Výsledky obvodu a kulatosti míče se provádí na přístroji kulatosti. Pomocí tohoto přístroje se míči přiřadí jakostní třída 1-3. Provedení zkoušky je na obr. 35. Všechny
Obvod volejbalového míče: 650 - 670 cm Kulatost volejbalového míče: 0-5 mm Obvod nohejbalového míče: 680-710mm
Kulatost nohejbalového míče: odchylka od průměru míče 0-5 mm
Tab. 6.7 Výsledky zkoušek – průměrné hodnoty obvodu volejbalových a nohejbalových míčů
STAT A B C D E
volejbal 652 656 655 656 652
nohejbal 690 680 681 689 -
Výsledky zkoušky kulatosti míče se pohybovaly ve správných hodnotách.
Odchylky od kulatosti u všech míčů se pohybovaly v rozmezí 0 – 5 mm. Žádný míč tedy nebyl považován za zmetek. Míče v této zkoušce pocházely přímo z výroby a nebyla u nich testovaná životnost. Na obr. 35 je ukázka měření kulatosti míče ve společnosti Gala a.s..
Obr. 35: Zkouška míče - kulatost a obvod míče
7 Vyhodnocení výsledků
Dílčím cílem diplomové práce bylo využití nanomateriálů ve výrobě volejbalových a nohejbalových míčů. V první části této práce byla studována problematika nanomateriálů ve sportovních potřebách. Problematika byla vyhledávána ve specializovaných patentových databázích, v oborových databázích pomocí ESPACENET (Evropského patentového úřadu) a PATENTSCOPE (Světové organizace duševního vlastnictví). Výsledkem hledání ve výše uvedených databázích bylo nenalezení jakékoli zmínky o používání nanomateriálů ve volejbalových a nohejbalových míčích. Společnost Gala a.s. se tedy může zaměřit na užití nanomateriálů ve výrobě sportovních míčů a může se tak stát první firmou v Evropě, která by název „Nano“ mohla oprávněně užívat.
Druhou fází experimentu bylo podrobné prostudování technologie výroby sportovních míčů Gala a.s. a implementace nanomateriálů v uhlíkových nanotrubicích.
Pro zvýšení odolnosti kompozitního materiálu při dynamickém namáhání byly použity uhlíkové nanotrubice v lepidlech a vložen nanovlákenný materiál do návinu míče.
Za náročnou část této diplomové práce považuji právě již zmíněné zvlákňování nanomateriálu do návinu polyamidových vláken na nevodivou vzdušnici volejbalového míče. Po několika pokusech a překážkách byl experiment úspěšný. Bylo vyrobeno požadované množství volejbalových míčů, u kterých byly poté provedeny zkoušky.
Cílem dalšího provedeného experimentu bylo dostat nanotrubice do lepidel používaných ve společnosti Gala a.s.. Jako nejvhodnější pro experiment byly použity pevnosti lepeného spoje se testovala na přístroji Lab Test. Vzorky se vložily do čelistí stroje a byla provedena zkouška trhání rychlostí 100 mm/min a 1000 mm/min. Vzorky u volejbalových míčů byly stříhány v příčné a podélném směru. Výsledky jsou shrnuty v tabulce.
Tab.7.1 Vyrobené míče s CNT a s nanovlákny
Druh
míče: Volejbalové míče Nohejbalové míče A Nanovlákna v návinu CNT v Revertexu v sáčku B Nanotrubice v lepidle CNT v lepidle KL
C Nanovlákna v návinu a nanotrubice
v lepidle CNT v Revertexu a v KL
D Nanotrubice v návinu a nanotrubice
v lepidle míč GALA společnosti Gala a.s.. Všechny hodnoty byly statisticky zpracovány a vyhodnoceny.
Následující výsledky jsou průměrné hodnoty hmotnosti míčů.
Tab .7.3 Přehled průměrných hodnot volejbalových a nohejbalových míčů – hmotnost míč tenzometry a ta zaznamenávala průměrné hodnoty vynesené v tabulce.
Tab. 7.4 Přehled průměrných hodnot volejbalových a nohejbalových míčů - rázová síla
FIVB od dopadové desky, kterou míč dosáhl po prvním odrazu.
Tab. 7.5 Přehled průměrných hodnot volejbalových a nohejbalových míčů - výška odskoku
FIVB nikterak nebrání výrobě volejbalových a nohejbalových míčů. Z výsledků diplomové práce vyplývají důležité poznatky, které by jistě byly přínosem pro případná další
Je zřejmé, že použití nanomateriálů způsobem uvedeným v této diplomové práci, nezhoršuje výsledné vlastnosti míčů. Zdá se, že použití uhlíkových nanotrubic jako aditivum do lepidel zvýší dynamickou odolnost lepených spojů sportovních míčů.
V práci se jednalo o první experiment, zda je technicky možné nanotrubice ve stávající výrobě použít s minimálními náklady. Společnosti Gala a.s. bych doporučila prozkoumat danou problematiku podrobněji s tím, že nanotrubice by společnost mohla odebírat od firmy Lyocel, které by byly připraveny ve vodné disperzi.
Je zřejmé, že elektrostatické zvlákňování nanovláken do návinu volejbalových míčů nezhoršuje výsledné vlastnosti výrobku. Při tomto procesu dochází opět ke zvýšení odolnosti v dynamickém namáhání lepeného spoje. Proces zvlákňování je však v praxi nutno více propracovat a zkonstruovat vhodné zařízení. Navrhuji sestavit mobilní jednotky, které budou bezpečně produkovat dostatek nanovláken a vrhat je do návinu při navíjení míčů. Záleží na firmě, zda se touto cestou vydá. Na základě provedených pokusů, které jsou blíže popsány v této diplomové práce, je jisté, že technicky lze tyto procesy úspěšně aplikovat.
Závěr
Tématem této diplomové práce byla studie využitelnosti nanomateriálů při konstrukci a výrobě sportovních míčů. Záměrem tedy bylo prozkoumat danou problematiku ve společnosti Gala a.s. a navrhnout možná řešení, jak by mohl být nanomateriál využit ve výrobě sportovních míčů. Je potřeba připomenout, že v této diplomové práci byla problematika zaměřena především na míče volejbalové a nohejbalové.
V první části práce jsou uvedeny obecné informace týkající se základních pojmů používaných ve společnosti Gala. Dále tato pasáž obsahuje krátký přehled o společnosti Gala a stručné informace ohledně výroby volejbalových a nohejbalových míčů.
V teoretické části diplomové práce byla věnována pozornost literární a patentové rešerši na téma: Nano v míči a Nano ve sportovních potřebách.
Druhá část práce se zabývala experimentálním ověřováním vybraných problematik ve společnosti Gala. Hlavním pokusem diplomové práce bylo elektrostatické zvlákňování nanovláken do návinu polyamidových vláken na vzdušnici volejbalového míče. Předmětem dalšího zkoumání bylo využití nanotrubic (CNT) do lepidel používaných při výrobě volejbalových i nohejbalových míčů. V experimentu se pracovalo s CNT 7000, které byly do lepidel zamíchány pomocí ultrazvuku s povrchově aktivní látkou Triton. Nanovlákna byla vyrobena z roztoku polyvinylbutyralu. Vyrobené míče byly předmětem dalších experimentů popsaných v této diplomové práci.
V poslední pasáži bylo provedeno testování pevnosti lepeného spoje, hmotnosti, rázové síly, výšky odskoku obvodu, kulatosti a životnosti míčů. Podle dat, která byla získána a vyhodnocena do grafů a tabulek, bylo zjištěno, že ve výrobě je možno používat nanotrubice i nanovlákna s tím, že nedochází ke zhoršení předepsaných hodnot předepsaných FIVB a FIFTA pro homologované míče.
Na závěr experimentální části lze poznamenat, že společnost Gala nemá temperované místnosti na provádění některých zkoušek. Vzhledem k nepříliš optimálním podmínkám při provádění některých experimentů bych doporučovala provést podrobnější průzkum v příznivějších podmínkách. Věřím, že tato práce byla přínosem pro výzkum nanomateriálů a jejich využití ve výrobě sportovních míčů
Seznam použité literatury:
[ 1 ] Dosedělová, I.: přednášky předmětu: Technologie oděvní výroby. Prostějov: KKV.
[ 2] Militký, J.: Textilní vlákna a speciální vlákna. Učební text:TUL. Liberec 2005.423s.
[3] Lukáš, D.: Sborník přednášek: Electrostatic spinning of nanofibers, TU Liberec.
Faculty of textile engineering.
[4] Gogotsi, Y.: Nanotubes and Nanofibers, Drexel Univerzity, Taylor and Francis.
[5] Ružičková, J.: Elektrostatické zvlákňování nanovláken, v Liberci: Technická univerzita, 2004.
[6] Lukáš, D.:Fyzikální principy a tvorby nanovláken. TUL. 2010, s. Soubor přednášek.
[7] Bhushan, B.: Springer Handbook of Nanotechnology, The Ohio State University 206W USA, February 17, 2004.
[8] Václavík, O.: Od minulosti k dnešku. Výroční zpráva Gala Krasice. Prostějov 2009.
[9] Gala [online]. 2005 [cit. 2012-11-11]. Sortiment. Dostupné z WWW:
http://www.gala.cz/sortiment/galleryc
[10] Křečková, J.: Alternativní náhrada vlákna PA6 FDY 67f12 SD RD CPS při výrobě míčů., Liberec: Technická univerzita, 2011.
[11] Louda, P., Tůmová, Š.: Úvod do nanotechnologií. Sborník přednášek: TUL.
Liberec, Fakulta strojní.
[12] Kovačič, V.: Textilní zkušebnictví, díl I. a II. Liberec: TUL, 2002. 83, 74 s.
[14] Košťáková, Eva. Textilní nanomateriály. 2009, TUL Liberec, Soubor přednášek.
[15] Košťáková, Eva. Výroba polymerních nanovláken. 2009, TUL Liberec, prezentace, 43 s.
[16] Intech [ online] 2004-2014[cit. 2012-02-04].Polymer/Carbon Nanotube … Nanocomposites: Dostupne z WWW: http://www.intechopen.com/books/carbon- nanotubes-polymer-nanocomposites/polymer-carbon-nanotube-nanocomposites
[17] Bobeth, W.: Textile Faserstoffe. Berlín: Springer-Verlag, 1993. 431 s. – obr. PAD
[18] Sqaush Head Nano [online].[cit.2012-01-13]. Sortiment. Dostupné z WWW:
http://www.tvujsport.cz/head/nano-ti-master/35538/[15]
Seznam obrázků:
Obr. 1: Chemická struktura polyamidových vláken [17] ... 11
Obr. 2: Jednostěné a hmnohostěné nanotrubice.[16] ... 12
Obr. 3: Pro – Line volejbalový míč [8] ... 18
Obr. 4: Nohejbalový míč – BN 5022S [8] ... 21
Obr. 5: Technologie kédrování nohejbalových míčů ... 22
Obr. 6: Přístroj na měření rázové síly a výšky odskoku [9] ... 23
Obr. 7: Nákres testu životnosti [10] ... 24
Obr. 8: sqaush raketa Head Nano [15] ... 27
Obr. 9: Raketa Wilson Nano Carbon Pro [15] ... 27
Obr. 10: Nanotrubice NC 7000 ... 30
Obr. 11: Uhlíkové nanotrubice NC 7000 ... 30
Obr. 12: Triton – X – 100 ... 31
Obr. 13: Elektronová rastrovací mikroskopie materiálu Cordley WRP 7400 DIMPL .. 32
Obr. 14:Graf s naměřenými průměry vláken ve vrchovém materiálu Cordley ... 33
Obr. 15: Elektronová rastrovací mikroskopie GGV100 105 ... 34
Obr. 16: Graf s naměřenými průměry vláken ve vrchovém materiálu GGV100 105 .... 35
Obr. 17: Zvlákňování PVB na PAD vlákna ... 36
Obr. 18: Zvlákňování do návinu u volejbalových míčů ... 37
Obr. 19: Nanovlákna v návinu - elektronový rastrovací mikroskop ... 38
Obr. 20: Návin PAD vláken s nanovlákny – přemosťování trhlin ... 38
Obr. 21: Mikroskopie CNT v Revertexu ... 40
Obr. 22: CNT + Helmitin na vrchovém materiálu volejbalových míčů ... 40
Obr. 23: Mikroskopie CNT v Helmitinu ... 41
Obr. 24: Lab Test 4.050 ... 43
Obr. 25: Vzorky podélné a příčné na volejbalovém míči. ... 45
Obr. 26: Graf zkoušky pevnosti spoje u volejbalových míčů - podélný směr ... 45
Obr. 27: Graf zkoušky pevnosti spoje u volejbalových míčů - příčný směr ... 46
Obr. 28:Graf zkoušky pevnosti spoje u nohejbalových míčů. ... 48
Obr. 29:Graf s naměřenými výsledky - zkouška hmotnosti u volejbalových míčů. ... 50
Obr. 30: Graf s výsledky - zkouška hmotnosti u nohejbalových míčů.. ... 51
Obr. 32:Graf s naměřenými výsledky - zkouška rázové síly u nohejbalových míčů. ... 53 Obr. 33:Graf s naměřenými výsledky – zkouška výšky odskoku u volejbalových míčů . 55 Obr. 34:Graf s naměřenými výsledky - zkouška výšky odskoku u nohejbalových míčů 56 Obr. 35: Zkouška míče - kulatost a obvod míče ... 57
Seznam tabulek:
Tab. 1.1 Lepidla používána při výrobě sportovních míčů [9] ... 13
Tab. 3.1 Přehled požadavků na volejbalové a nohejbalové míče- dle FIVB a FIFTA ... 22
Tab.5.1 Výsledky měřených průměrů vláken v materiálu Cordley a GGV ... 33
Tab. 6.1 Míče s CNT a s nanovlákny ... 43
Tab .6.2 Průměrné hodnoty pevnosti lepeného spoje ... 46
Tab. 6.3 Průměrné hodnoty pevnosti lepeného spoje u nohejbalových míčů ... 48
Tab. 6.4 Výsledky zkoušky - hmotnost volejbalových a nohejbalových míčů ... 49
Tab. 6.5 Výsledky zkoušky rázová síla volejbalových a nohejbalových míčů ... 53
Tab. 6.6 Průměrné hodnoty nohejbalových a volejbalových míčů – výška odskoku ... 54
Tab. 6.7 Výsledky zkoušeky obvodu volejbalových a nohejbalových míčů ... 57
Tab.7.1 Vyrobené míče s CNT a s nanovlákny ... 59
Tab. 7.2 Přehled průměrných hodnot volejbalových a nohejbalových míčů – pevnost .. 59
Tab .7.3 Přehled hodnot volejbalových a nohejbalových míčů – hmotnost míč ... 60
Tab. 7.4 Přehled hodnot volejbalových a nohejbalových míčů - rázová síla ... 60
Tab. 7.5 Přehled hodnot volejbalových a nohejbalových míčů - výška odskoku ... 60
PŘÍLOHY
PŘÍLOHA: A
Výsledky měření pevnosti spoje u volejbalových míčů – podélné a příčné Rychlost trhání 100 mm/ min
STAT A B C D E
č p č p č p č p č p č p
1 23,5 13,74 15,65 20,74 12,14 11,33 16,09 13,71 12,61 21,8 13,99 17,44
2 15,28 14,49 11,17 15,5 17,98 11,23 15,4 14,49 15,34 14,96 18,57 17,94
3 14,62 21,11 16,28 12,67 12,71 13,71 18,2 18,38 16,72 17,41 13,93 19,83
4 11,51 14,53 18,92 15,5 10,13 17,38 15,91 20,3 13,27 15,28 19,73 8,06
5 21,33 14,74 15,33 20,71 13,43 21,21 17,1 17,79 14,26 17,82 18,51 13,33
X 17,25 15,73 15,47 17,03 13,28 14,98 16,54 16,94 14,44 17,46 16,95 15,32
S 4,99 3,04 2,79 3,58 2,91 4,29 1,12 2,77 1,65 2,74 2,77 4,71
R 11,99 7,37 7,75 8,07 7,85 9,98 2,8 6,59 4,11 6,84 5,8 11,77
v 28,93 19,33 18,04 21,03 21,92 28,64 6,78 16,36 11,43 15,7 16,35 30,75
min 11,51 13,74 11,17 12,67 10,13 11,23 15,4 13,71 12,61 14,96 13,93 8,06
max 23,5 21,11 18,92 20,74 17,98 21,21 18,2 20,3 16,72 21,8 19,73 19,83
IS [12,88; [13,07; [13,03; [13,9; [10,73; [11,22; [15,56; [14,52; [13; [15,06; [14,53; [11,2;
21,63] 18,4] 17,92] 20,17] 15,84] 18,75] 17,53] 19,37] 15,89] 19,87] 19,38] 19,45]
Příčně stříhaný vzorek … č Podélně stříhaný vzorek …p
PŘÍLOHA: B
Výsledky měření pevnosti spoje u volejbalových míčů – podélné a příčné Rychlost trhání 1000 mm/ min
STAT A B C D E F
č p č p č p č p č p č p
1 18,35 13,74 28,71 16,16 14,74 13,02 16 17,1 16,78 16,16 19,29 16,31
2 20,71 14,49 17,88 13,49 26,98 8,78 16,94 16,31 17,25 14,59 18,82 6,9
3 24 21,11 18,2 22,74 30,12 16,47 22,12 19,14 16,16 17,88 18,98 18,35
4 29,33 14,53 22,74 14,27 20,23 16 21,65 19,61 15,53 16,31 18,35 18,2
5 15,37 14,74 33,72 22,74 18,33 15,53 14,9 34,82 14,26 14,27 18,2 22,27
X 21,56 15,73 24,25 17,88 22,08 13,96 18,33 21,4 16 15,85 18,73 16,41
S 5,38 3,04 6,88 4,55 6,33 3,19 3,34 7,63 1,17 1,46 0,45 5,74
R 13,96 7,37 15,84 9,25 15,38 7,69 7,22 18,51 2,99 3,61 1,09 15,37
v 24,96 19,33 28,38 25,45 28,67 22,86 18,23 35,66 7,32 9,22 2,41 34,98
min 15,37 13,74 17,88 13,49 14,74 8,78 14,9 16,31 14,26 14,27 18,2 6,9
max 29,33 21,11 33,72 22,74 30,12 16,47 22,12 34,82 17,25 17,88 19,29 22,27
IS [16,85; [13,07; [18,22; [13,9; [16,54; [11,17; [15,41; [14,72; [14,98; [14,58; [18,34; [11,38;
26,28] 18,4] 30,29] 21,87] 27,63] 16,76] 21,26] 28,09] 17,03] 17,13] 19,13] 21,45]
Příčně stříhaný vzorek … č Podélně stříhaný vzorek …p
PŘÍLOHA: C
Výsledky měření pevnosti spoje u nohejbalových míčů rychlost trhání 100 mm/min
STAT A B C D E
1 31,75 46,71 45,74 31,75 32,15
2 47,06 35,98 47,72 47,06 44,26
3 43,04 37,24 44,42 43,04 42,15
4 28,27 41,16 47,97 28,27 30,95
5 30,34 32,53 36,96 30,34 36,3
6 30,24 36,92 33,07 30,24 41,64
7 30,84 26,48 41,79 30,84 32,41
8 56,44 33,56 44,52 56,44 48,03
X 37,25 36,33 42,78 37,25 38,49
S 10,33 6 5,28 10,33 6,4
V 27,74 16,52 12,35 27,74 16,63
R 28,17 20,23 14,9 28,17 17,08
MIN 28,27 26,48 33,07 28,27 30,95
MAX 56,44 46,71 47,97 56,44 48,03
IS [30,09; [32,17; [39,12; [30,09; [34,05;
44,41] 40,48] 46,43] 44,41] 42,92]
PŘÍLOHA: D
Výsledky měření pevnosti spoje u nohejbalových míčů rychlost trhání 1000 mm/min
STAT A B C D E
1 34,2 41,72 44,71 34,67 33,16
2 39,84 35,45 46,59 37,02 38,52
3 43,92 43,29 29,96 32,16 26,44
4 36,86 37,33 35,29 25,41 33,12
5 43,45 35,76 37,65 45,33 29,45
6 37,8 34,67 44,08 33,88 34,01
7 42,2 44,08 35,45 29,18 30,73
8 33,25 33,56 40 29,02 30,01
X 38,94 38,24 39,22 33,34 31,93
S 4,09 4,16 5,69 6,09 3,63
V 10,51 10,88 14,51 18,27 11,37
R 10,67 10,52 16,63 19,92 12,08
MIN 33,25 33,56 29,96 25,41 26,44
MAX 43,92 44,08 46,59 45,33 38,52
IS [31,78; [35,35; [35,27; [29,12; [29,41;
46,1] 41,12] 43,16] 37,56] 34,44]
PŘÍLOHA: E
Výsledky měření volejbalových míčů – výška odskoku
STAT A B C D E
Výsledky měření nohejbalových míčů – výška odskoku
STAT A B C D
PŘÍLOHA: F
Výsledky měření volejbalových míčů – hmotnost míčů
STAT A B C D E
Výsledky měření nohejbalových míčů – hmotnost míčů
STAT A B C D
PŘÍLOHA: G
Výsledky měření volejbalových míčů – rázová síla
STAT A B C D E
Výsledky měření nohejbalových míčů – rázová síla
STAT A B C D
PŘÍLOHA: H Technický list CNT 7000
PŘÍLOHA: I
Technický list AQUACYL CNT