.METODY TESTOVÁNÍ VLÁKENNÉ SUROVINY. Na strukturu nadvlákenného útvaru ( pramen, přást, příze ) má zásadní vliv makrostruktura vlákenné suroviny.

Transkript

1 .ETODY TESTOVÁNÍ VLÁKENNÉ SUROVINY Na strukturu nadvlákenného útvaru ( pramen, přást, příze ) má zásadní vlv makrostruktura vlákenné surovny. Tak vlastnost jako délka vláken, jemnost vláken, specfcká pevnost vláken, zralost vláken odpovídají u bavlnářských přízí za 80 % kolísání v jakostním čísle CSP. Přtom specfcká pevnost vláken je považována za nejdůležtější vlastnost, ovlvňující jakostní číslo. Vlastnostm vláken vzhledem k jejch užtnost v bezvřetenové příz se zabýval SHESHAN: Vlastnost vláken pro bezvřetenovou příz vyjadřuje ndexem jakost FQI: L * f * ZR FQI = kde L - je 50%-ní rozpětí délky z fbrografu f - je specfcká pevnost vláken [cn/tex] ze Stel-o-metru ZR - je zralost vyjádřená koefcentem zralost - je jemnost [cronare] Na základě regresní analýzy používá pro jakostní číslo příze CSP vztah: CSP = K L p * * f q * ZR k r kde p,q,r,k, - jsou regresní koefcenty K - je konstanta Dále byl zkoumán vztah mez vlastnostm vláken a specfckou pevností příze f p f p L * f * ZR [ cn / tex] = p Je nutno podotknout, že velkost koefcentů se týkají vždy konkrétních přízí, surovn a technologe. Na základě potřeb praxe jsou pro bezvřetenové předení preferovány vlastnost bavlny v uvedeném pořadí: - pevnost vláken - jemnost vláken - délka vláken a její rozdělení - zralost vláken - znečštění surovny - barva vláken

2 Pevnost vláken Jemnost vláken Délka vláken Zralost vláken je defnována jako svazková pevnost z Pressley testeru defnována jako kronérní hodnota z přístroje cronare původně byla defnována z kladeného staplu. Tato metoda byla opuštěna a nahradla j metoda Fbrografu (Autosampler) - byla měřena původně metodou polarzovaného světla v mkroskopu. Tato metoda je velm pracná a byla nahrazena tzv. kaustfkační metodou pomocí cronare před a po mercerac v 8%-ním NaOH. I ZR = I surovna po mercerac *0 Čstota surovny Barva vláken - měřena metodou Trash Selectoru, kde lze nastavt čstcí účnek - posuzována podle etalonů Z ukazatelů jakost vláken lze vyjádřt ndex jakost I cj m I cj = exp β *ln z = = [ ] j x β = m je váha -té charakterstky x z j - je dílčí funkce užtnost [ ( ( w )* )] 3 w z = exp H kde H(w ) je Heavsdeova funkce, pro nž platí: w < 0, pak H(w ) = 0 w 0, pak H(w ) = H ( I) w = H H S z funkce užtnost. Další přístupy pro hodnocení využtí vlastností vláken v příz ( Ruská škola Korckj) U predkce vlastností přízí se zavádí ukazatel geometrckých vlastností vlákna, zahrnující délku na,5 %, ndex zralost a jemnost vláken: UGV = [ 0,* a* (,5 0,05* a) * ZI ] * Tv

3 kde UGV - je ukazatel geometrckých vlastností vláken a - je tzv. masodlna: a = L + 4,7 L = délka na,5 % ZI - je ndex zralost Tv - je jemnost vláken [tex] Pak např. poměrná pevnost bezvřetenové příze: P = * 3,8* 00 ZI Φ 4 * UGV Tp 0, kde Φ - je koefcent spřadatelnost * PI I,587 UGV *,5 Φ = Tp 0,075 lntp a PI I je Prklův ndex Takovéto výpočty se dají zvládnout pomocí výpočetní technky. Pro použtí ve výrobě je nutná rychlá znalost vstupních parametrů. Pak lze přspět k predkc vlastností příze, k úsporám př míchání. V současnost lze za pomoc metod HVI mít znalost o vlastnostech surovny z každého balíku. STANOVENÍ OPTIÁLNÍ SĚSI Směsování je základním prostředkem k projektování vlastností příze a plošné textle - po stránce pevnost - po stránce jemnost - po stránce stejnoměrnost - po stránce ceny Směsovat lze - přírodní vlákna s přírodním vlákny (bavlny různých provenence) - přírodní vlákna s chemckým vlákny (vylepšení staplu, zlepšení pevnost) - přírodní vlákna s přírodním vlákny a chemckým vlákny - atd.

4 Typ chemckých vláken: B-typ jemnost T =,6,5 dtex délka l = mm V-typ T = 5 0 dtex l = 00 mm T-typ T = 0 tex l = 50 mm

5 Směsování Směsováním může být dosažena - fyzkálně homogenní směs ( v každém úseku je rozložení komponent v souladu s manpulací např. 45/55 vlna/polyester - fyzkálně nehomogenní směs (např. jádro / plášť jádrová příze). Zásady stanovení optmální směs: - směsování má zlepšt vlastnost nadvlákenného útvaru (zvýšení užtné hodnoty, zlepšení užtných vlastností) - směsování má zajstt stejnoměrné rozložení komponent ve směs - směsování je vedeno snahou o snížení nákladů př stejné užtné hodnotě Optmální směs je stanovena na základě statstcky významných laboratorních a praktckých zkoušek. Přtom je potřebné uvést do souladu techncké a ekonomcké ukazatele. K tomu slouží modelování regresní analýzou (lneární a nelneární regrese). Techncké a ekonomcké ukazatele příze jsou uvedeny v tabulce: odel technckých ukazatelů příze odel ekonomckých ukazatelů příze X- pevnost Y cena surovn X jemnost Y energetcká náročnost X3 stejnoměrnost Y3 doba zpracování X4 alfa zákrutová Y4 výtěžnost odpadovost X5 chlupatost Y5 cena hotové příze X6 vzhled Y6 - X7 - Y7 - V souhrnu je model složen jak z technckých, tak z ekonomckých ukazatelů: odel = F( X, X, X3, X4, X5, X6, Y, Y, Y3, Y4, Y5, ) Posouzení jakost směsování o jakost směsování se hovoří ve smyslu kvalty promísení komponent, které by mělo být homogenní, tzn., že ve směs neexstují shluky vláken jednotlvých komponent. V prax se však prokazuje, že se vlákna ve směs vyskytují ve svazcích (shlucích) [NECKÁŘ], jako by vlákna byla přtahována stejným typem vláken. Kvaltu směsování lze posuzovat: - výpočtem na základě stanovení počtu vláken pod mkroskopem - chemcky na základě stanovení obsahu komponent postupným rozpouštěním. Jakost směsování se pak vyjadřuje nestejnoměrností směsování. Toto lze provádět na různých úrovních technologckého postupu. Ze směs lze odebírat vzorky a ty poté podrobt analýze na stejnoměrnost směsování

6 ějme k komponent a odeberme n vzorků. Obsah x jednotlvých komponent ve vzorcích pak stanovíme ze schématu (matce): x x x j x n x x x j x n x x x j x n x k x k x kj x kn Z uvedených se vypočítají průměrné hodnoty zastoupení komponenty ve směs x = n..... x x = n j= x j n n ( ) s = xj x x j n j= = n k x kj n j= n j= a poté směrodatné odchylky s, s, s, s k a varační koefcenty v, v, v, v k Z toho celková nestejnoměrnost směsování je průměrná hodnota nestejnoměrnost (varačních koefcentů) ve vzorcích: v = k k v =

7 Čím je nestejnoměrnost směsování menší, tím je lepší promíchání. Dále lze počítat stupeň směsování. Počítá se odchylka obsahu jednotlvých komponent ke jmenovté hodnotě: = x x * x * kde x * je jmenovtá hodnota zastoupení komponenty ve hmotnostních procentech. Stupeň směsování je pak dán vztahem: S = 00 k k = Čím je hodnota stupně směsování vyšší, tím je promíchání lepší. Analýza průřezu délkové textle Analýza průřezu délkové textle se provádí za účelem určení rozmístění vláken jednotlvých komponent v průřezu délkové textle (pramene, přástu, příze). Analyzuje se tvorba shluků vláken, kvalta promísení, atd. Přtom je nutno s uvědomt, že pramen obsahuje vláken, takže počítání jednotlvých druhů vláken pod mkroskopem by bylo velm pracné. Používají se proto chemcké metody a postupné rozpouštění jednotlvých komponent. S výhodou lze pomocí jednoduchého zařízení rozdělt podélně úsek pramene na více (např. 0) úseků. Počítá se pak průměrný obsah jednotlvých komponent na úsek příčného řezu a nestejnoměrnost (v [%]) směsování v jednom úseku. Varace z více úseků je pak dána v = m m v = kde =,, m je počet úseků

8 Příze V průřezu příze je 0 0 vláken. Tento počet vláken je jž zvládnutelný mkroskopckým technkam. Směsování může být určeno z průřezu příze početně, z fotografckého snímku, popř. pomocí systémů obrazové analýzy. Četnost vláken jednotlvých komponent je poté nutno přepočítat na hmotnostní podíly. Analýzu rovnoměrnost směsování je možno provádět - sektorálně - radálně. Pro stanovení stejnoměrnost směsování je vhodné určt těžště příčného řezu příze. To je možno stanovt jako bod o souřadncích x = průměrná hodnota souřadnc x všech průřezů všech vláken bez rozdílu komponent y = průměrná hodnota souřadnc y všech průřezů všech vláken bez rozdílu komponent

9 Radální analýza Průřez příze se dělí na soustředné kruhy (mezkruží) - se stejnou plochou - nebo se stejným přírůstkem poloměru Počítá se průměrný hmotnostní obsah vláken jednotlvých komponent v jednotlvých mezkružích, nestejnoměrnost (v[%]) výskytu jednotlvých komponent v jednotlvých mezkružích a pak nestejnoměrnost přes celý průřez. Vlákno se započítává do toho mezkruží, kam padne jeho střed (těžště průřezu vlákna). Vysoké hodnoty nestejnoměrnost směsování znamenají nevhodný výběr komponent, které se špatně promíchávají. Sektorální analýza Průřez příze se rozdělí na kruhové výseče se středem v těžšt. Nestejnoměrnost směsování se vyjádří stejně jako u radální analýzy. Postupuje se však nkol přes mezkruží, ale přes sektory (výseče) grace Zvláštní případ radální analýzy je mgrace. grace je defnována jako pohyb vláken během zpracování a užívání, a to jak v podélném, tak také v příčném směru. Pohyb (mgrace) vláken podporuje takové vlastnost, jako např. plstvost a žmolkovtost. Např. u tuhých vláken polyesteru se hovoří o rapírovém efektu, kdy konce vláken vyčnívají z tělesa příze (tkanny) a používáním se posouvají směrem ven. grací se zabýval HAILTON, který defnoval 3 faktory, ovlvňující směr mgrace a velkost mgrace:. faktor: vlákna. Vlákna a jejch vlastnost, zejména vzhled, délka, jemnost, tvar příčného průřezu, koefcent tření, mechancké vlastnost (tuhost), mají vlv na směr mgrace vlákna mgrují buď směrem ven z příze, nebo dovntř příze

10 . faktor: příze. Příze, zejména její jemnost, zákrut a směšovací poměr má vlv na velkost mgrace 3. faktor: technologe, zejména seřízení strojů a systém předení má vlv na velkost mgrace. Rozhodující vlv dle HAILTONA má rozdíl délek vláken komponent a rozdíl jemností. Krátká vlákna mají snahu mgrovat ven a rovněž hrubá vlákna mají snahu mgrovat ven. Koefcent mgrace dle HAILTONA a) skut. > st = skut. vnější st st *0 [%] b) skut. < st kde = skut. st st vntřní *0 [%] skut st vnější vntřní > 0 < 0 = 0 = 00 - je koefcent mgrace sledované komponenty - je moment skutečného rozložení vláken sledované komponenty - je moment stejnoměrného deálního rozložení vláken sledované komponenty - je moment rozložení vláken sledované komponenty pouze ve vnější vrstvě příčného průřezu příze - je moment rozložení vláken sledované komponenty pouze ve vntřní vrstvě příčného průřezu příze. - znamená, že vlákna sledované komponenty se nacházejí více ve vnější vrstvě příčného průřezu příze - znamená, že vlákna sledované komponenty se nacházejí více ve vntřní vrstvě příčného průřezu příze - znamená deální rozložení - znamená, že vlákna sledované komponenty se nacházejí pouze ve vntřní vrstvě ( - 00%), nebo ve vnější vrstvě (+ 00%). Zaplnění příze (ntě) Zaplnění je specfckým ukazatelem příze a dalších nadvlákenných útvarů. Je dáno vztahem γ µ = [] ρ vl kde µ - je zaplnění příze γ - je hustota příze [kg/m 3 ] ρ vl. - je hustota vláken [kg/m 3 ]

11 Zaplnění je možno stanovt např. pyknometrcky. Exstuje také u ostatních textlí. Textlní útvar zaplnění monofl ostře kroucené hedvábí 0,75 0,85 bavlněná příze česaná 0,5 0,6 bavlněná příze mykaná 0,4 0,55 bavlněný přást 0, bavlněný pramen 0,03 pórovtost tkanna 0,5 0,30 pletenna 0, 0, dřevo 0,3 0,7 useň 0,33 0,66 Zaplnění souvsí se zakroucením vlákenného útvaru, př kterém dochází ke stlačení objemu vláken v tělese příze. 3 k p * µ p = 3 µ µ 3 mezní 3 Další velčny popsující příz: Průměr příze Substanční průměr (JOHANSEN) D 4T S = ( π ρ) kde T - je jemnost příze [tex] ρ - je hustota [kg/m 3 ] Poměrná jemnost τ = T t D = S d

12 kde t - je jemnost vláken d - je průměr vláken Průměr příze D (D> D S ) Poměr D S /D je vztahem průměru příze k jemnost. D S 4T µ = = D = K * D π D ρ T kde µ je zaplnění příze K = π µ ρ Zákrut příze Zákrut příze je velčna, která se váže ke skupně monotónně kroucených přízí (počet otáček vložených do délkového elementu příze). Intenzta zákrutu je dána κ = π D Z Köchlnův koefcent zákrutu α K = Z * T = κ µ ρ / 4π [m - tex / ] Zobecněný zákrutový koefcent * q α = Z *T kde q - je zákrutový kvocent q = /3 PHRIXŮV zákrutový kvocent Dle ČSN α P = a = Z * T /3 Zkoušení zákrutů Př zkoušení zákrutů můžeme vycházet ze tří základních předpokladů: jedna otáčka zakrucovacího orgánu na m znamená zákrut/m. Tyto zákruty zjstíme obráceným postupem rozkrucováním.

13 zakroucením vlákenného svazku určté jemnost nebo ntí př skaní doleva určtým počtem zákrutů dojde ke zkrácení původní délky o tutéž hodnotu, jako když budeme vlákenný svazek (příze, ntě) zakrucovat doprava. Jným slovy: zkrácení př zakrucování určtým počtem zákrutů je stejné, ať kroutíme na jednu nebo na druhou stranu. stoupání šroubovce na povrchu příze nebo ntě je př stejných počtech zákrutů a různých jemnostech přízí stále stejný Jako přístroje slouží ke zkoušení zákrutů zákrutoměry. Zákruty jsou přístroje, které příz (nt) upnutou v čelstech na nastavené upínací délce rozkrucují. Otáčky potřebné k rozkroucení úseku příze (ntě) jsou regstrovány na počtadle, resp. na dsplej. Schéma zákrutoměru je na obr.. Pro zkoušení zákrutů se používají různé metody metoda přímá se používá pro skané ntě metoda nepřímá s napínačem a omezovačem se používá pro jednoduché předené příze z krátkých ( staplových vláken ) metoda nepřímá do překroucení se používá pro hedvábí Obr. Schéma zákrutoměru otočná čelst, výkyvná čelst, 3 motorek s regulací otáček, 4 výkyvné rameno spojené s čelstí, 5 - předpětí, 6 dsplej, 7 stupnce změn délky zkoušené ntě, 8 zarážka výkyvného ramene omezovač etoda přímá Skaná nt je uchycena v čelstech zákrutoměru a, které jsou vzdáleny o upínací délku l 0. Ukazatel změny délky ntě je nastaven na 0. Nt je rozkrucována otáčkam motorku 3 až do stavu, kdy skaná nt neobsahuje žádné zákruty (ze skané ntě se stala nt družená). Přtom se vlvem předpětí 5 vyklání výkyvné rameno 4 spojené s čelstí. Na stupnc 7 můžeme odečíst změnu délky rozkroucených ntí a vypočítat z ní seskání. Zákruty na metr [m - ] se vypočtou přepočítáním z upínací délky. etoda nepřímá napínače s omezovačem Jednoduché příze nelze pod napětím daným předpětím rozkroutt tak, aby neměly žádný zákrut. Takto rozkroucená příze má pevnost danou pouze soudržností vláken a přetrhla by se. Př této metodě se nejprve zkusmo stanoví přblžná hodnota změny délky příze př rozkrucování. Do ½ této hodnoty se nastaví omezovač 8. Př dalších zkouškách zákrutu

14 jednoduché příze se upne vzorek tak, aby ukazatel změny délky byl na 0. Př rozkrucování se příze prodlužuje, až výkyvné rameno 4 s předpětím 5 (napínač) narazí na omezovač 8. Zkouška pokračuje tak, že otáčení čelst na motorku 3 probíhá dále stejným směrem, až se ukazatel změny délky příze vrátí zpět na 0. (Znamená to, že jsme př napínač opřeném o omezovač překročl nulové zákruty příze a zakroutl jsme j opačným zákruty na původní hodnotu zákrutů v příz). Souhrnně: v upnutém úseku příze je stejný počet zákrutů jako na počátku, ale opačného směru, na dsplej je dvojnásobný počet zákrutů (anebo zákruty na dvojnásobnou upínací délku) než je počet zákrutů v příz. Počet zákrutů se přepočítá na metr. K úvaze: á v tomto případě smysl hovořt o seskání, přesněj o sepředení? Jak bychom jej zjstl př zkoušce zákrutů? Odpověď na konc stránky. etoda nepřímá do překroucení Tuto metodu používáme u těch délkových textlních útvarů, u nchž by obě předchozí metody nevedly k úspěchu. Je to zejména tvarované hedvábí. ěření probíhá ve dvou stupních. Př prvním stupn upneme nt do zaaretovaných (upevněných) čelstí a zakrucujeme nt ve směru původních zákrutů až do překroucení. Hodnotu zákrutů ponecháme na dsplej. Př druhém stupn zkoušky upneme do zaaretovaných čelstí nový vzorek a rozkrucujeme jej přes nulové zákruty až do překroucení. Na dsplej zůstane dvojnásobný počet zákrutů na upínací délku jako u předcházející metody. Upínací délka je předepsána normou a bývá 0,5 m, popř. 0,5 m. U ČSN je upínací délka stanovena na 0,5 m. Zákruty se přepočtou na metr. Předpětí je pro zkoušení zákrutů velm důležté a jeho hodnota je obsažena v normách. Podle ČSN je předpětí pro skané ntě předepsáno 5 mn / tex, pro jednoduché příze mn / tex. Zákrutový koefcent Jestlže bychom zkoumal stoupání šroubovce př stejném počtu zákrutů u přízí nebo ntí různé jemnost, zjstl bychom, že stoupání šroubovce je vždy stejné. Z tohoto zjštění vychází funkční závslost, kterou vyjadřuje koefcent zákrutů α, nazývaný též zákrutovou mírou. Odvození vychází z předpokladu, že výška jednoho ovnu vlákna v deální nt je výškou šroubovce. Po rozvnutí tohoto vlákna ( obr. ) lze psát: π * d tgβ = [] () S O sepředení nemá smysl mluvt. ěřt jsme začal od nuly a na nulu jsme se vrátl. Rovněž zkrácení vláken během předení není předmětem zájmu technologů nebo pracovníků kontroly jakost. Koefcent zákrutů je důležtou mírou v technolog předení, protože zohledňuje počet zákrutů vzhledem k jemnost příze.

15 Obr. Rozvnutí povrchových vláken v nt mez stoupáním šroubovce S a zákrutem platí S = [m] () Z Po úpravě obdržíme: tg β = π * d * Z [] () Jestlže mají dvě ntě různých jemností [tex] stejný počet zákrutů, mají také stejný sklon povrchových vláken. Platí tedy: β = β, resp. β tgβ Po dosazení obdržíme: tg = () π * d = Z * Z π * d * Z defnce jemnost příze počítané z průměru příze můžeme odvodt průměr příze d p : konstanta k: d = k T [ m ] () k = 4 * T 6 π * ρ *0 () N Po dosazení dostaneme: Z * = k T k T Z * Z = Z [m - ] () * T T Jestlže označíme zákruty u ntě s ndexem symbolem α a její jemnost T =, pak z předešlých vztahů platí: α α Z = Z = [m - ] () T T Vztah α Z = [ m - ] () T

16 je označován jako vztah Köchlnův. Tento vztah vyhovuje pro jemnost (délkovou hmotnost) ntí T >0. Pro jemnost T < 0 byl tento vztah modfkován Phrxem: Z α = [m - ] () 3 T Koefcent zákrutů α není bezrozměrné číslo! Jeho jednotkam jsou: pro Köchlnův vztah [m -. tex / ] pro Phrxův vztah [m -. tex /3 ]