م. يمنى أسامة (ماجستير)

أ.د. محمد حسن سرور

د. محمود عطية البيومي

تعتبر مرحلة تجفيف الألياف من العمليات الحاكمة لخصائص الألياف المنتجة حيث تؤثر على الخصائص المورفولوجية وخشونة السطح الناتج وأيضاً الخصائص الميكانيكية المطلوبة لقبول هذه الألياف فى المعالجات التالية أو للمنتج النهائى للتطبيقات المتنوعة. ويتم حالياً على وجه العموم إستخدام طرق التجفيف التقليدية فى عمليات المعالجات الحرارية لهذه الألياف المجوفة. هناك إحتياج لتطوير طرق التجفيف التقليدية بوسائل أخرى سريعة ونظيفة بيئياً تضمن إنتظام التوزيع الحرارى وتجانسة فى هذه الألياف. تعد المعالجة الحرارية بطريقة المايكروويف من التكنولوجيات الواعدة فى مجال تحضير ومعالجة البوليمرات كما تبين بالبحث المرجعى إستخدامات هذه التكنولوجيا. من ناحية أخرى، إستخدام المايكروويففى المعالجة الحرارية للأغشية مازال فى مراحلة الأولى ويؤكدعلى ذلك قلة عدد البحوث المنشورة فى هذا المجال وأيضاً اقتصارها على ظروف محدَدة لإجراء هذه التجارب.

ومن ثم ، هناك إحتياج لدراسة تفصيليه على إستخدام المايكروويف فى إطار أوسع من درجات الحرارة وزمن التعرض وتأثير ذلك على الخصائص المورفولوجية وطبيعة السطح مع التأكيد على التأثيرات المباشرة على الخواص الميكانيكية للألياف. من ثم تهدف هذه الدراسة إلى تطوير مصفوفة إختيار تتيح المعلومات المطلوبة لإستخدامات المعالجة الحرارية بالمايكروويف للأغراض السابق الإشارة إليها. وقد تم تحديد الأهداف النوعية لدراسة تأثير أجهزة المايكروويف التقليدية ( 900وات ,2.45 GHz) على أغشية الألياف المجوفة المصنعة من بوليمر Polyethersulfone (PES). على وجه التحديد دراسة تأثير حسابات أبعاد الألياف متمثله فى تغيرات فى سمك الألياف وكذلك دراسة تأثير المايكروويف على خشونة السطح (Ra) بإستخدام قياس ميكروسكوب القوة الذرية (AFM) لإستخلاص التأثير على معامل (Ra) المعبر عن خشونة السطح. وأيضاً إستخلاص المؤشرات المرتبطة بمعامل يونغ واجهاد الشد عند الأنهيار وأيضاً التغير فى نسبة الأستطاله عند الأنهيار. تشير النتائج بإيجاز إلى مايلى:-

التغير فى سمك الغشاء يقدر ب (-18.2% الي 16%)، (-34%)، (-3.23% الي 20.15%)، (23.19%)، (75%) و (62.5%)  بإستخدام التسخين في المايكروويف في المياه المقطره ، المياه الملحية (كلوريد الصوديوم)، المياه الملحية (كلوريد الليثيوم)، الهواء كوسيلة إنتقال حرارى داخل المايكروويف عند حرارة 55 و 85 مئوية ومعالجات الهواء التقليدية (conventional air heating) على الترتيب. وتعكس هذه الأرقام أقصى تغيير للقيم النسبية مقارنة بالقيم المماثلة للألياف غير المعالجة.

وأيضاً بالنسبة لتغيير خشونة السطح تلاحظ أعلى تغييرات للقيم النسبية هى 40.5%، 28.5%، -79% و -71.5%  بالمعالجة بالتسخين داخل المليكروويف بإستخدام المياه المقطره، المياه الملحيه (كلوريد الصوديوم)، )، المياه الملحية (كلوريد الليثيوم)، الهواء كوسائل أنتقال حرارى داخل المايكروويف ومعالجات الهواء التقليدية (conventional air heating) على الترتيب.

أيضاً تبين الدراسة التفصيلية للخصائص الميكانيكية مايلى:

أقصى تغيير فى القيم النسبية لمعامل يونغ هى (-4.8% الي 19.7%)، (-23.% الي 25.9%)، (-47.4%)، (-44%)، (20.3%) و(36.1%) بإستخدام التسخين في المايكروويف في المياه المقطره ، المياه الملحية (كلوريد الصوديوم)، المياه الملحية (كلوريد الليثيوم)، الهواء كوسيلة إنتقال حرارى داخل المايكروويف عند حرارة 55 و 85 مئوية ومعالجات الهواء التقليدية (conventional air heating) على الترتيب.

وأيضاً بالنسبه لإجهاد الشد عند الإنهيار، القيم القصوى للمتغيرات النسبية هى -11.5% الي 19.6%)، (-30.8% الي 8.8%)، (-32.6%)، (-46.6%)، (14.9%) و(27.9%) بإستخدام التسخين في المايكروويف في المياه المقطره ، المياه الملحية (كلوريد الصوديوم)، المياه الملحية (كلوريد الليثيوم)، الهواء كوسيلة إنتقال حرارى داخل المايكروويف عند حرارة 55 و 85 مئوية ومعالجات الهواء التقليدية (conventional air heating) على الترتيب.

كذلك بالنسبة لمعامل الأستطالة عند الأنهيار قد تبين أن القيم القصوى للتغير النسبى هى (-16.9%)، (-10.9% الي 17%)، (-49.2% الي 21.13%)، (-13% الي 12.2%)، (-8.6%) و (-13%) بإستخدام التسخين في المايكروويف في المياه المقطره ، المياه الملحية (كلوريد الصوديوم)، المياه الملحية (كلوريد الليثيوم)، الهواء كوسيلة إنتقال حرارى داخل المايكروويف عند حرارة 55 و 85 مئوية ومعالجات الهواء التقليدية (conventional air heating) على الترتيب.

قد تم تفسير النتائج على أساس التأثير المباشر لدوران جزيئات المياه القطبية dipole moment of water فى حالة إستخدام المياه المقطره والإسهام النسبى لألية التوصيل الأيونى فى حالة إستخدام السوائل الملحية وزيادة التركيزات المختلفة.

أما بالنسبة لإستخدام المايكروويف مع الهواء كوسيلة إنتقال يرجع التأثير المُحدِّد لألية الإنتقال بواسطة الدوران (rotational polarization) لجزيئات المياه القطبية وعلى وجه العموم يمكن التأكيد على نجاح إستخدام المايكروويف لإحداث تغيرات فى الخصائص المورفولوجية وخشونة السطح وأيضاً الخصائص الميكانيكية طبقاً لدرجات الحرارة والوقت الذى يتم فيه دراسة التغيرات.

تتيح النتائج مصفوفة أختيارات  للخصائص المحتملة طبقاً لطبيعة الأستخدام التالى لهذه الألياف. كذلك توصى الدراسة بأهمية إستكمال الدراسات فى هذا المجال الواعد ولاسيما بإستخدام محاليل ملحية مختلفة بتركيزات متغيرة وأيضاً إستخدام محاليل عضوية وغير عضوية لتعظيم الفوائد المحتملة وأيضاً توسيع إطار مصفوفة الإختيارات.