پارامترهای موثر بر برش پارچه با لیزر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم مهندسی، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران

2 گروه مهندسی مکانیک و مکاترونیک، پردیس بین المللی کیش دانشگاه تهران

چکیده

در سال های اخیر ظهور فناوری لیزر در صنعت نساجی راه حل های ابتکاری جدیدی را در فرآیندهایی نظیر علامت گذاری و برش پارچه ایجاد کرده است که بسیاری از نقاط ضعف فناوری های مرسوم را با موفقیت پشت سر می­گذارد. عوامل مختلفی بر پردازش لیزری مواد نساجی طبیعی و مصنوعی موثر هستند. در این مقاله، با هدف درک ماهیت فیزیکی این فرآیند و مهندسی بهتر آن، پارامترهای موثر در برش لیزری پارچه ارائه و تحلیل شده اند. در ادامه نتایج تجربی برش پارچه فاستونی با ترکیب 45% پشم و 55% پلی استر با استفاده از لیزر کربن دی اکسید پیوسته در طول موج   64/10 مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بر روی اثر تغییر توان، سرعت برش و اندازه قطر باریکه نشان می­دهد که نور لیزر با کیفیت باریکه 5/1 و توان 15 وات می تواند 6 لایه روی هم از پارچه فاستونی را با سرعت mm/s 30 با کیفیت مطلوب برش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effective Parameters for Laser Cutting of Fabrics

نویسندگان [English]

  • Maryam Zoghi 1
  • Amir Hassan Jafarian Dehkordi 2
1 School of Engineering Science, College of Engineering, University of Tehran
2 Department of Mechanical and Mechatronic Engineering, Kish International Campus, University of Tehran
چکیده [English]

In recent years, the advent of laser technology in the textile industry has brought new innovative solutions to processes such as fabric marking and cutting, successfully overcoming many of the weaknesses of conventional technologies. Various factors influence the laser treatment of natural and synthetic textile materials. In this paper, the effective parameters of laser cutting of textiles are presented and analyzed to understand the physical nature of this process and improve its technique. In the following, the experimental results of cutting Fustian fabric with a combination of 45% wool and 55% polyester using a continuous carbon dioxide laser at a wavelength of 10.64 μm are investigated. Experiments on the effect of varying power, cutting speed, and size of beam diameter show that laser light with a beam quality of 1.5 and power of 15 watts can cut 6 layers of Fustian fabric at a speed of 30 mm/s with the desired quality.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser cutting of fabric
  • Effective parameters
  • Carbon dioxide laser
  • Beam diameter
  • Cutting speed
[1] Kevorkian A., Textile materials sciences and tests. 1st edition, Technical University of Sofia, Bulgaria, 1977.
[2] Shterev Y., Dolchinkov N., Lilianova St. et al., Examining the possibility of marking and engraving of textile using CO2 laser, Mach Technol Mater, 12(12), 491–493, 2018.
[3] Kan, C., Yuen, C., & Cheng, C., Technical study of the effect of CO2 laser surface engraving on the colour properties of denim fabric, Coloration Technology, 126, 365–371, 2010.
[4] Jones I., Hänsch D., Perelli L. et al., Automated Laser Welding for Textiles, Conference on internationales Forum für innovative Bekleidungstextilien, Avantex, Frankfurt, 2007.
[5] Kamel M., Raslan W. M., Helmy H. M. et al., Improving properties of polyester and cellulose acetate fabrics using laser irradiation, J Text Sci Eng., 2, 1–6, 2012.
[6] Hung O., Chan C.K., Kan C.W. et al., Effect of the CO2 laser treatment on properties of 100% cotton knitted fabrics, Cellulose, 24, 1915–1925, 2017.
[7] Lerch T., Macgillivary M. and Domina T., 3D laser scanning: a model of multidisciplinary research, JTATM, 5, 1–22, 2007.
[8] Dolchinkov N. T., Lazov L., Shterev Ivanov J. et al., Use of CO2 laser for marking and clearing of textile materials for manufacture of military equipment, Environment Technology Resources Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, 3, 32, 2019.
[9] Belli, R., Miotello, A., Mosaner, P., & Toniutti, L., Laser cleaning of ancient textiles, Applied Surface Science, 247, 369–372, 2005.
[10] CNC vs Laser Cutter: Differences Explained, https://mellowpine.com/cnc/cnc-vs-laser-cutter/ (Last visited 7 February 2023).
[11] Vilumsone-Nemes I., Industrial cutting of textile materials, 2nd edition, Woodhead Publishing, Cambridge, USA, 2018.
[12] Zhang H., Hu T. and Zhang J., Transmittance of infrared radiation through fabric in the range 8–14 μm., Text Res J, 80(15), 1516–1521, 2016.
[13] Wisniowski M., Optical properties of fiber materials, http://artquill.blogspot.com/2013/03/optical-properties-of-fibermaterials-1.html (Last visited 13 January 2023).
[14] Nayak, R., R.Padhye, The use of laser in garment manufacturing: an overview, Fash Text, 3, 2016.
[15] Angelov N., Optimization of the process of laser marking of samples of tool steel., PhD Thesis, Technical University of Gabrovo, Bulgaria, 2011.
[16] Šafářová V., Grégr J., Electrical conductivity measurement of fibers and yarns, 7th International Conference– TEXSCI, Liberec, Czech Republic, 2010.
[17] Esterves F., Alonso H., Effect of CO2 laser radiation on surface properties of synthethic fibres, Research Journal of Textile and Apparel, 11, 2, 2007.
[18] Tsai, H-Y., Yang, C-C., Hsiao, W-T. et al., Analysis of fabric materials cut using ultraviolet laser ablation, Appl. Phys. A, 122, 304, 2016.
[19] Bisht P.B., An Introduction to Photonics and Laser Physics with Applications, IOP Publishing, Bristol, UK, 2022.
[20] Ferrero F, Testore F and Tonin C. Surface degradation of linen textiles induced by laser treatment: comparison with electron beam and heat source, AUTEX Res J, 2(3), 109–114, 2002.
[21] S. M. Burkinshaw, Physico-chemical Aspects of Textile Coloration, 1th ed., Chapter 1, Wiley, United Kingdom, 2016.
[22] Weidenfellerr B., Höfer M. and Schillin F., Thermal conductivity, thermal diffusivity, and specific heat capacity of particle filled polypropylene, Compos Appl Sci Manuf, 35(4), 423–429, 2004.
[23] Angelova YP. Investigation the laser marking of industrial materials. PhD Thesis, Technical University of Gabrovo, Bulgaria, 2017.
[24] Hearle J. W.S., Morton W. E., Physical properties of textile fibres, fourth edition, Woodhead Publisher, Cambridge, England 2008.
[25] Saleh Bahaa E. A., Teich M. C., Fundamentals of Photonics, 3rd edition, Wiley, United Kingdom, 2019.
[26] Yilbas B. S., The Laser Cutting Process; Analysis and Applications, 1st edition, Elsevier, 2018.
[27] Lazov L., Angelov N., Influence of some factors on the process of laser marking of articles of metals and alloys, Conference of MBC Unitech, Technical University of Gabrovo, Bulgaria, 2011.
]28 [عبقری ر.، بررسی ارتباط شاخصهای نایکنواختی طولی و ضریب نرخ تغییرات جرمی با آزمایشهای سایرو فست پارچه های فاستونی، علوم و فناوری نساجی و پوشاک، 8، 27-15، 1398.
]29 [نمیرانیان ب.، مدرسی و.، بررسی تاثیر خصوصیات مکانیکی بر رفتار قالب پذیری پارچه فاستونی، علوم و فناوری نساجی و پوشاک، 2، 14-9، 1390.
[30] Militký J. and Křemenáková D., Thermal conductivity of wool/pet weaves, 16th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Pretoria, South Africa, 2008.
]31 [جعفریان دهکردی ا.، بهبود برش چند لایه پارچه فاستونی با فایبر لیزر در قیاس با لیزر CO2. پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، 1397.