Tvary hrotů pro šití textilních materiálů

Pro šití textilních materiálů jsou vyráběny špice kuželovitého tvaru s převážně zaoblenými a zakulacenými hroty, které eliminují riziko poškození nitě při propíchnutí materiálu jehlou. Kulaté hroty mají za úkol sklouznout mezi nitě a předejít tak (zvláště u pletenin a elastických materiálů) porušení nitě a následné destrukci vazby. Pro speciální účely jsou určeny hroty excentrické.

Následuje přehled jednotlivých druhů hrotů šicích jehel, používaných pro šití textilních materiálů od firmy GROZ-BECKERT [10] a SCHMETZ [11]. Na obrázcích 1-9 a 1-10 jsou znázorněny jednotlivé typy hrotů. Piktogramy ilustrují tvar hrotu špice jehly a jsou doplněny šipkou, která znázorňuje směr návleku nitě z leva doprava. V případě změny návleku zepředu dozadu, dochází ke změně vzhledu stehu.

RS - Ostrý zakulacený hrot – vhodný pro slepý a rovný vázaný steh. Hrot je citlivý a náchylný k poškození. Použití vhodné pro šití velmi jemných a hustě tkaných materiálů na výrobu halenek, sukní, kalhot a záclon.

R – Středně zaoblený hrot – štíhlého kuželovitého tvaru, nejběžněji a nejčastěji používaný hrot pro šití vázaným stehem. Vhodný zejména pro šití umělé kůže, vlněných a laminovaných materiálů a kombinace textilu s kůží.

21 RG – kulatý hrot s lehce zakulacenou špicí – hrot pro šití řetízkovým stehem, vhodný pro jemné pleteniny, mikrovlákna a výšivky.

FFG/SES – Mírně zakulacený hrot – hrot proniká mezi jednotlivé nitě materiálu a předchází tak poškození nitě. Vhodný pro pletené a vlněné materiály, lehké džínoviny, laminované textilie a šití spodního prádla.

Obr. 1-9 Hroty pro šití textilních materiálů [10]

FG/SUK – Středně zakulacený hrot – vhodný pro elastické materiály, silné jehly jsou vhodné pro středně těžké džínoviny a pleteniny a slabé jehly pro výrobu korzetů, spodní prádlo, záclony a krajky.

G – Silně zakulacený hrot – vhodný pro velmi hrubé pleteniny s většími otvory a hrubé džínoviny. Vhodný k výrobě svetrů, neboť kulatý hrot neporušuje nitě.

SKL – Velmi široký, vysoce zakulacený hrot – vhodný pro vysoce elastické hrubé materiály s plastickou strukturou.

TR – Speciální zakulacený hrot – vhodný pro šití výšivek a krajek, např. ubrusy a záclony.

Obr. 1-10 Hroty pro šití textilních materiálů [10]

22 1.4.8 Tvary hrotů pro šití kůže

Špice a hroty pro šití kůže jsou charakteristické řeznou ploškou, která kůži nakrojí, nikoli prorazí. Naříznutý otvor, kterým je vedena nit, má čistší a hladší okraje a jeho vzhled je upravenější a stejnoměrnější.

Speciální tvar špice snižuje odpor při vnikání hrotu do kůže. Tvar špice také významně ovlivňuje položení nitě a výsledný tvar stehu, který je skládán tak, aby vytvářel steh rovný, nebo zešikmený pod určitým úhlem směrem vpravo, nebo vlevo. Na následujících obrázcích 1-11, 1-12, 1-13 a 1-14 je vyobrazen přehled jednotlivých druhů hrotů šicích jehel, používaných pro šití textilních materiálů od firmy GROZ-BECKERT [10] a SCHMETZ [11].

LR – špice ve tvaru čočky - protíná kůži směrem doprava pod úhlem 45° ve směru šití.

Otvory po vpichu jsou viditelné, vhodné pro krátké až středně dlouhé stehy. Vhodné použití těchto špic je v případě ozdobného prošívání měkké až středně těžké kůže. LR špice jsou vhodné na šití obuvi, kožených oděvů tašek a kufrů.

VR – špice s kosočtvercovým hrotem - zářez směřuje doprava pod úhlem 45° a je díky čtyřem řezným hranám lepší variantou hrotu LR. Špice jsou díky lepšímu průniku do kůže vhodné pro šití těžkých kůží na výrobu obuvi a zavazadel.

LL – špice ve tvaru čočky - protíná kůži směrem doleva pod úhlem 45°ve směru šití.

Vhodné pro všechny typy kůže pro šití obuvi, tašek a zavazadel.

Obr. 1-11 Zobrazení hrotů LR,VR,LL [10]

D – špice s tvarem trojúhelníku - vhodná pro rovný steh, zanechává velké otvory, vhodné pro krátké až středně dlouhé stehy. Špice je vhodná pro šití těžkých kůží, na výrobu těžké obuvi, k čalounění a prošívání plastů. Jde o nejlepší řezný bod.

DH – střední trojúhelníková špice - pro šití středního až dlouhého rovného stehu s poměrně velkými otvory. Špice vhodné pro šití středních až těžkých kůží, k čalounění, šití interiérů automobilů, nepromokavých stanů a markíz.

LR VR LL

23 SD – kulatá špice s malým trojúhelníkovým hrotem – tvoří rovný steh, vhodný pro krátké až střední stehy. Zanechává malé otvory a upravený vzhled. Špice vhodná pro šití měkké kůže, laminovaných materiálů a vyšívaní aplikací na kůži.

Obr. 1-12 Zobrazení hrotů D, DH SD [10]

P – špice průřezu čočky - hrot protíná materiál kolmo ke směru šití a zanechává rovné kolmé otvory. Špice je vhodná na silné těžké kůže, na nichž vytváří šikmý steh z plasticky vystupujících nití. Šicí nit vyplňuje otvory a tvoří velmi silný dekorativní steh, který je vhodný i pro tvorbu kratších stehů. Špice se využívá k ozdobnému prošívání obuvi, oblečení, opasků, zavazadel, doplňků a čalounění.

PCR – špice průřezu čočky se zářezem - vzhled stehu je stejný jako u typu P, je vhodný pro dekorativní dvounitný vázaný steh jako levá jehla. Používá se pro dekorativní prošívání u obuvi, oblečení a čalounění.

PCR – špice průřezu čočky se zářezem - obdoba špice PCR vhodná pro dekorativní dvounitný vázaný steh jako pravá jehla.

Obr. 1-13 Zobrazení hrotů P, PCR, PCL [10]

S – čočkovitý tvar hrotu - protíná materiál a vytváří podélné otvory rovnoběžné se směrem šití. Zanechává viditelné otvory, vhodné pro střední až dlouhé rovné stehy.

D DH SD

P PCR PCL

24 Vhodné pro všechny typy kůže, pro výrobu obuvi, oblečení, opasků, zavazadel a čalounění.

DI – špice s kosočtvercovým hrotem - vzhled stehu je podobný typu S a díky čtyřem řezným hranám má lepší řezací efekt. Špice je vhodná pro šití těžké kůže s efektem rovného stehu pro výrobu obuvi, zavazadel a markíz.

R – kuželovitá špice s ostrým hrotem - standartní hrot pro šití textilu bez řezného efektu, vytváří převážně rovný nestandartní a variabilní steh. Nit je nepatrně vyvýšená, jehla zanechává nestandartní a proměnlivé otvory. Vhodné pro střední až dlouhé stehy pro šití měkké kůže, folií, laminátů, vyšívání, obuv, oděvy, automobilové sedačky.

Obr. 1-14 Zobrazení hrotů S, DI, R [10]

1.5 Povrchové úpravy strojních šicích jehel

Povrchové úpravy jehel jsou aplikovány na povrch jehly za účelem zlepšení mechanických a termických vlastností jehly při šití. Povrchové úpravy zvyšují pevnost jehly, chrání ji před oděrem a korozí a snižují míru poškození šitého materiálu při průchodu jehly. Díky hladkému povrchu dochází k eliminaci tření mezi jehlou a materiálem a tím i ke snížení teploty, která vzniká zejména při vysokorychlostním šití, kdy na jehle ulpívají části nataveného materiálu [10].

Leštění povrchu jehly je nejsnadnější, nejrychlejší a nejlevnější metodou úpravy, která však nezajistí jehle dostatečnou ochranu před korozí, která hrozí zejména při použití chlazení jehly vodní mlhovinou.

Chromování povrchu jehly patří mezi nejčastěji používané úpravy, které mají velké uplatnění v průmyslové výrobě a při vysokorychlostním šití. Pochromovaná jehla je pevnější a odolnější proti otěru a korozi a díky hladkému povrchu nedochází k nadměrnému usazování natavených částeček šicího a šitého syntetického materiálu.

Niklování povrchu jehly je využito zejména pro jehly určené k domácímu šití, které tato úprava chrání před korozí. Další výhodou niklových jehel jsou termické

S DI R

25 vlastnosti v podobě pomalého vzrůstu teploty jehly během šití. V případech, kdy teplota jehly překročí 250 °C, nastává k nežádoucímu rozkladu povrchu jehly. K těmto teplotám dochází vlivem změny směru materiálu v průběhu šití o konstantní rychlosti a může dojít k natavení otvorů v šitém materiálu.

Jehla s povrchem nitridu titanu (TiN) je díky své pevnosti a pružnosti nejčastěji používána při šití technických konfekcí, zvláště v automobilovém průmyslu. Při šití těžkých vrstvených materiálů a při prošívání křížových švů dochází, vlivem velkého odporu proti vpichu jehly do materiálu, k vychylování jehly. Následkem jsou vynechané stehy, poškozená nit, mechanické opotřebení jehly a hrotu chapače, nebo dokonce zlomení šicí jehly [11]. Řešením tohoto problému je povrch z nitridu titanu, který dodá jehle potřebnou pevnost, čímž se sníží vychýlení jehly a zvýší se odolnost jehly proti vibracím a mechanickému opotřebení. Životnost jehel s povrchem nitridu titanu je oproti běžně používaným jehlám vyšší. Materiálovým základem jehly je dle [16] tvrzená ocel s nánosem chromové vrstvy a finální povrch je tvořen 0,4µm vrstvou nitridu titanu (jak je znázorněno na obrázku 1-15b), který je typický zlatou barvou na obrázku 1-15a.

Obr. 1-15 Šicí jehla s povrchem TiN a řez jednotlivými vrstvami [10, 11]

Jehla s povrchem teflonu je vzhledem k nižšímu ulpívání natavených částic na povrchu jehly určena zejména pro šití syntetických materiálů. Nevýhodou je rychlé zahřátí povrchu teflonové jehly, která se zahřívá oproti chromované jehle rychleji a teplota je odváděna na povrch šicího a šitého materiálu, který podléhá destrukci. V šitém materiálu zůstávají natavené otvory a jsou porušena i vlákna syntetické nitě. Šicí jehly s tímto typem povrchové úpravy nejsou vhodné pro rychloběžné šití a pro výrobu automobilových potahů [10]. Šicí jehla s teflonovým povrchem je typická černou barvou, jak je znázorněno na obrázku 1-16.

Obr. 1-16 Šicí jehla povrstvená teflonem [11]

26 1.6 Speciální inovace jehly

Vzhledem k trendům dnešního průmyslu, který je charakterizován vysokými nároky na kvalitu a efektivitu výroby, ať už ve výrobě oděvního průmyslu či technických výrobků, je kladen důraz a tlak na vývoj a inovace nejen samotných finálních výrobků, ale i pracovních nástrojů a zařízení, pomocí nichž je konečný výrobek zpracováván.

Šicí stroje i strojní šicí jehly jsou inovovány, aby byly schopny kvalitně zvládat vzrůstající zátěž vysokorychlostního šití, při zachování vysoké jakosti finálního produktu.

Výrobci šicích jehel inovují a přizpůsobují jednotlivé části jehly vždy pro konkrétní druh šicího procesu, za účelem odstranění či eliminace stávajících systematických chyb. Inovace šicí jehly spočívá ve změně konstrukce jednotlivých kritických oblastí jehly, v kombinaci typů jednotlivých částí šicí jehly a v povrchové úpravě.

Inovace konstrukce kritických oblastí jehly spočívá ve změně tvaru části jehly v místě, kde se vyskytuje konkrétní problém. V případě šicí jehly SAN 5, od výrobce šicích jehel GROZ-BECKERD [10], je vyvinuta jehla pro průmyslové aplikace, zejména pro vysokorychlostní šití těžkých materiálů, která je doporučena pro automobilový průmysl. Ke zvýšení pevnosti jehly a eliminace vychýlení je použito povrstvení jehly nitridem titanu. Konstrukčně je zredukován průřez jehly v oblasti vybrání pro zmenšení odporu proti průniku jehly do materiálu díky čemuž došlo k 30 % poklesu síly potřebné pro průnik jehly skrz materiál. Průřez jehly nad ouškem je po celé délce vybrání na chapačové straně upraven seříznutím, které je vidět na řezu jehly na obrázku 1-17b a které umožňuje hrotu chapače lepší dostupnost pro zachycení smyčky v podobě možnosti nastavení těsnější pozice šicí jehly a hrotu chapače. Samotný průřez jehly na obr. 1-17a je oproti standartnímu více odolný vychýlení jehly. Boční strany ouška jehly na chapačové straně jsou oproti standardním jehlám mírně prohloubeny, jak je vidět na obr. 1-17c, čímž dojde k redukci nežádoucího přetáčení nitě a zvyšování zákrutu šicí nitě.

Obr. 1-17 Průřez, vybrání a ouško jehly SAN 5 versus standard [10]

27 Další konstrukční inovaci představuje jehla SAN 11, se speciální geometrií těla, která je znázorněna na průřezu 1-18a. Změna průřezu z kruhového na téměř trojúhelníkový se zaoblenými hranami, dodává jehle stabilitu a odolnost proti ohybu a vychylování jehly.

Vybrání na chapačové straně jehly, které je zobrazeno na řezu 1-18b, je oproti standartním jehlám prohloubeno a umožňuje tak těsnější pozici šicí jehly a hrotu chapače. Dochází tak k prevenci vynechaných stehů a poškození šicí nitě [11].

Obr. 1-18 Speciální geometrie a rozdíl vybrání SAN 11 versus standard [10]

Speciální vedení nitě na návlekové straně spočívá v lehce vyčnívající části, znázorněné na obrázku 1-19, která je délkou shodná s vybráním a v návaznosti je nit vedena asymetricky tvarovaným ouškem jehly, které napomáhá ke správné tvorbě smyčky a zabraňuje rozplétání šicí nitě [11].

Obr. 1-19 – Speciální tvar návlekové strany a ouška šicí jehly [10]

Výrobce šicích jehel SCHMETZ [11], vyvinul jehly, u kterých s měnící se tloušťkou jehly odpadá nutnost seřizovat vzdálenost jehly od chapače, z důvodu stejné hloubky vybrání. Hloubka vybrání, vzhledem k ose jehly, je stejná u jehel v rozmezí od 70 Nm do120 Nm, čímž se zvýší efektivita šicího procesu, neboť operátor je sám schopen vyměnit jehlu a pokračovat v šití, bez nutnosti zásahu mechanika z důvodu seřízení vzdálenosti jehly a hrotu chapače. Inovace předchází nárazům hrotu chapače do jehly a snižuje tak opotřebení obou strojních částí. Na obrázku 1-20 je znázorněn rozdíl

28 inovovaného vybrání oproti standardnímu. Jehly jsou vhodné k použití v průmyslové výrobě s častými změnami velikosti jehel.

Obr. 1-20 Jehla se stejnou hloubkou vybrání od 70 NM do 120 NM [11]

Výrobci jehel aktivně spolupracují se svými odběrateli, sbírají informace o systematických chybách v podmínkách průmyslové výroby a aktivně se prostřednictvím vývoje a inovování stávajících produktů, snaží chybám předcházet. Nový typ jehly vzniká kooperací výrobce a zákazníka.

1.7 Teoretický princip tvorby smyčky

Základním principem tvorby smyčky je rozdílná velikost třecích sil na návlekové a chapačové straně šicí jehly. Cílem je, aby tření na návlekové straně jehly bylo co nejmenší, čehož je dosaženo právě konstrukcí dlouhé drážky a hladkým povrchem jehly. Naopak na chapačové straně jehly je konstrukce jehly uzpůsobena tak, aby docházelo k velkému tření nitě s šitým materiálem při pohybu jehly z dolní úvratě do zacházky a docházelo tak k tvorbě smyčky.

Na návlekové straně jehly je tření eliminováno dlouhou niťovou drážkou jehly, ve které se nit schová a vzniká tak slabé tření nitě převážně s materiálem jehly a nepatrné tření mezi nití a šitým materiálem. Součet těchto dvou třecích sil na návlekové straně je menší, než třecí síly na straně chapačové.

Nit na chapačové straně je z ouška jehly vedena po povrchu šicí jehly, kde vzniká velké tření mezi nití a šitým materiálem a menší tření mezi jehlou a nití. Součet těchto dvou sil je větší, než součet třecích sil na straně návlekové. Důsledkem rozdílné velikosti třecí síly na návlekové a chapačové straně jehly je vytvářena nesouměrná smyčka, jejíž

29 maximum se soustřeďuje u vybrání na chapačové straně jehly, kde je následně zachycena hrotem chapače [3]. Tvorbu smyčky demonstruje obrázek 1-21.

Obr. 1-21 Tvorba smyčky

1.8 Systém jehly

Systém jehly je vlastní označení sortimentu jehel každého výrobce. Jde o číselné vyjádření charakteristických rozměrů jehly, které může být doplněno o písmena, jež mohou označovat konkrétní typ, povrchovou úpravu, či hrot jehly. Takto označené jehly nelze srovnat mezi výrobci navzájem.

1.9 Jemnost jehly

Jemnost jehly slouží jako všeobecná identifikace strojních šicích jehel, která je u všech výrobců jehel odvozena ze stejných parametrů, aby bylo možné porovnat a sjednotit šicí jehly od různých výrobců.

Jednotkou, která charakterizuje tloušťku jehly, je číslo metrické Nm, jehož hodnotu získáme změřením průměru těla jehly a získaný průměr v mm vynásobíme stem. Metrické číslo bývá uvedeno na dříku jehly spolu s názvem výrobce.

Druhým možným označením jehel je označení prostřednictvím Singrova čísla, které je dáno číselnou řadou, jež ve většině čísel odpovídá hodnotám Nm, viz tabulka 1-3 [9].

Řez A

Řez B

30 Tab. 1-3 Odpovídající si hodnoty Nm a Singrova čísla

Nm Singer Nm Singer Nm Singer Nm Singer Nm Singer Nm Singer Nm Singer

50 5 65 9 90 14 120 19 130 180 24 230 26

55 6 70 10 100 16 130 21 160 23 190 240

60 8 80 12 110 18 140 22 170 200 25 250 27

1.10 Výroba jehel

Výroba každé jehly, z tisíce možných druhů a variant, je procesem sestaveným přibližně ze 100 operací. Výroba jehly je kombinací přesného strojírenství, chemie a metalurgie. V následujících jedenácti bodech budou popsány hlavní operace výroby jehel dle [13].

Výběr a kontrola drátu - správné složení drátu je podmínkou pro vysokou kvalitu jehly. Hlavním materiálem je ocelový drát s vysokým obsahem uhlíku nad 0,8%, který je navinutý na cívkách. Drát je testován na průměr, tahové vlastnosti a výskyt povrchových vad. Testy jsou prováděny před dodáním materiálu do výroby.

Tvarování a označení jehly - ocelový drát, jehož průměr je volen dle požadavku na průměr dříku jehly, je narovnán a nasekán na definovanou délku. Pod dříkem je vytvořen přechodový kužel a zbytek drátu je zredukován na průměr těla jehly viz obr. 1-22a. Dřík jehly je opatřen názvem výrobce a jemností jehly, zobrazeném na obr. 1-22b.

Obr. 1-22 Redukce ocelového drátu na průměr těla jehly a označení jehly [13]

Lisování - nejdůležitější operací při výrobě jehly je lisování ouška a jeho okolí, viz obr. 1-23. Každá jehla je lisována, aby získala přesný tvar ouška a vybrání nad ouškem na chapačové straně. Jehla touto operací získává parametry nezbytné pro bezchybnou tvorbu stehu.

Obr. 1-23 Lisování ouška jehly [13]

a b

31 Frézování drážek a broušení špice a hrotu - niťová dlouhá a krátká drážka je frézována na speciálním stroji. Broušením špice jehly se odstraňují nedostatky po lisování ouška. Následně je broušen hrot jehly, kterému je dán základní tvar pro pozdější dokončení hrotu, viz obr. 1-24.

Obr. 1-24 Frézování drážky jehly [13]

Tepelná úprava – skládá se ze tří fází a to žíhání, kalení a popouštění a dodává jehle pevnost a elastické vlastnosti pro lepší šicí výkon. Kalení se provádí ve speciální peci bez přístupu kyslíku, aby nedocházelo k oxidaci povrchu jehly a ke ztrátám uhlíku z oceli.

Jehly jsou po vyjmutí z pece ochlazeny uložením do olejové lázně a poté jsou na předem stanovenou dobu uloženy do boxu o teplotě -70 . Tato operace zvyšuje tuhost jehly.

Chemické leštění - leštění je velmi důležitá operace, která zanechá povrch jehly hladký po celé její ploše. Odstraňuje z jehly zbytky nedokonalostí a napomáhá ke zmenšení tření mezi jehlou, nití a šitým materiálem.

Rovnání - tato operace zahrnuje rovnání jehel, které byly ohnuty v důsledku předchozích procesů. Rovnání se provádí pomocí technologie, která detekuje chyby, napravuje je a kontroluje přítomnost jehly.

Pokovování a závěrečné leštění - operace pokovování nanáší na jehlu povlak niklu u jehel pro domácí použití a chrom, titan nitrid či teflon pro průmyslové šicí jehly.

Pokovování je operace prováděná v plně automatizovaném provozu, která dodává jehlám pevnost, lesklý vzhled, ovlivňuje zahřívání jehly a chrání povrch jehly před korozí. Díky hladkosti povrchu je sníženo tření mezi jehlou, nití a šitým materiálem a dochází k eliminaci oděru povrchu jehly. V poslední fázi výroby je pokovovaná jehla přeleštěna.

1.11 Namáhání jehel

Způsob namáhání strojních šicích jehel má přímý vliv na životnost šicí jehly. Délku použití šicí jehly ovlivňuje konstrukce a povrchová úprava samotné jehly, seřízení šicího stroje, šitý a šicí materiál, počet vrstev materiálu a v neposlední řadě i způsob ovládání stroje operátorem. Životnost jehly je tedy v každém šicím procesu individuální a je nutno ji testovat v konkrétních podmínkách prostřednictvím systematického sběru dat.

32 přechodů různých počtů vrstev během šití jednoho švu.

Velký podíl na způsobu namáhání jehel má i obsluha šicího stroje, která může způsobem šití značně ovlivnit životnost jehly. Při šití těžkých materiálů, jako je například kůže, je šička nucena silou posunovat či navolňováním zpracovávat materiál pod jehlu a neustálým zastavováním a upravováním pozice materiálu vychyluje jehlu z její polohy.

Velký podíl na způsobu namáhání jehel má i obsluha šicího stroje, která může způsobem šití značně ovlivnit životnost jehly. Při šití těžkých materiálů, jako je například kůže, je šička nucena silou posunovat či navolňováním zpracovávat materiál pod jehlu a neustálým zastavováním a upravováním pozice materiálu vychyluje jehlu z její polohy.