Mechanické vlastnosti šitých spojů a textilií 1. Mechanické vlastnosti šitých spojů a textilií 1.1 Teoretická pevnost švu Za teoretickou hodnotu pevnosti švu Fš(t), lze považovat maximálně dosažitelnou pevnost švu, která je vyjádřena (viz vztah 1) jako jednorozměrná funkce pevnosti nitě ve smyčce FNS a počtu vázaných bodů dané délky švu [2].
Fš (t ) = FNS ⋅ n ⋅ ϕ ⋅ b
(1)
kde: n … hustota stehů [mm‐1] b … šířka vzorku [mm] φ … koeficient počtu nosných stehových řádků 1.2 Podélná pevnost švu Podélná pevnost švu je závislá na tažnosti řádku stehů, kterým byl šev vytvořen. Je‐li řádek stehů méně tažný než šitý materiál, nitě prasknou při podélném namáhání dříve než plošná textilie. To je důležitý údaj při šití tažných materiálů, ke kterým se řadí pleteniny a strečové tkaniny [2]. Tažnost řádku stehů závisí na: ‐ ‐ ‐ ‐ ‐
tažnosti šicí nitě a druhu stehu; délce stehu; počtu (hustotě) stehů; tloušťce a stlačitelnosti vrstev šitého materiálu; podmínkách tvorby stehu.
Obr. 1 Grafické znázornění závislosti napětí na prodlužení švu zatěžovaného ve směru podélném (1 a 2 bezešvá pletenina, 1* a 2* tatáž pletenina s podélně namáhaným švem) [1] 1.3 Příčná pevnost švu Podstatný parametr méně roztažných materiálů, který charakterizuje odolnost spoje vůči okolnímu namáhání. Příčné namáhání švu způsobuje poškození nití v celé šířce vzorku. Příčná pevnost švu závisí na [2]: ‐ ‐ ‐ ‐ ‐
druhu použité šicí nitě; pevnosti šicí nitě; druhu stehu a švu; pevnosti šitého materiálů, resp. jeho sklonu k poškození při šití; hustotě stehů.
Vyhodnocuje se účinnost švu ηs:
η=
FS ⋅ 10 2 F
FS … je pevnost sešitého vzorku [N] F … je pevnost nesešitého material [N]
[%]
Obr. 2 Schematické zobrazení příčné pevnosti švu Fš ve vztahu k hustotě stehů ns [1]. 2. Postup ke stanovení pevnosti a tažnosti šitých spojů (ČSN EN ISO 13 935‐1,2) Postup ke stanovení pevnosti a tažnosti šitých spojů se provádí dvěma základními způsoby: ¾ metoda Strip ČSN EN ISO 13 935‐1 (80 0812) ¾ metoda Grab ČSN EN ISO 13 935‐2 (80 0812) Metoda Strip je vhodná zejména pro tkaniny, ale i ostatní plošné textilie vyrobené jinými technikami. Metoda není běžně použitelná pro elastické tkaniny, geotextilie, netkané či nánosové textilie, dále pak tkaniny ze skleněných vláken, plošné textilie z polykarbamidových nebo polyolefinových pásků [3]. Metoda Grab byla připravena pro zjišťování určitých mechanických vlastností materiálu, převážně za použití zkušebních přístrojů ke zjišťování tahových vlastností např. pevnosti švu, pevnosti v natržení, posuvnosti ve švu [4]. Rozdíl je zvláště ve tvaru upínacích čelistí, zatímco pro metodu Strip jsou čelisti shodné šíře, pro metodu Grab je vždy zadní čelist široká 50 mm, přední pouze 25 mm. Tím vznikne upnutí vzorku pouze na 25 x 25 mm [4]. Výsledky získané jednou z těchto metod nelze srovnávat s výsledky dosaženými ostatními metodami. 2.1 Příprava vzorků před zkouškou Měření se provede na dvou sadách vzorků, jedna po osnově a druhá po útku. Každá sada musí obsahovat alespoň pět zkušebních vzorků. Vzorky musí být odebrány tak, aby žádný ze vzorků neobsahoval shodné útkové či osnovní nitě [3,4].
Obr. 3 Zkušební vzorek pro metodu Strip [1,3,5]
Obr. 4 Zkušební vzorek pro metodu Grab (1 nakreslená přímka, 2 délka před sešitím) [4] 2.2 Rozměry vzorků: ¾ Metoda Strip ‐ na zkušebním trhacím stroji se nastaví upínací délka 200 ± 1 mm, šířka 50 mm ¾ Metoda Grab ‐ na zkušebním trhacím stroji se nastaví upínací délka 100 ± 1 mm, šířka 100 ± 2 mm [3,4] Pozn.: K provedení zkoušky je nutno dodat 0,5 m textilie (v šíři 140 nebo 150 cm)
2.3 Upnutí zkušebního vzorku 2.3.1 Metoda Strip Zkušební vzorek se upne tak, aby jeho podélná střední osa procházela středem předních hran čelistí, a aby síla působila kolmo ke švu, který je umístěn ve středu upínací délky [3]. Po uzavření horních čelistí se zkušební vzorek zatížený pouze vlastní hmotností zavede bez předpětí do spodních čelistí a spodní svorka se uzavře [3]. 2.3.2 Metoda Grab Zkušební vzorky se upnou tak, aby jejich podélná středová osa procházela středem předních hran čelistí a byla vůči nim kolmá, a aby se přímka nakreslená na zkušebním vzorku kryla s jednou hranou čelistí; přitom síla musí působit kolmo ke švu, umístěnému ve středu upínací délky [4]. Po uzavření horních čelistí se zkušební vzorek zatížený pouze vlastní hmotností zavede bez předpětí do spodních čelistí a spodní svorka se uzavře [4]. 2.4 Rychlost prodloužení Pro metodu Strip se většinou používá konstantní přírůstek prodloužení 100mm za minutu (ve vztahu k původní délce zkušebního vzorku), ale na základě tažnosti a protažení je možno změnit rychlost prodloužení. Jsou povoleny dvě upínací délky [3]: obvykle 200 mm (s rychlostí posuvu 20 mm nebo 200 mm/min) výjimečně 100 mm (s rychlostí posunu 100 mm/min). Pozn.: U tvarovaných nití se použije předpětí, které odstraní obloučky, ale nezpůsobí jejich napětí. Pro metodu Grab se většinou používá konstantní přírůstek prodloužení 50 mm.min‐1 (ve vztahu k původní délce zkušebního vzorku), ale na základě tažnosti a protažení je možno změnit rychlost prodloužení. Přední (menší) čelist se nastaví 38 mm od kraje vzorku a upevní do horních čelistí. Stejným způsobem se vzorek upevní i do spodní čelisti. Čelisti musí být sestaveny tak, aby obě byly v podélné ose [4].
2.5 Provedení Spustí se zařízení pro záznam maximální síly. Pohyblivá svorka se uvede do chodu a zkušební vzorek se napíná až do okamžiku přetrhu [3,4]. Zaznamená se maximální síla F [N] a uvede se, zda došlo [3,4]: a) b) c) d) e) f)
k přetrhu textilie; k přetrhu textilie v čelistech; k přetrhu textilie ve švu; k přetrhu šicích nití; k vytažení nití; ke kombinaci těchto možností.
Jestliže dojde k přetrhu dle bodu a) nebo b), musí být tyto výsledky vyloučeny a musí být provedeny doplňující zkoušky k získání pěti přetrhů švu [3,4]. Dojde‐li při všech přetrzích k přetrhům textilie nebo k přetrhům v čelistech, zaznamenají se jednotlivé výsledky bez výpočtu variačního nebo hranic spolehlivosti. Výsledky se označí v protokolu o zkoušce jako přetrhy textilie nebo přetrhy v čelistech [3,4]. 2.6 Výpočet a vyjádření výsledků U švů, u kterých nastal přetrh popsaný v 4. c) až f), se vypočte aritmetický průměr hodnot maximální síly F [N] pro každý směr, a to dle ČSN EN ISO 13 935-1 a 2 (80 0812) [3,4]. Výsledky se zaokrouhlí takto: <
100 N
na 1 N
≥
100 N do < 1 000
na 10 N
≥
1 000 N
na 100 N
Je-li požadován, vyjádří se i variační koeficient s přesností na nejbližší 0,1 % a 95 % hranice spolehlivosti se zaokrouhlením na tutéž přesnost jako průměrné hodnoty [3,4].
2.7 Protokol o zkoušce Protokol o zkoušce musí obsahovat tyto údaje [3,4]: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
odkaz na tuto část ČSN EN ISO 13 395 a datum zkoušky; popis zkušebního vzorku a postup odběru vzorků, je‐li vyžadován; údaje švu; počet zkušebních vzorků včetně vyřazených zkoušek a důvod vyřazení; zjištění při přetrhu švu (viz 4.); všechny odchylky od stanovené postupu; aritmetický průměr maximální síly F [N]; variační koeficient průměrné hodnoty v %, je-li požadován; 95 % hranice spolehlivosti průměrné hodnoty F [N], jsou-li požadovány; v případě přetrhu dle bodu 4. a) nebo b), jednotlivé výsledky.
3. Stanovení posuvnosti nití ve švu (ČSN 80 0842) Posuvnost nití ve švu je způsobena příčným namáháním švu. Metoda touto normou stanovená spočívá ve stanovení posuvu jedné soustavy nití tkaniny po druhé soustavě nití, který vzniká vlivem roztažné síly působící kolmo ke směru švu [5]. Z jednoho kusu tkaniny se odebere alespoň 10 vzorků o rozměrech 100 x 300 mm: 5 v podélném a 5 v příčném směru a upraví se dle obr. 3. Lze zvětšit celkovou délku vzorku, a to prodloužením upínacích částí [5].
Obr. 5 Zkušební vzorek pro posuv nití ve švu [1,3,5]
Vzorky se z tkaniny vystřihnou ve vzdálenosti alespoň 50 mm od okraje. Vzorky musí být stejnoměrně rozloženy tak, aby nitě obou směrů jednoho vzorku nebyly pokračováním předcházejícího vzorku [5]. Vzorek se v ½ přeloží lícní stranou dovnitř, ve vzdálenosti 20 mm od linie přehybu se 1x prošije zkoušeným švem a v místě přehybu se rozstřihne [5]. Při zhotovení švu se použije: ‐ ‐ ‐ ‐
šicí stroj s vázaným stehem; šicí jehly číslo 80 až 100; šicí nitě o délkové hmotnosti 350 až 500 dtex; počet stehů 45 až 50 na 100 mm;
Vzorky se upnou do trhacího stroje s volnou upínací délkou 100 mm a předpětím dle tabulky [5]: Plošná měrná hmotnost [g.m‐2]
Předpětí [N]
do 150 včetně
2 ± 0,2
150 až 500
5 ± 0,5
nad 500
10 ± 1,0
Pozn.: Při upnutí je nutné dbát na to, aby šev byl v ½ volné upínací délky. Vzorky jsou podrobeny působení tažné síly, a to jedné z hodnot dle následující řady. 25, 50, 100, 150, 200 N při rychlosti posuvu 50 mm.min‐1. Po přetrhu se změří posuvnost nití s přesností na 0,5 mm [5]. Výsledkem je aritmetický průměr posuvnosti nití ve švu vypočítaný pro každý směr z pěti vzorků. Výsledek se zaokrouhlí na jedno desetinné místo [5].
3.1 Protokol o zkoušce Protokol o zkoušce musí obsahovat tyto údaje [5]: a) b) c) d) e) f) g)
technické údaje zkoušeného vzorku; číslo jehly (80 – 100), kterou byl šev tvořen; délkovou hmotnost a druh šicích nití; druh použitého švu; hodnotu tažné síly; aritmetický průměr posuvnosti nití; ve švu pro každý směr; označení této normy.
4. Použitá literatura: [1] Kunz, O.: K problematice vlastností švů ve vztahu k vlastnostem šitého materiálu, informativní přehled 1979, VÚP Brno [2] Kržová, J.: Vliv parametrů šicích nití a tvorby stehu na pružnost šitých spojů u pletenin, DP TU Liberec 2003 [3] ČSN EN ISO 13935‐1 (80 0841) Textilie – Tahové vlastnosti švů plošných textilií a konfekčních výrobků – Část 1: Zjišťování maximální do přetrhu švu metodou Strip [4] ČSN EN ISO 13935‐2 (80 0841) Textilie ‐ Tahové vlastnosti švů plošných textilií a konfekčních výrobků ‐ Část 2: Zjišťování maximální síly do přetrhu švu metodou Grab [5] ČSN 80 0842 Textilie – Tkaniny – Stanovení posuvnosti nití ve švu
