a b
42 V případě tří řadového vozu jsou potahy pro druhou řadu označeny v dokumentaci druhem potahu s dodatkem 2nd a pro třetí řadu je potah druh potahu doplněn o 3rd.
2.2.2 Dekorativní prošívání kožených automobilových potahů
Na kvalitu prošívání, které se v technologických dokumentech označuje jako štepování, jsou kladeny vysoké estetické nároky. Prošívání kožených materiálů je náročné také z hlediska tuhosti materiálu a nutnosti prošití několika vrstev. Z tohoto důvodu je zde kladena důležitost především na dobrou kvalitu šicích jehel a prošívacích nití. Podstatným parametrem je správné seřízení šicího stroje a zručnost operátora.
Jednotlivé kožené díly potahu jsou, kromě kapes na zadní straně FB, předfixovány pěnou, která podkládá celý potah a zabezpečuje tak tvarovou stálost, dodává objem, hladkost a měkkost povrchu potahu. Při prošívání zkompletovaných větších částí potahu je pro šičku obtížná manipulace z důvodu vysoké váhy potahu.
Potahy automobilových sedaček jsou dekorativně prošívány na jednojehlových, či dvojjehlových šicích strojích, šijících vázaným stehem (Double Decorative Seam). Způsob štepování na dvojjehlových šicích strojích se dělí na dvě kategorie, podle umístění štepu vzhledem k původnímu švu. Původní šev je pod klasickou dvojjehlou umístěn mezi jehlami viz obr. 2-3a a jeho rozložené švové záložky jsou prošívány ve stejné vzdálenosti od středu původního švu. Druhým typem je odskočená dvojjehla, nazývána v DP dále také jako odskočka na obr. 2-3b, která je situována pouze na jednu stranu od původního švu.
Vzdálenosti jehel jsou nastaveny dle specifikací pro konkrétní typ modelu.
Obr. 2-3 a) Řez švu na dvojjehle b) Řez švu na odskočené dvojjehle
Prošívání, je prováděno nitěmi stejné nebo kontrastní barvy. V automobilovém průmyslu jsou nejčastěji používány nitě vyrobené z PE a PA a dle druhu materiálu a šicích specifikací jsou na kožené materiály používány silné štepovací nitě o jemnosti v rozmezí od 148 – 220 tex. Jemnosti šicích jehel pro prošívání kůže jsou 130 – 160 Nm.
43 Každá štepovací operace na dvojjehlovém stroji je zahájena i ukončena zapošitím na proužku netkané textilie zvané ribbon. Použitím ribbonu je zabráněno možnému viditelnému zapošití na lícní straně potahu a zabraňuje snížení pevnosti kůže v koncových oblastech štepu, způsobených vpichy jehly. Opravy dekorativních švů jsou na kožených potazích velmi náročné, nebo nemožné z důvodu zanechání vpichů jehly z předchozího šití.
2.3 Dvojnitný dekorativní steh v automobilovém průmyslu
Následující kapitola bude věnována nejčastějším problémům při prošívání kožených potahů. Informace jsou čerpány z poznatků výrobců šicích nití Amann, jejichž workshop jsem měla možnost absolvovat v rámci průběžné praxe ve společnosti Johnson Controls [22].
Základními a pro kvalitu stehu nezbytnými podmínkami, na které je neustále upozorňováno zástupci společnosti Amann, je správná volba jemnosti jehly v závislosti na jemnosti nitě, o které bylo pojednáno v kapitole 1.4.2. Dále je nezbytné dbát na kontrolu stavu součástí, se kterými přijde šicí nit do styku v průběhu šití a zbavit veškeré součásti stehotvorného ústrojí otřepů a ostrých hran.
Stroj šijící dvojitým vázaným stehem tvoří současně dvě řady stehů, které mají z hlediska tvorby stehu rozdílné podmínky. Ústrojí zachycující smyčku je tvořeno dvěma vertikálními chapači, zobrazenými na obrázku 2-4, přičemž smyčka pravé jehly je zachycena hrotem chapače otáčejícího se zleva doprava a smyčka levé jehly je zachycena chapačem otáčejícím se zprava doleva.
Obr. 2-4 Směr otáčení vertikálních chapačů
Pravý i levý chapač se otáčí ve směru hodinových ručiček, přičemž smyčka levé nitě je hrotem chapače zachycena směrem zezadu dopředu a smyčka pravé nitě zepředu dozadu. Na obou jehlách je provázání stehu prováděno v opačném směru.
44 2.3.1 Stromečkový vzhled stehu
Vzhled dvounitného dekorativního vázaného stehu je často narušován rozkrouceným zákrutem, o kterém bude pojednáno později, nebo různým sklonem stehů na levé a pravé straně švu, který je nazván stromečkovým efektem (Christmas-Tee-Effect).
Stromečkový vzhled stehů je z velké části ovlivněn výběrem typu hrotu jehly. Pro šití pravé i umělé kůže jsou doporučeny řezné hroty SD, S, LR, LL, D nebo DH. Řezný hrot zajistí bezpečný průchod jehly materiálem, bezproblémovou tvorbu a dobrý vzhled stehu.
Hroty RL a LL navíc dodávají stehu pravidelný sklon, který však není vždy požadavkem zákazníka. Pokud je kůže prošívána kruhovými hroty typu R, RG, SES/FFG, SUK/FG, materiál je hrotem rozražen a tvoří nevzhledné a neostré malé otvory. Výsledkem může být nepravidelný vzor stehu a problematická tvorba stehu, která má vliv na kvalitu šicí nitě.
Před zavedením do sériové výroby musí být vzhled stehu na konkrétním materiálu řádně otestován. Na obrázku 2-5 je vidět rozdílný vzhled stehu při volbě konkrétního hrotu šicí jehly.
Obr. 2-5 Vzhled stehu v závislosti na volbě hrotu šicí jehly [22]
Kulaté hroty R a SD jsou nezbytné pro spojování jednotlivých dílů z důvodu menších otvorů v kůži, které zaručují větší pevnost spojů při natahování potahu na konstrukci sedačky. Při použití řezného hrotu pro spojování dílů hrozí destrukce švu z důvodu velkých otvorů v kůži, které se při natahování potahu na konstrukci autosedačky vlivem elasticity materiálu zvětšují a hrozí prasknutí švu.
Vzhled stehu může být ovlivněn velkým napětím horní šicí nitě, která je stlačována disky napínače, které deformují tvar jejího průřezu. Nit s porušenou konstrukcí není schopna vytvořit dobře vypadající steh. Napětí nití musí být nastaveno nejnižší možné a musí být vyváženo s napětím spodní nitě tak, aby provázání obou nití bylo uprostřed materiálu. V případě tenkých materiálů je snahou umístit provázání nití ve spodní třetině
45 šíře materiálu, aby provázání nebylo viditelné na lícní straně. Napětí horní nitě je měřeno v nejvyšší poloze niťové páky pomocí měřícího zařízení pro stanovení napětí, kterým je nit stejnoměrnou rychlostí protahována.
2.3.2 Rozkrucování zákrutu nitě
Problém rozkrucování zákrutu šicí nitě je popsán na umělé kůži, která je vyrobena z PVC (Polyvinyl Chlorid) nebo z PU (Polyuretan) a je častým materiálem kombinovaným s pravou kůží. Umělá kůže je vyráběna v mnoha modifikacích, přičemž záleží na složení, typu a hustotě nosné textilie (tkanina, útková pletenina či pěna), typu lepidla a tloušťce povrchové vrstvy, kde tyto parametry ovlivňují výsledné vlastnosti a zpracovatelnost materiálu. Z tohoto důvodu je nutné před zavedením sériové výroby materiál otestovat.
Šití dvojitého vázaného dekorativního stehu po materiálu z umělé kůže, může vést k nerovnému vzhledu stehu z důvodu posunu zákrutu nitě během šití. K tomuto jevu dochází na jednojehlových i dvojjehlových šicích strojích a na pravém nebo levém švu.
Deformace zákrutu nitě je výsledkem špatné formace stehu, způsobené vlastní elasticitou materiálu. Když jehla vychází z materiálu, okraje vpichu se okamžitě smrští okolo nitě, která je vystavena nadměrnému tření v uzavřeném otvoru po vpichu. Zákrut nitě je vlivem tření posunut a výsledkem je rozkroucený vzhled stehu. V závažných případech je možné pozorovat vznik smyčky již u ouška jehly. Tento problém nevzniká u materiálů z pravé kůže, jak je patrné z obrázku 2-6, neboť otvor po vpichu jehly zůstává otevřen a nit má možnost a prostor pro vyrovnání sil.
Obr. 2-6 Prošití jehlou 140 S na umělé a přírodní kůži [22]
Vzhled stehu je možné kladně ovlivnit prostřednictvím snížení rychlosti šití a seřízením vhodného napětí horní nitě, čímž dojde k redukci třecích sil a nit získá čas na vyrovnání. Pro prošívání umělé kůže je nezbytná jehla s řezným hrotem LL, LR, S, DH, D.
Při použití kruhového R hrotu nebo kulatého RG, SES/FFG, SUK/FG hrotu nelze dosáhnout dobrého vzhledu stehu z důvodu tvorby malých a nevzhledných otvorů po
46 vpichu jehly. Jehly s hroty R a SD jsou ale nezbytné pro spojování materiálu z umělé kůže, kde jsou řezné hroty nevhodné z důvodů širokých otvorů a elasticitě materiálu, která se projevuje při natahování potahu. Umělá kůže může být porušena ve švové linii, pokud je délka stehu příliš malá, nebo pokud je použita jehla s velkým řezným hrotem. Řezný hrot může být také příčinou porušení tkaných a pletených vrstev a zřídka i křížových švů.
Možností je také použití silnější jehly 160 Nm, která vytvoří v materiálu větší otvor pro procházející nit, která má tímto více místa pro vyrovnání. Pakliže není možné dosáhnout požadovaného vzhledu stehu prostřednictvím výše popsaných možností, musí dojít k optimalizaci parametrů umělé kůže.
2.3.3 Uzlíkový efekt
Takzvaný uzlíkový efekt se nejčastěji vyskytuje na spodní straně švu tenkých laminovaných materiálů, ale není vzácností ani u dekorativních švů při prošívání několika vrstev materiálu. Uzlík vzniká díky nesprávnému napětí nitě při dokončování vázaného stehu. Tento problém může být dále způsoben šicím strojem, napětím nití, šicí jehlou a šicím materiálem a v neposlední řadě i nízkou kvalitou šicích nití.
Uzlíky, které se vyskytují na zadní straně stehu, jsou často zapříčiněny nevhodným nastavením napětí nití a to buď nízkým napětím horní nitě, nebo vysokým napětím spodní nitě. Napětí spodní nitě by se mělo pohybovat okolo 75 cN a nit by měla být z cívky v pouzdře rovnoměrně ručně odtahována. Základním pravidlem je nenastavovat na spodní niti napětí větší než 150 cN. Napění horní nitě je nastavováno vzhledem k jemnosti nitě, druhu a počtu vrstev materiálu a nemělo by přesahovat 700 cN (což se při následných zkouškách na dílně, které se konaly po školení, při šití kůže nepotvrdilo, neboť bylo nutné zvýšit napětí horní nitě na hodnotu okolo 1000 cN). Pružina napínače horní nitě by měla být měněna pravidelně po 2-3 měsících.
Uzlík může být na rubní straně vytvořen z důvodu příliš tenké jehly, která vytvoří jen malý otvor v materiálu a šicí nit, která má nedostatek prostoru v niťové drážce a očku zůstává po výpichu jehly na spodní straně materiálu. Naopak při tvorbě uzlíků na horní straně švu je nutné použití tenčí jehly. Na obrázku 2-7 je znázorněn rozdíl vzhledu stehu při různě zvolených tloušťkách šicích jehel. Šicí i šitý materiál je zachován.
47 Obr. 2-7 Vzhled švu závislý na tloušťce jehly [22]
Před zavedením nového modelu a materiálů do sériové výroby je nezbytné otestovat možné alternativy jehel a zvolit ten nejvhodnější tyt na základě schválení zákazníkem.
48
3 Praktická část
Diplomová práce je řešena na základě vzniku nekvalitního stehu na dekorativních švech potahů do automobilů. Problémem jsou vyčnívající vlákna nitě na dekorativním stehu, která není možno z hlediska kvality vzhledu akceptovat.
Roztřepená nit na stehu může být způsobena několika faktory a jejich vzájemným spolupůsobením. Cílem je definovat možné příčiny vzniku defektu, vybrat faktory, pomocí nichž bude kvalita stehu ovlivněna, a zvolit vhodná opatření, která eliminují opakování chyby.
3.1 Výskyt a popis problému
Problém roztřepených nití na dekorativním stehu se ve výrobním závodě vyskytl během května 2012, kdy bylo zapotřebí měnit šicí jehly na štepovacích strojích cca po jedné až dvou směnách. Hlavním důvodem byl nově zvolený kožený materiál Leather Arianne, který byl příliš tvrdý a tudíž obtížně zpracovatelný. Potahy byly výrazně štepované a z důvodu tvrdé kůže a silných nití byly použity jehly tloušťky 160 Nm.
Výsledkem byl vzrůst výrobních nákladů, které byly způsobeny zvýšenou spotřebou šicích jehel, a zvýšením počtu scrapových kusů určených k vyhození. Třepení nití se objevilo na 3 dílnách, jejichž produkce se liší drobným modelovým řešením, množstvím štepování na potahu a v produktivitě.
Z důvodu neustálých problémů s kvalitou kůže, došlo během listopadu 2012, v průběhu testování v rámci DP, ke změně výroby na předešlou modelovou řadu. Změna koženého materiálu na Leather Agnes se na kvalitě stehu projevila méně častým výskytem třepení. Obměnou výroby došlo nejen ke změně kůže, jejíž struktura je nyní méně tuhá a lépe zpracovatelná, ale také ke změně jemnosti šicích nití z 220 tex na 148 tex. Tloušťky jehel se změnily pouze na jedné z dílen, kde se nyní šije jehlami 140 Nm.
Třepení nití se projevuje vyčnívajícími vlákny na stezích a výsledný šev se jeví chlupatý. Na obrázku 3-1 je vidět rozdíl mezi dobrým a poškozeným stehem.
Obr. 3-1 Vzhled dobrého a poškozeného stehu
49 Mikroskopií poškozených nití bylo zjištěno, že konce vláken jsou natavené.
Prošívací nitě jsou vyrobeny ze 100 % PE, u kterého se bod měknutí pohybuje v rozmezí od 235°C do 245°C a u kterého dochází k tání při teplotě 250°C až 260°C. U vysokorychlostního šití se teploty jehel často blíží ke 200°C. Obrázek 3-2 zobrazuje natavené konce vláken.
Obr. 3-2 Natavené konce vláken PE nití
Prostřednictvím snímků z mikroskopu, které byly pořízeny v rámci předběžného testování, bylo zjištěno mechanické opotřebení šicích jehel. Tímto opotřebením vznikaly na šicí jehle ostré hrany a zdrsněný povrch, jak je vidět z přehledu fotografií obrázku 3-3.
Obr. 3-3 Mechanické poškození jehel z výroby
V případě, že by nit byla poškozena pouze z důvodu tepelného namáhání, vyskytoval by se tento problém neprodleně po vložení nové jehly do jehelní tyče. Jelikož se třepení začalo vyskytovat po několika hodinách provozu šicí jehly, je předpokladem, že destrukce stehu je zapříčiněna spolupůsobením tepelného namáhání a ostrých hran šicí jehly, způsobených mechanickým opotřebením. Cílem je definovat příčiny vzniku opotřebení na jehle, stanovit její životnost vzhledem ke kvalitě nitě na štepu a otestovat možnou alternativu stávající šicí jehly.
50 3.2 Možné příčiny vzniku třepení nitě na stehu
Přehledným způsobem zobrazení možných příčit třepení nitě je použití Ishikawova diagramu „Příčin a následků“. Z diagramu na obrázku 3-4 je zřejmé působení šesti hlavních faktorů, které obsahují vlastní podkategorie a u kterých je nutno stanovit, do jaké míry ovlivňují výslednou kvalitu stehu. Jelikož se DP zabývá mechanickým opotřebením a určením životnosti šicí jehly, budou tyto faktory vztaženy i k působení na šicí jehlu.
Následně bude vybráno několik faktorů, které je ve výrobě možno ovlivnit a kterými se DP bude zabývat podrobněji v rámci testování.
Pod faktorem lidé je označen operátor výroby neboli šička, která ovlivňuje namáhání jehel způsobem šití. Při rychlém a rázovém šití, kdy je stroj uváděn do chodu rychlým sešlápnutím pedálu, je jehla velmi dynamicky namáhána, neboť nemá časový prostor na koordinovaný prostup materiálem, jako v případě plynulého šití. Hrozí zde velké riziko zlomení jehly a při posunu materiálu pod jehlu v průběhu šití dochází k vychylování jehly, čímž může dojít ke střetu jehly se stehovou deskou. Rychlost šití je nastavena na 2600 otáček za minutu, což limituje produktivitu a růst teploty jehly v průběhu šití.
Štepovací operace jsou ve většině případů prováděny zkušenými předáky, přičemž na kvalitu odvedené práce má vliv i fyzická kondice operátora.
Materiál je z hlediska řešení DP nedotknutelnou oblastí, neboť vše v této části je specifikováno zákazníkem. Tuhost šitého materiálu je dána technologií dodavatele, který je nominován zákazníkem. Počet vrstev materiálu je rovněž specifikován a změna vrstev při šití je dána modelovým řešením. Co se týče životnost jehly vzhledem k materiálu, existuje zde přímá úměra, kdy se bude s rostoucí tuhostí materiálu, počtem vrstev a změnou počtu vrstev materiálu při šití zvyšovat namáhání a opotřebení jehly, která bude následně důvodem snížené kvality stehu na štepu. Šicí nitě mohou výsledný vzhled stehu znehodnotit špatnou kvalitou, která je zapříčiněna chybou výrobce, nebo nevhodným skladováním a stářím materiálu. Ke každému modelu potahu jsou definovány šicí nitě konkrétní jemnosti (dle druhu šitého materiálu) a použitým materiálem, v našem případě 100% PE, který je zvláště citlivý na teploty vznikající v průběhu šití. Obsluha stroje může zapříčinit snížení kvality nitě nesprávným návlekem, čímž může docházet k přetrhu nití či k deformacím nitě, což ovlivní kvalitu zákrutu a konečného vzhledu stehu.
Šicí stroj nesmí být zanedbán z hlediska nastavení šicího stoje, které spočívá v seřízení otáček stroje a napětí nití. S kvalitou stehu souvisí i přídavná zařízení šicího stroje, jako jsou vodiče nití, které v případě umístění ve vyšší poloze (min. 30cm nad cívkou) dávají nitím prostor na relaxaci při odvíjení z cívky. Důležitým přídavným
51 zařízením z hlediska tepelného namáhání je chlazení, které spočívá v přivedení proudu vzduchu k oušku jehly, čímž dochází k urychlení odvodu tepla z jehly a je prevencí natavování šitého materiálu. Důležitým faktorem, který velmi ovlivňuje třepení nití, je chapač, u kterého je nutno kontrolovat stav hrotu chapače, který má přímý vliv na tvorbu stehu a jeho stav opotřebení úzce souvisí s nastavením vzdálenosti chapače a jehly.
Tloušťka šicí jehly je stanovena dle jemnosti nitě a druhu materiálu, typ hrotu je doporučen zákazníkem v závislosti na výsledném vzhledu stehu. V rámci DP lze ovlivnit kvalitu stehu určením životnosti šicí jehly a to stanovením četnosti výměny šicích jehel, která by měla předcházet vzniku závažného mechanického opotřebení šicích jehel, které může být do jisté míry ovlivněno i upnutím šicí jehly do jehelní tyče z hlediska jejího pootočení.
Nesprávná poloha jehly se může projevit narážením hrotu chapače do krajní strany vybrání jehly a vytvořit tak ostré hrany, s nimiž následně přichází nit do styku. Druhou možností ovlivnění životnosti a zahřívání šicí jehly zejména při dlouhém šití, je vhodně zvolený druh povrchové úpravy.
Metodami, které mohou mít přímý dopad na kvalitu nitě na štepu, je například způsob a četnost vstupní kontroly či délka stehu, která je stanovena šicími specifikacemi engineeringem. Bylo by také vhodné volit větší délku stehu, která by eliminovala výsledný počet vpichů a zahřívání jehly, stejně jako kratší délka šicích operací, která je závislá na velikosti dílu a designu modelu. Počtem kusů v rozešívce je stanoveno maximum kusů jedné operace, které musí šička odšít v pravidelném sledu operací a stroji. Počet kusů v rozešívce značně ovlivňuje zahřívání šicí jehly zvláště u šití dlouhých dílů, neboť zkušená šička vysokým tempem odšívá jednotlivé kusy za sebou a šicí jehla nemá časový prostor k vychladnutí. Nejčastěji je rozešívka stanovena po pěti kusech, což je vhodné jak z hlediska produktivity, tak z důvodu plynulosti toku materiálu a prevence hromadění kusů v zásobnících. Navíc zde vzniká časový prostor pro ochlazení jehel, kdy je s hotovými díly manipulováno a probíhá příprava dílů na následující operaci. Stanovenou rozešívku po pěti kusech lze tedy považovat za optimální. Stanovení konkrétního typu jehly má vliv na míru její deformace v okamžiku prostupu vrstvami materiálu, přičemž se jedná zejména o tloušťku, hrot a povrchovou úpravu šicí jehly.
Měření předepsaných šicích specifikací je prováděno pomocí kovového milimetrového měřítka, které je součástí každého stroje. Kontrola kvality nitě na stehu je prováděna vizuální kontrolou pracovníkem, který danou operaci provádí a ručí za 100%
kvalitu provedených operací.
52 Prostředí, pod kterým je zde uvedena teplota a vlhkost, má vliv zejména na kvalitu materiálu. Prašnost prostředí se může projevovat usazováním nečistot na šicí niti, které poté působí jako abrazivum a mohou způsobit mechanické opotřebení šicích jehel.
52 Prostředí, pod kterým je zde uvedena teplota a vlhkost, má vliv zejména na kvalitu materiálu. Prašnost prostředí se může projevovat usazováním nečistot na šicí niti, které poté působí jako abrazivum a mohou způsobit mechanické opotřebení šicích jehel.