Obsah 1. Úvod 5. Šicí nitě 6.1. Jemnost šicích nití 6.1.1. Označování délkové hmotnosti šicích nití... 6.. Průměr šicí nitě 8.3. Stejnoměrnost šicích nití.. 9.4. Zákrut šicích nití.. 10.5. Změny délky šicí nitě 13.6. Mechanické vlastnosti šicích nití.. 15.6.1. Napětí 16.6.. Deformace. 17.6.3. Zkoušení pevnosti v tahu.. 18.6.4. Modul pružnosti šicích nití 19.6.5. Předpětí. 0.6.6. Upínací délka 1.6.7. Rychlost zatěžování.. 1.6.8. Cyklické namáhání.6.9. Pružnost šicí nitě.6.10. Odolnost šicí nitě v oděru.. 4.6.11. Komplexní stanovení vlastností šicích nití šicí schopnost.. 5 3. Plošné textilie 6 3.1. Konstrukční parametry plošných textilií 6 3.1.1. Vazba.. 7 3.1.. Plošná hmotnost.. 7 3.1.3. Objemová měrná hmotnost. 7 3.1.4. Pórovitost 8 3.1.5. Tloušťka.. 8 3.1.6. Hustota provázání 30 3.1.7. Setkání. 31 3.1.8. Pleteniny.. 3 3.. Mechanické vlastnosti plošných textilií.. 37 3..1. Pevnost plošných textilií v tahu.. 37 3... Pevnost v natržení a dalším trhání.. 38 3..3. Pevnost ve vytržení.. 39 3..4. Pevnost švů a posun nití ve švu 39 3..5. Pevnost ve lpění vrstev. 40 3..6. Tvarovatelnost.. 41 3.3. Stálosti a odolnosti plošných textilií. 43 3.3.1. Stálosti tvaru sráživost 43 3.3.. Stálosti tvaru tuhost v ohybu.. 44 3.3.3. Splývavost. 47 3.3.4. Mačkavost. 48 3.3.5. Stálosti vybarvení.. 51 3.4. Odolnosti textilií 5 3.4.1. Odolnost proti oděru.. 5 3.4.. Odolnost proti tvorbě žmolků žmolkovitost.. 55 3.4.3. Odolnost proti tvorbě zátrhů u pletenin. 56 3.5. Fyziologické vlastnosti.. 57 3
3.5.1. Komfort oděvních výrobků 57 3.5.. Prostup tepla.. 57 3.5.3. Prostup vzduchu prodyšnost 59 3.5.4. Propustnost vodních par.. 59 3.5.5. Propustnost kapalné vody 60 3.5.6. Kombinované metody stanovení prostupu médií textiliemi 63 4. Experimentální data a jejich analýza.. 64 4.1. Experimentální data. 64 4.. Náhodně proměnné veličiny. 65 4.3. Základní soubor a náhodný výběr. 66 4
1. Úvod Tento učební text je určen pro studenty distančního studia a nenárokuje si podávat všechny informace o textilních zkušebních metodách, které jsou používány v oboru konfekční výroby. Pokud by student nebo jiný čtenář tohoto textu potřeboval hlubší informace, je autor tohoto textu k dispozici pro další vysvětlení. Zároveň patří díky mým učitelům Prof. Ing. Josefu Černému, CSc. a Doc. Ing. Jaroslavu Staňkovi, CSc. za vědomosti, které do mne vložili. Ze skript Doc. Staňka byla také převzata část vyobrazení. Zbylé obrázky byly vytvořeny v programu SmartDraw. Vlastnosti materiálů pro oděvní výrobu Textilní zkušebnictví je soubor znalostí, dovedností, předpisů, přístrojů, výpočtových metod a výroků sloužící ke stanovení těch vlastností, které jsou důležité pro hodnocení kvality textilie. Stanovení vlastností probíhá nezávisle na přání člověka, to znamená objektivně. Kvalitu (nebo také jakost) nějakého výrobku je možno definovat jako schopnost tohoto výrobku plnit v dostatečné míře svou funkci danou účelem použití. O kvalitní výrobě lze hovořit pouze v tom případě, jsou-li dodrženy sjednané podmínky dodávek, vlastnosti výrobků, resp. jejich úrovně (hodnoty), a to s výkyvy těchto vlastností pouze ve stanoveném rozsahu. V současné domě se kvalita výroby řídí NORMAMI ŘADY 9000. Podle ustanovení těchto norem není nutno vyrábět s nejvyšší možnou jakostí, ale odběratel musí mít dlouhodobou záruku stálé kvality. Vlastnosti materiálů, které se používají v textilní oděvní výrobě můžeme definovat podle toho, v jakém stupni výroby a používání se nejvíce projevují. Intermezzo: Kapesní průvodce moderní vědou v Murphyho zákoně praví: 1. Je-li to zelené nebo se to hýbe, patří to do biologie.. Smrdí-li to, patří to do chemie. 3. Nefunguje-li to, patří to do fyziky. Certovy dodatky: 4. Je-li to neporozumitelné, patří to do matematiky. 5. Zní-li to jako nesmysl, patří to buď do ekonomie, nebo do psychologie. Murphyho dělení nám však zřejmě vyhovovat nebude. Podobně jako u ostatních textilií bychom vlastnosti materiálů pro oděvní výrobu mohli rozdělit na: 1. Vlastnosti fyzikální o Geometrické (stálost tvaru, šířka, tloušťka, délka) o Sorpční (příjem a výdej vody, resp. vodních par, barviv, atd.) o Termické (měrné teplo, tepelná vodivost, tepelně izolační schopnost) o Mechanické (pevnost v tahu, tažnost, pružnost,tuhost v ohybu, mačkavost) o Odolnosti proti mechanickému a dalšímu fyzikálnímu působení (UV záření). Vlastnosti chemické o Odolnost proti působení chemikálií (stálost vybarvení v praní, čištění, odolnost vybarvení v potu) 3. Specifické vlastnosti oděvních textilií fyziologické vlastnosti o Prostup médií textiliemi (prostup vodních par, prodyšnost, prostup tepla) 5
. ŠICÍ NITĚ.1. Jemnost šicích nití Cíl kapitoly: Tato kapitola je věnována studiu vyjadřování jemnosti šicích nití, metodám jejího stanovení a potřebným výpočtům. Čas potřebný k prostudování: Kapitola obsahuje informace o vyjadřování a stanovení jemnosti šicích nití.. Počítejme s časem potřebným ke studiu a výpočtům v rozsahu 1 hodin. Definice: Jemnost vláken, přízí a nití je podle normy nazývána délkovou hmotností [7], definovanou poměrem mezi hmotností a délkou. Délková hmotnost šicích nití Šicí nitě jsou definovány jako délkové textilie, jejichž jeden rozměr (tloušťka) se řádově liší od druhého rozměru (délky). Délková hmotnost (jemnost) přízí a nití se stanoví gravimetrickou metodou [7]. Gravimetrická metoda Gravimetrická metoda spočívá v přesném odměření délky šicí nitě a jejím přesném zvážení. Délkovou hmotnost pak stanovíme podle vztahu m l 3 T = [g/km] = [tex] (.1) *10 Pro stanovení délkové hmotnosti šicích nití tedy potřebujeme odměřit přesnou délku, nejčastěji ve formě přaden. To se realizuje na vijáku, na kterém se přadeno navine. Obvod křídlenu je přesně 1 m. Takto odměřenou délku přesně zvážíme např. na analytických vahách. Některé váhy, zejména váhy elektronické jsou konstruovány tak, že je na nich možno stanovit po zadání odměřené délky přímo jemnost (délkovou hmotnost) v [tex]..1.1. Označování délkové hmotnosti šicích nití Příze a jednoduché nitě jsou označovány jemností a konstrukčními parametry (počtem zákrutů) [33,34]: Příklad: 4 tex Z 370 značí jednoduchou přízi jemnosti 4 tex a předenou s 370 zákruty pravého směru. 6
Šicí nitě jsou převážně skané. Je u nich nutno počítat se seskáním: l l l j j ( j 1) ε j = *10 = *10 [%] (. ) l( j 1) l( j 1) Seskáním se zkracuje délka skané nitě, roste tedy hmotnost na jednotku délky. Indexy j a (j-1) značí j-tý stupeň skaní a (j-1) předchozí technologický stupeň. Při označování skaných nití je potřebné označit také skací zákruty. Příklad: Pro nitě stejné konstrukce (4 tex Z 370 x) S 450 značí skanou nit ze dvou jednoduchých nití 4 tex s 370 zákruty na metr kroucenými doprava. Skaní je provedeno levými zákruty 450 m -1. Pro nitě nestejné konstrukce ( 3 tex Z 450 + 13 tex f 40 S 1000 ) S 300 značí skanou nit konstruovanou z jednoduché nitě 3 tex s pravými zákruty 450 m -1 a přiskávaným hedvábím 13 tex se 40 fibrilami a levými zákruty 1000 m -1. Skaní je provedeno 300 zákruty m -1 doleva. Pro vícenásobné skaní 5 tex Z 530 } S 450 8 tex Z 400 } S 400 50 tex Z 330 Znamená dvojnásobně skanou nit konstruovanou v prvním skaní z jednoduchých nití 5 tex a 530 pravými zákruty m -1 a 8 tex s 400 pravými zákruty m -1. Druhé skaní je realizováno přiskáním nitě 50 tex s pravými zákruty 330 m -1 skacími levými zákruty 400 m -1. Příklad : Z návinu nitě jsme na vijáku odvinuli 10 přaden po 100 m. Přadena jsme zvážili a zjistili průměrnou hmotnost 100 metrového přadene, která činí,0486 g. Povšimněme si, že definice jemnosti v tex je vztažena na 1000 m. Proto stačí pouze posunout desetinou čárku o 1 des. místo doprava, abychom dostali délkovou hmotnost v tex:,0486 g/100 m = 0,486 tex 7
Příklad : Bylo naměřeno 10 hodnot délkové hmotnosti příze. Vypočítejme statistické charakteristiky. i T i [tex] 1 4,5 38,4 3 7,5 4 36,7 5 3,8 6 8,3 7 34, 8 8,3 9 36,5 10 33,4 Σ 311,6 Výběrová směrodatná odchylka s = s = 5, 31 tex Výběrový variační koeficient s v = *10 = 17,04 x Charakteristiky polohy: Průměr 1 10 n x = = n 1 1 Ti = 311,6 = 31, 16 10 Rozptylové charakteristiky: Výběrový rozptyl % s 1 = = n 1 = n 10 i 1 tex ( x x) 8,196 tex i = Interval spolehlivosti s 5,31 LD = x tα ( n 1) = 31,16 * = 7, 80 n 10 s 5,31 LH = x + tα ( n 1) = 31,16 + * = 34, 5 n 10 tex tex Poznámka: Pozorný student si jistě povšimne, že za t α(n-1) je zde dosazeno číslo, ačkoli kvantil studentova rozdělení jsme zvyklí používat jako číslo 1,96. Ano, je to pravda. Protože se jedná o odhad, byla hodnota kvantilu zaokrouhlena. Kromě toho hodnota 1,96 v tabulkách platí pro n =... Průměr šicí nitě Průměr šicí nitě je parametr, který úzce souvisí s její jemností [3]. Je zohledňován při výběru jemnosti (čísla) strojní šicí jehly. Průměr šicí nitě lze vypočítat z jemnosti podle tzv. Johansenova vztahu: K d = T [m] (.3) 3 10 8
kde K = 4 π ρ (.4) N ρ N - je hustota nitě ρ N = ρ vl k * µ (.4.a) µ - je zaplnění nitě zohledňující obsah pórů v tělese nitě (např. u bavlněných nití bývá µ = 0,55 0,6) - je hustota klimatizovaných vláken ρ vl k Měření tloušťky šicí nitě můžeme provádět na tloušťkoměru za použití zvláštního přípravku, kde je možno uložit paralelně vedle sebe 10 nití (obr..1.) V současnosti jsou šicí nitě označovány tzv. etiketním číslem, které je funkcí průměru nitě a umožňuje určit číslo strojní šicí jehly. Obr..1 Přípravek pro měření tloušťky šicí nitě..3. Stejnoměrnost šicích nití Stejnoměrnost šicích nití je důležitou vlastností, která má vliv na bezporuchové šití. Měření stejnoměrnosti hmotné nestejnoměrnosti nití má však zásadní význam zejména u výrobců šicích nití a proto v tomto učebním textu není popisováno. Stejnoměrnost [3] (resp. nestejnoměrnost) šicích nití se vyjadřuje variačním koeficientem hmotnosti úseků šicí nitě. Tato veličina je měřena na přístrojích USTER TESTER a je vyjadřována na naměřenou délku: Lineární nestejnoměrnost je vyjádřena vztahem L 100 1 U = * ( mi m) * dl m L [%] (.5) 0 Kvadratická nestejnoměrnost je pak dána L 100 1 CV = * ( mi m) * dl m L [%] (.6) 0 kde m - je průměrná hmotnost ze všech měřených úseků m i - je hmotnost i-tého úseku 9
.4. Zákrut šicích nití Cíl kapitoly: Tato kapitola je věnována studiu parametrů šicích nití, které souvisí s technologickými procesy, ve kterých šicí nitě vznikají. Čas potřebný k prostudování: Kapitola je dosti obsáhlá, protože zahrnuje konstrukční parametry přízí, nití a plošných textilií. Myslím ale, že hodiny studia by měly na prostudování stačit. Na co navazujeme: Navazujeme na povšechné znalosti textilních technologií, kapitolu o jemnosti a znalosti jednotek. Definice: Konstrukčními parametry šicích nití rozumíme jejich zákrut. Protože jsou šicí nitě většinou skané, je nutno uvažovat zákrut přízí. Principem zpevnění vláken ve vlákenném svazku je zvýšení jejich kontaktů, vzájemné přitlačení vláken k sobě a tím také zvýšení tření mezi vlákny. Vazné body v přízi nebo niti jsou tedy realizovány zhutněním vlákenného svazku prostřednictvím zákrutu. Toto zhutnění se provádí jak u krátkých vláken (střižových nebo též zvaných staplových), která musí být před zakroucením urovnána do rovnoběžné polohy nebo jinými slovy paralelizována, tak i u vláken dlouhých tzv. hedvábí. Obr.. Směr zákrutu S levý zákrut, Z pravý zákrut Zákrut [34] vyjadřuje počet otáček, které vloží zakrucovací pracovní orgán (vřeteno, křídlo, rotor u bezvřetenového předení, atd.) do paralelizovaného vlákenného svazku na jeho určitou délku (převážně se počítají zákruty na 1 m). Následkem zakrucování při předení, popř. skaní dochází ke zkracování původní délky k seskání. Podle směru zakrucování urovnaného vlákenného svazku označujeme zákrut jako pravý (Z ) a levý ( S ) (viz. obr..). Zkrácení původní délky l 0 na konečnou délku l 1 můžeme popsat vztahem l = l 1 l 0 [m] (.7) 10
Z toho vypočteme seskání podle vztahu l ε s = *10 [%] (.8 ) l0 Přísně vzato bychom měli se seskáním počítat také při stanovení jemnosti šicích nití. V praxi se to však běžně neprovádí. Zkoušení zákrutů Při zkoušení zákrutů [6] můžeme vycházet ze tří základních předpokladů: jedna otáčka zakrucovacího orgánu na 1 m znamená 1 zákrut/m. Tyto zákruty zjistíme obráceným postupem rozkrucováním. zakroucením vlákenného svazku určité jemnosti nebo nití při skaní doleva určitým počtem zákrutů dojde ke zkrácení původní délky o tutéž hodnotu, jako když budeme vlákenný svazek (nitě) zakrucovat doprava. Jinými slovy: zkrácení při zakrucování je stejné, ať kroutíme na jednu nebo na druhou stranu. stoupání šroubovice na povrchu příze nebo nitě je při stejných počtech zákrutů a různých jemnostech přízí stále stejný Jako přístroje slouží ke zkoušení zákrutů zákrutoměry. Zákrutoměry jsou přístroje, které přízi (nit) upnutou v čelistech na nastavené upínací délce rozkrucují. Otáčky potřebné k rozkroucení úseku příze (nitě) jsou registrovány na počitadle, resp. na displeji. Schéma zákrutoměru je na obr..3. Pro zkoušení zákrutů se používají různé metody metoda přímá se používá pro skané nitě 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..3 Schéma zákrutoměru [3,4] 1 otočná čelist, výkyvná čelist, 3 motorek s regulací otáček, 4 výkyvné rameno spojené s čelistí, 5 - předpětí, 6 displej, 7 stupnice změn délky zkoušené nitě, 8 zarážka výkyvného ramene omezovač 11
Metoda přímá Skaná nit je uchycena v čelistech zákrutoměru 1 a, které jsou vzdáleny o upínací délku l 0. Ukazatel změny délky nitě je nastaven na 0. Nit je rozkrucována otáčkami motorku 3 až do stavu, kdy skaná nit neobsahuje žádné zákruty (ze skané nitě se stala nit družená). Přitom se vlivem předpětí 5 vyklání výkyvné rameno 4 spojené s čelistí. Na stupnici 7 můžeme odečíst změnu délky rozkroucených nití a vypočítat z ní seskání. Zákruty na metr [m -1 ] se vypočtou přepočítáním z upínací délky. Metoda nepřímá napínače s omezovačem Jednoduché příze nelze pod napětím daným předpětím rozkroutit tak, aby neměly žádný zákrut. Takto rozkroucená příze má pevnost danou pouze soudržností vláken a přetrhla by se. Při této metodě se nejprve zkusmo stanoví přibližná hodnota změny délky příze při rozkrucování. Do ½ této hodnoty se nastaví omezovač 8. Při dalších zkouškách zákrutu jednoduché příze se upne vzorek tak, aby ukazatel změny délky byl na 0. Při rozkrucování se příze prodlužuje, až výkyvné rameno 4 s předpětím 5 (napínač) narazí na omezovač 8. Zkouška pokračuje tak, že otáčení čelisti 1 na motorku 3 probíhá dále stejným směrem, až se ukazatel změny délky příze vrátí zpět na 0. (Znamená to, že jsme při napínači opřeném o omezovač překročili nulové zákruty příze a zakroutili jsme ji opačnými zákruty na původní hodnotu zákrutů v přízi). Souhrnně: v upnutém úseku příze je stejný počet zákrutů jako na počátku, ale opačného směru, na displeji je dvojnásobný počet zákrutů (anebo zákruty na dvojnásobnou upínací délku) než je počet zákrutů v přízi. Počet zákrutů se přepočítá na metr. Metoda nepřímá do překroucení Tuto metodu používáme u těch délkových textilních útvarů, u nichž by obě předchozí metody nevedly k úspěchu. Je to zejména tvarované hedvábí. Měření probíhá ve dvou stupních. Při prvním stupni upneme nit do aretovaných (upevněných) čelistí a zakrucujeme nit ve směru původních zákrutů až do překroucení. Hodnotu zákrutů ponecháme na displeji. Při druhém stupni zkoušky upneme do aretovaných čelistí nový vzorek a rozkrucujeme jej přes nulové zákruty až do překroucení. Na displeji zůstane dvojnásobný počet zákrutů na upínací délku jako u předcházející metody. Upínací délka je předepsána normou [6] 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 velmi důležité a jeho hodnota je obsažena v normách. Podle ČSN je předpětí pro skané nitě předepsáno 5 mn / tex, pro jednoduché příze 1mN / tex. Ustálenost zákrutů šicí nitě smyčkovitost Po seskání šicí nitě v ní zůstává napětí, které působí proti směru posledního kroucení nitě. Jde v podstatě o krutný moment, který výrobce odstraňuje tzv. ustalováním zákrutů, např. pařením nití. Při nedostatečně ustálených zákrutech má nit snahu se rozkrucovat a vytvoří-li se na niti delší volný úsek, začnou se vytvářet překlopením nitě přes sebe smyčky, které způsobují poruchy šití (vynechávání stehů, smotávání nitě). Proto se na šicích nitech zkouší smyčkovitost. 1
Zkouška smyčkovitosti [8] je znázorněna na obr..4 : Šicí nit je upevněna mezi dvě od sebe vzdálené čelisti. Do středu se na nit zavěsí předpětí. Upínací čelisti se pak začnou k sobě přibližovat až na vzdálenost 3 mm. Při zkoušce je měřena vzdálenost, při níž dojde k tvorbě první smyčky a poté počet smyček, které se vytvoří při přiblížení čelistí. Počet smyček se přepočítá na 1 m. Obr..4 Zkouška smyčkovitosti.5. Změny délky šicí nitě Během technologických stupňů konfekční výroby je nit namáhána mechanicky (během šití) vlhkotepelně (během zažehlování, žehlení) Při tomto namáhání dochází k deformacím šicí nitě [9], které se mohou projevit zbytkovým napětím v šicí niti. Toto zbytkové napětí se po vlhkotepelném zpracování může projevit sražením nitě a tím zvrásněním švů. Pro zamezení tohoto nežádoucího jevu se na šicích nitech provádějí zkoušky sráživosti šicí nitě. Sráživost šicí nitě můžeme zkoušet tzv. simulačními zkouškami, kdy vliv vlhkotepelného zpracování realizujeme na laboratorní žehlicí podložce. Na podložku uložíme paralelně šicí nitě, na kterých označíme počáteční délku l 0 = 500 mm. Nitě jsou předepnuty předpětím rovnajícím se 0,5 tex. Poté jsou šicí nitě přežehleny předehřátou laboratorní žehličkou. Obr..5 Uspořádání zkoušky sráživosti šicí nitě Žehlení můžeme provádět za sucha (přes suchou žehlicí prostěrku) za mokra (přes vlhkou žehlicí prostěrku, kterou při žehlení vysušíme) Čas žehlení volíme podle času operace, kterou chceme simulovat, vlhkou prostěrku vždy žehlením vysušíme. Uspořádání zkoušky je uvedeno na obr..5. Po žehlení nití odečítáme absolutní změnu délky l = l l 0, kterou přepočítáme na relativní sráživost v [%] podle vztahu (.9): 13
l l l 0 ε SR = 10 = 10 [%] (.9) l0 l0 Poznámka: Jaká bude sráživost šicí nitě, jestliže dojde při zkoušce k jejímu prodloužení? A je to vůbec možné, aby se nit při žehlení prodloužila?odpověď dole na stránce 1. Příklad k procvičení: Stanovte statistické charakteristiky při měření zákrutu na šicí niti. Hodnoty jsou uvedeny v tabulce. Pokud máte kalkulačku se statistikou, neváhejte ji pro výpočet charakteristik použít! i Z i [ m 1 ] 1 168 153 3 16 4 168 5 170 6 16 7 168 8 155 9 168 10 158 Σ Charakteristika odhad odhad střední hodnoty [ m 1 ] směrodatná odchylka[ m 1 ] variační koeficient [ % ] dolní hranice IS [ m 1 ] horní hranice IS [ m 1 ] 1 Samozřejmě je to možné. Sráživost v tomto případě bude mít záporné znaménko. 14
.6. Mechanické vlastnosti šicích nití Cíl kapitoly: Studiem mechanických vlastností si osvojíme znalosti o vlivu mechanických namáhání na šicí nitě, zkoušení pevnostních charakteristik šicích nití [5] a jejich významu pro technologické zpracování. Čas potřebný k prostudování: Obsah kapitoly není nikterak složitý a mechanické vlastnosti známe z denního života. Myslím, že 3 hodiny by nám na prostudování měly stačit. Na co navazujeme: Navazujeme na zkušenosti z běžného života, na studium statistických charakteristik a na studium předchozích kapitol tohoto učebního textu. Definice: Mechanické vlastnosti materiálů (všeobecně) jsou jejich odezvou na mechanické působení od vnějších sil. Působení vnějších sil Vnější mechanické síly se mohou projevovat různě. Podle jejich působení lze hovořit o namáhání na tah na tlak na ohyb na krut na střih Tyto druhy namáhání se většinou vyskytují v kombinaci ( tah - krut u vláken v zakrucované niti, tah - tlak při vlhkotepelném tvarování dvou vrstev plošných textilií, atp.).laboratorně se tato namáhání zkoumají odděleně od sebe, přičemž normovány jsou pouze zkoušky pevnosti v tahu [5]. Podle rychlosti, s níž vnější síla působí, můžeme ještě namáhání šicích nití posuzovat jako statické, kde síla působí pomalu dynamické, kde síla působí rychle a kromě toho na namáhání jednorázové (do přetrhu) cyklické (bez přetrhu nebo do porušení nitě) Během mechanického namáhání dochází v šicí niti ke změně délky - deformaci, která je závislá na: velikosti zatížení rychlosti namáhání době trvání Mechanické vlastnosti se uplatní při zpracování šicích nití a proto jsou zařazovány rovněž mezi zpracovatelské vlastnosti. 15
Mechanické vlastnosti jsou popisovány tzv. ultimativními charakteristikami : Ultimativní charakteristiky pevnost (síla do přetrhu) P [ N ] napětí do přetrhu σ [Pa] protažení do přetrhu l [mm] tažnost (deformace do přetrhu) ε [%] relativní pevnost f [N/ tex], resp. [cn / dtex] tržná délka l T [km], resp [m] délka, při níž by se textilie zavěšená na jednom konci přetrhla vlastní tíhou. Namáhání v tahu Při namáhání v tahu nazýváme odezvu materiálu pevností v tahu 3. Tuto vlastnost zkoušíme na dynamometru přístroji pro definované namáhání vzorků a registraci síly a deformace (natažení) - viz obr..6. Přístroji se také říká trhací stroj nebo zjednodušeně trhačka. Vzorek je upnut do horní čelisti HČ a spodní čelisti DČ. Dolní čelist je spojena s pohybovým šroubem, který ji svým otáčením stahuje dolů (napíná vzorek) nebo zdvíhá (uvolňuje vzorek). Napětí, resp. síla, která je natahováním ve vzorku vyvíjena, je měřena měřícím členem MČ. Natažení a jemu odpovídající síla je vykreslována do grafu závislosti pevnost tažnost, který je též nazýván tahovou nebo též pracovní křivkou. To proto, že je obrazem práce, kterou jsme na napětí ve vzorku museli vynaložit. Obr..6 Uspořádání zkoušky na dynamometru Objasněme si nyní některé pojmy, které budeme používat:.6.1. Napětí Pod pojmem napětí σ [Pa] rozumíme absolutní sílu F [N] přepočítanou na plochu průřezu vzorku S [m ]. Protože plocha průřezu šicí nitě je obtížně stanovitelná, přepočítává se absolutní síla F [N] na jemnost vzorku T [tex]. Přísně vzato bychom v tomto případě měli Ultimativní mezní, okrajový 3 Pevnost v tahu materiálu, např. šicí nitě, zkoušíme vždy, když si utrhneme kousek nitě na přišití knoflíku. Profesionálové ovšem nit ustřihnou. 16
poměr mezi silou do přetrhu a jemností šicí nitě nazývat poměrnou pevností f [N.tex -1 ]. Napětí, resp. poměrná pevnost do přetrhu vzorku je nazýváno pevností v tahu. Napětí je vyjadřováno podle vztahu F [ N] σ = [Pa] (.10) S [ m ] Vyjádření napětí pro textilie popisujeme jako relativní sílu (pevnost) podle vztahu F [ N] f = [ N.tex -1 ] (.11) T [ tex].6.. Deformace Při natahování vzorku šicí nitě dochází k jeho prodloužení, čili deformování. Absolutní deformaci vyjadřujeme v absolutních jednotkách jako l [mm]. Má-li být deformace různých materiálů srovnávána, je ji nutno podobně jako u napětí přepočítat na relativní jednotky, nejčastěji [%]. Nebudeme li vyjadřovat deformaci v %, bude vyjádřena jako bezrozměrné číslo. Pro přepočet deformace používáme následující vztahy: Absolutní deformace l = l l 0 [mm] (.1) kde l je konečná délka po natažení [mm] l 0 je počáteční (původní) délka vzorku [mm], zvaná upínací délka Relativní deformace popř. l [ mm] l l 0 ε = = [1] (.13) l0 [ mm] l0 l = l ε *10 [ % ] (.14) 0 Relativní deformaci do přetrhu zveme tažnost [ % ]. Deformaci popisujeme jako vratnou - elastickou a nevratnou - plastickou. Elastické - vratné deformace lze očekávat pouze v oblasti malých sil a deformací, kde průběh F = f ( l ) je lineární. 17
.6.3. Zkoušení pevnosti v tahu Při zkoušení mechanických vlastností [5] jde většinou o zjištění meze pevnosti. Šicí nit je v těchto zkouškách zatěžována až do destrukce - přetrhu vzorku. Výsledkem je ukazatel ultimativní síly [N] - mezní síly zatěžování - t. zn. síly potřebné k přetržení vzorku ultimativní deformace [mm, %] - mezního přetvoření - t.zn. protažení, které odpovídá síle v okamžiku přetrhu ultimativního napětí (relativní síly) [N/tex] - t.j. síla potřebná k přetržení vzorku přepočtená na plochu průřezu šicí nitě. Plocha je v tomto případě obtížně stanovitelná a proto se ultimativní síla přepočítává na délkovou hmotnost - jemnost v [tex] ultimativní přetvárné práce - mezní práce do přetrhu [J], tedy energie, kterou je třeba vynaložit, aby síla v závislosti na deformaci (protažení) způsobila destrukci vzorku (jinými slovy aby došlo k přetrhu). grafické znázornění průběhu závislosti síly [N] na deformaci [mm], t.j. funkce F = f( l), jak je znázorněno na obr..7. Princip měření mechanických odezev spočívá v deformaci textilie pomocí čelistí dynamometru (trhacího stroje trhačky) a měření odezvy síly měřícím členem spojeným s jednou z čelistí. Tento princip je znázorněn na obr..6. Z křivky jsou patrné některé charakteristické části: 0 : počátek 0 - P : oblast pružných (elastických) deformací. Deformace se po uvolnění napětí vrátí. P: mez pružnosti. Nad tímto bodem se začínají projevovat plastické (nevratné) deformace S: počátek kluzu Obr..7 Deformační křivka [3,4] A: maximální síla B: přetrh (destrukce) U šicích nití se stanoví rovněž relativní změna pevnosti za sucha a za mokra: f F F S S = *10 [%] (.15) Fm F f S = *10 [%] (.16) kde - Fs je absolutní pevnost stanovená ve vysušeném stavu textilie [N] - Fm je absolutní pevnost stanovená v mokrém stavu (po smočení) textilie [N] - F je abs. pevnost stanovená za klimatických normovaných podmínek [N] U šicích nití se ještě stanovuje jako simulační zkouška kombinovaného namáhání pevnost ve smyčce a pevnost v uzlu, jejichž uspořádání je znázorněno na obr..8. a.9. 18
f f F * F sm sm = *10 [%] (.17) F F U U = *10 [%] (.18) kde - Fsm je absolutní pevnost nitě ve smyčce [N] - Fu je absolutní pevnost nitě v uzlu [N] Hodnoty relativních pevností ve smyčce a v uzlu jsou vždy menší než 100 %. Obr..8 Pevnost ve smyčce [3,4] Obr..9 Pevnost v uzlu [3,4].6.4. Modul pružnosti šicích nití Obr..10 Definice počátečního tangentového modulu a tuhosti šicí nitě Modul pružnosti u šicích nití nelze definovat tak, jak je definován Youngův modul pružnosti u strojnických materiálů. Vycházíme z toho, že modul pružnosti je první derivací funkce tahové (pracovní) křivky, jinými slovy tečna ke křivce v počátku. Většinou ji konstruujeme graficky, změříme úhel α a vypočítáme tg α. Z výše uvedený důvodů také používáme u textilií místo pojmu Youngův modul pružnosti pojem počáteční tangentový modul E P. Bod P, kde tečna v počátku opouští tahovou křivku pak definujeme jako mez pružnosti, jak ukazuje obr..10. 19
Modul pružnosti lze definovat tangentovým modulem pružnosti E T f p = [N. tex -1 ] (.19) ε p Na tahové křivce definujeme dále tzv. sekantový modul, což je spojnice dvou bodů na křivce. Pokud takto spojíme počátek a konec křivky dostáváme tzv. tuhost šicí nitě H (obr..10) : H F( A) = [N. tex -1 ] (.0) ε ( A) Plocha pod křivkou je definována jako deformační práce ( obr..11.) : A = l 0 F( l) * dl [J] (.1 ) kterou lze přepočítat na poměrnou deformační práci Obr..11 Deformační práce A A a = = [J. tex -1 ] (..) m T.6.5. Předpětí Obr..1 Předpětí Tahová (pracovní) křivka textilií se odlišuje od tahových křivek kovů tím, že v počátku nevzrůstá síla, resp. napětí lineárně s deformací. Projevuje se zde zakřivení způsobené tím, že se uvnitř textilie vyrovnávají vnitřní síly například se natáhne zvlnění vláken, proklouznou po sobě volné konce vláken v přízi, proklouznou po sobě volně uložené vazné body v plošné textilii, atd. To je ukázáno na obr..1. Abychom mohli přesně stanovit deformaci textilie, která je závislá na změně délky a abychom mohli také přesněji odečítat počáteční tangentový modul, vkládáme před měřením pevnosti na textilii předběžnou sílu, kterou nazýváme předpětí. Předpětí je stanoveno normou [5]. 0
Předpětí vložíme na šicí nit např. tak, že na ni zavěsíme závažíčko. Moderní přístroje pro měření pevnosti a tažnosti jsou již zkonstruovány tak, že předpětí zadáváme číselně (např. 0,5 N ) a přístroj nejdříve textilii zatíží na určenou hodnotu a teprve pak začne měřit pevnost a tažnost. Úkol Protože jistě máte plné zuby výše uvedených vzorců, udělejte si přestávku, zuby si vyčistěte, dejte si malou svačinku, kávu a věnujte pár nevlídných myšlenek autorovi tohoto textu!.6.6. Upínací délka Budeme-li popisovat vliv upínací délky na výsledky měření pevnosti, bude vhodné si uvědomit, kde dochází k destrukci (přetrhu) jakéhokoli materiálu. Je to vždy v nejslabším místě. 4 Trháme-li malý úsek šicí nitě, je pravděpodobnost, že se zde vyskytne slabé místo malá oproti případu, kdy trháme dlouhý úsek. Tomuto jevu se též říká tvarový efekt. Aby byl tento vliv vyloučen, je normována upínací délka l 0 [mm]. U šicích nití je upínací délka normována l 0 = 500 mm..6.7. Rychlost zatěžování Rychlost zatěžování má rovněž na výsledky měření pevnosti v tahu a tažnosti zásadní vliv. Čím rychleji budeme šicí nit zatěžovat, tím méně času bude mít na přeskupení vnitřních sil tvořených např. třením mezi vlákny. S rostoucí rychlostí zatěžování roste úroveň pevnosti a klesá tažnost, jak ukazuje obr..13. Obr..13 Závislost úrovně pevnosti a tažnosti na rychlosti zatěžování [3,4] Standardní rychlost zatěžování je většinou normována v době trvání zkoušky řádově desítek sekund (ČSN uvádí např. rychlost zatěžování při zkouškách pevnosti šicích nití 100 mm/min). V literatuře je uváděno, že rozdíl hodnot pevnosti u standardních časů zkoušek (10 1 s) a zkoušek s krátkými časy (10 - s) je až 30 % standardní pevnosti. Jen tak mimochodem a k úvaze: Jakými časy jsou namáhány šicí nitě v praxi? Samozřejmě velmi krátkými. Textilie jsou namáhány dynamicky. Tato skutečnost však také znamená, že deformace se odehrávají v oblasti elastických vratných deformací. Souvislosti jsou zřetelné. Překročíme-li u šití úroveň elastických deformací šicí nitě (špatným seřízením šicího stroje), dochází k postupnému dopružování nitě a tvorbě vrásnění švů. 4 Odtud pochází také hodnocení některých lidí, ze kterých by se daly dělat řetězy. Prý se v práci nepřetrhnou. Že by neměli (ti lidé) slabá místa? 1
.6.8. Cyklické namáhání Cyklické namáhání je definováno jako pravidelný vzrůst a pokles deformace a napětí v šicí niti doplněný prodlevami. Tento postup může být realizován do konstantní deformace (resp. síly) nebo se vzrůstající úrovní napětí, popřípadě až do přetrhu. Vynecháme-li některou část cyklu (zejména prodlevu), hovoříme o polocyklickém namáhání. Podle této definice by samozřejmě také zkouška pevnosti v tahu byla definována jako namáhání polocyklické do přetrhu. Cyklické namáhání je možno realizovat buď v pomalém režimu (pseudostaticky) nebo v rychlém režimu (dynamicky). Obr..14 Cyklické namáhání šicí nitě Cyklické namáhání je znázorněno (relaxace napětí) [3,4] na obr..17. Na obr. značí průběh 1--3-4 jeden cyklus. Průběh 1 - - 3-4 je odezva na namáhání. Povšimněme si poklesu síly na křivkách v dolní části obrázku. Během natažení šicí nitě dochází k prokluzu mezi vlákny, struktura nitě se uvolňuje a dochází k poklesu síly. Tento jev je označován jako relaxace napětí. Jestliže bychom namáhali šicí nit do konstantní síly, byl by odezvou tzv. creep, jak je znázorněno na obr..15. Obr..15 Cyklické namáhání šicí nitě (creep) [3,4].6.9. Pružnost šicí nitě Jedním z ukazatelů chování šicí nitě ve spojovacím procesu je její pružnost [3,4], zvaná též elasticita. Přestože je šicí nit na šicím stroji namáhána velmi rychle dynamicky, lze si určitý obrázek o elasticitě (pružnosti) šicí nitě udělat z cyklického měření v pseudostatickém režimu. Při zkoušce pružnosti šicí nitě ji zatěžujeme postupně na vyšší úrovně (obr..16).
Na obr..16. je patrná zvyšující se úroveň napětí a deformace šicí nitě při zkoušce pružnosti. Protože deformace ε [%] je lineárně závislá na čase, můžeme překreslit průběh síly do os F [N] - ε [%]. Rozbor druhu deformace ε [%] na namáhání šicí nitě je znázorněno na obr..17. Obr..16 Namáhání šicí nitě při zkoušce pružnosti Obr..17 Rozbor celkové deformace Obr..18 Rozbor křivek z dynamometru Z obrázku je patrné, že celková deformace ε celk [%] se skládá z deformace elastické ε elast [%], která se celá vrátila a deformace plastické ε plast [%], která se projevuje zůstatkovým protažením šicí nitě. ε celková = ε elastická + ε plastická (.3) Na dynamometru se nám však projevují křivky, znázorněné na obr..18. K deformacím elastickým a plastickým je nutno ještě připočítat deformaci, která se tzv. zotaví při prodlevě s nulovým napětím (silou). To je znázorněno na obr..18. Křivky na obr..18. jsou vytvořeny v režimu, kdy vykreslování křivky souhlasí s pohybem spodní zatěžovací čelisti. Jinými slovy: jde-li čelist dolů, je zvyšována deformace a napětí, jde-li čelist nahoru, je deformace i napětí snižováno. Povšimněme si, že i-tý stupeň (např. 1.) začíná v nule. Nit je zatěžována do úrovně celkové deformace ε celkové [%]. Poté se čelist začne vracet, deformace i napětí klesá, a to až do bodu 1, kdy se křivka dotkne osy ε [%]. Vrátila se elastická pružná deformace. Čelist se však vrací do původní polohy na počátku. Na niti se projevuje prověšení plastická deformace. 3
Velikost této deformace plastické okamžité ε plast. okamžitá [%] je tedy od bodu 1 až k počátku. Nastává prodleva a nit se zotavuje. Po zotavení nitě nastává (i+1) ní cyklus namáhání (např..). Křivka i+1 nezačíná v počátku, ale teprve poté, co se zrušila (natáhla) zbylá plastická deformace od počátku k bodu. Deformaci 1 můžeme považovat za deformaci elastickou ε elast okamžitou [%], deformaci za deformaci elastickou zotavenou ε elast. zotavená [%] a deformaci 3 za deformaci plastickou zotavenou ε plast. zotavená [%]. Celková deformace se tedy skládá z částečných deformací ε celková = ε elastická zotavená + ε plastická zotavená (.4) Pro stanovení poměrů deformací během celého zatěžovacího procesu provádíme cyklické namáhání šicí nitě se zvyšující se úrovní napětí a deformace až do jejího přetrhu. Z jednotlivých deformačních stupňů vyhodnocujeme jednak Deformaci celkovou ε celk. [%] Deformaci elastickou zotavenou ε elast. zot. [%] Deformaci plastickou zotavenou ε plast. zot. [%] Z vyobrazení je zřejmé, že plastická zotavená deformace v i-tém stupni zatěžování je rovna vzdálenosti na ose ε [%] od počátku až po náběh dalšího, (i+1) ho stupně. Proto elastickou deformaci ε elast. zot. [%] vypočítáme z rozdílu celkové a plastické deformace v i-tém stupni zatěžování: ε elast. zot. = ε celk. - ε plast. zot. (.5) Pružnost šicí nitě vyjádříme na základě poměru elastických deformací nitě a přísně elastického tělesa, jehož celková deformace se rovná deformaci elastické tak, že sestrojíme závislost elastických a celkových deformací nitě a plochu pod křivkou porovnáme s plochou pod přímkou elastického tělesa, jak je znázorněno na obr. Získáme tak průměrný stupeň elasticity S S 1 E = *10 [%] (.6) Obr..19 Vyjádření stupně elasticity šicí nitě.6.10. Odolnost šicí nitě v oděru Při zapracování šicí nitě do stehu dochází k velkému tření šicí nitě o pracovní orgány, zejména o strojní šicí jehlu, o šitý materiál a při přesmyknutí šicí nitě přes chapač u dvounitného stehu vázaného také o těleso chapače. Podle velikosti chapače projde jedno místo na šicí niti ouškem jehly až 40x, než je zašito do stehu. Z toho vyplývá, že k nejvýraznějšímu oděru šicí nitě dochází v oušku strojní šicí jehly. V tomto místě dochází také k největšímu počtu přetrhů. Zároveň je nutno zohlednit vysoký ohřev strojní šicí jehly při šití (až 300 C), který podporuje usazování zbytků lubrikací, odřených částí vláken, atp. a tím k zanášení 4
ouška strojní šicí jehly. Kromě toho vzniká nebezpečí přitavení vláken šicích nití ze syntetických vláken k jehle. Obr..0 Oděr šicí nitě Metody, které zkoumají oděr šicí nitě v oušku strojní šicí jehly jsou založeny na simulaci procesu šití. Nit provlečená ouškem strojní šicí jehly je upnuta do čelisti a je zatížena předpětím. Nit je možno nastavit vzhledem k jehle pod různým úhlem α. Jehly jsou upnuty do pohyblivého rámu, který má nastavitelnou frekvenci pohybu. Šicí nit je v oušku jehly odírána. Přetrh nitě je registrován po pádu předpětí a oděr nitě je posuzován podle počtu zdvihů jehly, který nit vydrží. Uspořádání zkoušky je znázorněno na obr..0..6.11. Komplexní stanovení vlastností šicích nití šicí schopnost Šicí schopnost nití je definována jako schopnost bezporuchově vytvářet steh. Stanovuje se zejména jako počet přetrhů šicí nitě na stanovenou délku ušitého stehu. Metoda zkoušení šicí schopnosti v sobě zahrnuje komplex vlastností šicích nití ve vztahu k strojní šicí jehle, šitému materiálu a rychlosti šití. Metod zkoušení šicí schopnosti nití je několik. Uspořádání zkoušky může být realizováno podle nároků technologických operací, ve kterých bude šicí nit nasazena: Metoda tzv. kontinuálního šití pro zkoumání chování šicí nitě při šití dlouhých stehů (např. bočních švů kalhot a sukní, nasazení na šicích automatech, apod.) Metoda přerušovaného šití se zapošitím a otočením šitého díla pro zkoumání chování šicí nitě při šití krátkých stehů (např. límců, manžet, apod.) Metoda kontinuálního šití Zkouška se provádí na optimálně seřízeném šicím stroji s regulací otáček. Šití probíhá na pásu šitého materiálu, který je sešit do tvaru běhounu. Na běhounu mohou být našity příčné zesílené pruhy pro simulaci prošívání více vrstev šitého díla. Řádky stehů jsou vedeny vedle sebe ve vzdálenosti 3 5 mm. Měří se buď čas mezi jednotlivými přetrhy nebo vzdálenosti mezi přetrhy na šitém běhounu. Množství přetrhů se přepočítá např. na 100 m stehu. Metoda přerušovaného šití Zkouška se provádí podobně jako výše popsaná zkouška na optimálně seřízeném stroji. Šití probíhá na šitém díle o délce cca 600 mm mezi hranicemi, které jsou od sebe vzdáleny 500 mm. Po dosažení hranice se provede zapošití, otočení díla a šije se zpět k výchozí hranici. Tato metoda zohledňuje vliv ohřátí strojní šicí jehly, resp. možnost přitavení šicí nitě na jehlu. 5
3. PLOŠNÉ TEXTILIE 3.1. Konstrukční parametry textilií Cíl kapitoly: Tato kapitola je věnována studiu parametrů textilií, které souvisí s technologickými procesy, ve kterých textilie vznikají. Čas potřebný k prostudování: Kapitola je dosti obsáhlá, protože zahrnuje konstrukční parametry plošných textilií. Myslím ale, že hodiny studia by měly na prostudování stačit. Na co navazujeme: Navazujeme na povšechné znalosti textilních technologií, kapitolu o jemnosti a znalosti jednotek. Definice: Konstrukčními parametry plošných textilií rozumíme vazbu, dostavu a další parametry u tkanin vazbu, hustotu sloupků, hustotu řádků, délku očka a další parametry u pletenin Konstrukce textilie je ovlivňována činností pracovních orgánů, které vytvářejí soudržné síly mezi částmi struktury textilie. Základním prvkem konstrukce plošné textilie je vazný bod. Konstrukce textilie je ovlivňována činností pracovních orgánů, které vytvářejí soudržné síly mezi částmi struktury textilie. Základním prvkem konstrukce plošné textilie je vazný bod. Vlastnosti plošných textilií jsou závislé jednak na vlastnostech délkových textilií (vláken, přízí, nití), ze kterých jsou plošné textilie konstruovány, jednak na konstrukci plošné textilie a rovněž na konečné úpravě. Konstrukci plošné textilie ovlivňuje použitá technologie (tkaní, pletení, technologie výroby netkané textilie) způsob a druh interakcí mezi konstrukčními prvky (vazba, struktura) hustota zastoupení konstrukčních prvků v textilii (dostava, hustota sloupků, hustota řádků, atd.) Tkaniny Tkaniny jsou vytvořeny ze dvou soustav nití provázaných navzájem vazbou. Vazné body jsou tvořeny překřížením nití v pravém úhlu (u klasických tkanin). Styk nití (interakce) je víceméně bodový. Pro popis struktury existuje mnoho modelů. Pleteniny Pleteniny jsou tvořeny z jedné soustavy nití, jež je propletena v určité vazbě. Vazné body jsou tvořeny lineární interakcí nití. Tento způsob provázání umožňuje větší posuv nití ve vazném bodě. V praxi to znamená, že pletenina má větší schopnost se deformovat, než tkanina. 6
Jak bylo uvedeno výše, základním konstrukčním parametrem je vazba. 3.1.1. Vazba je definována jako systém, kterým jsou provázány nitě (konstrukční prvky). Jejím zkoumáním se zabývá nauka o vazebních technikách. V rámci textilního zkušebnictví je vazba určována buď pod lupou nebo páráním nití a zakreslováním jejich provázání do patrony. S vazbou úzce souvisí další konstrukční parametry: Plošná hmotnost (jemnost textilie) [kg.m - ] Tloušťka [m] Objemová měrná hmotnost [kg.m -3 ] Pórovitost [%] Hustota (dostava osnovy a útku, hustota řádků a sloupků) Změny délky nití (setkání, procento setkání, spletení, procento spletení) Jednotlivé parametry vysvětlíme zvlášť. 3.1.. Plošná hmotnost Jemnost plošných textilií se vyjadřuje její hmotností na jednotku plochy [8]. Plošnou hmotnost stanovíme ze vztahu m ρ S = S [kg.m - ] (3.1) kde ρ S - plošná hmotnost [kg.m - ] m - hmotnost odstřihu [kg] plošné textilie o ploše S [m - ] S - plocha odstřihu plošné textilie [m - ] Metoda stanovení plošné hmotnosti Plošnou hmotnost stanovíme gravimetricky: Z plošné textilie odstřihneme přesně po niti (po sloupku a po řádku) vzorky o rozměrech 100 x 100 mm, tyto zvážíme a hodnoty statisticky zpracujeme. Podle vztahu (3.1) přepočítáme na hmotnost 1 m. Přístroje a nástroje, které k tomu potřebujeme jsou měřítko, jehlička, nůžky a analytické váhy. Pokud použijeme váhy elektronické, můžeme získat po zadání plochy odstřihu přímo plošnou hmotnost v kg.m -. Hmotnost běžného metru Hmotnost běžného metru je hmotnost odstřihu plošné textilie v plné šíři a délce odstřihu 1 m. 3.1.3. Objemová měrná hmotnost Objemová měrná hmotnost je definována jako hmotnost 1 m 3 plošné textilie, což je podle fyzikální definice hustota ρ [kg.m -3 ]. Protože však zároveň pojem hustota je u 7
plošných textilií (např. pletenin) používán v jiných souvislostech, byl zaveden pojem objemové měrné hmotnosti. Podle definice je tato veličina dána vztahem m m ρ S ρ V = = = V S. h h [kg.m -3 ] (3.) kde m - je hmotnost plošné textilie [kg] V - je objem plošné textilie [m 3 ] Dalším parametrem, který u plošných textilií v souvislosti se stanovením plošné hmotnosti můžeme určit je pórovitost, jinými slovy obsah pórů naplněných vzduchem v textilii. 3.1.4. Pórovitost kde vypočítáme ze vztahu: ρvlk ρv p = *10 ρ [%] (3.3) vlk p - pórovitost textilie v [%] ρ vlk - hustota klimatizovaných vláken [kg.m 3 ] (z tabulek) ρ V - objemová měrná hmotnost textilie [kg.m 3 ] U stanovení pórovitosti směsových textilií vycházíme ze vztahu kde 1 ρ SM = ρvlkj * v j [kg.m 3 ] (3.4) 10 k j= 1 ρ SM - hustota směsi [kg.m 3 ] ρ vlkj - hustota j-té komponenty klimatizovaných vláken [kg.m 3 ] v j - obsah j-té komponenty ve vlákenné směsi [%] Příklad: pro dvoukomponentní směs vláken vlna 45 %, polyester 55 % stanovíme hustotu směsi: 1 1 3 3 ρ SM = ( ρ Kv ln y * 45 + ρ Kpolyester *55) = ( 1,31*10 * 45 + 1,38*10 *55) = 100 100 3 3 = 1,349 *10 kg. m [ ] Pro úplnost nám ještě schází změřit tloušťku plošné textilie. 3.1.5. Tloušťka Tloušťku plošné textilie můžeme definovat jako kolmou vzdálenost mezi lícem a rubem textilie. 5 Je jistě rozdíl, budeme-li tloušťku textilie měřit jen volně, bez přítlaku nebo jestli ji změříme ve stlačení mezi čelistmi. Protože je textilie materiál snadno deformovatelný (stlačitelný), je měření tloušťky textilie normou [7] předepsáno za přesně stanoveného 5 Co je líc a co je rub je myslím dostatečně známo. Líc se vyznačuje např. větším leskem, je barevnější, atd. 8
přítlaku čelistí. 6 K měření tloušťky textilií je používáno tloušťkoměrů různých konstrukcí. Principem měření tloušťky textilie však zůstává změření vzdálenosti mezi dvěma čelistmi, mezi kterými je umístěna textilie, jak je ukázáno na obr.3.1. a 3... Obr. 3.1 Princip tloušťkoměru [3,4] Obr. 3. Princip stanovení tloušťky plošné textilie [3,4] Závislost tloušťky textilie na čase po vložení přítlaku čelisti Jak bylo výše uvedeno, důležitým parametrem měření tloušťky textilie je přítlak mezi čelistmi. Je dán plochou zatěžující čelisti a silou, kterou čelist na textilii působí. Je definován jako měrný tlak: F p m = [Pa] (3.5) S kde F - je zatěžující síla [N] S - je plocha čelisti [m ] Tento přítlak je vyrovnáván vnitřním odporem v textilii. Jestliže bychom měřili tloušťku textilie ihned po vložení přítlaku, dospěli bychom k jiným výsledkům, než kdybychom tloušťku měřili až po určitém čase. To je ukázáno na obr. 3.. Na křivce závislosti tloušťky na čase si povšimněme, že po určitém čase se křivka asymptoticky blíží konstantní tloušťce. V tomto čase jsou změny tloušťky textilie na čase minimální a při měření dospějeme k reprodukovatelným 7 hodnotám. Čas, při kterém dojde k ustálení deformace textilie bývá v normách stanoven na 30 s. Z výkladu je patrné, že použijeme-li různé přítlaky, změříme různé tloušťky textilie. Toto popisuje SOMMER [3] tzv. stlačitelností: 6 Musíme si zároveň uvědomit, že různé normy mohou předepisovat různý přítlak pro různé typy textilií (např. pro textilie s vlasovým povrchem plyše budou zřejmě předepsány jiné přítlaky než pro hustě dostavené hladké textilie) 7 Reprodukovatelný - takový, že když dodržíme stejné podmínky měření, dojdeme ke stejným výsledkům. 9
S h log p 1 = (3.6) h log p 1 kde h 1 - tloušťka [m] při tlaku p 1 [Pa] h - tloušťka [m] při tlaku p [Pa] Poznámka Vztah je velmi lehce zapamatovatelný, uvědomíme-li si, že vždy od většího čísla odečítáme číslo menší. K úvaze: Potřebujeme vůbec měřit takovouto vlastnost textilie? Zajímá-li Vás to, pohlédněte do poznámky pod čarou 8. 3.1.6. Hustota provázání Dostava tkaniny Dostavou rozumíme počet nití jednoho směru na délku 100 mm směru druhého [3,4]. Dostava osnovy tedy znamená počet osnovních nití počítaných na 100 mm ve směru útku, jak je ukázáno na obr.3.3. Obr. 3.3 Dostava osnovy a dostava útku Dostavu můžeme stanovit podle vztahu n D = l [nití/100 mm] 9 (3.7) kde n - je počet nití na měřenou délku (např. 10 mm pod tkalcovskou lupou) l - je měřená délka Dostavu je pak třeba přepočítat na počet nití na 100 mm. Dostavu měříme buď počítáním nití na vyznačenou délku, přičemž nám může být pomůckou tkalcovská lupa, která má okénko 10 x 10 mm, popř. 5 x 5 mm. Přesnější postup stanovení 8 Stlačitelnost je důležitá např. při vlhkotepelném namáhání textilie (žehlení), ale také při moderních způsobech v oddělovacím procesu (na střihárně) v oděvní výrobě, kdy se nálož pokrývá polyetylénovou fólií a z vrstvy se odsává vzduch, abychom mohli stříhat větší nálož a jednotlivé vrstvy nálože se po sobě nepohybovaly. 9 Povšimněme si jednotky dostavy. Podle soustavy SI by tato jednotka měla být [m -1 ]. Vyjádření dostavy je textilní uzancí. 30
dostavy je spočítání vypáraných nití osnovy a útku ze vzorku 100 x 100 mm ustřiženého přesně po niti. 3.1.7. Setkání Při výrobě tkaniny dochází při provazování nití obou soustav (soustavy osnovy a soustavy útku) ke zvlnění nití. Toto zvlnění zkracuje původní délku nitě osnovy a útku na konečnou délku nitě v tkanině. Poznámka: Protože je při výrobě tkaniny na tkalcovském stavu osnova napnutá a útek provazuje víceméně volně, bývá většinou zkrácení nitě osnovy menší, než zkrácení útku. Tento jev je možno použít v praxi také k tomu, abychom poznali směr osnovy a útku, pokud na odstřihu tkaniny není její pevný okraj, který určuje směr osnovy. Máme-li určit směr osnovy a útku na odstřihu tkaniny bez pevného okraje, stačí napnout tkaninu v jednom a druhém směru. Směr osnovy vykazuje menší protažení (klade při natahování větší odpor), než směr útku. Návod na procvičení: Vezměte si jakýkoli kus tkaniny a zkuste jej napnout ve dvou na sebe kolmých směrech soustav nití. Všimněte si, jak pruží oba směry. Pokud byste zkoušeli tkaninu na kalhotách, uvědomte si, že kalhoty mají osnovu ve směru bočních švů. Pozor některé sukně jsou střiženy šikmo (takzvaně na koso )! Vysvětlili jsme si zkrácení nitě ve tkanině. Označme si délku nitě, která vstupuje do výrobního postupu tkaní jako l (j-1) a délku nitě ve tkanině jak l j podle obr.3.4.. Obr. 3.4 Tkaní a zkrácení nitě zatkáním [3,4] Poměrnou změnu délky označujeme jako setkání ε T [ % ] a vyjadřujeme jej vztahem l l l ( j 1) j j ε T = *10 = *10 [ % ] (3.8) l( j 1) l( j 1) Podobně vyjadřujeme stupeň setkání K T [1], který je vyjádřen vztahem l j K T = [1] (3.9) l ( j 1) 31
Způsob měření setkání: Ze vzorku 100 x 100 mm vystřiženého přesně po niti vypáráme nitě, natáhneme je pomocí dvou pinzet a změříme nataženou délku [3,4]. Délka l j je v tomto případě délka nitě ve vzorku, tj. 100 mm l (j-1) je délka natažené nitě vypárané ze vzorku. Poznámka: Samozřejmě je tato metoda zatížena velkou subjektivní chybou. Pokud bychom chtěli měřit nataženou délku přesněji, museli bychom použít např. stanoveného zatížení předpětím (závažíčkem). 3.1.8. Pleteniny Hustota provázání u pletenin [30,31] se stanoví obdobně jako dostava u tkaniny. V pletenině je však místo počtu nití osnovy a útku počítán počet sloupků a řádků na 10 mm, definovaný jako hustota sloupků H S a hustota řádků H Ř na 10 mm. Z nich se pak určí hustota celková H C : H = H * H (3.10) C S Ř Kromě celkové hustoty se určuje ještě koeficient hustoty δ. Koeficient hustoty se počítá z délky očka a průměru nitě d: l O δ = [1] (3.11) d Obr. 3.5 Délka očka pleteniny [3,4] Délka očka je znázorněna na obr.3.5. V praxi ji většinou zjišťujeme projekcí, ale mohli bychom použít také např. obrazové analýzy. Délka očka, jak je patrno z obrázku se skládá z délky jehelního oblouku l OJ, délky stěny očka l S, a délky platinového oblouku l OP, takže celková délka očka l O se vypočítá dle vztahu l O = loj + * ls + * 1 l OP [m] (3.1) Jak je výše uvedeno, pro stanovení koeficientu hustoty je nutné zjistit průměr nitě d. Ten zjistíme výpočtem z jemnosti (délkové hmotnosti) nitě v [tex]: d = k * T [m] (3.1) 10 3 π kde k je konstanta vypočítaná ze vztahu k = * ρ nitě. 4 Musíme si uvědomit, že ρ nitě není totožné s hustotou ρ vláken, protože nit obsahuje póry! Pro bavlněné nitě se ρ vláken násobí většinou koeficientem 0,55 - tzv. zaplněním. 3
Spletení Spletení je charakteristika obdobná jako setkání u tkaniny a vyjadřuje relativní zkrácení nitě pletením. Zkrácení nitě pletením je znázorněno na obr.3.5. Vztahy pro stanovení spletení a stupně spletení jsou obdobné vztahům (3.8) a (3.9). Spletení l l l ( j 1) j j ε P = *10 = *10 [%] (3.14) l( j 1) l( j 1) Stupeň spletení l j K P = [ 1 ] (3.15) l ( j 1) Měření délek potřebných ke stanovení spletení a stupně spletení je stejné jako u stanovení setkání. K ontrola studia Než budete studovat dál,zkuste si prosím ÚKOL Prostudujte si vyřešený příklad stanovení základních parametrů tkaniny a podle něj vypočítejte příklad k procvičení. 33