„KVAZI-PŘÍZE“ VE VÝROBĚ NETKANÝCH TEXTILIÍ Jaroslav Hanuš, Jiří Militký, J. Krychtálek TU Liberec
Duben, 15, 2004
Textilie třetího tisíciletí Harcov, Liberec 1
TECHNOLOGIE VÝROBY NETKANÝCH TEXTILIÍ Obecné kroky: • Výroba rouna; vytváří se základní struktura výrobku, • Fixace rouna; dochází k fixaci struktury rouna za jeho současného zpevnění, • Dodatečné zpevnění zafixovaného útvaru; v případě, že pevnost výrobku dosažená v předchozím kroku je nedostatečná. 2
VÝROBA ROUNA Obecné pohledy: • Z ojednocených staplových vláken, případně vloček vláken (aerodynamická tvorba); • Z pavučin vytvořených ze staplových vláken (horizontální nebo vertikální vrstvení pavučin); • Ze spleti nekonečných vláken (jejich horizontálním vrstvením); • Z vhodných 2D textilií (vpichované netkané textilie) 3
FIXACE ROUNA Obecné postupy fixace: • Chemicky; • Mechanicky; • Teplem.
H
α λ
Podle místa fixace: • V průřezu - celém nebo lokálně; • Na povrchu – po celém nebo lokálně. 4
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Charakteristika: • „Pevné“ kontakty mezi vlákny existují pouze na povrchu výrobku; • „Volné“ kontakty existují v celém průřezu výrobku.
Aplikace: • U 3D výrobků, od kterých je požadována „měkkost“ a elasticita; • U 3D výrobků, od kterých je požadována tuhost v ohybu (izolační desky). 5
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Technologie povrchové fixace: • Kunit (fa Mayer, SRN) • Kvazi-příze (vyvíjeno na KNT TUL)
6
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Systém KUNIT Systém MULTIKNIT
7
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Princip vzniku „kvazi-přízí“: n T =
n
n v
β v v
Obr.:2
•Vzniká posuvem rotujícího tělesa po povrchu textilie; • Jsou zakrucovány volné úseky nebo konce vláken na povrchu textilie. 8
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Systém používaný k tvorbě „kvazi-přízí“
1..ložisko rotujícího tělesa; 2..rouno přidržující těleso 9
FIXACE ROUNA NA POVRCHU Technologické parametry vzniku kvazi-přízí: • • • •
Průměr zakrucovacího nástroje d; Otáčky zakrucovacího nástroje u; Rychlost pohybu vlákenné vrstvy vp pod nástrojem; Tlak mezi povrchem zakrucovacího ústrojí a povrchem rouna; • Úhel sklonu zakrucovacího ústrojí a rouna α; • Hustotu rouna r1, r2; • Materiálové charakteristiky rouna. 10
SOUDRŽNOST KVAZI-PŘÍZÍ Testování soudržnosti kvazi-přízí:
11
SOUDRŽNOST KVAZI-PŘÍZÍ Závislost soudržnosti na posuvné S O UDRŽNO S T KVAZI-P ŘÍZE, rychlosti: n = 8 1 5 /m in
3 mm
6 mm
Soudržnost [N]
30 20 10 0 0
0 ,5
1
1 ,5
2
P o s u v [m /m in ] 12
SOUDRŽNOST KVAZI-PŘÍZÍ Závislost soudržnosti na otáčkách S OUDRŹNOS T KVAZI-PŘÍZE, nástroje: pos uv 0,33 m/min
So udrž no s t [N]
h=3 mm
30 20 10 0 500
1500
2500
Otáčky nás tro je [1/m in] 13
SOUDRŽNOST KVAZI-PŘÍZÍ Závislost soudržnosti na násobku rozšíření zlomku otáček a posuvné S OUDRŽNOS T KVAZI-PŘÍZÍ, rychlosti: kons tantní T
So udrž no s t [N]
h=3 mm
30 20 10 0 0
2
4
6
Nás o be k 14
APLIKACE KVAZI-PŘÍZÍ Účel aplikace kvazi-přízí: o o o o
Nízká spotřeba energie; Nejsou náročné na instalační plochu; Nevyžadují speciální vlákenné směsi; Zajišťují variabilitu výrobků;
Přednost: O V lince s „rotačním kladečem“ umožňuje
výrobu nekonvenčních výrobků.
15
APLIKACE KVAZI-PŘÍZÍ PŘI FIXACI STRUKTURY Charakteristika roun vhodných pro fixaci jejich struktury kvazi-přízemi: Vlákna rouna prochází z jedné jeho strany na druhou; podmínku splňuji kolmo kladená rouna a pneumaticky vyráběná rouna. H
α λ 16
APLIKACE KVAZI-PŘÍZÍ PŘI ARMOVÁNÍ ROUN Účel armování: • Zvýšení pevnosti výrobku; • Zajištění rozměrové stability výrobku; • Zvýšení ohybové tuhosti.
Charakteristika armovacích textilií: • Dostatečně velká oka v armovací textilii, případně mříži. 17
APLIKACE KVAZI-PŘÍZÍ PŘI LAMINOVÁNÍ Účel laminování: Zvýšení pevnosti; zvýšení tloušťky; konstrukce „vícevrstvých textilií“. Rotující zakrucovací prvek Polotovar 2
Polotovar 1
Výrobek Obr.:4 18
APLIKACE KVAZI-PŘÍZÍ Zařízení k modelování nekonvenčních výrobků:
Umožňuje bezprostřední fixaci vlny polotovaru.
19
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Vlnitý povrch:
Obr.:16
20
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Trojúhelníkový povrch:
Obr.:19
Okamžité rychlosti: v2 (x ) =
v1 sin α 2 ρ (kx + H min )
Av1 sin α v3 ( x ) = 2(k1 x + H min ) Av1 sin α v3 ( x ) = 2(H max − k 2 x )
v1 sin α v2 (x ) = 2 ρ (H max − kx ) 21
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Povrch typu „hradba“s konstantní hustotou:
Obr.:21 Okamžité rychlosti:
v1 sin α v2 = 2 ρH min
Av1 sin α v3 = 2 H min
Av1 sin α v3 = 2 H max
v1 sin α v2 = 2 ρH max 22
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Povrch typu „hradba“s proměnnou hustotou:
Obr.:20
v3 =
ρ=
Av1 sin α 2 H min
v3 =
v3 v sin α = 1 Av2 2v 2 H min
Av1 sin α 2 H max
ρ=
v3 v sin α = 1 Av 2 2v 2 H max 23
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Povrch typu „hyperbola“ s proměnnou hustotou:
v3 ( x ) = Obr.:22
v3 ( x ) =
Av1 sin α Av1 sin α (H MAX − H MIN ) − x 2 H MIN 2 H MAX H MIN x1
Av1 sin α (H MAX − H MIN ) Av sin α x+ 1 2 H MAX H MIN x 2 2 H MAX 24
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Povrch typu „hyperbola“ s konstantní hustotou: Av1 sin α Av1 sin α (H MAX − H MIN ) v 3 (t ) = − v2t 2 H MIN 2 H MAX H MIN x1 Obr.:23
Av1 sin α (H MAX − H MIN ) Av1 sin α v3 (t ) = v2 t + 2 H MAX H MIN x 2 2 H MAX
v1 sinα(H MAX − H MIN ) v1 sinα v1 sinα v1 sinα(H MAX − H MIN ) x+ v2 ( x) = − x v2 (x) = H H x ρ 2 2H MAX ρ 2H MIN ρ 2H MAX H MIN x1 ρ MAX MIN 2 25
PŘÍKLADY NEKONVENČNÍCH VÝROBKŮ Výrobky vzniklé laminováním předchozích produktů:
Obr.:24 26
PŘÍKLADY KONVENČNÍCH VÝROBKŮ Tepelná izolace: 3
Tento typ izolace z vlny může být zařazen do skupiny izolačních materiálů s tepelnou vodivostí Obr.:25 l = 0,040 Wm-1 K-1 2
1
27
PŘÍKLADY KONVENČNÍCH VÝROBKŮ
Speciální matrace k redukci vzniku nemoci z otlaku Obr.:26
a b c d e
Obr.:27 28
„KVAZI-PŘÍZE“ VE VÝROBĚ NETKANÝCH TEXTILIÍ Závěr: Byly představeny možnosti využití kvazi-přízí pro: • • • •
Fixaci roun při výrobě netkaných textilií; Laminování netkaných textilií; Výrobu nekonvenčních produktů; Výrobu konvenčních produktů.
Od nekonvenčních výrobků se očekává: • Nižší kontaktní tlak v případě aplikace do matrací; • Úsporu materiálu v případě technických aplikací; • Neobvyklý vzhled v případě netechnických aplikací. 29
„KVAZI-PŘÍZE“ VE VÝROBĚ NETKANÝCH TEXTILIÍ Literatura: Albrecht W., Fuchs H., Kittelmann W. 2000. Vliesstoffe, WILEY-VCH, Weinheim. Hanuš J.1994. Příspěvek k mechanickému zpevňování 3D textilních vrstev. In: Struktura a strukturní mechanika textilií. Liberec, s. 119. Hanuš J. 1997. Tlusté výrobky z vlny. In: Konference absolventů oboru netkané textilie. Liberec. Hanuš J. 2000. Nonwovens with a different local compression resistance. In.: Ph.D. thesis. Liberec. Hanuš J., Jirsák O. 1995.Twist May Produce Nonwovens. In: Textile Technology Forum ’95. Charlotte, N.C. USA. p. 82. Hanuš J., Militký J., Arun Pal Aneja. 2002.Local Compression of Corrugated Structures. In Ninth International Conference on Composites Engineering, San Diego, July 1-6. Hanuš J., Novák O. 2001. Rozložení kontaktního tlaku mezi pacientem a podložkou.In: STRUTEX. Hanuš J., Novák O. 2002. Modely 3DNT z konstrukčních parametrů ve tvaru „vlny“. In: Strutex. Liberec Krčma R., Hanuš J., Sanetrník F. 1995. Pat. EP 0 648 877 A1 (CZ 192 693).Befestigungsverfahren für voluminöse Fasergebilde und Anlage zur Realisierung dieses Verfahrens. Europäische Patentanmeldung. 19.04.95. Hanus J., Militky J.: Reinforcement of 3D Cotton Nonwovens by Quasi-Yans. In:2004 Beltwide Cotton Conferences, Cotton Utilization: Nonwovens, San Antonio, Texas, USA, January 5-9 2004. 30
