Kompaktní příze tvorba, struktura a vlastnosti

Transkript

1 Kompaktní příze tvorba, struktura a Nováčková, J.

2 Úvod Kompaktní předení je možno řadit mezi poměrně nový druh dopřádání. Jedná se modifikaci klasického prstencového předení. Modifikace spočívá v zařazení zhušťovací zóny mezi zónu protahování a zónu tvorby příze. Při klasickém prstencovém dopřádání vzniká za protahovací zónou přádní trojúhelník, ve kterém jsou vlákna ležící na výšce trojúhelníka namáhána menší tahovou silou než vlákna ležící na jedné ze stran trojúhelníka. Některá vlákna nejsou zachycena ve vrcholu trojúhelníka do odváděcích válců průtahového ústrojí, nejsou zakrucována a podílejí se na vzniku chlupatosti. Při kompaktním předení je vlákenný materiál zhušťován a zakrucován je útvar paralelních vláken přibližně kruhového průřezu, proto přádní trojúhelník téměř zaniká, viz ilustrační obr. 1. Eliminací přádního trojúhelníka je tvořena příze, která má částečně odlišnou strukturu od klasické prstencové příze. Výše popsaný vznik kompaktní příze dává předpoklady v většímu využití Konvenční prstencové dopřádání Kompaktní prstencové dopřádání Obr. 1: Schéma konvenčního a kompaktního prstencového dopřádání substanční pevnosti vláken a k možnému snížení chlupatosti. Český název kompaktní příze je překladem německého Das Compactgarn nebo anglického Compact yarn, tento název vyjadřuje podstatu předení a výslednou přízi, ve které jsou vlákna natěsnána a příze je celistvá, hutná. Pro větší přehlednost bude v dalším textu klasická prstencová příze nazývána pouze přízí prstencovou a kompaktní prstencová příze přízí kompaktní. Cílem práce je shrnout experimentální poznatky v oblasti kompaktních přízí a vyslovit závěry týkající se jejich vlastností. Predikce vlastností kompaktních přízí je zahrnuta do systému projektování vlákno-příze-tkanina. V další kapitole bude uvedeno stručné shrnutí vlastností kompaktních přízí a jednotlivé budou diskutovány. Podrobnému popisu principu kompaktního předení se věnují práce [1] a [4], vlivy přádního trojúhelníka jsou popsány v práci [1]. Experimentálně získané poznatky o kompaktních přízích jsou uvedeny v pracích [1], [2], [3], [4], [5]. Práce [5] zabývá predikcí pevnosti kompaktních a prstencových přízí. 2

3 1. Vybrané experimentální charakteristiky přízí 1.1. Experimentální materiál Experimenty byly provedeny na dvou sadách kompaktních a klasických prstencových přízí ze 1% bavlny. První sada obsahovala příze jemnosti 1 tex a 29,5 tex. Druhá sada obsahovala příze jemnosti 7,4 tex, 11,8 tex a 2 tex. Jelikož nebyla dodána vlákenná surovina, ale už hotové příze, bylo měření jemnosti, pevnosti a tažnosti bavlněných vláken provedeno na vláknech získaných přímo z příze. Uvedené vláken byly měřeny na sestavě přístrojů Vibroskop a Vibrodyn. Výsledné hodnoty jsou uvedeny v tab. 1 a tab. 2, graficky znázorněny v grafech 1-3 a vypovídají o shodném materiálu přízí. Hodnoty jemnosti, pevnosti a tažnosti vláken leží vzájemných konfidenčních intervalech, kromě vláken příze jemnosti 2 tex, která lehce vybočuje zvýšenou jemností a následně sníženou poměrnou pevností vláken. Jemnost vláken [dtex] 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 Kompaktní příze Prstencová příze 7,4 1 11,8 2 29,5 Pevnost vláken [cn/tex] Kompaktní příze Prstencová příze 7,4 1 11,8 2 29,5 Jemnost příze [tex] Jemnost příze [tex] Graf 1: Porovnání jemnosti vláken Graf 2: Porovnání poměrné pevnosti vláken 8, Kompaktní příze Prstencová příze Tažnost vláken [%] 7, 6, 5, 4, 7,4 1 11,8 2 29,5 Jemnost příze [tex] Graf 3: Porovnání tažnosti vláken 3

4 1.2. Pevnost a tažnost přízí Ultimativní charakteristiky přízí byly naměřeny na dynamometru Instron 4411 při upínací délce 5 mm. Firma Suessen zabývající se výrobou strojů pro kompaktní předení uvádí nárůst pevnosti kompaktních přízí až o 15% a nárůst tažnosti až o 25% oproti přízím klasickým prstencovým. Firmy propagují, že lze zvýšit tímto způsobem výrobnost příze, jelikož je možno vyrobit kompaktní přízi s menším počtem zákrutů při zachování stejné pevnosti jako má příze klasická prstencová s větším počtem zákrutů [6]. V tabulkách 3, 4 jsou uvedeny hodnoty tažnosti a poměrné pevnosti přízí, v grafech 4, 5 je uveden procentuální nárůst těchto charakteristik. Při přibližně stejném počtu zákrutů kompaktních a prstencových přízí se nárůst pevnosti jemnějších kompaktních přízí (7,4 tex, 1 tex a 11,8 tex) pohybuje kolem 2-3% u přízí hrubších pouze kolem 5%. Nárůst tažnosti je téměř u všech kompaktních přízí v rozmezí 5-1%, pouze u kompaktní příze jemnosti 2 tex je tažnost o 5% nižší. Tyto výsledky se neshodují zcela přesně s daty, která uvádějí výrobci, ale i přesto potvrzují, že kompaktní příze je oproti přízi prstencové pevnější a tažnější. Koeficient využití pevnosti vláken je u kompaktních přízí vyšší, pohybuje se kolem hodnoty,6 -,7 viz tab. 3, 4. U uvedených přízí prstencových je tento koeficient přibližně,3 -,4. [%] šedá = Prstencová příze bílá = Kompaktní příze 7,4 1 11,8 2 29,5 Jemnost příze [%] šedá = Prstencová příze bílá = Kompaktní příze 7,4 1 11,8 2 29,5 Jemnost příze [tex] Graf 4: Procentuální nárůst pevnosti kompaktních přízí Graf 5: Procentuální nárůst tažnosti kompaktních přízí 1.3. Zaplnění a průměr příze Vnitřní strukturu příze přesněji rozložení vláken v řezu lze popsat pomocí tzv. radiálního zaplnění příze. Radiální zaplnění příze je možno stanovit dvěma metodami, metodou přímou a metodou Secant viz IN /1 [8]. Obě dvě metody využívají dat 4

5 získaných z reálného příčného řezu příze, metoda Secant souřadnice středů vlákenných ploch a metoda přímá jejich kontury. V tomto případě byla použita metoda Secant, která je časově méně náročná. Ze souřadnic středů vláken, jejich jemnosti a hustoty materiálu jsou rekonstruovány plochy řezu vláken. Tyto plochy jsou korigovány vlivem zákrutu, protože i když provedeme kolmý řez na osu příze není to kolmý řez na osu vlákna, jejich plocha se proto musí zvětšit. Zrekonstruovaný řez příze je dále rozdělen do několika mezikruží a radiální zaplnění je vypočteno jako podíl plochy vláken v mezikruží ku ploše celého mezikruží. Toto zaplnění je korigováno sklonem vláken způsobené migračními jevy. Podrobněji je metoda Secant popsána v interních normách [7]. Výsledné radiální zaplnění je histogramem závislosti zaplnění v jednotlivých mezikružích na poloměru příze. Dále metoda Secant umožňuje určit průměr příze, tzv. efektivní průměr příze, který je smluvní hodnotou a je stanoven jako průměr příze na hodnotě zaplnění,15 (viz tabulka 3, 4). V grafech 6-1 jsou graficky znázorněny průběhy radiálních zaplnění kompaktních a prstencových přízí jednotlivých jemností. Křivky radiálního zaplnění jemnějších kompaktních přízí (7,4 tex, 1 tex, 11,8 tex) leží mírně nad křivkami přízí prstencových avšak rozdíl není statisticky významný. Kompaktní příze jemnosti 2 tex vykazuje větší zaplnění v jádru příze avšak na hodnotě zaplnění,2 klesá rychleji. Podstatně jiná situace je u příze jemnosti 29,5 tex, u které bylo v tomto případě naměřeno podstatně nižší zaplnění v jádru příze, což je zřejmě způsobeno nižším zákrutem. Efektivní průměr kompaktních přízí je nepatrně nižší než prstencových, avšak tento rozdíl je statisticky nevýznamný, jelikož hodnoty leží ve vzájemných konfidenčních intervalech. Výjimku tvoří kompaktní příze jemnosti 29,5 tex, která obsahuje v příčném řezu o 8% vláken víc než příze prstencová stejné jemnosti, což má vliv na statisticky významně vyšší efektivní průměr příze viz tab. 3, 4.,6 Kompaktní příze Prstencová příze Radiální zaplnění [-],5,4,3,2,1,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12 Poloměr příze [mm] Graf 6: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 7,4 tex 5

6 ,6 Kompaktní příze Prstencová příze Radiální zaplnění [-],5,4,3,2,1,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13,14,15 Poloměr příze [mm] Graf 7: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 1 tex Radiální zaplnění [-] Kompaktní příze Prstencová příze,7,6,5,4,3,2,1,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13,14 Poloměr příze [mm] Graf 8: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 11,8 tex,6 Kompaktní příze Prstencová příze Radiální zaplnění [-],5,4,3,2,1,,2,4,6,8,1,12,14,16,18 Poloměr příze [mm] Graf 9: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 2 tex 6

7 Radiální zaplnění [-],7,6,5,4,3,2,1, Kompaktní příze Prstencová příze,2,4,6,8,1,12,14,16,18,2 Poloměr příze [mm] Graf 1: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 29,5 tex 1.4. Chlupatost přízí Chlupatost přízí byla měřena přístrojem Uster Tester IV a alternativně pomocí obrazové analýzy Lucia [7]. Každá z metod je založena na jiném principu, avšak výsledky, které přinesly, jsou podobného charakteru. V obou případech má kompaktní příze průměrně o 2% nižší chlupatost než příze prstencová viz graf 11. V tomto bodu se měření shoduje s daty, která udávají výrobci kompaktních přízí [6]. Konkrétní hodnoty chlupatosti jsou uvedeny v tab. 3, 4. Princip měření chlupatosti pomocí obrazové analýzy je založen na snímání příze se spodním osvitem. Příze se tak jeví jako černá na světlém pozadí, tělo příze je kompaktní a tam kde začíná chlupatost, kde leží jednotlivá odstávající vlákna, se střídají světlá místa s tmavými. Zpracováván je binární obraz a výstupem je závislost hodnoty zčernání na průměru příze, tzn. 1% zčernání odpovídá tělu příze a tam, kde začínají chlupy hodnota zčernání klesá. Na hodnotě zčernání 5% je smluvně určen průměr příze a plocha pod křivkou od tohoto průměru je hodnota chlupatosti příze. V grafu 12 jsou zobrazeny křivky chlupatosti jednotlivých přízí, na kterých je patrné, že průměry kompaktní příze jsou nižší. Téměř ve všech případech leží křivky chlupatosti kompaktních přízí pod křivkami přízí prstencových. Pouze v případě přízí jemnosti 29,5 tex se tyto křivky téměř kryjí. 7

8 12 Prstencová příze Kompaktní příze Uster Kompaktní příze Lucia 1 8 [%] ,4 1 11,8 2 29,5 Jemnost příze [tex] Graf 11: Procentuální pokles chlupatosti kompaktních přízí Graf 12: Křivky chlupatosti kompaktních a prstencových přízí 8

9 Závěr Je zřejmé, že odlišný princip kompaktního předení přináší rozdílnou strukturu a kompaktních přízí oproti přízím klasickým prstencovým. Kompaktní příze jsou pevnější a tažnější vlivem paralelního uspořádaní vláken a méně chlupatější a z těchto vlastností plyne i účel použití. Velmi vhodné bude použít kompaktní příze na jemné tkaniny, jako méně vhodné na pleteniny, které budou mít sníženou plnost, měkkost a hřejivost. Kompaktní předení tedy doplňuje sortiment přízí tak jako např. rotorové dopřádání nebo další alternativní způsoby, není a ani nebude náhradou klasického prstencového dopřádání. A protože kompaktní předení patří k nezanedbatelné časti přadlácké produkce je začleněno do systému projektování. 9

10 Literatura [1] URSÍNY, P., KŘEMENÁKOVÁ, D., NOVÁČKOVÁ, J.: Nové směry dopřádání - kompaktní příze. 9. mezinárodní konference Strutex, 1. vyd. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 22. ISBN [2] NOVÁČKOVÁ, J., KŘEMENÁKOVÁ, D.: Structural analysis of fine cotton yarns. 1. mezinárodní konference Strutex, 1. vyd. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 23. ISBN [3] KŘEMENÁKOVÁ, D., NOVÁČKOVÁ, J., VOBOROVÁ, J.: Compact yarn - structure and properties, TEXSCI, Liberec: Technická univerzita v Liberci, 23. ISBN X. [4] NOVÁČKOVÁ, J.: Struktura a kompaktní příze. Diplomová práce červen 23, Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní. [5] HRDLIČKOVÁ, L.: Predikce pevnosti bavlněných přízí. Diplomová práce červen 24, Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní. [6] Webová stránka firmy Suessen, Spinnovation no. 16., 9/21. [7] KŘEMENÁKOVÁ, D. a kol.: Interní normy. Výzkumné centrum textil, Technická univerzita v Liberci, 23. [8] RUBNEROVÁ, J., KŘEMENÁKOVÁ, D.: IN /1 Zaplnění příze Přímá metoda a metoda Secant. Liberec: Výzkumné centrum Textil

11 Tabulka 1: Naměřené charakteristiky vláken (Vibrodyn, Vibroskop) Jemnost 7,4 tex 1 tex 11,8 tex Příze Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Jemnost vláken [dtex] 1,46 (1,34; 1,59) * 1,58 (1,47; 1,69) * 1,49 (1,4; 1,59) * 1,5 (1,39; 1,6) * 1,5 (1,33; 1,66) * 1,53 (1,43; 1,64) * Pevnost vláken [cn.tex -1 ] 4, 31,2 42,11 39,2 39,9 33,6 (36,5; 43,5) * (29,; 33,4) * (38,81; 45,4) * (35,64; 42,41) * (35,1; 44,6) * (3,9; 36,3) * Tažnost vláken [%] )* 95% konfidenční interval 6, 6,2 6,97 6,33 6,7 6,3 (5,4; 6,6) * (5,7; 6,8) * (6,29; 7,65) * (5,82; 6,85) * (5,7; 7,6) * (5,7; 7,) * Tabulka 2: Naměřené charakteristiky vláken (Vibrodyn, Vibroskop) Jemnost 2 tex 29,5 tex Příze Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Jemnost vláken [dtex] Pevnost vláken [cn.tex -1 ] 1,75 1,83 1,53 1,48 (1,65; 1,86) * (1,73; 1,93) * (1,43; 1,62) * (1,38; 1,57) * 21,6 23,3 33,2 29,43 (18,8; 24,3) * (21,; 25,6) * (29,78; 36,27) * (26,43; 32,42) * Tažnost vláken [%] )* 95% konfidenční interval 5,8 6,5 6,3 6,44 (5,1; 6,5) * (5,9; 7,1) * (5,62; 6,99) * (5,63; 7,25) * 11

12 Tabulka 3: Naměřené charakteristiky přízí Jemnost 7,4 tex 1 tex 11,8 tex Příze Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Jemnost příze exp.[tex] 7,24 9,8 7,35 (7,18; 7,3) * (7,32; 7,38) * 11,5 11,79 1,32 (11,41; 11,58) * (11,71; 11,86) * Zákrut příze [m -1 ] (1294; 1319) * (125; 1247) * (885; 897) * (881; 893) * (158; 174) * (148; 169) * Počet vláken v příčném řezu příze [-] (53; 58) * (49; 54) * (77; 82) * (81; 89) * (78; 91) * (86; 93) * Efektivní průměr def Secant [mm],19,19,128,132,136,138 (,14;,113) * (,16;,113) * (,127;,13) * (,13;,135) * (,127;,145) * (,134;,142) * Efektivní průměr Lucia [mm],18,16,139,135,138,134 Efektivní zaplnění Secant [-],434,465,427,436,452,476 (,414;,454) * (,444;,487) * (,41;,443) * (,416;,455) * (,428;,476) * (,453;,499) * Chlupatost Lucia HL [-],125,93,19,153,166,127 Chlupatost Uster HU [-] 4,6 2,81 4,88 4,17 4,71 3,64 (3,91; 4,36) * (2,62; 3,) * (jedno měření) * (jedno měření) * (4,59; 4,84) * (3,29; 3,85) * Poměrná pevnost příze [cn/tex] 15,5 2,1 (15,; 16,1) * 14,65 19,64 18,3 22,2 (19,6; 2,7) * (14,41; 14,89) * (19,3; 19,98) * (17,8; 18,8) * (21,8; 22,6) * Tažnost příze [%] 3,9 4,4 (3,8; 4,) * 4,53 4,5 5, 5,4 (4,2; 4,5) * (4,48; 4,59) * (4,; 4,9) * (4,9; 5,2) * (5,3; 5,5) * Koeficient využití pevnosti [-],387,644,348,53,459,661 )* 95% konfidenční interval 12

13 Tabulka 4: Naměřené charakteristiky přízí Jemnost 2 tex 29,5 tex Příze Prstencová Kompaktní Prstencová Kompaktní Jemnost příze exp. [tex] 2,7 2,5 (19,9; 2,2) * (19,9; 2,2) * 3,83 3,1 Zákrut příze [m -1 ] (934; 954) * (967; 986) * (866; 877) * (837; 848) * Počet vláken v příčném řezu příze [-] (126; 14) * (125; 136) * (175; 188) * (19; 24) * Efektivní průměr def Secant [mm],18,185 (,159;,21) * (,177;,193) * (,212;,225) * (,227;,236) *,219,232 Efektivní průměr Lucia [mm],178,173,221,224 Efektivní zaplnění Secant [-],428,449,47,396 (,45;,452) * (,433; 466) * (,453;,487) * (,382;,41) * Chlupatost Lucia HL [-],29,14,232,212 Chlupatost Uster HU [-] 4,92 3,89 5,69 4,8 (4,71; 5,12) * (3,74; 4,8) * (jedno měření) * (jedno měření) * Poměrná pevnost příze [cn/tex] 16,5 16,6 (16,2; 16,8) * (16,3; 16.9) * (14,59; 15,7) * (15,24; 15,87) * 14,83 15,56 Tažnost příze [%] 5,8 5,5 (5,7; 5,9) * (5,3; 5,6) * (6,44; 6,64) * (6,89; 7,12) * 6,54 7, Koeficient využití pevnosti [-],764,712,449,529 )* 95% konfidenční interval 13