होता है, यार्न टेनसिटी (तनाव शक्ति) और एलॉन्गेशन (दीर्घता) रैपर सामग्री के साथ एक गैर-रैखिक संबंध प्रदर्शित करते हैं, जो अंततः बेहतर यांत्रिक गुणों और कम हेयरिनेस के लिए लंबी नोजल स्पेसिंग का पक्ष लेते हैं।
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एक धागे को केवल एक एकल, ठोस तार के रूप में नहीं, बल्कि एक विशिष्ट संरचना द्वारा एक साथ रखे गए सूक्ष्म रेशों के एक समूह के रूप में कल्पना करें। आधुनिक कपड़ा निर्माण में, इस समूह को बनाने के सबसे कुशल तरीकों में से एक एयर-जेट स्पिनिंग है। रेशों को रस्सी की तरह आपस में मरोड़ने के बजाय, एक मशीन उन्हें घूमती हुई हवा के झोंकों से खींचती है। यह बल कुछ रेशों को मुख्य समूह से बाहर निकालता है और उन्हें बाहर की ओर लपेट देता है, जिससे एक सुरक्षात्मक आवरण (शेल) बन जाता है जो आंतरिक रेशों को अपनी जगह पर लॉक कर देता है। इसका परिणाम एक ऐसा सूत (यार्न) होता है जो मजबूत, चिकना और तेजी से उत्पादित होता है, जो इसे कपड़ों से लेकर चिकित्सा वस्त्रों तक के लिए पसंदीदा बनाता है। हालाँकि, इस सूत की मजबूती और अहसास पूरी तरह से आंतरिक कोर और बाहरी आवरण के बीच के संतुलन पर निर्भर करता है। यदि बहुत अधिक रेशे बाहर आ जाते हैं, तो सूत रोएदार और कमजोर हो सकता है; यदि बहुत कम होते हैं, तो यह बिखर सकता है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात को गिनने के लिए संघर्ष कर रहे थे कि कितने रेशे बाहरी आवरण के हैं बनाम कितने आंतरिक कोर के हैं, क्योंकि वे अक्सर ऐसी विधियों पर निर्भर थे जो धीमी, कठिन थीं या जिनमें मानवीय अनुमान की बहुत गुंजाइश थी।
चेक गणराज्य के टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ लिबेरेक की शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन सूतों के भीतर देखने का एक नया, अधिक सटीक तरीका विकसित करके इस समस्या का समाधान किया है। उन्होंने लाइोसेल (Lyocell) नामक एक विशिष्ट प्रकार के रेशे पर ध्यान केंद्रित किया, जो लकड़ी की लुगदी से बना एक पदार्थ है और अपनी कोमलता, मजबूती और पर्यावरण के अनुकूल होने के लिए जाना जाता है। शोधकर्ता यह समझना चाहते थे कि स्पिनिंग मशीन की एक विशिष्ट सेटिंग—रेशों को खिलाने वाले रोलर्स और उन्हें घुमाने वाले नोजल के बीच की दूरी—सूता की संरचना को कैसे बदलती है। उन्होंने तीन अलग-अलग दूरियों पर सूत तैयार किए: एक मानक सेटिंग, एक छोटी दूरी, और एक लंबी दूरी। उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या इस अंतराल (गैप) को बदलने से बाहरी रेशों और आंतरिक रेशों का अनुपात बदलता है, और क्या उस बदलाव से सूत मजबूत या कमजोर होता है।
इस गिनती की समस्या को हल करने के लिए, टीम ने पहले रेशों को मैन्युअल रूप से अलग करने की कोशिश की, लेकिन पाया कि बाहरी रेश आपस में इतनी मजबूती से उलझे हुए थे कि उन्हें अलग करने से संरचना नष्ट हो जाती थी। फिर वे एक सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) की ओर मुड़े, जिसमें उन्होंने सूत के अत्यंत पतले खंडों को काटकर रेशों को बगल से देखा। पिछली विधियों में एक मानव विशेषज्ञ को उन स्लाइसों को देखने और यह तय करने की आवश्यकता होती थी कि कौन से रेशे "कोर" हैं और कौन से "रैपर" (आवरण), इसके आधार पर कि वे कैसे दिखते हैं। यह व्यक्तिपरक था, जिसका अर्थ था कि दो अलग-अलग विशेषज्ञ एक ही रेशे को अलग तरह से गिन सकते थे। शोधकर्ताओं ने एक नई विधि बनाई जो इस अनुमान को हटा देती है। उन्होंने छवि में प्रत्येक एकल रेशे के क्रॉस-सेक्शन के आकार को मापा। वे जानते थे कि जो रेशे सूत के बिल्कुल केंद्र में सीधे नीचे की ओर चलते हैं, वे पूर्ण वृत्त (सर्कल) जैसे दिखेंगे, जबकि जो रेशे बाहर की ओर लिपटे हुए होते हैं, उन्हें एक कोण पर काटा जाता है, जिससे वे बड़े, खींचे हुए अंडाकार (ओवल) के रूप में दिखाई देते हैं। एक सख्त नियम निर्धारित करके कि कोई भी रेशा जो एक विशिष्ट आकार से बड़ा है, वह बाहरी आवरण का हिस्सा होगा, वे कंप्यूटर को गिनती करने दे सके। उन्होंने इस नियम को परिष्कृत भी किया ताकि केंद्र के पास स्थित बड़े रेशों को अनदेखा किया जा सके, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि केवल वास्तविक बाहरी परत को ही गिना जाए।
इस नई, वस्तुनिष्ठ विधि का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि मशीन के हिस्सों के बीच की दूरी का सूत की संरचना पर गहरा प्रभाव पड़ता है। जब उन्होंने सबसे कम दूरी का उपयोग किया, तो सूत में बाहरी रैपर रेशों का उच्चतम प्रतिशत था, जो कुल रेशों का लगभग तीस प्रतिशत तक पहुँच गया। जैसे-जैसे उन्होंने दूरी बढ़ाई, बाहरी रेशों की संख्या बदली, लेकिन यह किसी सरल सीधी रेखा में नहीं था। सबसे आश्चर्यजनक खोज यह थी कि इस संरचना ने सूत की मजबूती को कैसे प्रभावित किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि शुरू में अधिक बाहरी रेशों के होने से सूत मजबूत हुआ, लेकिन केवल एक सीमा तक। एक बार जब बाहरी रेशों का प्रतिशत एक निश्चित सीमा से अधिक हो गया, तो सूत वास्तव में कमजोर हो गया। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बाहरी रेश, जो एक कोण पर लिपटे होते हैं, उतनी कुशलता से खिंचाव नहीं झेल पाते जितने कि सीधे आंतरिक रेश। यदि वे बहुत अधिक हैं, तो तोड़ने की कोशिश करने वाला बल इस तरह वितरित हो जाता है जिसे रेशे संभाल नहीं पाते, जिससे सूत जल्दी टूट जाता है।
अध्ययन ने अन्य गुणों पर भी गौर किया, जैसे कि टूटने से पहले सूत कितना खिंचता है और सतह से कितने ढीले रेशे बाहर निकले हुए हैं, जिसे 'हेयरिनेस' (रोएदार होना) कहा जाता है। परिणामों ने दिखाया कि मशीन के हिस्सों के बीच की दूरी बढ़ाने से सूत मजबूत होता है और टूटने से पहले अधिक खिंच सकता है। साथ ही, एक लंबी दूरी से बाहर निकलने वाले ढीले रेशों की संख्या कम हो गई, जिसके परिणामस्वरूप एक चिकना सूत प्राप्त हुआ। यह सुझाव देता है कि स्पिन होने से पहले रेशों को यात्रा करने के लिए अधिक स्थान देने से वे बेहतर ढंग से संरेखित (align) हो सकते हैं और एक अधिक सघन, कुशल संरचना बना सकते हैं। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि दूरी के साथ रेशों के पैकिंग की कसावट में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं आया, लेकिन रेशों की व्यवस्था में बदलाव आया। यह जानकर कि बाहरी रेशों का प्रतिशत इतना अधिक हो कि वे सूत को थामे रखें लेकिन इतना अधिक भी न हो कि वे कोर को कमजोर कर दें, निर्माता बेहतर गुणवत्ता वाले वस्त्रों का उत्पादन कर सकते हैं। रेशों को गिनने की यह नई विधि इन जटिल संरचनाओं को समझने के लिए एक विश्वसनीय उपकरण प्रदान करती है, जो अनुमान से आगे बढ़कर एक स्पष्ट, नियम-आधारित समझ की ओर ले जाती है कि एयर-जेट स्पन सूत कैसे बनाए जाते हैं।
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