Kompaktní příze tvorba, struktura a vlastnosti

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti

Kompaktní příze tvorba, struktura a vlastnosti Nováčková, J.


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 Kompaktní Konvenční ze stran trojúhelníka. Některá vlákna prstencové prstencové nejsou zachycena ve vrcholu trojúhelníka dopřádání dopřádání 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. Obr. 1: Schéma konvenčního a kompaktního Výše popsaný vznik kompaktní příze prstencového dopřádání dává předpoklady v většímu využití 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 vlastnosti 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


1. Vybrané experimentální charakteristiky přízí 1.1.

Experimentální materiál

Kompaktní příze

Kompaktní příze

Prstencová příze

1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3

7,4 10 11,8

29,5

20

41 36 31 26 21 16

7,4 10 11,8

Jemnost příze [tex]

20

29,5


Graf 1: Porovnání jemnosti vláken

Graf 2: Porovnání poměrné pevnosti vláken

Kompaktní příze

Prstencová příze

7,4 10 11,8

20

8,0 7,0 6,0 5,0 4,0

Prstencová příze

46 Pevnost vláken [cN/tex]

2

Tažnost vláken [%]

Jemnost vláken [dtex]

Experimenty byly provedeny na dvou sadách kompaktních a klasických prstencových přízí ze 100% bavlny. První sada obsahovala příze jemnosti 10 tex a 29,5 tex. Druhá sada obsahovala příze jemnosti 7,4 tex, 11,8 tex a 20 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 vlastnosti 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 20 tex, která lehce vybočuje zvýšenou jemností a následně sníženou poměrnou pevností vláken.


Graf 3: Porovnání tažnosti vláken

3

29,5


1.2.

Pevnost a tažnost přízí

Ultimativní charakteristiky přízí byly naměřeny na dynamometru Instron 4411 při upínací délce 500 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, 10 tex a 11,8 tex) pohybuje kolem 20-30% u přízí hrubších pouze kolem 5%. Nárůst tažnosti je téměř u všech kompaktních přízí v rozmezí 5-10%, pouze u kompaktní příze jemnosti 20 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 0,6 - 0,7 viz tab. 3, 4. U uvedených přízí prstencových je tento koeficient přibližně 0,3 - 0,4. šedá = Prstencová příze

šedá = Prstencová příze

160 140

110

120

105 [%]

[%]

100 80 60

100 95 90

40 20

85

0

80

7,4

10

11,8 20 Jemnost příze

7,4

29,5

10

11,8

20

29,5


Graf 4: Procentuální nárůst pevnosti kompaktních přízí

1.3.

bílá = Kompaktní příze

115

bílá = Kompaktní příze

Graf 5: Procentuální nárůst tažnosti kompaktních přízí

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 22-103-01/01 [8]. Obě dvě metody využívají dat 4

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti 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 0,15 (viz tabulka 3, 4). V grafech 6 - 10 jsou graficky znázorněny průběhy radiálních zaplnění kompaktních a prstencových přízí jednotlivých jemností. Křivky radiálního zaplnění jemnějších kompaktních přízí (7,4 tex, 10 tex, 11,8 tex) leží mírně nad křivkami přízí prstencových avšak rozdíl není statisticky významný. Kompaktní příze jemnosti 20 tex vykazuje větší zaplnění v jádru příze avšak na hodnotě zaplnění 0,2 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. Kompaktní příze

Prstencová příze

Radiální zaplnění [-]

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,12

0,11

0,10

0,09

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

0

Poloměr příze [mm]

Graf 6: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 7,4 tex

5

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti Kompaktní příze

Prstencová příze


0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0,15

0,13 0,14

0,11 0,12

0,09 0,10

0,07 0,08

0,05 0,06

0,03 0,04

0,01 0,02

0,00

0

Poloměr příze [mm]

Graf 7: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 10 tex Kompaktní příze

Prstencová příze


0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,14

0,13

0,12

0,11

0,10

0,09

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

0 Poloměr příze [mm]

Graf 8: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 11,8 tex Kompaktní příze

Prstencová příze


0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,18

0,16

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0,00


Graf 9: Průběh radiálního zaplnění přízí jemnosti 20 tex

6

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti Kompaktní příze

Prstencová příze


0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,20

0,18

0,16

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0,00


Graf 10: 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 20% 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. 100% zčernání odpovídá tělu příze a tam, kde začínají „chlupy“ hodnota zčernání klesá. Na hodnotě zčernání 50% 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

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti Prstencová příze

Kompaktní příze Uster

Kompaktní příze Lucia

120 100

[%]

80 60 40 20 0 7,4

10

11,8

20

29,5


Graf 11: Procentuální pokles chlupatosti kompaktních přízí

Graf 12: Křivky chlupatosti kompaktních a prstencových přízí

8


Závěr Je zřejmé, že odlišný princip kompaktního předení přináší rozdílnou strukturu a vlastnosti 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


Literatura [1] URSÍNY, P., KŘEMENÁKOVÁ, D., NOVÁČKOVÁ, J.: Nové směry dopřádání kompaktní příze. 9. mezinárodní konference Strutex, 1. vyd. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2002. ISBN 80-7083-668-7 [2] NOVÁČKOVÁ, J., KŘEMENÁKOVÁ, D.: Structural analysis of fine cotton yarns. 10. mezinárodní konference Strutex, 1. vyd. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2003. ISBN 80-7083-769-1 [3] KŘEMENÁKOVÁ, D., NOVÁČKOVÁ, J., VOBOROVÁ, J.: Compact yarn - structure and properties, TEXSCI, Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2003. ISBN 80-7083771-X. [4] NOVÁČKOVÁ, J.: Struktura a vlastnosti kompaktní příze. Diplomová práce červen 2003, Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní. [5] HRDLIČKOVÁ, L.: Predikce pevnosti bavlněných přízí. Diplomová práce červen 2004, Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní. [6] Webová stránka firmy Suessen, http://www.suessen.com/htmls/fspin.htm, Spinnovation no. 16., 9/2001. [7] KŘEMENÁKOVÁ, D. a kol.: Interní normy. Výzkumné centrum textil, Technická univerzita v Liberci, 2003. [8] RUBNEROVÁ, J., KŘEMENÁKOVÁ, D.: IN 22-103-01/01 Zaplnění příze Přímá metoda a metoda Secant. Liberec: Výzkumné centrum Textil. 2001.

10

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 3.2 Kompaktní příze, tvorba, struktura, vlastnosti Tabulka 1: Naměřené charakteristiky vláken (Vibrodyn, Vibroskop) Jemnost Příze

7,4 tex Prstencová Kompaktní


1,46 (1,34; 1,59)*

1,58 (1,47; 1,69)*

Pevnost vláken [cN.tex-1]

40,0 (36,5; 43,5)*


6,0 (5,4; 6,6)*

10 tex Prstencová 1,49 (1,4; 1,59)*

Kompaktní 1,50 (1,39; 1,60)*

31,2 (29,0; 33,4)*

42,11 (38,81; 45,40)*

6,2 (5,7; 6,8)*

6,97 (6,29; 7,65)*

1,5 (1,33; 1,66)*

1,53 (1,43; 1,64)*

39,02 (35,64; 42,41)*

39,9 (35,1; 44,6)*

33,6 (30,9; 36,3)*

6,33 (5,82; 6,85)*

6,7 (5,7; 7,6)*

6,3 (5,7; 7,0)*

)* 95% konfidenční interval

Tabulka 2: Naměřené charakteristiky vláken (Vibrodyn, Vibroskop) Jemnost Příze

20 tex Prstencová Kompaktní



1,75 (1,65; 1,86)*

1,83 (1,73; 1,93)*

1,53 (1,43; 1,62)*

1,48 (1,38; 1,57)*

Pevnost vláken [cN.tex-1]

21,6 (18,8; 24,3)*

23,3 (21,0; 25,6)*

33,02 (29,78; 36,27)*

29,43 (26,43; 32,42)*


5,8 (5,1; 6,5)*

6,5 (5,9; 7,1)*

6,30 (5,62; 6,99)*

6,44 (5,63; 7,25)*

)* 95% konfidenční interval

11


Koeficient využití pevnosti [-] )* 95% konfidenční interval

Tažnost příze [%]

Poměrná pevnost příze [cN/tex]

Chlupatost Uster HU [-]

Chlupatost Lucia HL [-]

Efektivní zaplnění Secant [-]

Efektivní průměr Lucia [mm]

Efektivní průměr def Secant [mm]

Počet vláken v příčném řezu příze [-]

Zákrut příze [m-1]

Jemnost příze exp.[tex]

Jemnost Příze

7,4 tex Prstencová Kompaktní 7,35 7,24 (7,32; 7,38)* (7,18; 7,30)* 1262 1307 (1250; 1247)* (1294; 1319)* 52 56 (49; 54)* (53; 58)* 0,109 0,109 (0,106; 0,113)* (0,104; 0,113)* 0,108 0,106 0,434 0,465 (0,414; 0,454)* (0,444; 0,487)* 0,0125 0,0093 2,81 4,06 (2,62; 3,00)* (3,91; 4,36)* 20,1 15,5 (19,6; 20,7)* (15,0; 16,1)* 4,4 3,9 (4,2; 4,5)* (3,8; 4,0)* 0,387 0,644

Tabulka 3: Naměřené charakteristiky přízí

12

887 (881; 893)* 85 (81; 89)* 0,132 (0,130; 0,135)* 0,135 0,436 (0,416; 0,455)* 0,0153 4,17 (jedno měření)* 19,64 (19,3; 19,98)* 4,05 (4,00; 4,09)* 0,503

891 (885; 897)* 80 (77; 82)* 0,128 (0,127; 0,130)* 0,139 0,427 (0,410; 0,443)* 0,019 4,88 (jedno měření)* 14,65 (14,41; 14,89)* 4,53 (4,48; 4,59)* 0,348

Kompaktní 10,32

10 tex 9,80

Prstencová


11,8 tex Prstencová Kompaktní 11,50 11,79 (11,41; 11,58)* (11,71; 11,86)* 1066 1059 (1058; 1074)* (1048; 1069)* 85 89 (78; 91)* (86; 93)* 0,136 0,138 (0,127; 0,145)* (0,134; 0,142)* 0,138 0,134 0,452 0,476 (0,428; 0,476)* (0,453; 0,499)* 0,0166 0,0127 4,71 3,64 (4,59; 4,84)* (3,29; 3,85)* 18,3 22,2 (17,8; 18,8)* (21,8; 22,6)* 5,0 5,4 (4,9; 5,2)* (5,3; 5,5)* 0,459 0,661

Koeficient využití pevnosti [-] )* 95% konfidenční interval

Tažnost příze [%]

Poměrná pevnost příze [cN/tex]

Chlupatost Uster HU [-]

Chlupatost Lucia HL [-]

Efektivní zaplnění Secant [-]

Efektivní průměr Lucia [mm]

Efektivní průměr def Secant [mm]

Počet vláken v příčném řezu příze [-]

Zákrut příze [m-1]

Jemnost příze exp. [tex]

Jemnost Příze

20 tex Prstencová Kompaktní 20,05 20,07 (19,9; 20,2)* (19,9; 20,2)* 977 944 (967; 986)* (934; 954)* 131 133 (125; 136)* (126; 140)* 0,185 0,180 (0,177; 0,193)* (0,159; 0,201)* 0,178 0,173 0,428 0,449 (0,405; 0,452)* (0,433; 466)* 0,0209 0,0140 3,89 4,92 (3,74; 4,08)* (4,71; 5,12)* 16,6 16,5 (16,3; 16.9)* (16,2; 16,8)* 5,5 5,8 (5,3; 5,6)* (5,7; 5,9)* 0,764 0,712

Tabulka 4: Naměřené charakteristiky přízí

842 (837; 848)* 197 (190; 204)* 0,232 (0,227; 0,236)* 0,224 0,396 (0,382; 0,410)* 0,0212 4,80 (jedno měření)* 15,56 (15,24; 15,87)* 7,00 (6,89; 7,12)* 0,529

871 (866; 877)* 182 (175; 188)* 0,219 (0,212; 0,225)* 0,221 0,470 (0,453; 0,487)* 0,0232 5,69 (jedno měření)* 14,83 (14,59; 15,07)* 6,54 (6,44; 6,64)* 0,449

13

30,01

30,83



Kompaktní příze tvorba, struktura a vlastnosti

Recommend Documents