Obrázek 42 Grafické zobrazení zvlnění nití ve tkanině
Výšky vazných vln a s ním spojené relativní zvlnění roste s rostoucí dostavou tkaniny ve směru útku na všech úrovních zákrutu. Jak již bylo řečeno v kapitole výše, je to pravděpodobně způsobeno vyšším napětím osnovních nití v procesu tkaní, a tím pádem dochází ke zvlnění útku. V případě vyrovnaného relativního zvlnění obou soustav při nižší dostavě útku, můžeme předpokládat, že je to způsobeno volnější strukturou a tím pádem vyrovnání zvlnění v průběhu relaxace.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
16 17 18 19 20 21 22 23
Relativní zvlnění [-]
Dostava útku [n*cm-1]
120 m-1 os 120 m-1 ut 220 m-1 os 220 m-1 ut 420 m-1 os 420 m-1 ut
6. Závěr
Cílem této práce bylo ověřit vliv počtu zákrutů multifilamentů v kombinaci s různou dostavou nití ve tkanině na její pevnost. Dále vyjádření geometrie tkaniny z příčných řezů a vyjádření tuhosti tkanin na základě tangentových modulů pružnosti.
Posledním hlavním cílem bylo zjištění souvislostí mezi pevností, geometrií a tuhostí tkanin.
Pevnost tkanin byla určena experimentálně testováním samotných vzorků tkanin na přístroji Testometric. Teoretická pevnost tkanin byla vypočítána z experimentálně zjištěných pevností samotných multifilamentů. Poměrem experimentálně zjištěné pevnosti ku teoretické jsme získali koeficient využití pevnosti. Průměrné tahové křivky byly získany z reálných tahových křivek experimentální sady vzorků za využití makra v programu Matlab. Z průměrných tahových křívek byl dále odečten tangentový modul pružnosti tkanin. Geometrie tkanin (výšky vazné vlny, relativní zvlnění) byla určena z příčných řezů pořízených na přístroji konfokální mikroskop. Rozbor snímků byl prováděn za využití makra také v programu Matlab.
U experimentálně zjištěné pevnosti tkanin bylo zjištěno, že s rostoucím zákrutem multifilamentů klesá pevnost tkanin ve směru útku, což vychází z pevnosti samotných multifilamentů. Vliv zákrutu a dostavy ve směru útku na pevnost ve směru osnovy vykazuje statisticky nevýznamné odchylky.
Koeficienty využití pevnosti tkanin byly nejvyšší ve směru útku u zákrutu 220 m-1 a dostav 19 a 22 n*cm-1. Tento výsledek může být způsoben ideálním zákrutem v kombinaci s dostavou. Naopak nejnižší koeficienty využití pevnosti tkanin byly ve směru útku u zákrutu 420 m-1 a dostav 19 a 22 n*cm-1. Ve směru osnovy byla zjištěna závislost Kvp na dostavě útku. S rostoucí dostavou útku došlo také k nárůstu Kvp ve směru osnovy ve všech případech zákrutu. Pravděpodobným činitelem tohoto faktu byl vyšší počet kontaktních míst ve tkanině s rostoucí dostavou a tím pádem větší soudržnost tkaniny.
Vyšší moduly pružnosti, takže vyšší tuhosti tkanin vycházely ve většině případů ve směru osnovy. Nejnižší moduly pružnosti byly pozorovány u zákrutu útku 420 m-1 a dostavách 16, 19 a 22 n*cm-1 útku právě v tomto směru.
U výšek vazných vln a s ním spojeným relativním zvlněním došlo k nárůstu s rostoucí dostavou tkaniny ve směru útku na všech úrovních zákrutu. Vyrovnané relativní zvlnění obou soustav u nižších dostav útku mohlo bylo pravděpodobně způsobeno volnější strukturou a tím pádem vyrovnání zvlnění v průběhu relaxace.
Z výsledků je zřejmé, že na všech dostavách pozorujeme vyšší koeficient využití pevnosti ve směru útku než ve směru osnovy, kromě nejvyššího zákrutu, kde jsou výsledky Kvp zcela opačné. Dále pozorujeme, že na všech dostavách dochází k poklesu tuhosti s rostoucím zákrutem ve směru útku. Ve směru osnovy jsou výsledné tuhosti nejednoznačné. U vyšších dostav můžeme pozorovat závislost mezi relativním zvlněním a tuhostí tkanin. Ve většině případů pozorujeme nižší tuhost ve směru útku, a naopak vyšší relativní zvlnění v tomto směru, což je pravděpodobně zapříčiněno prvotním vyrovnáním zvlnění při tahové zkoušce tkanin a až poté dochází k využití tuhosti samotných multifilamentů v tomto směru.
V závislosti na dostavě pozorujeme u nejnižšího zákrutu trend poklesu tuhosti tkanin ve směru útku a nárůst tuhosti tkanin ve směru osnovy s rostoucí dostavou útku.
Tento trend je méně výrazný u vyšších zákrutů. Tuhost ve směru útku je u všech stupňů
zákrutu nejvyšší při dostavě 13 n*cm-1. U všech stupňů zákrutu v závislosti na dostavě vidíme trend nárůstu relativního zvlnění ve směru útku a naopak pokles relativního zvlnění ve směru osnovy s rostoucí dostavou útku. Tento fakt může být způsoben vyšším napětím osnovy během tkaní, a proto dochází s rostoucí dostavou útku (těsnější struktura tkaniny) spíše ke zvlnění útku. Závislost koeficientu využití pevnosti mezi relativním zvlněním nebo tuhostí tkaniny je u všech zákrutů nejednoznačná. Pouze lze konstatovat, že u nejvyššího zákrutu pozorujeme nižší Kvp ve směru útku než ve směru osnovy na všech dostavách, u všech ostatních zákrutů v kombinaci s dostavami vychází trend opačný.
Na závěr bych zmínil určité úskalí této práce. Vzhledem k jemnosti a hladkosti POP multifilamentů docházelo k častému přetrhu osnovních a útkových nití v procesu tkaní, než byl tkací stroj patřičně nastaven. Největším úskalím této práce ovšem bylo získávání příčných řezů tkaniny. Prvotním pokusem bylo získání příčných řezů standardní metodou měkkých řezů. Tato metoda nebyla úspěšná, jelikož u vysokých zákrutů nedošlo k zafixování středů multifilamentů a při mikroskopování docházelo k jejich posunům. Dalším pokusem byla metoda tvrdých řezů, která také byla neúspěšná z důvodu složité manipulace se vzorky. Jako řešení se ukázala nestandardní metoda na přístroji konfokální mikroskop. Mezi dvě kovové destičky byl umístěn vzorek tkaniny a následně byl položen na snímací plochu mikroskopu, kde byly zaostřeny snímky příčných řezů.
Literatura
[1] PEIRCE, Frederick Thomas. 5—THE GEOMETRY OF CLOTH STRUCTURE. Journal ofthe Textile Institute Transactions [online].
1937, 28(3), T45-T96 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1080/19447023708658809.
ISSN 1944-7027. Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19447023708658809
[2] TAYLOR, H. M. 9—TENSILE AND TEARING STRENGTH OF COTTON CLOTHS. Journalofthe Textile Institute Transactions [online]. 1959, 50(1), T161-T188 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1080/19447025908662490. ISSN 1944-7027.
Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19447025908662490
[3] Composites Science and Technology [online]. 1996, 56(3) [cit. 2018-10-08]. ISSN
02663538. Dostupné z:
http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/026635389500114X
[4] OLOFSSON, B. 49—A GENERAL MODEL OF A FABRIC AS A GEOMETRIC-MECHANICAL STRUCTURE: Predictionoffabricstrengthunderuniaxial and biaxial extensions. Journalofthe Textile Institute Transactions [online].
1964, 55(11), T541- T557 [cit. 2018-10-08]. DOI:
10.1080/19447026408662245. ISSN 1944-7027. Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19447026408662245
[5] GROSBERG, P. a S. KEDIA. TheMechanicalPropertiesofWovenFabrics:
Prediction offabricstrengthunderuniaxial and biaxialextensions. Textile Research Journal [online]. 2016, 36(1), 71-79 [cit. 2018-10-08]. DOI:
10.1177/004051756603600109. ISSN 0040-5175. Dostupné z:
http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/004051756603600109
[6] BOONG SOO JEON, P., S. SO YEON CHUN a CHEOL JAE HONG. Structural and MechanicalPropertiesofWovenFabricsEmployingPeirce's Model:
Predictionof fabric strengthunderuniaxial and biaxialextensions. Textile Research Journal [online]. 2016, 73(10), 929-933 [cit. 2018-10-08].
DOI: 10.1177/004051750307301014. ISSN 0040-5175. Dostupné z:
http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/004051750307301014
[7] SHANAHAN, W. J., J. W. S. HEARLE a CHEOL JAE HONG. 12—AN ENERGY METHOD FOR CALCULATIONS IN FABRIC MECHANICS PART II:
EXAMPLES OF APPLICATION OF THE METHOD TO WOVEN FABRICS. The Journalof The Textile Institute [online]. 2008, 69(4), 92-100 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1080/00405007808631426. ISSN 0040-5000.
Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00405007808631426
[8] ProceedingsoftheRoyal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences [online]. 1945, 183(995) [cit. 2018-10-08]. ISSN 1364-5021. Dostupné z:
http://rspa.royalsocietypublishing.org/cgi/doi/10.1098/rspa.1945.0011
[9] PHOENIX, S.L., R.L. SMITH a CHEOL JAE HONG. A comparisonofprobabilistic techniquesforthestrengthoffibrousmaterialsunderlocalload-sharingamongfibers:
EXAMPLES OF APPLICATION OF THE METHOD TO WOVEN FABRICS. International JournalofSolids and Structures [online]. 1983, 19(6), 479- 496 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1016/0020-7683(83)90086-0. ISSN
00207683. Dostupné z:
http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0020768383900860
[10] SHAHPURWALA, A.A., P. SCHWARTZ a CHEOL JAE HONG. Modeling Woven FabricTensileStrengthUsingStatisticalBundleTheory: EXAMPLES OF APPLICATION OF THE METHOD TO WOVEN FABRICS. Textile Research Journal [online]. 2016, 59(1), 26-32 [cit. 2018-10-08]. DOI:
10.1177/004051758905900104. ISSN 0040-5175. Dostupné z:
http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/004051758905900104
[11] Textile ResearchJournal [online]. 1997, 67(6) [cit. 2018-10-08]. ISSN 0040-5175.
Dostupné z: http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/004051759706700609 [12] KAWABATA, S., Masako NIWA a H. KAWAI. 3—THE
FINITE-DEFORMATION THEORY OF PLAIN-WEAVE FABRICS PART I: THE BIAXIAL-DEFORMATION THEORY. TheJournalofThe Textile Institute [online]. 2008, 64(1), 21-46 [cit. 2018- 10-08]. DOI:
10.1080/00405007308630416. ISSN 0040-5000. Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00405007308630416
[13] KAWABATA, S., Masako NIWA a H. KAWAI. 4—THE FINITE-DEFORMATION THEORY OF PLAIN-WEAVE FABRICS. PART II: THE UNIAXIAL- DEFORMATION THEORY. TheJournalofThe Textile Institute[online]. 2008, 64(2), 47-61 [cit. 2018-10-08]. DOI:
10.1080/00405007308630417. ISSN 0040-5000. Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00405007308630417
[14] SUN, Fangning, Abdelfattah M. SEYAM a B. S. GUPTA. A Generalized Model for PredictingLoad-ExtensionPropertiesofWovenFabrics: THE UNIAXIAL-DEFORMATION THEORY. Textile ResearchJournal [online]. 1997, 67(12), 866-874 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1177/004051759706701202. ISSN 0040-5175.
Dostupné z: http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/004051759706701202 [15] HALLEB, Naїma, Sami BEN AMAR a B. S. GUPTA.
Predictionoffabricsmechanical behaviour in
uni-axialtensionstartingfromtheirtechnicalparameters: THE
UNIAXIAL-DEFORMATION THEORY. Journalofthe Textile Institute [online].
2008, 99(6), 525-532 [cit. 2018-10-08]. DOI: 10.1080/00405000701609365. ISSN
0040-5000. Dostupné z:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00405000701609365
[16] MAJUMDAR, Abhijit, Anindya GHOSH, ShibSankar SAHA, Ayan ROY, Subir BARMAN, Dhrubajyoti PANIGRAHI a Anjan BISWAS. Empirical modelling of tensilestrengthofwovenfabrics: THE UNIAXIAL-DEFORMATION THEORY. Fibers and Polymers [online]. 2008, 9(2), 240-245 [cit. 2018-10-08].
DOI: 10.1007/s12221-008-0038-9. ISSN 1229-9197. Dostupné z:
http://link.springer.com/10.1007/s12221-008-0038-9
[17] Kolčavová, Brigita. Konstrukce a vzorování tkanin [přednáška]. Technická univerzita Liberec, 2016
[18] TALAVÁŠEK, Oldřich. Tkalcovská příručka. Praha: SNTL, 1980.
[19] Ursíny, P. Spřádání bavlnářským způsobem II., Vysoká škola strojní a textilní v Liberci, 1991. ISBN 80-7083-053-0
[20] Neckář, Bohumil. Příze a hedvábí 1 [přednáška]. Technická univerzita Liberec, 2015
[21] NECKÁŘ, B. Příze – tvorba, struktura, vlastnosti. Praha: SNTL, 1990. ISBN 80-03-00213-3.
[22] Ursíny, P. Teorie předení I., Vysoká škola strojní a textilní v Liberci, 1992. ISBN 80-7083-102-2
[23] Kajanovič, D. Vliv zákrutu na mechanicko-fyzikální vlastnosti multifilu [Bakalářská práce], Technická univerzita Liberec, 2016
[24] Polypropylén [online]. Wikipedia [vid. 20.4.2016]. Dostupné z:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Polypropylen
[25] KOVÁŘ, Radko. Struktura a vlastnosti plošných textilií. V Liberci: Technická univerzita, 2003. ISBN 80-708-3676-8.
[26] Školatextilu [online]. Wikipedia [vid. 07.03.2019]. Dostupné z:
http://www.skolatextilu.cz/elearning/438/textilni-terminologie-zboziznalstvi/tkaniny/Vazby-tkanin.html
[27] Hluchý,M. a kol. : Strojírenská technologie 1, Nauka o materiálu, SNTL, Praha 1978
[28] Militký, J. Mechanické vlastnosti [přednáška] . Technická univerzita Liberec, 2016
[29] Saville, B. P. Physical testing of textiles. England, 1999. ISBN 9781855733671 [30] ČSN EN ISO 2062 80 0700 Textil - nitě v návinech - Textilie – Nitě na návinech –
Zjišťování pevnosti a tažnosti jednotlivých nití při přetrhu pomocí přístroje s konstantní rychlostí prodloužení. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii, a státní zkušebnictví, červenec 2010
[31] ČSN EN ISO 13934-1 80 0812 Textilie – tahové vlastnosti plošných textilií – Část 1: Zjišťování maximální síly a tažnosti při maximální síle pomocí metody Strip.
Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologie, a státní zkušebnictví, prosinec 2013
[32] Hearle, J. W. S., Grosberg, P., Backer, S. Structural mechanics of fibers, yarn and fabrics. USA, 1969. ISBN 9780471366690
[33] Militký, J. TEXTILNÍ VLÁKNA Klasická a speciální, Technická univerzita v Liberci, 2012. ISBN 978-80-7372-844-1
[34] Rambousková, M., Parametry multifilu v řezu,Technická univerzita Liberec, 2019 [35] Vyšanská, Monika. 01UMT_Testy [přednáška]. Technická univerzita Liberec,
2014
Seznam obrázků
Obrázek 1 Schéma průřezu délkového vlákenného útvaru dle [20] ... 14
Obrázek 2 Schéma substančního průměru dle [20] ... 14
Obrázek 3 Schéma podélného pohledu délkového vlákenného útvaru dle [20] ... 15
Obrázek 4 Strukturální vzorec polypropylénu dle [24] ... 16
Obrázek 5 Schéma tahové síly ve vlákně [21] ... 17
Obrázek 6 Střída vazby a její rozkreslení dle [26] ... 18
Obrázek 7 Křížový kepr s vyznačením flotážního a přechodového úseku dle [26] ... 18
Obrázek 8 Těsné postavení nití v jedné rovině dle [17] ... 19
Obrázek 9 Těsné provázání plátnové vazby dle [17] ... 20
Obrázek 10 Úsek plátnového provázání a úsek s flotáží dle [17] ... 20
Obrázek 11 Schéma limitního stavu dostavy v provázání dle [17] ... 21
Obrázek 12 Schéma příčného řezu tkaninou dle [17] ... 23
Obrázek 13 Schéma podélného řezu tkaninou dle [17] ... 23
Obrázek 14 Schéma působení sil na zatkanou nit dle [34] ... 24
Obrázek 15 Deformovaný průřez nitě (kružnice, elipsa, ovál, čočka) dle [34]... 24
Obrázek 16 Změna tvaru průřezu vlivem zvyšování počtu zákrutů dle [23] ... 25
Obrázek 17 Zvlnění nití ve tkanině dle [25] ... 26
Obrázek 18 Prezentace způsobu namáhání dle [28]... 27
Obrázek 19 Závislost rychlosti zatěžování na deformaci dle [28] ... 32
Obrázek 20 Tahová křivka a její charakteristické části dle [35] ... 32
Obrázek 21 Tahová křivka s vyznačením předpětí dle [28] ... 33
Obrázek 22 Podélné pohledy multifilamentů při různých stupních zákrutu ... 34
Obrázek 23 Laboratorní zákrutoměr ... 35
Obrázek 24 Trhací stroj Instron ... 38
Obrázek 25 Pevnost multifilamentů pří různé upínací délce ... 39
Obrázek 26 Plošné pohledy experimentální sady vzorků ... 40
Obrázek 27 Laboratorní tkací stroj ... 41
Obrázek 28 Upínací čelisti ... 42
Obrázek 29 Trhací stroj Testometric ... 42
Obrázek 30 Graf experimentální pevnosti tkanin směr útku s vyznačením lineární regrese ... 43
Obrázek 31 Graf experimentální pevnosti tkanin směr osnovy s vyznačením lineární regrese . 44 Obrázek 32 Grafické zobrazení teoretické pevnosti tkaniny ve směru útku s experimentální pevnosti ... 46
Obrázek 33 Grafické zobrazení teoretické pevnosti tkaniny ve směru osnovy s experimentální pevnosti ... 47
Obrázek 34 Grafické zobrazení koeficientu využití pevnosti tkaniny ve směru útku vyjádřený v procentech ... 48
Obrázek 35 Grafické zobrazení koeficientu využití pevnosti tkaniny ve směru osnovy vyjádřený v procentech ... 49
Obrázek 36 Grafické zobrazení průměrných tahových křivek – jednoosé namáhání tkaniny ve směru osnovy ... 51
Obrázek 37 Grafické zobrazení průměrných tahových křivek – jednoosé namáhání tkaniny ve směru útku ... 51
Obrázek 38 Grafické zobrazení tangentového modulu osnovního a útkového směru ... 53
Obrázek 39 Příčné a podélné řezy vybraných tkanin experimentální sady pro stanovení zvlnění nití ve tkanině ... 54
Obrázek 40 Vyhodnocení výšky vazné vlny z příčných a podélných řezů ... 55
Obrázek 41 Grafické zobrazení výšky vazných vln z příčných řezů tkaninou ... 56
Obrázek 42 Grafické zobrazení zvlnění nití ve tkanině ... 57
Seznam tabulek
Tabulka 1 Použité předpětí pro zákrutoměr a Instron ...35
Tabulka 2 Zákruty multifilamentů s 95% IS ...35
Tabulka 3 Jemnost multifilamentů a 95% IS ...36
Tabulka 4 Rychlost příčníku v závislosti na upínací délce ...38
Tabulka 5 Pevnost multifilamentů při různých upínacích délkách s 95% IS ...38
Tabulka 6 Experimentální pevnosti tkanin s 95% IS ...43
Tabulka 7 Teoretická pevnost tkanin ve směru útku v závislosti na upínací délce multifilamentu ...46
Tabulka 8 Teoretická pevnost tkanin ve směru osnovy v závislosti na upínací délce multifilamentu ...47
Tabulka 9 Koeficienty využití pevnosti pro útek v závislosti na upínací délce multifilamentů ..48
Tabulka 10 Koeficienty využití pevnosti pro osnovu v závislosti na upínací délce multifilamentů ...49
Tabulka 11 Tangentové moduly pružnosti tkanin ...52
Tabulka 12 Výšky vazných vln s 95% IS ...55
Tabulka 13 Relativní zvlnění nití ...56
Seznam příloh
Příloha 1 Rozptyly a směrodatné odchylky pevností multifilamentů Příloha 2 Tažnosti multifilamentů
Příloha 3 Tažnosti tkanin
Příloha 4 Zdrojové data průměrných tahových křivek Příloha 5 Příčné a podélné řezy tkaniny
Příloha 6 Rozptyly a směrodatné odchylky odečtených výšek vazných vln Příloha 7 Grafické vyobrazení výšek vazných vln
P1. Tab.1 Směrodatné odchylky a rozptyly pevností multifilamentů na různých
P2. Tab.1 Tažnost multifilamentů při různých upínacích délkách Zákrut
multifilamentu [m-1]
Upínací
P2. Tab.2 Směrodatné odchylky a rozptyly tažností multifilamentů na různých upínacích
P2. graf 1 Tažnost multifilamentů při různých upínacích délkách
0
P3. Tab.1 Experimentální tažnost tkanin
P3. graf 1 Experimentální tažnost tkanin ve směru útku
P3. graf 2 Experimentální tažnost tkanin směr osnovy
0
P4. Zdrojové data průměrných tahových křivek
Z důvodu obsáhlého souboru dat, jsou tahové křivky umístěny na CD přiloženém k diplomové práci pod názvem souboru „Tahové křivky tkanin“.
P5. Příčné a podélné řezy tkanin
Z důvodu obsáhlého souboru dat, jsou příčné a podélné řezy tkanin umístěny na CD přiloženém k diplomové práci pod názvem souboru „Příčné a podélné řezy tkanin“.
P6. Tab. 1 Směrodatné odchylky a rozptyly výšek vazných vln
Zákrut
P7. Grafické vyobrazení výšek vazných vln
Z důvodu obsáhlého souboru dat, je grafické vyobrazení výšek vazných vln umístěno na CD přiloženém k diplomové práci pod názvem souboru „Grafické vyobrazení vazných vln“.