Obsah 1 1.1 2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 4.3 4.4 5 5.1 5.2 6 6.1 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
Jemnost přízí a nití ……………………………………………… 4 Označování délkové hmotnosti přízí a nití ……………………… 5 Konstrukční parametry přízí a nití – zákrut ……………………… 7 Hmotná nestejnoměrnost délkových textilií ………………………15 Nestejnoměrnost textilií ………………………………………15 Měření hmotné nestejnoměrnosti délkových textilií ………………17 Mechanické vlastnosti přízí a nití ………………………………27 Namáhání v tahu ………………………………………………… 28 Zkoušení pevnosti v tahu………………………………………… 29 Cyklické namáhání ……………………………………………… 31 Pružnost nitě …………………………………………………….. 32 Konstrukční parametry plošných textilií ……………………… 35 Plošná hmotnost ………………………………………………36 Hustota provázání ………………………………………………39 Mechanické vlastnosti plošných textilií ……………………… 46 Pevnost plošných textilií v tahu ……………………………… 46 Stálosti a odolnosti plošných textilií ……………………………… 49 Stálosti tvaru ………………………………………………………49 Stálosti tvaru – tuhost v ohybu ……………………………… 50 Splývavost ………………………………………………………53 Mačkavost ………………………………………………………54 Stálosti vybarvení ………………………………………………57 Odolnosti textilií ………………………………………………58 Odolnost proti tvorbě žmolků – žmolkovitost ……………… 60 Odolnost proti tvorbě zátrhů u pletenin ……………………… 61 Odolnost proti hoření – hořlavost ……………………………… 62 Fyziologické vlastnosti plošných textilií ……………………… 66 Komfort oděvních textilií …………………………………….. 66 Prostup tepla ……………………………………………………. 66 Prostup vzduchu – prodyšnost …………………………….. 68 Propustnost vodních par ……………………………………… 68 Propustnost kapalné vody a transport vody ……………………… 69 Kombinované metody stanovení prostupu médií textiliemi ……… 72 Literatura……………………………………………………………73
3
1
JEMNOST PŘÍZÍ A NITÍ
Cíl kapitoly: Tato kapitola je věnována studiu vyjadřování jemnosti délkových textilií, metodám jejího stanovení a potřebným výpočtům. Čas potřebný k prostudování: Kapitola obsahuje informace o vyjadřování a stanovení jemnosti přízí. Není obsáhlá. Ke studiu budeme potřebovat maximálně ½ hodiny. Na co navazujeme: Tato kapitola navazuje na předchozí kapitoly o metrologii, jednotkách a klimatických podmínkách pro měření vlastností textilií. Definice: Jemnost vláken, přízí a nití je podle normy nazývána délkovou hmotností, definovanou poměrem mezi hmotností a délkou.
Délková hmotnost přízí a nití Podobně jako vlákna jsou příze a nitě 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. Gravimetrická metoda Gravimetrická metoda [8] spočívá v přesném odměření délky příze nebo nitě a jejím přesném zvážení. Délkovou hmotnost pak stanovíme podle známého vztahu
T=
m *10 3 l
[g/m] = [tex]
(1.1)
Pro stanovení délkové hmotnosti přízí a nití tedy potřebujeme odměřit přesnou délku, nejčastěji ve formě přaden. To se provádí 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]. Pro orientační stanovení jemnosti se zejména v provozech používají váhy kvadratické, na nichž je stupnice cejchována přímo v [tex]. U těchto vah je nutno vždy dodržet předepsanou délku, pro kterou jsou váhy konstruovány. (obr.1.1).
4
1.1
Označování délkové hmotnosti přízí a nití Příze a jednoduché nitě jsou označovány jemností a konstrukčními parametry (počtem zákrutů) [32]: Příklad: 42 tex Z 370 značí jednoduchou přízi jemnosti 42 tex a předenou s 370 zákruty pravého směru. Družené nitě jsou označovány symbolem t=0. Jejich jemnost je prostým součtem jemnosti jednotlivých družených nití: n
TD = ∑ Tij
t=0
(1.2)
i =1
kde
Tij
- počet družených jednoduchých nití
Příklad: U nití stejné konstrukce: 42 tex Z 370 x2 t=0 U nití nestejné konstrukce: (32 tex Z 450 + 42 tex Z 370) t=0
Obr. 1.1 Kvadratické váhy pro stanovení jemnosti Skané nitě. U skaných nití je nutno počítat se seskáním:
εj =
∆l j l( j −1)
*10 2 =
l j − l( j −1) l( j −1)
*10 2
[%]
(1.3)
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 (42 tex Z 370 x2) S 450
značí skanou nit ze dvou jednoduchých nití 42 tex s 370 zákruty na metr kroucenými doprava. Skaní je provedeno levými zákruty 450 m-1.
Pro nitě nestejné konstrukce ( 32 tex Z 450 + 13 tex f 40 S 1000 ) S 300 značí skanou nit konstruovanou z jednoduché nitě 32 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.
5
Pro vícenásobné skaní 25 tex Z 530 } S 450 28 tex Z 400
}
S 400
50 tex Z 330 Znamená dvojnásobně skanou nit konstruovanou v prvním skaní z jednoduchých nití 25 tex a 530 pravými zákruty m-1 a 28 tex s 400 pravými zákruty m-1. První skaní je provedeno levými zákruty 450 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 přadena, která činí 2,0486 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: 2,0486 g/100 m = 20,486 tex
6
2
KONSTRUKČNÍ PARAMETRY PŘÍZÍ A NITÍ - ZÁKRUT
Cíl kapitoly: Tato kapitola je věnována studiu parametrů přízí, které souvisí s technologickými procesy, ve kterých příze vznikají. Čas potřebný k prostudování: Kapitola zahrnuje konstrukční parametry přízí a nití. Myslím, že 1 hodina studia by měly na prostudování stačit. Na co navazujeme: Navazujeme na povšechné znalosti textilních technologií, kapitolu o jemnosti a znalosti jednotek. Definice: Konstrukčními parametry přízí rozumíme zejména zákrut. Konstrukce příze je ovlivňována činností pracovních orgánů, které vytvářejí soudržné síly mezi vlákny ve struktuře příze.
Zákrut přízí a nití
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. Zákrut 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, Obr. 2.1 Směr zákrutu popř. skaní dochází ke zkracování původní S – levý zákrut, Z – pravý zákrut délky – k seskání. Podle směru zakrucování urovnaného vlákenného svazku označujeme zákrut jako pravý (Z) a levý (S) ( viz. obr.2.1) [33]. Zkrácení původní délky l0 na konečnou délku l1 můžeme popsat vztahem ∆l = l1 − l0
[m]
(2.1)
Z toho vypočteme seskání podle vztahu
εs =
∆l *10 2 l0
[%]
(2.2)
7
Přísně vzato bychom měli se seskáním počítat při stanovení jemnosti skaných nití. V praxi se to však běžně neprovádí. Zkoušení zákrutů
Při zkoušení zákrutů [7,10] můžeme vycházet ze tří základních předpokladů: ¾ jedna otáčka zakrucovacího orgánu na 1 m znamená 1 zákrut / m. Tyto zákruty zjistíme obráceným postupem – rozkrucováním. ¾ 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 (příze, nitě) zakrucovat doprava. Jinými slovy: zkrácení při zakrucování určitým počtem zákrutů je stejné, ať kroutíme na jednu nebo na druhou stranu. ¾ 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.2.2. Pro zkoušení zákrutů se používají různé metody ¾ metoda přímá se používá pro skané nitě ¾ metoda nepřímá s napínačem a omezovačem se používá pro jednoduché příze předené z krátkých ( staplových vláken ) ¾ metoda nepřímá do překroucení se používá pro hedvábí
Obr. 2.2 Schéma zákrutoměru [3] 1 – otočná čelist, 2 – výkyvná čelist, 3 – motorek s regulací otáček, 4 – výkyvné rameno spojené s čelistí 2, 5 - předpětí, 6 – displej, 7 – stupnice změn délky zkoušené nitě, 8 – zarážka výkyvného ramene – omezovač Metoda přímá
Skaná nit je uchycena v čelistech zákrutoměru 1 a 2 , které jsou vzdáleny o upínací délku l0. Ukazatel změny délky nitě je nastaven na 0. Nit je rozkrucována otáčkami motorku 3 8
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. K úvaze: Má v tomto případě smysl hovořit o seskání, přesněji o sepředení? Jak bychom jej zjistili při zkoušce zákrutů? Odpověď na konci stránky1.
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 [7,10] a bývá 0,25 m, popř. 0,5 m. U ČSN je upínací délka stanovena na 0,25 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. Zákrutový koeficient2
Jestliže bychom zkoumali stoupání šroubovice při stejném počtu zákrutů u přízí nebo nití různé jemnosti, zjistili bychom, že stoupání šroubovice je vždy stejné. Z tohoto zjištění 1
O sepředení nemá smysl mluvit. Měřit jsme začali od nuly a na nulu jsme se vrátili. Rovněž zkrácení vláken během předení není předmětem zájmu technologů nebo pracovníků kontroly jakosti. 2 Koeficient zákrutů je důležitou mírou v technologii předení, protože zohledňuje počet zákrutů vzhledem k jemnosti příze.
9
vychází funkční závislost, kterou vyjadřuje koeficient zákrutů α, nazývaný též zákrutovou mírou. Odvození vychází z předpokladu, že výška jednoho ovinu vlákna v ideální niti je výškou šroubovice. Vztah (2.3) Z=
α
[m-1]
T
(2.3)
je označován jako vztah Köchlinův. Tento vztah vyhovuje pro jemnost (délkovou hmotnost) nití T >10. Pro jemnosti T < 10 byl tento vztah modifikován Phrixem: Z=
α 3
T
2
[m-1]
(2.4)
Koeficient zákrutů α není bezrozměrné číslo! Jeho jednotkami jsou: pro Köchlinův vztah [m-1 . Mtex 1/2] pro Phrixův vztah
[m-1 . Mtex 2/3]
Intermezzo Myslím, že je na čase, vzít si něco menšího (jak říkal medvídek Pú). Udělejte si chvíli oddechu, kávu nebo čaj a k tomu ty dobré sušenky, co máte ve špajzu (myslím že je to 3. police vlevo). Protože však také v době odpočinku se z nás stávají textiláci a textilní zkušebníci, doporučuji se chvíli věnovat líbezné historické textilní literatuře, zejména hororovým básním K.J.Erbena ze sbírky Kytice. Obzvlášť půvabná je báseň Zlatý kolovrat, jak matka s dcerou vypíchaly oči a usekaly ruce a nohy Dorničce, aby se druhá dcera mohla vdát za krále, anebo Štědrý den, kde půvabně zní verše „Toč se a vrť můj kolovrátku Ejhle adventu již nakrátku a blízko, blizoučko Štědrý den! Přadleny vkládaly zákruty do příze, my vkládáme zákruty studiem do svého mozku! Aby nám to šlo lépe, zkusme si vypracovat po odpočinku malinkatý úkoleček.
10
Kontrola studia
Než budete studovat dál, zkuste si prosím: ÚKOL: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
K čemu slouží zákrut? Co je to seskání? Jaká je to příze: tex (20 Z 540)x3 S 360 ? Na čem měříme zákruty? V čem spočívá přímá metoda měření zákrutů? K čemu byste použili nepřímou metodu měření zákrutů s napínačem a omezovačem? Co je to alfa zákrutová a jaký má rozměr? Prostudujte si prosím příklad na stránce a vypočítejte podle něj příklad k procvičení.
11
Příklad: Stanovte statistické charakteristiky při měření zákrutu na vlnařské skané niti jemnosti tex 25x2 a jednoduché přízi. Skací zákruty a seskání byly měřeny metodou přímou, přádní zákruty byly měřeny metodou nepřímou napínače s omezovačem. Předpětí bylo podle normy stanoveno u skané nitě jako 0,5 cN/tex a u jednoduché příze 0,1 cN/tex. (25 cN3 předpětí pro skanou nit a 2,5 cN předpětí pro jednoduchou přízi). Hodnoty jsou uvedeny v tabulce. Pokud máte kalkulačku se statistikou, neváhejte ji pro výpočet použít! i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Σ
Zsi [0,25 m –1 ] 168 153 162 168 170 162 168 155 168 158 160 148 141 154 157 146 159 148 165 158 155 154 163 159 164 3963
∆l [mm] 5 4 4 4 3 4 4 5 5 5 5 5 5 5 4 4 5 4 4 5 5 5 4 5 4 112
Vztahy použité pro výpočet: 1 n ∑ xi n i =1
Průměrná hodnota:
x=
Rozptyl:
s2 =
Směrodatná odchylka:
s= s
3
1 n −1
n
∑ (x i =1
i
− x)2
2
1 cN = přibližně 1 g
12
Zpi [0,5 m –1 ] 278 282 231 273 257 280 308 255 276 211 238 237 243 304 261 276 264 257 225 232 276 233 301 279 256 6533
Poznámka
Variační koeficient:
s v = *10 2 x
Interval spolehlivosti: Dolní hranice:
LD = x − t (α , n − 1) *
Horní hranice:
LD = x + t (α , n − 1) *
s n s n
Kvantil Studentova rozdělení pravděpodobnosti t(α, n-1) je všeobecně používán v hodnotě 1,96. Skací zákruty:
Skací zákruty byly měřeny na upínací délce 0,25 m. Proto je průměrná hodnota a směrodatné odchylky vynásobena čtyřmi. Tím dostáváme zákruty a jejich směrodatnou odchylku na jeden metr. Průměrná hodnota skacích zákrutů: z s = (
1 3963 ) * 4 =158,52 * 4 = 634,08 m −1 25
Směrodatná odchylka:
s = s 2 = 7,62 * 4 = 30,48 m −1
Variační koeficient:
v=
Dolní hranice IS:
LD = 634,08 − 1,96
Horní hranice IS:
LH = 634,08 + 1,96
30,48 *10 2 = 4,8 % 634,08 30,48 25 30,48 25
= 622,13 m −1
= 646,03 m −1
Seskání a přádní zákruty jsou počítány obdobně podle uvedených vztahů. Přádní zákruty musíme vynásobit dvěma (!), abychom dostali zákruty na metr. Výsledky jsou uvedeny v tabulce. Charakteristika – odhad
Skaná příze
odhad střední hodnoty
158,52 * 4 = 634,08 [m –1] 7,62 * 4 = 30,48 [m –1] 4,8 622,13 646,03
směrodatná odchylka variační koeficient [ % ] dolní hranice IS [ m –1 ] horní hranice IS [ m –1 ]
13
Seskání
Jednoduchá příze (4,48 / 250) * 102 261,32 * 2 = = 1,79 % 522,64 [m –1] 0,586 25,61 * 2 = 51,22 13,08 9,8 1,698 502,56 1,882 542,72
Příklad: Stanovte statistické charakteristiky při měření zákrutu na vlnařské skané niti jemnosti tex 25x2 a jednoduché přízi. Skací zákruty a seskání byly měřeny metodou přímou, přádní zákruty byly měřeny metodou nepřímou napínače s omezovačem. Předpětí bylo podle normy stanoveno u skané nitě jako 0,5 cN/tex a u jednoduché příze 0,1 cN/tex. (25 cN předpětí pro skanou nit a 2,5 cN předpětí pro jednoduchou přízi). Hodnoty jsou uvedeny v tabulce. Pokud máte kalkulačku se statistikou, neváhejte ji pro výpočet použít! i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Σ
Zsi [0,25 m –1 ] 268 253 262 268 270 262 268 255 268 258 260 248 241 254 257 246 259 248 265 258 255 254 263 259 264
Charakteristika – odhad
∆l [mm] 6 5 5 5 4 5 5 6 6 6 6 6 6 6 5 5 6 5 5 6 6 6 5 6 5
Zpi [0,5 m –1 ] 378 382 331 373 357 380 308 355 376 311 338 337 343 404 361 376 364 357 325 332 376 333 401 379 356
Skaná příze
Seskání
odhad střední hodnoty [ m –1 ] směrodatná odchylka [ m –1 ] variační koeficient [ % ] dolní hranice IS [ m –1 ] horní hranice IS [ m –1 ]
14
Poznámka
Jednoduchá příze
3
HMOTNÁ NESTEJNOMĚRNOST DÉLKOVÝCH TEXTILIÍ
Cíl kapitoly: Cílem této kapitoly je seznámit se s nestejnoměrností vlastností textilií. Zvláštní důraz je přitom kladen na studium nestejnoměrnosti hmotné, která je důležitou vlastností u přízí a nití. Čas potřebný k prostudování: Kapitola se zdá trochu složitější, ale myslím, že maximálně 2 hodiny nám na ni budou stačit.. Co říkáte? Na co navazujeme: Navazujeme na studium zpracování naměřených dat a na vyjadřování statistických charakteristik, konkrétně rozptylových charakteristik a variačního koeficientu. Definice: Nestejnoměrnost je procentuální vyjádření kolísání náhodně proměnné veličiny. Při výrobě přízí je velmi sledovanou vlastností kolísání délkové hmotnosti, která je definována jako hmotná (nebo též hmotová) nestejnoměrnost.
3.1
Nestejnoměrnost textilií
Definice:
Definujme si nejprve pojem nestejnoměrnosti. Jak bylo již dříve uvedeno a jak jsme si jistě zapamatovali, každou hodnotu měřené veličiny je možno napsat jako „správnou“ hodnotu a odchylku – „chybu“: xi = µ ± ε i (viz kapitola Experimentální data) (3.1) Za předpokladu, že se měřená veličina (náhodně proměnná veličina) řídí některým z rozdělení náhodně proměnných veličin, můžeme vyjádřit statistické charakteristiky, jako Průměrnou hodnotu 1 n (3.2) x = ∑ xi n i =1 Rozptyl 2 1 n 2 s = (3.3) ∑ ( xi − x ) n − 1 i =1 Směrodatnou odchylku s = s2 Směrodatná odchylka udává kolísání naměřených hodnot okolo průměrné hodnoty v absolutních jednotkách.
Toto kolísání vyjádřené v procentech vyjadřuje variační koeficient s [ % ], v = *10 2 x který je vyjádřením nestejnoměrnosti.
(3.4)
Nestejnoměrnost je tedy procentuální vyjádření kolísání náhodně proměnné veličiny.
15
Tak můžeme hovořit o nestejnoměrnosti délkové hmotnosti (jemnosti), nestejnoměrnosti pevnosti, apod. Při výrobě přízí je velmi sledovanou vlastností kolísání délkové hmotnosti, která je definována jako hmotná nestejnoměrnost. Hmotná nestejnoměrnost délkových textilií
Hmotná nestejnoměrnost je jedním z velmi sledovaných parametrů kvality délkových textilií (přízí, nití, pramenů, přástů, atd.). Hmotná nestejnoměrnost přízí a nití totiž ovlivňuje řadu jejich dalších vlastností, jako např. délkovou hmotnost, zákruty, pevnost, atd. V plošné textilii se hmotná nestejnoměrnost projevuje negativně různými efekty, jako je tzv. „moiré“4 efekt, pruhovitost, atp. Teorie hmotné nestejnoměrnosti vychází ze tří základních hledisek a příčin: 1. Příčina nestejného počtu vláken v různých průřezech příze a uspořádání vláken do „svazků“ v její struktuře (obr.3.1) 2. Příčina nestejného průřezu, resp. délkové hmotnosti (jemnosti) samotných vláken (obr.3.2) Obr. 3.1 Různý počet vláken v průřezu příze a „svazky“ vláken 3. Nedokonalost návaznosti konců staplových vláken na sebe vlivem nestejnoměrné délky vláken ( obr.3.3).
Obr. 3.2 Nestejnoměrný průřez vláken
Obr. 3.3 Teoretická návaznost konců vláken v přízi Poznámka: Obrázky znázorňující nestejnoměrnost příze jsou z ilustrativních důvodů značně přehnané! Roduvěrný textilák by takovouto přízi 1. vůbec nebyl schopen vyrobit 2. by takovouto přízi nebyl schopen použít ani jako podestýlku pod domácího psíka! 4
moiré – čti moaré je charakteristická kresba nebo struktura projevující se různými křivkami nebo čarami na povrchu plošné textilie. Říká se také, že textilie má „ neklidný“ povrch.
16
K úvaze: Výše uvedené platí samozřejmě pro staplová vlákna. Je také nit z hedvábí (z „nekonečných“ vláken) hmotně nestejnoměrná? Můžete mi prosím sdělit Váš názor na tento problém a zdůvodnit jej? Děkuji!
Teorie popisující hmotnou nestejnoměrnost přízí a nití a jejích příčin je velmi široká. Úkolem textilního zkušebnictví je vybavit studenty znalostmi, jak tuto vlastnost měřit a interpretovat. 3.2
Měření hmotné nestejnoměrnosti délkových textilií
Hmotnou nestejnoměrnost délkových textilií [9] můžeme stanovit v zásadě dvěma způsoby: ¾ diskrétně ¾ kontinuálně Diskrétní způsob stanovení hmotné nestejnoměrnosti délkových textilií spočívá v tom, že si délkovou textilii, např. přízi rozdělíme na p stejně dlouhých úseků, které zvážíme, stanovíme průměrnou hodnotu, rozptyl, směrodatnou odchylku a variační koeficient, jak je ukázáno na obr.3.4.
Obr. 3.4 Diskrétní způsob stanovení hmotné nestejnoměrnosti Z obr.3.4 je patrno, že hmotnost jednoho úseku můžeme vypočítat jako mi = mvl * nvl kde
mvl nvl
[g]
(3.5)
- je průměrná hmotnost vlákna [g]: mvl ≈ T * l (T je jemnost vlákna, l je délka vlákna) - je počet vláken v konkrétním i-tém úseku příze
Průměrná hmotnost úseku je pak dána podle známého vztahu: m=
1 p ∑ mi p i =1
[g]
(3.6)
Průměrnou hmotnost úseku můžeme také stanovit graficky z plochy pod křivkou podle obr.3.5. S m= [g] (3.7) L
17
nahrazením plochy tvořené základnou a naměřenými hodnotami mi plochou obdélníka o stejné ploše. Pořadnice (hodnota na ose y ) bude mít velikost m.
Obr. 3.5 Grafické stanovení průměrné hmotnosti úseku Rozptyl (kolísání hodnot okolo průměru) pak stanovíme podle vztahu: s2 =
1 p ( mi − m ) 2 ∑ p − 1 i =1
[g2]
(3.8)
a směrodatná odchylka: s = s2 [g] Variační koeficient se vypočítá podle:
v=
s * 10 2 m
(3.9)
[%]
(3.10)
Hmotná nestejnoměrnost je definována jako lineární5 hmotná nestejnoměrnost U=
10 2 1 p * ∑ mi − m m p i =1
[%]
(3.11)
a kvadratická6 hmotná nestejnoměrnost
10 2 CV = m
⎡ 1 p 2⎤ ⎢ p − 1 ∑ ( mi − m ) ⎥ i =1 ⎦ ⎣
[%]
(3.12)
Malinkatý úkoleček Potěšte prosím srdce starého muže a zkuste si výše uvedené vztahy (3.11) a (3.12) rozebrat a dokázat, že CV je vlastně variační koeficient! Dejte mi prosím zprávu o Vašem dalším studijním úspěchu! Děkuji!
5
Lineární hmotná nestejnoměrnost vychází ze statistické rozptylové charakteristiky – lineární odchylky
w= 6
1 p ∑ mi − m p i =1
[g]
Kvadratická hmotná nestejnoměrnost vychází z rozptylu s2.
18
Podle délky úseků, na které je délková textilie při měření rozdělena, můžeme popisovat ¾ hmotnou nestejnoměrnost na krátkých úsecích ¾ hmotnou nestejnoměrnost na dlouhých úsecích Kontinuální metoda stanovení hmotné nestejnoměrnosti
Metod stanovení hmotné nestejnoměrnosti je celá řada. Byly např. vyvinuty metody optické, metody mechanického „ohmatávání“ tloušťky nitě, metody využívající kapiláry, apod. Nejznámější a v současné době celosvětově používaná je však metoda využívající změny kapacity kondenzátoru [9]. Tato metoda byla nejvíce rozpracována firmou ZELLWEGER USTER7. Firma také shromažďuje údaje ze svých přístrojů a jednou za 2 – 3 roky vydává tzv. „Uster Statistics“, které podávají přehled o kvalitě přízí na celém světě. Každý výrobce se pak může snadno dovědět, zda vyrábí příze se špatnou, průměrnou nebo velmi dobrou stejnoměrností. Princip je založen na nepřímém měření kolísavé hmotnosti délkové textilie, která prochází mezi deskami kondenzátoru. Délková textilie nahrazuje v kondenzátoru dielektrikum, jak je znázorněno na obr. 3.6. Kolísáním tloušťky délkové textilie (ta je závislá zejména na počtu vláken v průřezu, jak bylo uvedeno výše) při jejím konstantním pohybu mezi deskami kondenzátoru kolísá také kapacita měřicího kondenzátoru 2, který je součástí měřicího oscilátoru 1 (obr.3.7). Změna kapacity znamená také změnu frekvence oscilátoru. Tato frekvence je srovnávána s frekvencí srovnávacího oscilátoru 3 . Obr. 3.6 Délková textilie mezi deskami kondenzátoru Oba signály jsou elektronicky zpracovány a výstupem pak jsou ¾ údaj o lineární a kvadratické nestejnoměrnosti U [%], CV [%] ¾ grafický údaj o kolísání relativní hmotnosti ¾ údaj o počtu silných a slabých míst a počtu nopků ¾ spektrogram – graf zachycující statistické rozdělení spektra vlnových délek a u nejnovějších typů přístrojů (např. USTER TESTER III.) také ¾ údaj o chlupatosti ¾ údaj o jemnosti délkové textilie
7
Povšimněme si prosím jména firmy Zellweger a města odkud pochází – Uster ve Švýcarsku (blízko Curychu). V textilní branži se však vžilo krátké označení USTER pro přístroje firmy a firma sama v současné době označuje své přístroje jako USTER-TESTER. Ale to jenom tak pro zajímavost.
19
Obr.3.7 Blokové schéma přístroje pro měření hmotné nestejnoměrnosti Zellweger Uster [3] Elektrody, tj. desky měřicího kondenzátoru jsou voleny podle délkové hmotnosti (jemnosti) měřené délkové textilie. Nastavitelná je rovněž rychlost průchodu délkové textilie mezi elektrodami. Přístroje jsou vybaveny elektrickými filtry, které umožňují prodloužit délku měřeného úseku délkové textilie. Podobně jako jsme u diskrétní metody stanovení hmotné nestejnoměrnosti mohli získat informace o nestejnoměrnosti na krátkých a dlouhých úsečkách, můžeme zařazením filtrů získat ¾ vnitřní nestejnoměrnost (na krátkých úsečkách) – NORMAL TEST ¾ vnější nestejnoměrnost (na dlouhých úsečkách) – INERT TEST Tvary křivek získaných z nastavení přístroje na režim NORMAL a INERT jsou na obr.3.8. .
Obr. 3.8 Typické tvary křivek hmotné nestejnoměrnosti při nastavení na NORMAL a INERT [3] Při měření na aparatuře Zellweger Uster proměřujeme značnou délku délkové textilie. Původní vztahy (3.11) a (3.12) pro U [%], resp. CV [%] pak přecházejí na tvary pro lineární nestejnoměrnost
20
L
U=
10 2 1 m(l ) − m dl m L ∫0
[%]
(3.13)
[%]
(3.14)
a pro kvadratickou nestejnoměrnost 10 2 CV = m
⎡1 L ⎤ 2 ⎢ ∫ (m(l ) − m ) dl ⎥ ⎣L 0 ⎦
Obrázek 3.9 ukazuje, jak by se z kolísání hmotné nestejnoměrnosti daly určit hodnoty U [%] a CV [%]. U stanovení CV přitom předpokládáme, že se kolísání hmotné nestejnoměrnosti řídí normálním zákonem rozdělení pravděpodobnosti. Za tohoto předpokladu (kolísání neperiodických vad je symetrické) pak platí: CV π = U 2
a z toho CV ≈ 1,25 * U
[%]
(3.15)
Obr. 3.9 Kolísání hmotné nestejnoměrnosti a stanovení hodnoty U [ % ] a CV [ % ] Údaj o počtu tzv. vnějších vad, tj. tenkých, silných míst a nopků provádí imperfekční indikátor. Ten registruje odchylky od jmenovité tloušťky (průřezové hmotnosti) nad nastavenou relativní mez (30, 40, 50, 60 %). Hodnota imperfekčního indikátoru udává počet těchto vad na odměřenou délku. Dalším údajem, který aparatura poskytuje je spektrogram. Tento graf je výsledkem načítání periodických výchylek hmotné nestejnoměrnosti do tříd s délkou periody λ . Délka periody je vlastně délka vlny, se kterou se pravidelně projevuje výchylka tloušťky (hmotné nestejnoměrnosti) délkové textilie (obr.3.9). Rozdělení délek λ jsou vynášena v logaritmické 21
stupnici. Histogram rozdělení délek period jako funkce tzv. spekter S(λ) je nazýván spektrogram ( obr.3.10).
Obr. 3.10 Spektrogram (speciální histogram spekter vlnové délky λ) [3] Písmenem k je označeno spektrum vlnové délky, která se vyskytuje ve větším počtu než jiné vlnové délky. Znamená to, že v délkové textilii se pravidelně vyskytují vady. Zvýšený počet těchto vad (vlastně výchylek hmotné nestejnoměrnosti) je načten právě v místě k. Tomuto jevu se říká „komínek“ . V praxi to znamená, že vadu vytváří špatný pracovní orgán v technologii (vylomený zub v soukolí, porušený povlak protahovacího válečku, vymleté ložisko, atp.). Za pomoci spektrogramu můžeme zároveň odhalit, kde asi pravidelně se vyskytující nestejnoměrnost vzniká. I na dálku Vám vidím na očích, že byste se již jako zanícení textiláci rádi zeptali: „Jsem já jako textilák vůbec schopen vyrobit přízi s nulovou hmotnou nestejnoměrností?“ Odpověď zní: „Ó nikoli, ó vznešení!“
Hmotná nestejnoměrnost v délkové textilii vždy nějaká bude. Věc je zakleta v tom, že samotná vlákna jsou ve své tloušťce nestejnoměrná a nestejnoměrná jsou vlákna i ve své délce (vzpomeňme na staplový diagram). Pojednávali jsme o tom také na začátku této kapitoly, kdy jste řešili úvahu, má – li také nit z „nekonečných“ vláken hmotnou nestejnoměrnost. (Samozřejmě, že má. Při výrobě hedvábí také kolísá tloušťka vláken, občas nějaké vlákno v průřezu nitě chybí nebo přebývá …). Prakticky z toho vyplývá, že se teoreticky nemůžeme dostat pod určitou úroveň hmotné nestejnoměrnosti. Této mezní nestejnoměrnosti se říká nestejnoměrnost limitní (obr.3.11).
22
k
Obr. 3.11
ks
Různé druhy spekter nestejnoměrnosti [3] 1 – Ideální spektrum limitní nestejnoměrnosti 2 – Reálné spektrum bez periodických vad 3 – Reálné spektrum s periodickými vadami ( k – komínek, ks – tzv. kupovité spektrum zapříčiněné průtahovým ústrojím)
Jak již bylo řečeno, limitní nestejnoměrnost je závislá na stejnoměrnosti tloušťky a délky vláken. Dá se vypočítat podle vztahu: CVlim = 2,8
U lim = 3,5
kde
T vdi Tvi pi
⎡1 n ⎤ 2 ⎢ T ∑ (1 + 0,0004 * v di ) * Tvi * pi ⎥ ⎣ i =1 ⎦ ⎡1 n ⎤ 2 ⎢ T ∑ (1 + 0,0004 * v di ) * Tvi * pi ⎥ ⎣ i =1 ⎦
[%]
(3.16)
[%]
(3.17)
- je jemnost délkové textilie (příze) v [tex] - je variační koeficient průměrů vláken d [%] i-té komponenty - je délková hmotnost vláken [dtex] i-té komponenty - je hmotnostní podíl [%] i-té komponenty v délkové textilii
Praktický význam výpočtu limitní nestejnoměrnosti Ulim [%] a CVlim [%] spočívá v tom, že z nich a z naměřených – tzv. efektivních nestejnoměrností můžeme vypočítat index nestejnoměrnosti I=
U ef U lim
=
CVef CVlim
[1]
(3.18)
Ze vztahu pro index nestejnoměrnosti (3.18) vidíme, že tato veličina je bezrozměrná a bude nabývat hodnot větších než 1 (I ≥1). To proto, že se při nejlepší vůli můžeme dostat maximálně na limitní nestejnoměrnost. V tomto případě by byl index nestejnoměrnosti I=1.
23
USTER STATISTICS
Jak bylo uvedeno výše, firma ZELLWEGER USTER shromažďuje celosvětově údaje o nestejnoměrnosti vyráběných přízí a tyto údaje statisticky zpracovává. Firma vydává v pravidelných časových úsecích informace v podobě grafů, z nichž příklad můžeme vidět na obr. 3.12. Z grafu můžeme odečíst, jestli vyrábíme přízi co do stejnoměrnosti průměrnou, podprůměrnou nebo nadprůměrnou. Jinými slovy: dostaneme-li se s nestejnoměrností naší příze určité jemnosti [tex] na 50 %, znamená to, že stejných výsledků dosahuje 50 % výrobců na světě. Vyrábíme přízi průměrnou. Dostaneme-li se s naší přízí na 75 %, vyrábí takovouto přízi 75 % výrobců. Je to příze podprůměrná. Snahou každého výrobce je, dostat se mezi 25% výrobců, kteří vyrábějí přízi s nízkou hmotnou nestejnoměrností. Výroba takto kvalitní příze však stojí hodně úsilí, vyžaduje dobrou surovinu a dobře seřízenou technologii. Je proto potřeba hledat optimum mezi náklady výroby a cenou příze. Nezapomínejme proto na normy ISO řady 9000 ! Bude-li nám odběratel číst levity8 za stejnoměrnost naší příze, neváhejme použít také USTER STATISTICS.
Obr. 3.12 USTER STATISTICS pro přízi
8
levity, domluvy, důtky, kárání.
24
Kontrola studia
Než budete studovat dál, zkuste si prosím
ÚKOL
Prostudujte si prosím následující příklad a vypracujte podle něj příklad k procvičení: Vypočtěte index nestejnoměrnosti, jestliže byly na přízi vlna/polyester 30/70, jemnosti 35 tex naměřeny hodnoty nestejnoměrnosti CVef [%]: 19,5 19,3 19,0 19,6 18,5 Z hodnot naměřených CV vypočítáme průměrnou hodnotu CVef = 19,18 %. Vlákna mají tyto parametry jemnosti: Vlna: jemnost 9,9 dtex, variační koeficient jemnosti vd = 10,6 % Polyester: jemnost 8,0 dtex, variační koeficient jemnosti vd = 4,0 % Z nich vypočítáme CVlim : CVlim = 2,8
⎡1 n ⎤ 2 ⎢ T ∑ (1 + 0,0004 * v di ) * Tvi * pi ⎥ = ⎣ i =1 ⎦
⎡1 n ⎤ = 2,8 ⎢ ∑ 1 + 0,0004 *10,6 2 * 9,9 * 30 + 1 + 0,0004 * 4 2 * 8,0 * 70⎥ = 13,99 % ⎣ 35 i =1 ⎦
(
)
(
)
Uef = CVef / 1,25 = 15,34 %
I=
CVef 15,34 = = 1,37 CVlim 13,99
25
Příklad k procvičení:
Vypočtěte index nestejnoměrnosti, jestliže byly na přízi vlna/polyester 30/70, jemnosti 35 tex naměřeny hodnoty nestejnoměrnosti CVef [%]: 18,5 18,9 18,3 19,0 19,1 Průměrná hodnota CVef =
%.
Vlákna mají tyto parametry jemnosti: Vlna: jemnost 9,9 dtex, variační koeficient jemnosti vd = 10,6 % Polyester: jemnost 8,0 dtex, variační koeficient jemnosti vd = 4,0 %
26
4
MECHANICKÉ VLASTNOSTI PŘÍZÍ A NITÍ
Cíl kapitoly: Studiem mechanických vlastností si osvojíme znalosti o vlivu mechanických namáhání na příze a nitě, zkoušení pevnostních charakteristik přízí a nití a jejich významu pro technologické zpracování. Čas potřebný k prostudování: Obsah kapitoly není nikterak složitý a mechanické vlastnosti známe z denního života. Myslím, že 2 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.
Podobně jako u vláken jsou mechanické vlastnosti přízí a nití definovány jako jejich odezva na vnější působení sil. Pojmy jako ultimativní charakteristiky, napětí, deformace, modul pružnosti, deformační práce, tržná délka, atd. byly vysvětleny u mechanických vlastností vláken. V krátkosti zopakujme základní definice a pojmy: Podle rychlosti, s níž vnější síla působí, můžeme namáhání přízí a nití posuzovat jako ¾ statické, kde síla působí pomalu ¾ dynamické, kde síla působí rychle a kromě toho namáhání ¾ jednorázové (do přetrhu) ¾ cyklické (bez přetrhu nebo do porušení nitě) Během mechanického namáhání dochází v niti ke změně délky - deformaci, která je závislá na: ¾ velikosti zatížení ¾ rychlosti namáhání ¾ době trvání Mechanické vlastnosti se uplatní při zpracování přízí a nití a proto jsou zařazovány rovněž mezi zpracovatelské vlastnosti. Mechanické vlastnosti jsou popisovány tzv. ultimativními charakteristikami9: ¾ pevnost ( síla do přetrhu ) P [N] ¾ napětí do přetrhu σ [Pa] ¾ protažení do přetrhu ∆l [mm] ¾ tažnost (deformace do přetrhu) ε [%] ¾ relativní pevnost f [N/ tex], resp. [cN / dtex] ¾ tržná délka lT [km], resp. [m] – délka, při níž by se textilie zavěšená na jednom konci přetrhla vlastní tíhou. 9
Ultimativní – mezní, okrajový
27
4.1
Namáhání v tahu
Při namáhání v tahu [6] nazýváme odezvu materiálu pevností v tahu10. Tuto vlastnost zkoušíme na dynamometru – přístroji pro definované namáhání vzorků a registraci síly a deformace (natažení). Napětí
Pod pojmem napětí σ [Pa] rozumíme absolutní sílu F [N] přepočítanou na plochu průřezu vzorku S [m2]. Protože plocha průřezu nitě je obtížně stanovitelná, přepočítává se absolutní síla F [N] na jemnost vzorku T [ tex ]. Přísně vzato bychom v tomto případě měli 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. Obr. 4.1 Tahová křivka f =
F[ N ] T [tex]
[ N.tex-1 ]
(4.1)
Deformace
Při natahování vzorku 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 − l0 kde
[mm]
(4.2)
l – je konečná délka po natažení [mm] l0 – je počáteční (původní) délka vzorku [mm], zvaná upínací délka
Relativní deformace
ε=
∆l[mm] l − l0 = l0 [mm] l0
[1]
(4.3)
popř.
10
Pevnost v tahu materiálu, např. šicí nitě, zkoušíme vždy, když si utrhneme kousek nitě na přišití knoflíku. Profesionálové ovšem nit ustřihnou.
28
ε=
∆l *10 2 l0
[%]
(4.4)
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. 4.2
Zkoušení pevnosti v tahu
Při zkoušení mechanických vlastností jde většinou o zjištění meze pevnosti [6] . Nit je v těchto zkouškách zatěžována až do destrukce - přetrhu vzorku. Výsledkem je ukazatel ¾ ultimativní síly [N] - mezní síly zatěžování - t. zn. síly potřebné k přetržení vzorku ¾ ultimativní deformace [mm, %] - mezního přetvoření - t.zn. protažení, které odpovídá síle v okamžiku přetrhu ¾ ultimativního napětí (relativní síly) [N/tex] - t.j. síla potřebná k přetržení vzorku přepočtená na plochu průřezu nitě. Plocha je v tomto případě obtížně stanovitelná a proto se ultimativní síla přepočítává na délkovou hmotnost - jemnost v [tex] ¾ 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). ¾ grafické znázornění průběhu závislosti síly [N] na deformaci [mm], t.j. funkce F = f(∆l) 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. U přízí a nití se stanoví rovněž relativní změna pevnosti za sucha a za mokra:
kde
fS =
FS * 10 2 F
[%]
(4.5)
fS =
Fm * 10 2 F
[%]
(4.6)
- Fs je absolutní pevnost stanovená ve vysušeném stavu nitě [N] - Fm je absolutní pevnost stanovená v mokrém stavu (po smočení) nitě [N] - F je absolutní pevnost stanovená za klimatických normovaných podmínek [N]
Dále se ještě stanovuje jako simulační zkouška kombinovaného namáhání pevnost ve smyčce a pevnost v uzlu: f sm =
Fsm * 10 2 2* F
[%]
(4.7)
29
FU * 10 2 F
fU =
[%]
(4.8)
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 %.
Modul pružnosti přízí a nití
U přízí a nití tak jako u vláken používáme místo pojmu Youngův modul pružnosti pojem počáteční tangentový modul EP . Bod P , kde tečna v počátku opouští tahovou křivku pak definujeme jako mez pružnosti. Modul pružnosti lze definovat tangentovým modulem pružnosti fp
ET =
[N. tex-1]
εp
(4.9)
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 nitě H: H=
F ( A) ε ( A)
[N. tex-1]
(4.10)
Plocha pod křivkou je definována jako deformační práce: l
A = ∫ F (l ) * dl
[J]
(4.11)
0
kterou lze přepočítat na měrnou deformační práci a=
A T
[J. tex-1]
(4.12)
Předpětí
Abychom mohli přesně stanovit deformaci nitě, 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 [6]. Upínací délka
Upínací délka l0 [mm] je rovněž normována. U přízí a nití je upínací délka většinou stanovena l0 = 500 mm.
30
Rychlost zatěžování
Rychlost zatěžování má na výsledky měření pevnosti v tahu a tažnosti zásadní vliv. Čím rychleji budeme 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. Standardní rychlost zatěžování je normována v době trvání zkoušky řádově desítek sekund (ČSN [6] uvádí např. rychlost zatěžování při zkouškách pevnosti nití 100 mm/min). Jen tak mimochodem a k úvaze: Jakými časy jsou namáhány např. 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.
4.3
Cyklické namáhání Cyklické namáhání je definováno jako pravidelný vzrůst a pokles deformace a napětí v 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). Cyklické namáhání je znázorněno na obr.4.2. Na obr. značí průběh 1-2-3-4 jeden cyklus. Průběh 1´- 2´- 3´- 4´ je odezva na namáhání. Povšimněme si poklesu síly na křivkách v dolní části obrázku. Během natažení nitě dochází k prokluzu mezi vlákny, struktura nitě se uvolňuje a dochází k poklesu síly. Tento jev je označován jako relaxace napětí.
Obr. 4.2 Cyklické namáhání nitě (relaxace napětí)
Jestliže bychom namáhali šicí nit do konstantní síly, byl by odezvou tzv. creep, jak je znázorněno na obr.4.3.
Obr. 4.3 Cyklické namáhání šicí nitě (creep)
31
4.4
Pružnost šicí nitě
Jedním z ukazatelů chování přízí a nití v technologickém procesu je jejich pružnost, zvaná též elasticita. Přestože je nit v technologii (např. při tkaní nebo na šicím stroji) namáhána velmi rychle – dynamicky, lze si určitý obrázek o elasticitě (pružnosti) nitě udělat z cyklického měření v pseudostatickém režimu. Při zkoušce pružnosti nitě ji zatěžujeme postupně na vyšší úrovně (obr.4.4). Na obr.4.4 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.4.5.
Obr.4.4 Namáhání nitě při zkoušce pružnosti 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 (4.13)
Na dynamometru se nám však projevují křivky, znázorněné na obr.4.6. 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.4.6. Obr.4.5. Rozbor celkové deformace
32
Křivky na obr. 4.6 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 a 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 a 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. Obr.4.6 Rozbor křivek z dynamometru 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. 2.). Křivka i+1 nezačíná v počátku, ale teprve poté, co se zrušila (natáhla) zbylá plastická deformace od počátku k bodu 2. Deformaci 1 můžeme považovat za deformaci elastickou ε elast okamžitou [%], deformaci 2 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
(4.14)
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 ¾ deformaci celkovou ε celk. [%] ¾ deformaci elastickou zotavenou ε elast. zot. [%] ¾ 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: (4.15)
ε elast. zot. = ε celk. - ε plast. zot.
33
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. 4.7. Získáme tak průměrný stupeň elasticity E=
Obr. 4.7 Vyjádření stupně elasticity šicí nitě [3]
34
S1 *10 2 S2
[%]
(4.16)
5
KONSTRUKČNÍ PARAMETRY PLOŠNÝCH 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 2 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 ¾ vazbu, dostavu a další parametry u tkanin ¾ 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 ¾ použitá technologie (tkaní, pletení, technologie výroby netkané textilie) ¾ způsob a druh interakcí mezi konstrukčními prvky (vazba, struktura) ¾ 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, které zde nejsou presentovány. 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. Jak bylo uvedeno výše, základním konstrukčním parametrem je vazba.
35
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: ¾ plošná hmotnost (jemnost textilie) [kg.m-2] ¾ tloušťka [m] ¾ objemová měrná hmotnost [kg.m-3] ¾ pórovitost [%] ¾ hustota (dostava osnovy a útku, hustota řádků a sloupků) ¾ změny délky nití (setkání, procento setkání, spletení, procento spletení) Jednotlivé parametry vysvětlíme zvlášť. 5.1
Plošná hmotnost
Jemnost plošných textilií se vyjadřuje její hmotností na jednotku plochy. Plošnou hmotnost stanovíme ze vztahu m m ρS = = [kg.m-2] (5.1) S l *b kde ρS - plošná hmotnost [kg.m-2] m - hmotnost odstřihu [kg] plošné textilie o ploše S [m-2] S - plocha odstřihu plošné textilie [m-2]. l je délka vzorku a b je šířka vzorku [m2] Metoda stanovení plošné hmotnosti
Plošnou hmotnost stanovíme gravimetricky [27]: 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 (5.1) přepočítáme na hmotnost 1 m2. 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-2. Pro výstřih vzorků o přesné ploše 10 000 mm2 jsou k dispozici rovněž různé vyřezávače kruhových vzorků. Hmotnost běžného metru
Hmotnost běžného metru je hmotnost odstřihu plošné textilie v plné šíři a délce odstřihu 1 m. 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
36
plošných textilií (např. pletenin) používán v jiných souvislostech, byl zaveden pojem objemové měrné hmotnosti. Podle definice je tato veličina dána vztahem
ρV = kde
m m ρS = = V S .h h
m V
[kg.m-3]
(5.2)
- je hmotnost plošné textilie [kg] - je objem plošné textilie [m3]
Dalším parametrem, který u plošných textilií v souvislosti se stanovením plošné hmotnosti můžeme určit je pórovitost, jinými slovy obsah pórů naplněných vzduchem v textilii. Pórovitost
vypočítáme ze vztahu: ρ − ρV p = vlK * 10 2 [%]
(5.3)
ρ vlK
kde p ρvlK ρV
- pórovitost textilie v [%] - hustota klimatizovaných vláken [kg.m3] (z tabulek) - objemová měrná hmotnost textilie [kg.m3]
U stanovení pórovitosti směsových textilií vycházíme ze vztahu k
ρ SM =
1 10 2
ρSM ρvlKj vj
- hustota směsi [kg.m3] - hustota j-té komponenty klimatizovaných vláken [kg.m3] - obsah j-té komponenty ve vlákenné směsi [%]
kde
∑ρ j =1
vlKj
*vj
[kg.m3]
(5.4)
Příklad: pro dvoukomponentní směs vláken vlna 45 %, polyester 55 % stanovíme hustotu směsi: 1 (ρ Kv ln y * 45 + ρ Kpolyester * 55) = 1 1,31 *10 3 * 45 + 1,39 *10 3 * 55 = ρ SM = 100 100 3 3 = 1,350 * 10 kg.m
(
[
)
]
Pro úplnost nám ještě schází změřit tloušťku plošné textilie. Tloušťka
Tloušťku plošné textilie můžeme definovat jako kolmou vzdálenost mezi lícem a rubem textilie.11 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 11
Co je líc a co je rub je myslím dostatečně známo. Líc se vyznačuje např. větším leskem, je barevnější, atd.
37
(stlačitelný), je měření tloušťky textilie normou [26] předepsáno za přesně stanoveného přítlaku čelistí.12 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.5.1.
Obr. 5.1 Princip tloušťkoměru
Obr. 5.2 Princip stanovení tloušťky plošné textilie 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 [Pa] (5.5) pm = S kde F - je zatěžující síla [N] S - je plocha čelisti [m2] 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.5.2. 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 13 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 tzv. stlačitelností:
12
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 ) 13 Reprodukovatelný - takový, že když dodržíme stejné podmínky měření, dojdeme ke stejným výsledkům.
38
S= kde
h1 h2
h1 − h2 log p2 − log p1
( 5.6 )
- tloušťka [m] při tlaku p1 [Pa] - tloušťka [m] při tlaku p2 [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 čarou14.
5.2
Hustota provázání
Dostava tkaniny
Dostavou rozumíme počet nití jednoho směru na délku 100 mm směru druhého. Dostava osnovy tedy znamená počet osnovních nití počítaných na 100 mm ve směru útku, jak je ukázáno na obr.5.3. Dostavu můžeme stanovit podle vztahu n (5.7) D= [nití/100 mm]15 l kde Obr. 5.3 Dostava osnovy a dostava útku
n l
- je počet nití na měřenou délku (např. 10 mm pod tkalcovskou lupou) - 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. 25 x 25 mm. Přesnější postup stanovení dostavy je spočítání vypáraných nití osnovy a útku ze vzorku 100 x 100 mm ustřiženého přesně po niti. 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. 14
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. 15 Povšimněme si jednotky dostavy. Podle soustavy SI by tato jednotka měla být [m-1]. Vyjádření dostavy je textilní uzancí.
39
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 lj podle obr.5.4. . Obr. 5.4 Tkaní a zkrácení nitě zatkáním [3] Poměrnou změnu délky označujeme jako setkání εT [ % ] a vyjadřujeme jej vztahem
εT =
l ( j −1) − l j l ( j −1)
*10 2 =
∆l j l ( j −1)
*10 2
[%]
(5.8)
Podobně vyjadřujeme stupeň setkání KT [1], který je vyjádřen vztahem KT =
lj l ( j −1)
[1]
(5.9)
Způsob měření setkání:
Ze vzorku 100 x 100 mm vystřiženého přesně po niti vypáráme nitě, natáhneme je pomocí dvou pinzet a změříme nataženou délku. Délka lj 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).
40
Pleteniny
Hustota provázání u pletenin 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 HS a hustota řádků HŘ na 10 mm. Z nich se pak určí hustota celková HC [29,30]: HC = H S * H Ř
(5.10)
Kromě celkové hustoty se určuje ještě koeficient hustoty δ. Koeficient hustoty se počítá z délky očka a průměru nitě d:
δ=
lO [1] d
(5.11)
Obr. 5.5 Délka očka pleteniny [3] Délka očka je znázorněna na obr.5.5. 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 lOJ , délky stěny očka lS , a délky platinového oblouku lOP , takže celková délka očka lO se vypočítá dle vztahu lO = lOJ + 2 * l S + 2 * 1 lOP 2
[m]
(5.12)
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 10 3
* T
[m]
(5.13)
π
* ρ nitě . 4 Musíme si uvědomit, že ρnitě není totožné s hustotou ρvláken , protože nit obsahuje póry! Pro bavlněné nitě se ρvláken násobí většinou koeficientem 0,55 - tzv. zaplněním. kde k je konstanta vypočítaná ze vztahu k =
Spletení
Spletení je charakteristika obdobná jako setkání u tkaniny a vyjadřuje relativní zkrácení nitě pletením. Zkrácení nitě pletením je znázorněno na obr.5.5. Vztahy pro stanovení spletení a stupně spletení jsou obdobné vztahům (5.8) a (5.9).
41
Spletení
εP =
l( j −1) − l j l( j −1)
* 10 2 =
∆l j l( j −1)
* 10 2
[%]
(5.14)
Stupeň spletení
KP =
lj l( j −1)
[1]
(5.15)
Měření délek potřebných ke stanovení spletení a stupně spletení je stejné jako u stanovení setkání.
Kontrola studia Než budete studovat dál,zkuste si prosím ÚKOL
Prostudujte si vyřešený příklad stanovení základních parametrů tkaniny a podle něj vypočítejte příklad k procvičení.
42
Příklad
Na vzorcích tkaniny o rozměru 100 x 100 mm střižených přesně po niti byly měřeny základní charakteristiky tkaniny. Složení textilie je 100 % polyester ( ρPES=1,390.103kg.m-3). Pro měření dostavy byla použita metoda počítání nití na úseku 25 mm. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce: měření
hmotnost vzorku mi
tloušťka vzorku hi
i 1 2 3 4 5 6 x
[g] 2,002 1,984 1,980 1,961 1,987 1,982 1,982
[mm] 0,34 0,34 0,33 0,34 0,34 0,34 0,338
měření
pórovitost
i 1 2 3 4 5 6 x
plošná hmotnost ρS [ kg.m-2] 0,2002 0,1984 0,1980 0,1961 0,1987 0,1982 0,1982
Pi
setkání osnovy εOi
setkání útku εÚi
[%] 57,64 58,02 56,83 58,85 57,96 58,06 57,893
[%] 7 7 3 5 9 6 6,16
[%] 9 4 6 7 5 8 6,5
objemová měrná hmotnost ρV [kg.m-3] 588,92 583,53 600,00 576,76 584,41 582,94 586,08
počet nití osnovy na 25 mm 50 48 50 50 50 48 49,3
stupeň setkání osnovy EOi
stupeň setkání útku EÚi
1,07 1,07 1,03 1,05 1,09 1,06 1,062
1,09 1,04 1,06 1,07 1,05 1,08 1,065
počet nití útku na 25 mm 48 53 45 48 45 53 48,6
procento setkání osnovy POi [%] 6,54 6,54 2,91 4,76 8,26 5,66 5,778
délka nitě osnovy lo+∆l [mm] 107 107 103 105 109 106 106,17 procento setkání útku PÚi [%] 8,26 3,85 5,66 6,54 4,76 7,41 6,08
Plošná hmotnost m m ρS = = [ kg.m-2 ] l * b 0,1* 0,1 Objemová měrná hmotnost ρ m ρV = = S [ kg . m-3 ] l *b * h h Dostava osnovy [ nitě/100mm]
Dostava útku [ nitě/100mm]
DO=Poč.nití/25 mm * 4= 197,2
DÚ=Poč. nití/25 mm * 4= 194,4
Pórovitost jednokomponentní textilie ρ − ρv P = vl * 10 2 [%]
ρvl – hustota vláken
ρ vl
43
délka nitě útku lú+∆l [ mm] 109 104 106 107 105 108 106,5
Setkání osnovy tkaniny ∆l ε O = O * 10 2 lO Stupeň setkání osnovy l + ∆lO EO = O lO Procento setkání osnovy ∆lO PO = lO + ∆lO
Setkání útku tkaniny ∆l ε Ú = Ú * 10 2 lÚ Stupeň setkání útku l + ∆lÚ EÚ = Ú lÚ Procento setkání útku ∆lÚ PÚ = lÚ + ∆lÚ
[%]
[1]
[%]
[%]
[1]
[%]
Vazba
plátnová
P
1 1
Příklad k procvičení
Na vzorcích tkaniny o rozměru 100 x 100 mm střižených přesně po niti byly měřeny základní charakteristiky tkaniny. Složení textilie je 100 % polyester ( ρPES=1,390.103kg.m-3). Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce: měření
hmotnost vzorku mi
tloušťka vzorku hi
i 1 2 3 4 5 x
[g] 2,636 2,638 2,568 2,659 2,659
[ mm ] 0,43 0,43 0,43 0,42 0,43
měření
pórovitost
i 1 2 3 4 5 x
plošná hmotnost ρS [ kg.m-2]
Pi
setkání osnovy εOi
setkání útku εÚi
[%]
[%]
[%]
objemová měrná hmotnost ρV [ kg.m-3]
stupeň setkání osnovy EOi
44
počet nití osnovy na 25 mm 26 25 25 27 27
stupeň setkání útku EÚi
počet nití útku na 25 mm 26 25 25 27 27
procento setkání osnovy POi [%]
délka nitě osnovy lo+∆l [ mm ] 105 105 102 103 107
procento setkání útku PÚi [%]
délka nitě útku lú+∆l [ mm ] 107 102 104 102 103
Plošná hmotnost m [ kg.m-2 ] ρS = l *b Objemová měrná hmotnost ρ m ρV = = S [ kg . m-3 ] l *b * h h Dostava osnovy [ nitě/100mm]
Dostava útku [ nitě/100mm]
DO=Poč.nití/25 mm * 4
DÚ=Poč. nití/25 mm * 4
Pórovitost jednokomponentní textilie ρ − ρv P = vl * 10 2 [%]
ρvl – hustota vláken
ρ vl
Setkání osnovy tkaniny ∆l ε O = O * 10 2 lO Stupeň setkání osnovy l + ∆lO EO = O lO Procento setkání osnovy ∆lO PO = lO + ∆lO Vazba 2 kepr K Z 2
Setkání útku tkaniny ∆l ε Ú = Ú * 10 2 lÚ Stupeň setkání útku l + ∆lÚ EÚ = Ú lÚ Procento setkání útku ∆lÚ PÚ = lÚ + ∆lÚ
[%]
[1]
[%]
45
[%]
[1]
[%]
6
MECHANICKÉ VLASTNOSTI PLOŠNÝCH TEXTILIÍ
Cíl kapitoly: Studiem mechanických vlastností si osvojíme znalosti o vlivu mechanických namáhání na plošné textilie, zkoušení pevnostních charakteristik plošných textilií a jejich významu pro technologické zpracování a užívání textilií. Čas potřebný k prostudování: Obsah kapitoly není nikterak složitý a mechanické vlastnosti známe z denního života. Myslím, že 2 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. Tato definice je shodná s mechanickými vlastnostmi vláken, přízí a nití.
Mechanická namáhání plošných textilií v hotových výrobcích, zejména oděvních, se odehrávají v oblasti malých deformací. V praxi dochází málokdy k takovému namáhání, které by znamenalo porušení plošné textilie. Také u plošných textilií jsou mechanické vlastnosti jejich odezvou na mechanické působení od vnějších sil. 6.1
Pevnost plošných textilií v tahu
Tyto zkoušky jsou dány normou [12]. Zkouší se vzorky ve dvou na sobě kolmých směrech: ¾ U tkanin ve směru osnovy a útku ¾ U pletenin ve směru sloupku a řádku Podle normy mají být vzorky vystřiženy z odstřihu plošné textilie tak, aby neměly ani jednu společnou nit. Normovaný je rovněž tvar vzorků, jak je znázorněno na obr.6.1. U tkanin se vzorek vystřihne přesně po niti v rozměrech 300 x 60 mm a vzorek je pak vypárán na šíři 50 mm. Upínací vzdálenost l0 = 200 mm. U pletenin se vzorek vystřihuje podle šablony a zkouší se ve tvaru stočeném podél osy. Upínací délka l0 = 100 mm. U tkanin a pletenin je nutno očekávat rozdílný tvar křivek pevnosti a tažnosti. Tkanina bývá pevnější, má strmější křivku a menší tažnost. Pletenina mívá nižší pevnost, větší tažnost a křivku pozvolněji stoupající (obr.6.2). Na obrázku si rovněž povšimněme, že pevnost je udávána v absolutních jednotkách F [N].
46
Obr. 6.1 Tvar vzorků pro zkoušení pevnosti tkanin a pletenin [12]
Obr. 6.2 Typické tahové křivky tkanin a pletenin Jestliže bychom sledovali tahové křivky a ultimativní charakteristiky u plošných textilií, zjistili bychom, že se v obou na sebe kolmých směrech výrazně liší. Tento jev se nazývá anizotropie a je využíván při tvarování plošných textilií (zažehlování). Pevnost v natržení a v dalším trhání
Tyto zkoušky se provádějí tehdy, je-li potřeba znát, jak se bude textilie chovat po nastřižení a následném zašití do šitého díla. Jedná se zejména o technologické nástřihy, které by mohly způsobit poruchy v hotovém výrobku během používání. Při této zkoušce nastřižená textilie svými volnými konci upne do čelistí a provede se zkouška trhání [19, 20, 21]. Při zkoušce není nutno roztrhnout celý vzorek. Průměrná síla se stanoví z plochy pod křivkou, která registruje jednotlivé přetrhy nití (obr. 6.3). Vzorky mohou být podle různých norem vystřiženy různě, např. jako vystřižený jazyk v textilii, pouhý nástřih, apod.
47
Obr. 6.3 Pevnost v dotržení Kromě těchto zkoušek jsou plošné textilie zkoušeny také na pevnost v protržení, pevnost v protlaku kuličkou, pevnost v pronikání hrotů, apod. Tyto zkoušky jsou speciální simulační zkoušky např. pro technické textilie a geotextilie. Nejsou proto v tomto textu blíže popisovány. Pro nábytkářské potahové textilie jsou prováděny simulační zkoušky cyklického vtlačování kulového vrchlíku. Tato zkouška stanoví úroveň trvalých (plastických) deformací při užívání textilie. Také tato zkouška zde není presentována.
48
7
STÁLOSTI A ODOLNOSTI PLOŠNÝCH TEXTILIÍ
Cíl kapitoly: Stálosti a odolnosti jsou vlastnosti, které popisují chování plošných textilií při zpracování a používání. Cílem této kapitoly je seznámit se s těmito vlastnostmi. Čas potřebný k prostudování: Kapitola je obsáhlejší. Studium ale není složité. Myslím, že k prostudování by nám mohly stačit 2 hodiny. Na co navazujeme: Navazujeme na předcházející kapitoly, zejména na kapitolu o mechanických vlastnostech. Současně nám při studiu pomohou naše každodenní zkušenosti s používáním textilií (údržbou, změnami pro nošení, atd.) Definice: Stálosti a odolnosti textilií jsou definovány jako odezvy textilií na chemické a fyzikální namáhání. Definičně lze stálosti a odolnosti rozdělit na stálosti tvaru, stálosti vybarvení a odolnosti.
Stálosti a odolnosti plošných textilií
Textilie jsou během svého dalšího zpracování a užívání podrobovány různým fyzikálním a chemickým vlivům, které mění jejich vlastnosti, vzhled a mohou způsobit i destrukci textilie. Odezvou textilií na chemické a fyzikální namáhání při dalším zpracování jsou stálosti a odolnosti textilií, které můžeme rozdělit např. na: 1. stálost tvaru ¾ sráživost po praní (může být také záporná, tj. roztažnost), ¾ tuhost v ohybu ¾ splývavost souvisící s tuhostí v ohybu (může být žádoucí nebo nežádoucí) ¾ mačkavost 2. stálost vybarvení ¾ stálost vybarvení v praní a chemickém čištění ¾ stálost vybarvení v potu ¾ stálost vybarvení v UV záření ¾ stálost vybarvení v otěru (otěr) 3. odolnost ¾ odolnost proti odření (oděr) ¾ odolnost proti vytržení nití (zátrhovost) ¾ odolnost proti tvorbě žmolků (žmolkovitost) ¾ odolnost proti hoření (hořlavost) 7.1
Stálosti tvaru – sráživost
Definice: Sráživost vyjadřuje úroveň změn rozměrů textilie po působení vody, tepla, popř. vlhkosti. Tyto změny se projeví zejména v ploše textilie.
49
Zkoušení sráživosti
Všeobecný postup pro zjišťování sráživosti textilií spočívá v tom, že si zhotovíme vzorek textilie, kterou chceme zkoušet. Na tomto vzorku si vyznačíme přesné původní rozměry. Poté textilii podrobíme danému namáhání ( praní, žehlení, zavlhčování ) a změříme změněné rozměry [16]. Změnu rozměrů vyjádříme v [ % ]: S=
kde
S l0 lS
l0 − l S *10 2 l0
[%]
(7.1)
- je sráživost [ % ] - je původní rozměr vyznačený na vzorku - je rozměr změřený po namáhání – sražená délka16
Sráživost plošných textilií
Sráživost plošných textilií zkoumáme na vzorku, na kterém jsou vyznačeny rozměry ve dvou na sebe kolmých směrech. Tak můžeme po zkoušce vyjádřit změnu tvaru (sražení po osnově a útku, resp. po sloupku a řádku) i změnu úhlu mezi nitmi (zkosení textilie). Tvar zkušebního vzorku je na obr.7.1. Velikost vzorku je obvykle 300 x 300 mm. Umístění značek se řídí podle norem [16] a pokud je vzorek 300 x 300 mm, volí se délky úseček 250 mm. Koncové body značek nemají být umístěny na stejné niti.Značky je vhodné většinou vyšít nití,zejména tehdy, provádíme-li zkoušku sráživosti v praní. Obr. 7.1 Tvar a značky na vzorku pro zkoušení sráživosti plošné textilie 7.2
Stálosti tvaru – tuhost v ohybu
Definice: Tuhost v ohybu je fyzikální veličina, popisující odpor textilie proti deformaci (ohýbání) vnějším zatížením. Toto vnější zatížení je vyvozováno buď osamělou silou nebo spojitým obtížením vyvolaným plošnou hmotností. Z definice vyplývá potřeba znát tuhost v ohybu textilie zejména v případech, kdy je textilie používána na vyztužení výrobku (např. prsní část přednice pánského saka) nebo naopak když má mít textilie tuhost co nejmenší a má být splývavá (např. tkanina na dámskou sukni, závěsová bytová textilie). Odpor textilie proti ohýbání tedy úzce souvisí se splývavostí a je určen konstrukcí textilie (tkanina, pletenina, hustota plošné textilie17) a její úpravou (např. naškrobením, podlepením nebo kašírováním). 16
Jak bylo již řečeno výše, srážení může být také s opačným znaménkem – roztažení. Takto je třeba definována i tloušťka (roztažení) člověka jako sražená lítost: „ …když ono mi to bylo líto to jídlo vyhodit …“ 17 O hustotě plošných textilií bylo pojednáno v kapitole o konstrukčních parametrech.
50
Zkoušení tuhosti v ohybu textilií Metoda podle Sommera
Sommerova metoda [3] vychází z ohybu jednostranně vetknutého nosníku, kterým je v tomto případě proužek textilie, která má plošnou hmotnost ρS [kg.m-2]. Proužek textilie má délku l [m] a vlastní tíhou se ohýbá tak, že svírá s původním horizontálním směrem úhel Θ [º], jak je znázorněno na obr.7.2. Obr. 7.2 Metoda měření tuhosti v ohybu podle SOMMERA [3] Z délky vzorku a úhlu Θ se pak vypočítá ohybová délka c. Tuhost v ohybu je dána vztahem:
TOS = ρ S * c 3 kde
TOS ρS c
(7.2)
- je tuhost v ohybu podle Sommera [kg.m] - je plošná hmotnost [kg.m-2 ] - je ohybová délka [m] daná vztahem c = l *(
Θ
[kg.m]
cos 0,5Θ 13 ) 8 * tgΘ
[m]
(7.2 a)
- je úhel, který svírá spojnice počátku a konce vetknuté textilie s horizontálním směrem [º].
Modifikovaná metoda podle Sommera
Modifikace metody podle Sommera spočívá v přepočtu plošné hmotnosti proužku textilie na jeho délkovou měrnou tíhu. Délkovou měrnou tíhu lze vypočítat ze vztahu G = ρl * g [N.m-1] l Tuhost v ohybu lze vypočítat podle vztahu:
kde
γl =
(7.3)
TOG = ρ S * b * g * c 3 [N.m2]
(7.4)
γl G l ρl
- je délková měrná tíha proužku textilie [N.m-1]18 - je tíha proužku [N] - je délka proužku textilie [m] - je délková měrná hmotnost [kg.m-1]
18
Je nutno rozlišovat mezi měrnou tíhou a hmotností. Jednotkou hmotnosti je kg (základní jednotka), měrná tíha je síla, která udělí 1 kg hmoty gravitační zrychlení g = 9,81 m.s-2. To znamená, že 1 N = 9,81 kg.m.s-2.
51
ρl = ρ S * b b g c
[kg.m-1]
(7.4 a)
- je šířka proužku textilie [m] - je gravitační zrychlení (9,81 m.s-1 - přibližná hodnota) - je ohybová délka [m] daná vztahem (7.2.a)
Cantilever Test
Tato metoda byla vyvinuta pro posuzování výztužných oděvních textilií (vložek). Vychází ze Sommerovy metody, kdy se ve vzorci pro výpočet ohybové délky c zavádí hodnota závorky rovna ½: (
cos 0,5Θ 1 )= 2 8.tgΘ
(7.5)
Obr. 7.3 Přístroj pro stanovení tuhosti v ohybu Cantilever Test [3]
c=
l 2
TOC
⎛l⎞ = ρS * ⎜ ⎟ ⎝2⎠
Z toho je definován pevný úhel Θ = 41,5 º. Tento úhel je pevně nastaven na nakloněné rovině ( viz. obr.7.3). Měření probíhá tak, že se proužek textilie 1 vysouvá nad šikmou plochu 2. Vysouvání probíhá do té doby, než se okraj proužku dotkne nakloněné roviny ( bod A ). Na stupnici 3 se odečte vysunutá délka proužku. Ta se pak dosadí do vztahu pro výpočet c a vypočte se tuhost v ohybu:
[m]
(7.6)
[kg.m]
(7.7)
3
Všechny výše uvedené metody stanovení tuhosti v ohybu plošných textilií jsou založeny na víceméně přesném odečtení úhlu ohybu proužku textilie. Tyto metody se popisují jako metody statické, které podávají informaci o okamžité tuhosti plošné textilie. Další takovouto metodou je metoda, která tuhost ohybu stanoví z měření síly odporu textilie proti ohýbání, pro niž byl zkonstruován přístroj TH 5 (československý patent). Přístroj TH 5
Přístroj snímá sílu, kterou proužek textilie vyvine na měřicí prvek. Proužek má normou stanovenou délku l a šířku b. Metoda měření je znázorněna na obr.7.4 .
52
Proužek textilie je upnut do čelisti 1, která se při měření natáčí. Proužek textilie vyvozuje sílu na měřicí prvek 2, který registruje sílu na rameni l (vzdálenosti bodu opření proužku textilie o měřicí člen a upnutí textilie do čelisti 1). Přístroj pak registruje ohybový moment.
Obr. 7.4 Měření tuhosti v ohybu plošné textilie na přístroji TH 5 [3] MO = F *l
[N.m]
(7.8)
Jestliže bychom potřebovali znát, jak se tuhost v ohybu mění během namáhání (např. během nošení oděvu), museli bychom použít některou z dynamických metod zjišťování tuhosti v ohybu textilií (např. metodu podle Schieffera nebo metodu cyklického zatěžování a odlehčování vzorku na dynamometru podle Bekka). Tyto metody nejsou v tomto učebním textu presentovány. 7.3
Splývavost
Definice: Splývavost textilie je definována jako její schopnost vytvářet esteticky působící záhyby při zavěšení v prostoru. Tyto záhyby jsou výsledkem prostorové deformace. Zkoušení splývavosti
Pro zkoušení splývavosti existuje několik zkušebních metod. Převážná většina těchto metod je založena na stanovení změny tvaru vzorku při zavěšení v prostoru. Jednou takovou metodou je metoda stanovení koeficientu splývavosti na kruhovém vzorku [24]. Metoda stanovení koeficientu splývavosti
vychází ze změny plochy kruhového vzorku upnutého v kruhové čelisti. Volné okraje vzorku splývají do prostoru. Splývající vzorek se promítne do roviny kruhové čelisti a plocha tohoto průmětu se porovnává s plochou původního vzorku (obr.7.5). Plocha průmětu (stínu) je označena jako A. Koeficient splývavosti kS se vypočítá podle vztahu: kS = kde
R1 R2 A
π * R12 − A * 10 2 π * R12 − π * R22
[1]
(7.9)
- je poloměr vystřiženého původního vzorku [m] - je poloměr podpěrné čelisti - je plocha průmětu (stínu) splývající textilie
53
Obr.7.5 Tvar splývající plošné textilie a projekce jejího stínu
7.4
Mačkavost
Zatímco u předchozích vlastností (tuhosti v ohybu a splývavosti) jsme textilii podrobovali silám vyvozeným gravitačním zrychlením, jinými slovy malým deformacím, které se rovnají elastickým (vratným), u metod zjišťujících mačkavost textilii podrobujeme větším silám. Tyto síly vyvozují v textilii plastické (nevratné) deformace – záhyby, zmačkání. Vrátíme-li se na chvíli k mechanickým vlastnostem, můžeme si zopakovat, že každá deformace je součtem elastických a plastických deformací a popř. jejich zotavení podle vztahu
εC = ε E + ε P + ε Z kde
εC εE εP εZ
[%]
(7.10)
- je celková deformace [%] - je elastická deformace [%] - je plastická deformace [%] - je zotavená deformace [%]
Tento souhrn deformací platí samozřejmě také při ohnutí (resp. pomačkání) textilie. Proto o textilii, která je pružná a nevykazuje v používání nežádoucí lomy a ohyby, hovoříme jako o textilii nemačkavé19. Zmačkání, resp. simulaci deformací při ohybu můžeme znázornit ohybem proužku textilie [15] (obr.7.6): Proužek textilie ohneme a zatížíme závažím o hmotnosti m, které vytvoří zatížení silou F. Zatížení ponecháme po dobu tZ. Po této době proužek odlehčíme. Tento okamžik označíme 19
Při nákupu látky ( textilie ) na oděv také zkoušíme mačkavost. A to tak, že textilii zmačkneme v ruce a sledujeme, zda se za tu chvíli, kdy ji mačkáme na ní objevily lomy a pomačkání. Mírné pomačkání je charakteristickým znakem textilií z přírodních vláken.
54
jako čas t0 a od něj začneme pozorovat, jak se proužek narovnává. V čase t0 se proužek narovná o určitý úhel α0 , který je obrazem okamžité elastické deformace .
Poznámka: Jestliže by byla textilie absolutně mačkavá ( jako plastelina), nenarovnal by se proužek vůbec a α by se rovnalo 0. Jestliže by byla textilie absolutně nemačkavá (jako pryž), narovnal by se proužek opět do roviny o úhel α = 180º .
Jestliže bychom pozorovali postupné narovnávání proužku textilie (zotavování se z původní deformace), dospějeme po delším čase ke stavu, kdy se již dále proužek nenarovnává. V tomto okamžiku můžeme odečíst úhel α1, který je ekvivalentem konečné (celkové) deformace , která se skládá z plastické deformace a ze zotavené elastické deformace. Obr. 7.6 Mačkavost na proužku textilie [15] Na obrázku 7.7 je znázorněna křivka průběhu deformace (úhlu zotavení) proužku textilie [3], na kterém vidíme, že mezní úhel zotavení je roven π , což je v radianech 180º . Bez nesnází je zřejmě pro studenty řešení malinkatého úkolečku: Malinkatý úkoleček: Proč nemůže zotavení proužku textilie dosáhnout vyšší hodnoty úhlu α, než π? Bude-li se Vám chtít, dejte mi prosím vědět o Vašem dalším studijním úspěchu. Děkuji!
Obr. 7.7 Průběh deformace po odlehčení vzorku (zotavení). Metody měření mačkavosti Metoda měření úhlu zotavení
Mačkavost lze měřit různými způsoby. Nejrozšířenější způsob je založen na měření úhlu zotavení α proužku textilie [15], jak bylo popsáno výše. Podle různých norem se úhel zotavení odečítá po stanoveném čase, např. po 1 hodině. Důležitá a normou stanovená je velikost proužku a délka přehnutí proužku lp [mm] . Metoda skládaného proužku textilie
Podobnou metodou jako je metoda měření úhlu zotavení je metoda skládaného proužku textilie. Proužek textilie je složen podle systému přehybů a po složení je zatížen závažím po předepsanou dobu. Po době zatížení je proužek textilie odlehčen a zavěšen do svorek. Při zavěšení probíhá zotavení (vyvěšení) vzorku Odečítá se časová změna délky zavěšeného proužku lz a mačkavost se vyjadřuje relativní hodnotou zotavení Z. 55
Z=
lz *10 2 l0
kde
lz l0
[%]
(7.11)
- je délka po zotavení [m] - je původní délka proužku textilie [m]
Obr. 7.8 Metoda skládaného proužku Metoda AKU
Tato metoda byla nejprve vyvinuta pro zkoušení mačkavosti pletenin, protože pleteniny vykazují stáčení okrajů. Postupně se tato metoda zkoušení mačkavosti zavádí také pro ostatní textilie (zejména tkaniny pro oděvní použití). Zkoušení mačkavosti se zde provádí na válcovém vzorku [31], který je sešitý ze zkoumané textilie. Vzorek se upíná do dvou kruhových čelistí přípravku tak, aby byl lehce napnut. Horní čelist 1 je přitom v základní poloze A. Ve středu horní čelisti je otvor pro vodicí kolík s drážkou 2 . Tento kolík je pevně spojen se spodní čelistí 3. Měření se provádí tak, že se horní čelist 1 po odaretování spustí do spodní polohy B , čímž dojde ke zmačkání vzorku jednak stlačením a jednak zešikmením, protože se horní čelist v drážce kolíku 2 pootočí. Způsob měření je znázorěn na obr.7.9. Zatížení vzorku je realizováno po normovanou dobu. Pak se vzorek z čelistí vyjme a po čase zotavení se změří jeho výška hZ . Původní výška h0 a hZ slouží k vyjádření zmačkání Z=
hZ h0
[1]
(7.12)
Kromě toho se pro stanovení mačkavosti používá etalonů, se kterými se vzorek porovnává.
56
Obr. 7.9
7.5
Zkoušení mačkavosti podle metody AKU [3] 1 – původní vzorek – výška h0 2 – zmačkání v čelistech 3 – zmačkaná výška vzorku hz
Stálosti vybarvení
Otěr
Otěrem rozumíme schopnost textilie udržet na svém povrchu barvu, nezapouštět do dalších oděvních součástí 20. Jedná se tedy o stálost vybarvení. Otěr barvy se projeví všude tam, kde se textilie tře o další textilní nebo i netextilní části oděvu. Projeví se také při zpracování textilií. Zkoušení otěru
Obr. 7.10 Přístroj na zkoušení otěru textilií [3]
20
Zkouška otěru textilie je vlastně simulační zkouškou. Textilie se otírá při standardním zatížení (1 kg) o normalizovanou bílou tkaninu. Zapouštění je definováno jako množství barvy, která přejde otěrem na bílou standardní tkaninu. Vyhodnocení otěru se provádí porovnáním s etalony v šedé stupnici. Princip zkoušení je znázorněn na obrázku 7.10 .
Jistě znáte příhodu o muži, který přišel k doktorovi, že mu zmodraly obě nohy. Doktor uvažuje o amputaci, ale sestřička mu nohy zachrání dotazem: „ A nekoupil jste si nový džíny?“
57
Zkoumaný vzorek 1 je upnut na pohyblivém stolku 2 přístroje. Na tzv. palci 3 je upnuta normalizovaná bílá tkanina 4 . Palec je zatížen 1 kg. Stolkem s upnutým vzorkem se posouvá pod palcem a tím se přenáší barva ze vzorku na bílou tkaninu. Výsledek se srovnává, jak je uvedeno výše, s etalony v šedé stupnici. Zkoušku otěrem lze provádět za sucha i za mokra. Zkouška v otěru je jednou ze zkoušek stálobarevnosti, ke kterým patří ještě ¾ stálost vybarvení ve vodě ¾ stálost vybarvení v praní ¾ stálost vybarvení v chemickém čištění ¾ stálost vybarvení v potu ¾ stálost vybarvení při vlhkotepelném zpracování ( žehlení ) ¾ stálost vybarvení na světle ( v UV záření ) ¾ a další Tyto zkoušky patří spíše do oblasti zušlechťování textilií a proto zde nebudou presentovány. 7.6
ODOLNOSTI TEXTILIÍ
Odolnost proti oděru21 Definice: Zkoušky odolností v oděru jsou simulační zkoušky, které napodobují, jak dlouho textilie snese namáhání (odírání) při praktickém používání (nošení, povlečení na postel, technické užívání, atd.). Toto namáhání může být realizováno jako odírání textilie o textilii, odírání textilie o hladký pevný povrch (židle, hrana stolu), odírání textilie o drsný pevný povrch (cihly, tvárnice v případě pracovních oděvů a pracovních pomůcek).
Odírání textilie může být ¾ v ploše (na sedací části oděvu) ¾ v hraně (např. oděr rukávů, límců, atd.) Kromě toho můžeme zkoumat oděr v jednom nebo více směrech, oděr v přímce, v ploše, oděr v přeložení, atp. Simulaci skutečného oděru můžeme provést odíráním o brusné papíry, kartáče, normované textilie, atd. Princip zkoušení odolnosti v oděru
Principem zkoušení je vzájemný pohyb dvou stýkajících se čelistí, kde na jedné čelisti je napnuta zkoušená textilie a na druhé čelisti je upevněn odírající materiál (např. brusný papír). Čelisti jsou k sobě přitlačovány předepsanou silou a jsou ve vzájemném relativním rotačním pohybu (např. jedna čelist se otáčí a druhá je statická). Princip klasického přístroje na zkoušení oděru textilií je na obr.7.11. Na obrázku je znázorněn tzv. rotační odírač. Odírání na tomto přístroji je realizováno v površce kužele. Spodní čelist však může být uspořádána např. tak, že se textilie bude odírat v ploše nebo v přehybu.
21
Prosím, abychom rozlišovali pojmy oděr a otěr.
58
Obr. 7.11 Princip přístroje na zkoušení odolnosti textilie v oděru [3] Vyhodnocení oděru
může být dáno podle různých norem různě: ¾ může se odírat do porušení textilie, kdy za porušení se považuje prodření prvního vazného bodu. Ukazatelem odolnosti v oděru je pak počet otáček, kdy k prodření došlo. ¾ může se odírat do konstantního počtu otáček rotační čelisti a odolnost proti oděru je pak dána úbytkem hmotnosti vzorku podle vztahu U= kde
m1 − m2 * 10 2 m1 m1 m2
[%]
(7.12)
- je hmotnost vzorku před zkouškou [kg] - je hmotnost vzorku po zkoušce [kg]
Metody oděru v náhodném směru
Dalším principem odírání textilií může být zkouška v komorovém vrtulkovém odírači [23]. Tato zkouška spočívá v tom, že se vzorek se zafixovanými kraji (např. obšitím nebo zalepením) vloží do komory, která má vnitřní povrch tvořen brusným papírem nebo brusným kamenem normované zrnitosti. Vzorek je v komoře, která je pro zkoušku uzavřena víkem, unášen vrtulkou stanovenou rychlostí a je odírán v náhodném směru a místě o odírací povrch. Po stanovené době se vypočte úbytek hmotnosti podle výše uvedeného vztahu (7.12). Komoru lze pro zkoušku naplnit vodou a je možno zkoušet oděr za mokra. Obr. 7.12 Princip vrtulkového komorového oděrače
59
Princip komorového vrtulkového oděrače je na obr.7.13 Dalšími principy odíracích přístrojů jsou např. přístroje Martin Dale (martindejl), kde se zkoumaná textilie odírá o normovanou vlnařskou tkaninu. Oděr je realizován rovněž v náhodném směru daném skládáním dvou na sebe kolmých pohybů a rotačního pohybu. Vzorek zkoušené textilie se porovnává s etalony na rozvláknění a žmolkovitost [25]. Obr. 7.13 Uspořádání zkoušky na přístroji Martindale Oděr v hraně
Oděr v hraně se uplatňuje všude tam, kde je textilie používána v ostrém přehybu (límce, manžety, atp.). Pro zkoušení odolnosti v oděru v hraně se textilie přehne přes ostrou planžetu a odírá se většinou brusným papírem. Poznámka: Brusný papír, brusný kámen, atd. jsou velmi agresivní prostředky pro zkoumání odolnosti v oděru. Jsou používány pro urychlení zkoušek a zkoušky odolnosti v oděru jsou většinou tzv. srovnávací zkoušky.
7.7
Odolnost proti tvorbě žmolků – žmolkovitost
Žmolkovitost je definována jako negativní vlastnost, která má tvorbou žmolků za následek poruchu vzhledu povrchu plošné textilie. Je nutno podotknout, že žmolkovitost se projevuje u všech druhů vláken, avšak některá vlákna mají malou odolnost v ohybu a v krutu, takže žmolky brzy upadnou. Proto se zdá, že některé textilie žmolkují méně. Vznik žmolku je znázorněna na obr. 7.14. Každá textilie obsahuje vyčnívající vlákna, tzv. chlupatost. Tato odstávající vlákna jsou schopna se vlivem odírání textilie o textilii nebo textilie o pevné povrchy stáčet, přibírat k sobě další vlákna Obr. 7.4 Vznik žmolku z jiné textilie, atp. Tak vzniká smotek vláken, kterému pak říkáme žmolek. Tento žmolek může na povrchu textilie ulpívat dlouho – pak říkáme, že textilie žmolkuje, nebo po kratším čase odpadne – říkáme, že textilie žmolkuje méně. Vliv na udržení žmolku na povrchu textilie má odolnost vláken v ohybu a v krutu. Ta vlákna, která mají odolnost v ohybu a v krutu malou, tvoří žmolky, které odpadnou dříve (jsou to vlákna tzv. křehká, jako bavlna, len). Vlákna, která vykazují vysokou odolnost v ohybu a krutu, vytvářejí žmolky velmi trvanlivé (jsou to vlákna s vysokou tuhostí v ohybu, jako polyester, polyamid). 60
Metody zjišťování žmolkovitosti
Metody zjišťující schopnost textilie žmolkovat můžeme zařadit do metod simulačních, které napodobují skutečné podmínky tvorby žmolků při používání textilie [3]. Metoda zjišťování žmolkovitosti v komorovém přístroji
Přístroj pracuje na principu náhodného oděru textilie o textilii 4 a povrch komory 1, která je vystlána korkovou vrstvou 2. Do komory jsou vkládány 3 vzorky textilie, které jsou pak unášeny lopatkovým ramenem 3 (obr. 7.5). Vzorky o stanovených rozměrech mají zpevněné okraje. Pro zviditelnění žmolků se do komory vkládá 25 mg bavlněných vláken. Po stanoveném počtu otáček se vzorky vyjmou a porovnají se s etalony podle kterých se zařadí do stupně žmolkovotosti. Obr. 7.5 Metoda zjišťování žmolkovitosti v komorovém přístroji [3] 7.8
Odolnost proti tvorbě zátrhů u pletenin
Pleteniny vzhledem ke své volné vazbě vykazují velkou pohyblivost nití ve vazných bodech. Při zachycení očka pleteniny o ostrý předmět (část zdrhovadla, poškozenou hranu nábytku, prstýnek, apod.) dojde k vytažení nitě a tím k poškození povrchu. Zkoušení zátrhovosti
Zkušební metoda [28] simuluje zatržení nitě pleteniny o ostrý předmět, který je presentován ohrocenou koulí normované hmotnosti. Pletenina je natažena a upevněna na válec s pružným povrchem. Na válec dosedá ohrocená koule, která při otáčení válce způsobuje zatrhávání oček. Sklon hrotů (trnů) a síla zachytávání se řídí změnou polohy závěsu koule. Měří se počet zátrhů na jednotku plochy po uběhnutí stanoveného počtu otáček válce nebo se vzorek porovnává s etalony.
Obr. 7.6 Zkoušení zátrhovosti
61
7.9
Odolnost textilií proti hoření – hořlavost
Definice:
Hořlavost je definována jako schopnost textilie hořet po zapálení. Je nutno si uvědomit, že hoření je proces, kdy se z materiálu uvolňují vlivem vysoké teploty plyny, které pak ve směsi se vzdušným kyslíkem hoří. Kromě hořlavosti je definováno ještě: Žhnutí – tj. bezplamenné hoření, doprovázené světelným a tepelným efektem a rychlost hoření, což je rychlost vyjádřená délkou shořelé části vzorku v [mm] za sledovanou dobu v [s]. Zkoušení hořlavosti
Hořlavost je zkoušena zapálením přímým plamenem. Při hoření se posuzuje hořlavost a žhnutí na přístroji při působení ¾ svislého plamene na vzorek upevněný pod úhlem 45° od svislice ¾ plamene umístěného pod úhlem 45°od svislice na svislý vzorek Měří se délka zuhelnatění v [mm] určenou dotrhávací zkouškou. Sleduje se zároveň žhnutí vzorku. Dotrhávací zkouška je realizována zavěšením závaží na ohořelý zbytek vzorku tak, aby byl vzorek uspořádán podle obrázku (viz obr. 7.7). Na obrázku je znázorněno uspořádání zkoušky hořlavosti, kdy vzorek je umístěn svisle a hořák je umístěn pod úhlem 45 °. Plamen hořáku musí mít normovanou teplotu a velikost. Umístění vzorku do plamene je rovněž předepsáno normou. Každá norma (ČSN, EN, ISO, DIN…) má jiné požadavky. Zapaluje se po stanovenou dobu (podle ČSN 3 s) a po uplynutí této doby se zjišťuje, zda vzorek hoří. Nehoří-li, pokračuje se po uplynutí stanoveného času (např. 5 s) v zapalování po předepsanou dobu (např. 15 s dle ČSN).
Obr. 7.7 Umístění svislého vzorku do plamene hořáku
62
Uspořádání zkoušky hořlavosti, kdy vzorek je umístěn pod úhlem 45 ° a hořák je umístěn svisle je na obr. 7.8.
Obr. 7.8 Umístění vzorku do plamene pod úhlem 45 °. Pro informativní účely se používá místo hořáku zápalka. Zkouška je potom popisována jako zápalková zkouška. Vzorek se upíná do stojanu ve svislé poloze. Zápalka se nechá rozhořet asi do 1/3. Plamen se drží v předepsané vzdálenosti od vzorku (10 mm) po dobu shoření další 1/3 zápalky. Když začne vzorek hořet, zápalka se oddálí. Sleduje se hoření a žhnutí vzorku.
Obr. 7.9 Zápalková zkouška hořlavosti
63
Dotrhávací zkouškou se stanoví délka zuhelnatění vzorku. Vzorek se nastříhává v polovině šíře do třetiny zuhelnatělé plochy a do rohů vzniklých proužků se vpíchnou háčky. Na jeden háček se vzorek zavěsí na stojan, do druhého háčku se zavěsí závaží, jehož hmotnost je závislá na plošné hmotnosti textilie (obr.7.10). Délka zuhelnatění je dána rozdílem mezi hodnotou původní délky vzorku a délkou zjištěnou změřením vzdálenosti od začátku neporušeného konce vzorku k místu jeho roztržení. Jestliže se zuhelnatění vzorku rozšíří po jeho celé šířce, není možné dotrhávací zkoušku provést. Pak se měří vzdálenost od neporušeného konce vzorku k místu jeho úplného zuhelnatění.
Obr. 7.10 Dotrhávací zkouška. Rychlost hoření
Některé normy, zejména pro automobilový průmysl, vyžadují stanovení rychlosti hoření. Ta se určí z délky prohořeného vzorku za jednotku času. Vzorek se umisťuje na kovový rámeček, na kterém jsou v pravidelných intervalech umístěny bavlněné nitě zatížené závažím. Při hoření se bavlněné nitě přepalují, závažíčka padají dolů a na stopkách se měří čas mezi přepálením jednotlivých nití.
64
Kontrola studia
Než budete studovat dál, zkuste si prosím ÚKOL 1. Jak se vypočítá tuhost v ohybu podle Sommera? 2. Kde se uplatní splývavost a jak se měří? 3. Kde se projevuje mačkavost? 4. Co je to metoda AKU? 5. Původní hmotnost vzorku 100 x 100 mm byla 2,328 g. Po zkoušce na komorovém oděrači je hmotnost 2,142 g. Vypočítejte úbytek hmotnosti po oděru [%]. 6. Jaký rozdíl je mezi oděrem a otěrem? 7. Jak vzniká žmolek? 8. Jaký je vnitřní povrch komorového přístroje pro zkoušení žmolkovitosti? 9. Co je to zátrhovost a kde se projevuje? 10. Jak byste definovali hořlavost textilií? 11. Jak byste zkoušeli hořlavost textilie pro stany?
65
8
FYZIOLOGICKÉ VLASTNOSTI PLOŠNÝCH TEXTILIÍ
Cíl kapitoly: Studiem fyziologických vlastností plošných textilií si osvojíme znalosti o jejich schopnostech zajišťovat komfort hotových oděvních výrobků a jejich významu pro užívání textilií. Čas potřebný k prostudování: Obsah kapitoly není nikterak složitý a mechanické vlastnosti známe z denního života. Myslím, že 2 hodiny by nám na prostudování měly stačit. Na co navazujeme: Navazujeme na zkušenosti z běžného života. Definice: Fyziologické vlastnosti plošných textilií zajišťují komfort hotových oděvních výrobků. Tento komfort je dán schopností textilií propouštět různá média – teplo, vzduch a vlhkost.
8.1
Komfort oděvních výrobků
Komfort bychom mohli definovat velmi jednoduše: komfort je pocit, kdy se v oděvu cítíme dobře. Rozebereme-li však naše pocity při nošení oděvu, dojdeme k dalším definicím: ¾ Oděv nás má chránit před zimou a před teplem – hovoříme o tepelném komfortu. ¾ Oděv má umožňovat tělu volně dýchat. Na těle nesmí být přítomen kapalný pot – hovoříme o prostupu vzduchu, vodních par a vlhkosti. ¾ Oděv nás nemá nikde škrtit, dřít, apod. – hovoříme o konstrukci oděvu. Tato kapitola však nebude v tomto učebním textu rozebírána. ¾ V oděvu se máme cítit dobře také po stránce estetické, má podtrhovat naši osobnost, nechceme-li však, nemá nás odlišovat příliš od ostatních lidí. Hovoříme o estetičnosti, módnosti oděvu. Tento komfort souvisí s životním postojem člověka, se žebříčkem jeho životních hodnot. Také tento druh komfortu nebudeme rozebírat. 8.2
Prostup tepla
Množství tepla prošlého plošnou textilií (zde je míněno směrem kolmým k ploše textilie – viz obr. 8.1) se projevuje tzv. gradientem teploty grad ϑ =
kde
υ1 υ2 h
dϑ ϑ1 − ϑ 2 = dh h
[°C.m-1]
(8.1)
- je teplota na jedné straně textilie - je teplota na druhé straně textilie - je tloušťka textilie
Gradient teploty je hodnota tepelného spádu určující rychlost průniku tepla textilií. Odvod tepla (jeho šíření) jde směrem záporného gradientu. Z toho se pak vypočítá tepelný tok Φ:
66
Φ = − λ * gradϑ
[J.s-1.m-2]
(8.2) kde λ - je měrná tepelná vodivost [W.m-1.°C] Označíme-li celkovou plochu textilie, kterou teplo prostupuje jako S, pak celkové množství tepla prošlého plochou textilie lze vyjádřit vztahem: Q = Φ * S *t kde
t
[J]
(8.3)
- je čas [s]
Obr. 8.1 Prostup tepla Podobně jako je popsán prostup tepla textilií funguje také prostup tepla v mezivrstvě ¾ pokožka – první vrstva oděvu, ¾ první vrstva oděvu – druhá vrstva oděvu, atd. Časový průběh tepelného toku u oděvních textilií, které jsou systémem vrstev a mezivrstev je nestacionární – tzn., že se proměňuje časově i místně. Lidské tělo nemá všude stejnou teplotu, textilie musí kromě tepla transportovat také vlhkost a vzduch a kromě toho rychlost pohybu vzduchu v mezivrstvách se také velmi mění (při klidném dýchání byla změřena rychlost pohybu vzduchu v mezivrstvě na hrudníku člověka v úrovni 3 m.s-1). Zajistit nestacionární podmínky je při měření velmi složité, a proto se prostup tepla měří stacionárními metodami. Měření tepelné propustnosti – přístroj TP 2
Měření je založeno na registraci množství energie, kterou je nutno dodat vzorku, aby byl realizován stacionární tepelný tok. Vzorek textilie je umístěn na vyhřívané čelisti ve vzduchovém tunelu, kterým proudí vzduch rychlostí 3 m.s-1. Po ustálení tepelného toku se odečte množství energie, které je nutno dodávat do vyhřívané čelisti.
Obr. 8.2 Schema přístroje TP 2
67
Měření tepelné vodivosti – přístroj ALAMBETA
Přístroj ALAMBETA pracuje rovněž na principu vyhřívané čelisti, na kterou je položena měřená textilie. Na textilii dosedá měřicí čelist. Přístroj podává informace o tepelné propustnosti, tloušťce materiálu, tepelné vodivosti a teplotní vodivosti. 8.3
Prostup vzduchu – prodyšnost
Prostup vzduchu, jinak též zvaná prodyšnost je vlastnost, která ovlivňuje fyziologický komfort textilií zásadním způsobem. Se vzduchem textilií prostupuje také vlhkost a teplo. Podobně jako u prostupu tepla, také zde hovoříme o určitém gradientu prostupu, který zde nazveme jako tlakový spád, což je rozdíl tlaků před a za textilií, jak je znázorněno na obr.8.3. Tlak před textilií je větší, než tlak za textilií p1 〉 p 2 . Za předpokladu klimatizovaných vzorků a měření za normalizovaných podmínek (teplota 20 °C a 65% vlhkosti) nebude docházet v textilii ke změnám (jejímu vysušování nebo zavlhčování) a děj při měření bude stacionární Obr.8.3 Prostup vzduchu Přístroj pro měření prostupu vzduchu (prodyšnosti)
Obr. 8.4
Přístroj sestává z ventilátoru, který odsává vzduch z čelisti , ve které je upnut vzorek textilie [13]. Čelist má kruhový charakter o definované ploše. Množství nasávaného vzduchu při nastaveném tlakovém spádu ∆p je měřeno tzv. rotametrem, což je trubice o přesně stanovené světlosti (vnitřním průměru), ve které je umístěn plováček. Podle výše plováčku v trubici se stanoví množství vzduchu, které prošlo textilií. Podle norem se nastavuje pro oděvní textilie tlakový spád 100 Pa při ploše čelisti 20 cm2. Prodyšnost textilie je v úzké závislosti s pórovitosti textilie (o pórovitosti bylo pojednáno v kapitole o základních parametrech plošných textilií). Schéma přístroje pro měření prodyšnosti je na obr.8.4 .
Přístroj pro měření prodyšnosti
68
8.4
Propustnost vodních par
Propustnost vodních par je definována jako prostup vodní páry. Tento pochod je podmíněn rozdílným parciálním tlakem vodních par před a za textilií. V praxi to znamená, že měření se provádí při konstantním barometrickém tlaku (není realizován žádný tlakový spád například odsáváním). Měření prostupu vlhkosti plošnými textiliemi nedává jednoznačné výsledky. Je to proto, protože textilie vlhkost pouze nepropouští, ale dochází také k absorpci vlhkosti dovnitř textilie (kapilárním efektem, navlhavostí vláken). Při měření prostupu vodních par získáváme tedy výsledky, které je nutno presentovat jako kombinované (prostup vlhkosti spolu se sorpcí do textilie). Klasická metoda
Klasická metoda měření prostupu vodních par je založena na principu vysoké tenze vodních par nad hladinou vody. Používá se exsikátoru, ve kterém je uložena nádobka s vodou. Nad hladinou vody je natažena měřená textilie. Tlakový spád vodních par (nikoli tlakový spád tlaku vzduchu) je zajištěn tím, že na dně exsikátoru je umístěn vysušený silikagel, který absorbuje veškeré Obr. 8.5 Měření prostupu vodních par vodní páry v prostředí. Parciální tlak vodních par nad hladinou vody se snaží vyrovnat parciálnímu tlaku okolí a tím dochází k prostupu vodních par textilií. Množství par, prošlých za jednotku času textilií se vyjádří změnou hmotnosti vody v nádobce před a po zkoušce: MV =
m1 − m2 *10 2 m1
[%]
(8.4)
kde
Mv m1 m2
8.5
Propustnost kapalné vody (transport vody)
- je množství vodních par prošlých textilií [%] - je množství vody v misce před zkouškou [g] - je množství vody v misce po zkoušce [g]
Propustností kapalné vody rozumíme jevy, kdy se voda usazuje na textilii (smáčí povrch), vniká do textilie (nasákavost nebo vzlínavost) anebo proniká přes textilii (buď samovolně nebo pod tlakem). Jednotlivé režimy propustnosti vody jsou znázorněny na obr.8.6. Smáčivost textilie
Smáčivost textilie je dána poměry povrchových napětí, které vznikají na rozhraní 1- textilie (pevné látky), 2 - kapky vody (kapaliny) a 3 - vzduchu (plynné látky). Povrchové napětí v bodě A pro prostředí pevná látka – kapalina (σ 23) je dána vztahem (viz obr. 8.7) 69
σ 23 = σ 31 − σ 21 * cos Θ kde
σ23 σ21 σ31 Θ
(8.5)
- je povrchové napětí voda – textilie - je povrchové napětí voda – vzduch - je povrchové napětí textilie – vzduch - je krajový (tzv. smáčecí) úhel Míra přilnutí kapky vody je vyjadřována adhezní konstantou: k = σ 31 − σ 23
(8.6)
Obr. 8.7 Smáčecí úhel Metodou měření smáčivosti je měření úhlu smáčení. Čím je úhel Θ menší, tím dochází k většímu smáčení povrchu textilie. Je-li úhel větší, než 90°, pak je textilie nesmáčivá. Metoda je používána ve velké míře pro posouzení účinnosti vodoodpudivých úprav textilií. Metoda umělého deště
Metoda umělého deště [17] simuluje chování textilie při skutečném smáčení proudem kapek vody. Na textilii, která je upevněna na kruhové čelisti ve tvaru nádobky dopadá ze sprchy proud kapek vody. Textilie je vzhledem k vertikále skloněna o zvolený úhel (obr. 8.8). Podle norem se volí množství vody pro smáčení 1 litr. Výsledkem zkoušky je ¾ Množství vody proteklé textilií a zachycené v čelisti – vyjadřuje se v absolutních hodnotách přepočtených na [kg.m-2] ¾ Tvar mokré části textilie, který se porovnává s etalony. Obr. 8.6 Způsoby průniku vody textilií
70
Nasáklivost textilie a vzlínavost vody
Nasáknutím rozumíme absorpci kapalné vody do struktury textilie [18]. To se může dít třemi základními způsoby: Smočením textilie po celé její ploše. Textilie se namočí do vody, nechá se odkapat a pak se vyjadřuje přírůstek hmotnosti vzorku: N=
m1 − m2 *10 2 m1
[%]
(8.7) kde
N m1 m2
- je nasáklivost textilie [%] - je hmotnost vzorku před smočením [g] - je hmotnost vzorku po smočení a odkapání [g]
Kapková metoda
U kapkové metody se na textilii z byrety kápne přesně odměřená kapka vody a měří se čas, za který se kapka zcela vsákne. Děj se pozoruje pod zvětšením (např. makroskopem). Přesto je zřejmé, že metoda je zatížena velkou subjektivní chybou. Obr. 8.8 Umělý déšť Vzlínavost
Vzlínavost [18] je způsobena kapilárními silami uvnitř struktury textilie. Tato metoda používá vzorek umístěný svisle a namočený jedním koncem do obarvené kapaliny (např. voda s inkoustem). Hloubka ponoření konce vzorku je 2 mm. Měří se výška (sací výška h [mm]), které kapalina dosáhne v předepsaných časových intervalech. Sací výška zpočátku narůstá rychle, při delších časech však dojde k rovnovážnému stavu, kdy h se dále nemění. Obr. 8.9 Vzlínavost
71
Prostup tlakové vody
Na některé textilie, zejména pro účely sportovního ošacení, oděvů do deště, ale také pro technické účely, klademe zvláštní nároky. Tyto textilie (např. pro bundy, oteplovací soupravy, textilie s obchodními názvy GORETEX, Obr. 8.10 Prostup tlakové vody SYMPATEX, atd.) nesmějí vodu propouštět vůbec nebo jen v omezeném množství. U takovýchto textilií se zavádí zkouška prostupu tlakové vody [14], která je založena na principu protlačování vody přes textilii. Textilie je umístěna na kruhové čelisti o předepsané ploše . Obvod textilie je pevně upnut, aby pod ni bylo možno pod tlakem vhánět vodu. Tlak je registrován tlakoměrem (obr.8.10). Zkoušku lze vyhodnotit třemi základními způsoby: 1. Tlakem, který způsobí průnik prvních tří kapek vody na horní plochu textilie při zvyšujícím se tlaku 2. Časem, který uplyne do průniku prvních tří kapek vody při konstantním tlaku 3. Množstvím vody, které proteče textilií při konstantním tlaku za jednotku času 8.6
Kombinované metody stanovení prostupu médií textiliemi
V současné době existují některé metody, které jsou schopné registrovat prostup tepla, vodní páry a kapalné vody textiliemi. Jsou to metody označované také jako umělá pokožka. Metody jsou založeny na principu vyhřívané čelisti, která má teplotu 35 - 37 °C . Čelist je konstruována tak, že jejím pórovitým povrchem může prostupovat kapalina (voda, umělý pot). Textilie, která je na takovéto čelisti umístěna absorbuje jak teplo, tak vodní páry a kapalnou vodu. Měřicí čelist umístěná nad textilií registruje prostup tepla, páry a kapaliny. Jedním z takovýchto přístrojů je Hautmodell (model pokožky) – autor MECHEELS, nebo přístroj Permetest – autor HES. Přístroje se používají víceméně pouze pro výzkumné účely.
72
Literatura
[1] [2] [3] [4]
Meloun M., Militký J.: Statistické zpracování experimentálních dat. Plus. Praha, 1994 Pecháček F., Jankovský J.: Zkoušení textilií. SNTL. Praha, 1980 Staněk J.: Nauka o textilních materiálech. Díl I., Část 4., Vlastnosti délkových a plošných textilií. Skripta VŠST. Liberec, 1986. Collier J.B., Epps H.H.: Textile testing and analysis. Merrill, New Jersey, Columbus, Ohio, 1999
Související normy:
[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29]
ČSN 80 0073: Pojmy používané při zkoušení textilií tahem. ČSN EN ISO 2062: Textilie. Nitě v návinech. Zjišťování pevnosti a tažnosti jednotlivých nití při přetrhu. ČSN 80 0701: Zisťovanie zákrutov nití. ČSN EN ISO 2060: Textilie. Nitě v návinech. Zjišťování jemnosti (délkové hmotnosti) pásmovou metodou. ČSN 80 0706: Zjišťování hmotné nestejnoměrnosti pramenů, přástů a nití. ČSN EN ISO 2061: Textilie – Zjišťování zákrutu nití – Metoda přímého počítání. ČSN 80 0810: Zisťovanie tržnej sily a ťažnosti pletenín. ČSN EN ISO 13934 – 1: Textilie – Tahové vlastnosti plošných textilií – Část 1: Zjišťování maximální síly a tažnosti při maximální síle pomocí metody Strip ČSN EN ISO Textilie. Zjišťování prodyšnosti plošných textilií. ČSN EN 20811: Textilie. Stanovení odolnosti proti pronikání vody. Zkouška tlakem vody. ČSN EN 22313 Plošné textilie. Zjišťování mačkavosti – schopnosti zotavení horizontálně složeného vzorku měřením úhlu zotavení. ČSN EN 25077: Textilie. Zjišťování změn rozměrů po praní a sušení. ČSN EN 24920: Textilie. Stanovení odolnosti plošných textilií vůči povrchovému smáčení (zkrápěcí metoda) ČSN 80 0828: Plošné textilie. Stanovení savosti vůči vodě. Postup vzlínáním. ČSN EN ISO 13937 – 2: Textilie – Vlastnosti plošných textilií při dotržení – Část 2: Zjišťování síly při dotržení u zkušebních vzorků ve tvaru ramen (metoda s jedním nastřižením). ČSN EN ISO 13937 – 3: Textilie – Vlastnosti plošných textilií při dotržení – Část 3: Zjišťování síly při dotržení u zkušebních vzorků ve tvaru křídel (metoda s jedním nastřižením). ČSN EN ISO 13937 – 4: Textilie – Vlastnosti plošných textilií při dotržení – Část 4: Zjišťování síly při dotržení u zkušebních vzorků ve tvaru jazýčku (metoda s dvojím nastřižením). ČSN 80 0831: Savost plošných textilií. Stanovení nasákavosti. ČSN 80 0833: Plošné textilie. Stanovení odolnosti v oděru na vrtulkovém odírači. ČSN 80 0835: Zkoušení splývavosti plošných textilií průmětem. ČSN EN ISO 12945 – 2: Textilie – Zjišťování sklonu plošných textilií k rozvláknění povrchu a ke žmolkování – Část 2: Modifikovaná metoda Martindale. ČSN EN ISO 5084: Textilie – Zjišťování tloušťky textilií a textilních výrobků. ČSN EN 12127: Textilie – Plošné textilie – Zjišťování plošné hmotnosti pomocí malých vzorků. ČSN 80 0851: Zkoušení odolnosti pletenin proti zatrhávání. ČSN 80 0868: Pleteniny. Metoda stanovení počtu řádků a sloupků.
73
[30] [31] [32] [33]
ČSN 80 0869: Zjišťování hustoty a spotřeby nití u pletenin a propletů. ČSN 80 0871: Oděvní plošné textilie. Stanovení mačkavosti pomocí dutého válce. ČSN 80 2000: Textilní nitě. Označování konstrukce. ČSN ISO 2: Textilie. Označování směru zákrutů nití a obdobných výrobků.
74
