Rozvolňování vláken z obtížně zpracovatelných vlákenných útvarů
Bakalářská práce
Studijní program: B3107 – Textil
Studijní obor: 3106R016 – Textilní technologie, materiály a nanomateriály
Autor práce: Tomáš Kvasnička
Vedoucí práce: Ing. Jiří Havlíček, CSc.
Liberec 2017
Prohlášení
Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Bakalářskou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé bakalářské práce a konzultantem.
Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elektronickou verzí, vloženou do IS STAG.
Datum:
Podpis:
Poděkování
Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Jiřímu Havlíčkovi, Csc. za odborné vedení, podnětné připomínky, rady, trpělivost a vstřícnost při konzultacích, které pomohly k vyhotovení této práce.
Mé poděkování také patří firmě Synthesia a. s. a odborným pracovníkům Technické Univerzity v Liberci Bc. Filipovi Sanetrníkovi, Ing. Jiřímu Chaloupkovi Ph.D. a Ing. Denise Zálešákové.
V neposlední řadě bych rád poděkovala všem, kteří mně umožnili na této škole studovat a rodině i přátelům za podporu, kterou mi po celou dobu poskytovali.
Anotace
Cílem bakalářské práce je nalézt systém pro rozvolnění ztvrdlých pramenů oxycelulózy a vliv rozvolnění na výsledný mykanec. V teoretické části jsou rozebrány různé druhy rozvolňování a typy přístrojů používané k tomuto procesu. Součástí je též shrnutí základních vlastností bavlny. V praktické části je nejdříve popsán stroj a následně plán testování, z kterého vychází měření staplových délek a samotné měření pevnosti a tažnosti. Následně jsou rozebrány chemické úpravy bavlny a její charakteristiky po zmíněných úpravách.
Výsledek pak stanovuje nejvhodnější naměřenou vlhkost a její vliv na rozvolňování následován samotným mykáním. Závěr práce je věnován celkovému posouzení dosažených výsledků.
Klíčová slova
Bavlna, Synthesia, Oxycelulóza, Rozvolňování
Annotation
The purpose of my Bachelor thesis is to find a way to open hardened strands of oxycellulose and to find out how it affects the final carded cotton. In theoretical part of my work I have pursued different ways of opening and also the types of machines used for this process. My work also includes a summarization of cotton properties. In practical part of my work I have described the machine and then the plan of tests that led me to measure cotton staples, its strength and ductility. There is also a description of several chemical treatments of cotton and then the results of each treatment.
The measurement determinates the best fitting humidity and its influence on opening followed by carding itself. There is an overall rating of results in the conclusion.
Key words
Cotton, Synthesia, Oxycellulose, Opening
Obsah
Seznam ilustrací ... 8
Seznam tabulek ... 9
Úvod ... 10
1 Teoretická část ... 11
1.1 Rozvolňovač balíků ... 12
1.2 Nakládací fréza ... 13
1.3 Čechrací stroj ... 13
1.4 Diskový čechrací stroj ... 14
1.5 Bavlna ... 14
2 Experimentální část ... 17
2.1 Technologický postup ... 17
2.2 Rozvolňování ... 23
2.3 Plán testování ... 24
2.4 Staplové délky ... 28
2.5 Testování pevnosti a tažnosti ... 32
2.6 Měření vlhkosti ... 37
2.7 Příprava oxycelulózy na mykání ... 40
2.8 Mykání ... 42
3 Závěr ... 44
4 Seznam použité literatury ... 46
Seznam ilustrací
Obrázek 1 - Detail lomu vlákna ... 19
Obrázek 2 – Bavlna pod mikroskopem ... 20
Obrázek 3 – Oxycelulóza pod mikroskopem ... 20
Obrázek 4 - Průřez bavlny pod mikroskopem ... 21
Obrázek 5 - Průřez oxycelulózy pod mikroskopem ... 21
Obrázek 6 - Řez bavlněnými vlákny ... 22
Obrázek 7 – Rozvolňovací stroj ... 23
Obrázek 8 - Měření staplových délek ... 28
Obrázek 9 - Graf staplových délek ... 30
Obrázek 10 - Graf tažnosti ... 34
Obrázek 11 - Graf pevnosti ... 34
Obrázek 12 - Dynamometr ... 36
Obrázek 13 - Graf váhy vzorku 4 ... 39
Obrázek 14 - Graf váhy vzorku 11 ... 39
Obrázek 15 - Vzorky v exsikátorech ... 40
Obrázek 16 - Vzorek č. 1 na mykacím stroji ... 43
Obrázek 17 - Vzorek č. 2 na mykacím stroji ... 43
Obrázek 18 - Vzorek č. 3 na mykacím stroj ... 43
Seznam tabulek
Tabulka 1 - Plán testování ... 24
Tabulka 2 - Výsledky testování ... 25
Tabulka 3 - Váhy jednotlivých vzorků ... 26
Tabulka 4 - Staplové délky jednotlivých vzorků ... 29
Tabulka 5 - Tabulka četnosti staplových délek ... 29
Tabulka 6 - Pevnost při upínací délce 15mm ... 32
Tabulka 7 - Pevnost při upínací délce 20mm ... 33
Tabulka 8 - Pevnost při upínací délce 25mm ... 33
Tabulka 9 - Vážené hodnoty ... 38
Tabulka 10 - Váhy a vlhkosti vzorků ... 41
Úvod
Již od pradávna je rozvolňování textilních vláken důležitý proces při výrobě textilií. V tomto ohledu se do dnes nic nezměnilo. Bez správného rozvolnění by nebylo kvalitního výrobku, a proto se na tento proces bere velký zřetel.
Bavlna stále patří mezi jeden z nejvyužívanějších přírodních materiálů v oblasti textilií. Její specifické vlastnosti a cenová dostupnost z ní dělají výbornou surovinu.
Firma Synthesia patří k hlavním výrobcům kvalifikované chemie nejen v České republice a jeden z jejích tržních segmentů je právě i výroba oxycelulózy pro biomedicínu. Tato oxycelulóza se po chemických úpravách stává velice tvrdou a její rozvolnění je velice zdlouhavý a náročný proces.
Cílem bakalářské práce je vyzkoumat vhodné parametry rozvolňovacího stroje sestaveného v laboratořích TUL a vliv vlhkosti na rozvolňování a na mykání.
Výsledek práce uvádí daný zjištěný vliv změn parametrů rozvolňovacího stroje na mykání.
Zkoumá, jakou vlhkost je oxycelulóza schopna pojmout oproti přírodní bavlně, a jak vlhkost ovlivňuje rozvolnění a následné mykání. Všechny tyto parametry jsou zhodnoceny a shrnuty v závěru.
1 Teoretická část
Již tradičně se tvrdí, že pokud se vlákno správně rozvolní, pak je již z půlky mykané. Tohle staré pořekadlo je stále platné. Čím více práce se musí se surovým materiálem na mykadle udělat, aby se rozdělily chomáčky jednotlivých vláken a přetvořily se do homogenního přediva, tím pravděpodobnější je prasknutí vlákna, tvorba uzlíčků/smotků a nekvalitního přediva. Tradičně se tak vytvořila potřeba kvalitního rozvolňování a mísení směsi, aby se zamezilo nekonzistentnosti uvnitř a mezi balíky vláken. Důležité to bylo zejména tehdy, když vlákna v mykání byla převážně přírodního charakteru, a tudíž jejich fyzikální vlastnosti byly ovlivněny sezónními a ekologickými faktory, které průmysloví zpracovatelé nemohli vůbec kontrolovat či ovlivňovat. Přírodní vlákna rovněž vyžadují mechanické čištění a odstranění veškerých nečistot.[2]
Přes to, že se recyklovaná přírodní vlákna používají v průmyslu netkaných textilií (např.
v odvětví automobilového průmyslu), většina používaných vláken zůstává umělých.
Syntetická vlákna jsou nařezána do požadované délky a pro jejich další zpracování se využívají povrchové úpravy. Vlákno, které je dodáváno v balících, je obvykle potřeba před samotným mykáním rozvolnit. Následné snížení velikosti chomáče podporuje konzistentní zásobování mykadla vláknem, což je zvláště důležité při vysoké produkci. Přes to, že se zpravidla vlákna rozvolňují co možná nejrovnoměrnější, může nastat situace, že jsou vlákna příliš objemná a dojde k problémům při podávání materiálů do mykadla. To se týká především mykacích strojů používaných při velkém objemu výroby, kde nízká hustota vlákenného toku může omezit maximální výrobní rychlost podavače. Objem rozvolněných vláken také závisí na typu vlákna, jeho jemnosti, zvlnění a tuhosti. Z tohoto důvodu tak nelze očekávat, že vlákna, která mají odlišné specifikace, se budou moci zpracovávat při stejném nastavení stroje. Je-li hustota chomáče příliš nízká, může vést k tvorbě chomáčů a následným zádrhelům při výrobě. Lze tomu předejít tím, že se zvolí vhodná rychlost posuvu materiálu při plnění zásobníku a jeho následném dávkování. Tohoto lze dosáhnout ustálením gravitační komprese, ať už v komoře zásobníku nebo v objemovém zásobovacím žlabu. [2]
Při procesu rozvolňování se velké, hustě slepené chomáčky vláken z balíku rozvolňují na menší chomáče vláken a v některých případech až na jednotlivá vlákna. Obecně se tedy
před mykáním jednoduše redukuje hmotnost chomáčků do více zvládnutelného stavu. Pokud je rychlost přípravy vláken shodná s ostatními fázemi výrobního procesu, pak nedochází k žádným časovým prodlevám ani jiným problémům. Cílem je maximalizovat přípravy vláken v konkrétním zařízení při současné minimalizaci možných škod souvisejících s poškozením vlákna, zejména jako například jejich přetrhnutí. V praxi toho lze dosáhnout výběrem vhodného prostupu pro daný typ vlákna, hustoty chomáčů a výběrem vhodného způsobu přípravy vlákna. Kolísání rychlosti podávání materiálu má tendenci vést k rozdílům ve způsobu přípravy vláken a může zapříčinit poškození vláken. Proto je snaha výrobců zabránit tomuto problému maximální. Pořadí příprav také ovlivňuje schopnost dosáhnout postupného rozvolnění, jakož i minimalizovat poškození vláken. Je dobré zvolit vhodný setrvačný čas uvnitř kondenzátoru, zásobníkové komory nebo jiné vhodné nárazníkové zóny, aby mohlo dojít k dostatečné a rovnoměrné distribuci požadované dávky a tím dosáhnout požadované produkce. [2]
Jemnost mykacích povlaků souvisí zejména s jemností zpracovávaných vláken. Zpracování jemných vláken hrubšími povlaky vede často k tvorbě nopků v pavučině. Naopak hrubá vlákna způsobí rychlejší poškozování jemných povlaků.[1]
1.1 Rozvolňovač balíků
Rozvolňovače balíků jsou zpravidla prvním místem, kudy vlákno vstupuje do stroje během výroby netkaných textilií. Rozvolňovač balíků se konstrukčně podobá běžnému zásobníku podavače, ale je obvykle robustnější především v konstrukci špičaté mříže a válců drtiče.
Dlouhá manipulační plocha umístěná na podlaze je často tvořena řetězci ocelových válečků a spíše než dopravní pás, přijímá balíky vstupního materiálu přímo z vysokozdvižného vozíku. Tam, kde je relativně úzká šířka zásobníkového otvoru (např. 1500 mm), může každý podavač pojmout jeden řádek balíků. Alternativně lze také použít široký rozvolňovač balíků, který pojme několik balíků vedle sebe. Jednotlivé balíky se mohou skládat ze stejných nebo několika různorodých surovin tvořících směs. Takové balíky jsou potom velmi hutné a účelem rozvolňovače je tyto shluky rozvolnit na snadněji zpracovatelné shluky a pneumaticky tyto relativně konzistentní shluky podávat směrem do stroje. [2]
1.2 Nakládací fréza
Přestože směšování velkých dávek vláken pro výrobu netkaných textilií zahrnuje především jejich rozvolnění, mohou se využíti zásobníkové sběrače typické pro spřádání bavlny.
V takových systémech se pak řady balíků umístí v řadě (obvykle vedle sebe), mechanické sběrné zařízení projde přes horní část balíků a postupně odstraňuje jednotlivé malé chomáčky každého v potřebném poměru. Rotující špičaté válce (frézy) umístěné na otočném rameni uvnitř hlavy zásobníkového sběrače odebírají chomáčky tak, jak procházejí přes horní balíky. Díky malým chomáčkům lze vyrábět směs ve směšovací komoře. Tyto systémy byly zavedeny zejména při výrobě dlouhých staplových vláknech. [2]
1.3 Čechrací stroj
Čechrací stroje používané při výrobě netkaných textilií se vyvinuly z tradičních strojů, které byly původně určeny k výrobě krátce střižené bavlny a vlny. Čechrací stroje určené pro těžký provoz, jako např. Fearnoughts se využívají při výrobě netkaných textilií, třeba při výrobě vláken >50 mm nebo při výrobě barevných směsí. Víceválcové čechrací stroje, česače a čechrací stroje mají multifunkční využití. Jemný čechrací stroj je efektivní pro vlákna v délce až do 100 mm. Takové stroje se uspořádají buď horizontálně, nebo vertikálně. Stroje jsou začleněny v zásobovacích jednotkách a mají stejný žlab jako směšovací zásobníky, ve kterých dvojice podávacích válců podává vlákna směrem k otáčejícímu se válci, který je pokrytý kolíky nebo hrubým mykacím drátem. [2]
Single čechrací stroj je vhodný pro čechrání polyesteru, zatímco víceválcové čechrače se využívají při zpracování vybělené bavlny a umělého hedvábí, kde jsou chomáče často mnohem více zamotané dohromady. Důležitým faktorem, který je potřeba vzít v úvahu, je stav příchozího vlákna s ohledem na možnost jeho zamotání se a hustotu chomáče. Zapletení vlákna lze obecně snížit na úkor nechtěného prasknutí vlákna. Aby došlo k minimalizaci takových poškození vláken, je potřeba otevírat vstupní jednotku postupně. Zároveň je nutné postupně snižovat velikost chomáče. [2]
Stejně jako uspořádání zásobovacího systému a počet čechracích válců, tak i druh materiálu, hustota vpichů nebo frekvence čepele, nastavení měřidla a plošná rychlost se liší v závislosti na požadovaném čechracím stroji a velikosti příchozího chomáče. Nejintenzivnějšího čechrání se zpravidla dosáhne zavedením vlákna do zásobovacího válce přes pár upnutých podávacích válců, nikoli proudem vzduchu. Velikost chomáče lze po každé fázi čechrání odhadnout na základě designu čechracích válečků, rychlosti zásobování a lineární hustotě vláken. Je důležité si uvědomit, že zmenšením průměrné velikosti chomáče tím, že oddělíme jednotlivá vlákna, podpoříme homogenní smíšení různých vláken, protože jednotlivé chomáčky jsou menší. Je tedy zřejmé, že před samotným mykáním je vhodné odstranit takové nečistoty, čímž se prodlouží také životnost mykadla, zlepší se životnost mykané látky a její užitečnost. [2]
1.4 Diskový čechrací stroj
Diskový čechrací stroj má pouze jednu pohyblivou část. Vlákno je taženo skrz systém podtlakem. Jakmile vlákno vstoupí do expanzní komory, umožní to kontakt s vysokorychlostním rotačním diskem, který je poset nerezovými kolíky. Kolíky protáhnou vlákno skrz stacionární desku pokrytou malými kolíky a čechrání se tak odehrává mezi kolíky na desce a těmi, které jsou umístěné na disku. Vlákno pak putuje skrze proud vzduchu a je přepravováno ze zařízení prostřednictvím výstupní komory. [2]
1.5 Bavlna
Všechny druhy bavlníku patří do rodu slézovitých. Ke správnému růstu potřebuje správnou kombinaci vlhkého a suchého prostředí v různých obdobích zrání. Bavlník je roční rostlina dosahující výšky 1 až 2 metry. Plody bavlníku dorůstající do velikosti vlašských ořechů a obsahují semena pokryta bavlněnými vlákny. Jakmile plody dozrají, skořápka praskne a bavlna nabobtná do hustých bílých chomáčů. Plody bavlníku se obvykle sklízejí strojem, tudíž jsou bavlněná vlákna více kontaminovaná než při ruční sklizni. Po sklizni jsou odstraněna semena a vlákna jsou balena do balíků. Krátká vlákna jsou odstraněna pomocí speciálních strojů a využívají se k výrobě široké škály produktů, jako například měďnatá
a acetátová vlákna. Lint (velmi krátká vlákna získávaná ze semen po prvotním odzrnění) se dokonce používají i při výrobě netkaných textilií. [3]
Surová bavlna obsahuje:
80-90 % celulózy
6-8 % vody
0,5-1 % vosků a tuků
0-1,5 % proteinů
4-6 % hemicelulózy a pektinů
1-1,8 % popelu
Kvalita bavlny a její třídění záleží na těchto vlastnostech:
délka vláken (10–40mm)
jemnost (1–2,8 dtex)
barva
čistota (prach a odpady)
pevnost v tahu (25-50 cN/tex)
prodloužení (7-10%)
Vlákna bavlny se zpracovávají působením alkalických roztoků a musí být bělena, aby získala správné vlastnosti a čistotu pro běžné použití. K rozvinutí jejich typického lesku se používá mercerace v teple nebo chladu. Jedna z vlastností bavlny za sucha je, že je až o 10 % pevnější, než mokrá. Díky své struktuře mají bavlněná vlákna dobré mechanické vlastnosti a zpracovatelnost. [3]
Bavlna je nejčistším zdrojem celulózy. Její vlákna jsou jednobuněčná a obrůstají semena bavlníku. Jejich růst je směrem zvenčí dovnitř. V průřezu jsou plochá, válcovitá a spirálovitě se točí. Obsahují lumen, mají vysokou pevnost za mokra a jsou hygroskopická. [3]
V dřívějších letech se bavlna pro netkané textilie moc nepoužívala. Hlavní podíl na tom mělo velké množství nečistot (které postihly jak výrobu, tak kvalitu finálních výrobků), ale hlavně její mechanické vlastnosti. Zejména v případě technologie vpichování se často trhala. Uvedené problémy a pokles výroby pojených textilií způsobil pokles využití bavlny při výrobě netkaných textilií V současné době se bavlna opět vrací na výsluní. Důkazem může být i nedávná výstava netkaných vláken INDEX 2017 v Ženevě, kde zpracování
bavlny do hygienických a zdravotnických textilií bylo předváděno na většině stánků. Vzrůst zájmu o netkané textilie na bázi celulózových vláken způsobil zejména rozvoj technologie spunlace.[3] [8]
2 Experimentální část
Tato část bakalářské práce se zaobírá odborným výzkumem, jehož cílem je najít systém rozvolňování ztvrdlých pramenů od firmy Synthesia. Pomocí nově navrženého přístroje se testuje nejvhodnější kombinace zvolených kritérií pro nastavení efektivního procesu rozvolňování.
Testování probíhá za pomocí speciální exsikátoru, mykacího stroje a již zmiňovaného rozvolňovacího stroje. Nejprve se stanoví tři proměnné, které by měly mít největší vliv na daný zkoumaný proces. Jedná se o rychlost průchodu, mezera v průchodu pramene a mezera mezi vibrující lavicí a statickou částí. Výzkum a posouzení vlastností vláken probíhá za pomocí mikroskopu, následné sledování a hodnocení proměnných pak probíhá s využitím lupy a pozorováním pouhým okem.
2.1 Technologický postup
Předtím, než je bavlna použita na výrobu lékařských potřeb, prochází několika procesy zpracování. Mezi tyto zpracování patří: mechanické zpracování, bělení, oxidace, neutralizace, vyprání a sušení.
Mechanickým zpracováním máme na mysli především mykání bavlny. Bavlna je samozřejmě před mykáním řádně rozvolněna a samotné mykání probíhá po rozvolnění.
Pro bavlnu se v současné době používají válcové i víčkové mykací stroje.
Výstupem z mykání je pramen, který je následně v dávkách o hmotnosti cca 2 kg zabalen do ochranné tkaniny. Následné bělení se provádí v těchto balíčcích.
Dalším krokem je bělení. Bavlna a její příměsi se bělí oxidačně. Za pomoci peroxidu vodíku (H202) se bavlna zbaví přírodních barevných pigmentů a nežádoucích barevných příměsí.
Bělení peroxidem vodíku probíhá zpravidla za horka v alkalickém prostředí. H2O2se chová jako slabá kyselina. Jeho disociace probíhá podle rovnice
H2O2———— H–O–O– + H +
Pomocí zvýšení alkality se dosáhne posunu rovnováhy reakce ve prospěch vzniku hydrogen peroxidových aniontů, které jsou podstatné pro bělení.
H2O2 + OH–———— H–O–O– + H2O
Anionty HO2– jsou nestálé a v přítomnosti akceptorů (příjemců) kyslíku snadno tento kyslík odštěpují. [5]
H–O–O–———— H–O– + O [4]
Bavlna se následně zneutralizuje a vypere. Balíčky po vybělení se nesuší, ale přímo se podrobují chemické úpravě působením silně oxidačních činidel, jejichž složení i celý postup je přísně utajovaný každou firmou.
Oxidace je zakončena neutralizací pomocí uhličitanu sodného (Na2CO3), vypráním ve vodní lázni, a nakonec odvodnění pomocí etanolu a opatrné usušení, abychom zabránili poškození bavlněných vláken. Z celého procesu vychází čistě bílý pramen oxycelulózy se ztvrdlými kousky.
Na vzduchu, světle a při teplotě 20°C oxidovaná bavlny (oxycelulóza) za 3 měsíce ztratí pevnost (Obrázek 1) a za 6 měsíců se rozpadne v prach. Při snížené teplotě a ve tmě se proces stárnutí prodlouží. Upravená bavlna je zpracovatelná několik měsíců a použitelná i 2 roky. Z tohoto důvodu veškeré testování probíhalo rychle po vlastní oxidaci.
Obrázek 1 - Detail lomu vlákna
Ve firmě Synthesia probíhá rozvolňování velice složitými kroky. Obsluha (většinou nějaký pověřený pracovník) ručně rozvolňuje ztvrdlé kousky pramene a vkládá je do malé mykačky.
Zde se pavučina postupně navíjí na buben a vzniklý mykanec se pak následně zpracovává buď nastříháním na tampony, nebo dalším netkaným způsobem (vpichování).
Na objednávku firmy Synthesia bylo naším hlavním úkolem ulehčit ruční práci a pokusit se strojově rozvolnit ztvrdlý pramen, abychom ulehčili práci obsluze.
Obrázek 2 – Bavlna pod mikroskopem Obrázek 3 – Oxycelulóza pod mikroskopem
Pro focení vzorků bavlny z podélného pohledu byl využit elektronový mikroskop nacházející se v laboratořích Technické univerzity.
Z obrázku je vidět, že bavlna oproti celulóze má více narovnaná vlákna a méně pokroucená.
Je to nejspíš způsobeno tím, že oxycelulóza prochází různými operacemi, jako je: bělení, chemická úprava, praní atd. Po těchto operacích je oxycelulóza zbavena povrchových vosků, pektinů či jiných látek z povrchu, zbavena nečistota chemicky ošetřena. Na druhou stranu její vlákna již nejsou tak rovná, jako u bavlny. Oxycelulóza má zároveň silně narušenou strukturu a působením vzdušného kyslíku a vlhkosti rychle žloutne a ztrácí pevnost.
Obrázek 4 - Průřez bavlny pod mikroskopem Obrázek 5 - Průřez oxycelulózy pod mikroskopem
Pro focení průřezu bavlny a oxycelulózy byly využity mikroskopy s nainstalovanými fotoaparáty nacházející se v laboratořích univerzity. Před samotným focením se jednotlivé vzorky musely připravit. Oxycelóza i bavlna se nejprve namočily v tekutém lepidle, aby vzorek byl dost pevný a nechal se 24 hodin odstát, aby uschnul. Tento postup se opakoval tři dny a každý další den se koncentrace lepidla zvětšovala. Po posledním namočení v lepidle a uschnutí se vzorek vložil do vaničky, ve které se zalil voskem a vložil do lednice, kde tři dny
„tvrdnul“. Po řádném ztvrdnutí vzorku se pomocí ostrého nože na speciálním přístroji nakrájely velice jemné vrstvy se samotným průřezem vláken.
Na obrázcích (Obrázek 4, Obrázek 5) lze vidět, že u bavlny je oproti oxycelulóze lépe pozorovatelná podélná struktura uvnitř vláken (lumen). Tato struktura se nachází uvnitř bavlněných vláken. To, že u celulózových vláken je viditelná jen u malého počtu znamená, že v průběhu bělení a chemického čištění nejspíše došlo k deformaci, ke slepení vnitřních stěn nebo byly použity nezralá vlákna.
Obrázek 6 - Řez bavlněnými vlákny
Na obrázku Obrázek 6 je pro porovnání vidět řez jednotlivými bavlněnými vlákny upravenými mercerací (působení NaOH a mechanického namáhání). Vlákno označené písmenem „a“ je vlákno zralé, „b“ je nezralé a „c“ je mrtvé.
2.2 Rozvolňování
Firma Synthesia se zabývá mimo jiné i výrobou oxidované celulózy pro zdravotnické, biomedicínské a technické využití. Celý postup pro výrobu finálního produktu se skládá z řady operací. Bavlna po chemických úpravách je ve slepeném zauzlovaném stavu (provazec) s mnoha tvrdými místy. Rozvolnění těchto pramenů je časově i finančně zdlouhavý proces, který před samotným mykáním musí proběhnout. Na tomto rozvolnění závisí výsledný materiál vycházející z mykacího stroje.
Pro rozvolňování byl zvolen přístroj zkonstruován v laboratořích Technické univerzity v Liberci (Obrázek 7). Tento přístroj používá k rozvolnění zejména změnu ohybu pramene a nárazovou sílu, která ve vysokých frekvencích naráží na pramen procházející strojem.
Ve stroji je hrana opatřená zubovou pilkou, která působí proti opěrné desce. Pramen je odtahován dvojicí pogumovaných válců, na které shora působí dřevěný válec jako závaží.
Obrázek 7 – Rozvolňovací stroj
Zvolením tří proměnných parametrů a navážením dvanácti vzorků s přibližnou hmotností 80 gramů bylo připraveno testování. Testování probíhalo podle tabulky (Tabulka 1 viz.
kapitola 2.3 Plán testování). Frekvence nárazu zůstala pro všechny vzorky konstantní. Jako
proměnlivé byly zvoleny rychlost průchodu, velikost mezery mezi vibrující plošinou a deskou, velikost mezery dvou desek pro průchod pramene.
2.3 Plán testování
Tabulka 1 - Plán testování
Rychlost průchodu: 0,73 m/s Test průchod A B
1,26 m/s 1 0,73 7,5 1
1,8 m/s 2 0,73 7,5 2
3 0,73 10 1
mezara A: 7,5 mm 4 0,73 10 2
10 mm 5 1,26 7,5 1
6 1,26 7,5 2
mezera B: 1 mm 7 1,26 10 1
2 mm 8 1,26 10 2
9 1,8 7,5 1
10 1,8 7,5 2
11 1,8 10 1
12 1,8 10 2
Tabulka 2 - Výsledky testování
Test 1 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, výborně rozvolněn.
Test 2 Třikrát přetrh při rozvolňování, pramen výborně rozvolněn.
Test 3 Dvakrát přetrh při rozvolňování, výborně rozvolněn.
Test 4 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, pramen výborně rozvolněn, dobře rozvolněné tvrdé „drtky“.
Test 5 Třikrát přetrh při rozvolňování, vcelku dobré rozvolnění.
Test 6 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, rozvolněn normálně.
Test 7 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, ucházející rozvolnění.
Test 8 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, rozvolněn normálně.
Test 9 Dvakrát přetrh při rozvolňování, výborně rozvolněn.
Test 10 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, dobře rozvolněn.
Test 11 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, velice špatně rozvolněn.
Test 12 Vzorek rozvolněn bez přetrhu, normálně rozvolněn.
Podle plánu testování byly zvoleny kombinace (viz. Kapitola Rozvolňování) a jejich výsledky byly zaznamenány do tabulky (Tabulka 2). Prameny dosahovaly délky 0,2 – 3 metry a po jejich rozvolnění se stávaly prameny měkčí. Tabulka zobrazuje subjektivní zhodnocení pramenů po rozvolnění na sestaveném stroji.
Nejlepší výsledky rozvolnění se získaly při nízkých rychlostech průchodu (0,73 m/s).
Důvodem by mohl být fakt, že do pramene narazí nárazová síla nejčastěji a tvrdé části rozvolní. Na druhou stranu se při nízkých rychlostech prameny často trhají. Z pohledu mezer A a B byly lepší výsledky rozvolnění při menších velikostech těchto mezer. Jelikož prameny nebyly nikdy homogenní, bylo těžké určit nejlepší kombinaci pro rozvolnění. Nakonec se oba dva pozorovatelé shodli na nejlepší kombinaci, která byla použita v testu jedna.
Všech dvanáct vzorků bylo jednou mykáno ve válcovém mykacím stroji. Váha před mykáním a po mykání byla zaznamenána do tabulky (Tabulka 3) a vzniklá rouna se zkoušela vizuálně hodnotit. Po zjištění, že rouna nejdou vizuálně hodnotit z důvodu nehomogennosti pramenů, byla rouna uchována v chladu a temnotě. Následně byla předána zadavateli práce (firmě Synthesia) k internímu vyhodnocení.
Tabulka 3 - Váhy jednotlivých vzorků Číslo
vzorku
Váha se ztvrdlými kousky (g)
Váha před mykáním
(g) Váha po mykání (g) Ztráta během
mykání (g)
1 84,2 80 73,7 6,3
2 92,1 90 84,2 5,8
3 76,9 74,2 71,2 3
4 84,3 80,5 75,8 4,7
5 97,3 91,3 86,3 5
6 85,6 83,9 79,8 4,1
7 101,7 96,7 88,9 7,8
8 81,5 80,1 73,6 6,5
9 86 80,2 77 3,2
10 84 82,2 80 2,2
11 80,1 73,3 66,2 7,1
12 81,4 76,9 71,9 5
Rozdílné váhy vzorků v druhém sloupci (Váha se ztvrdlými kousky) jsou způsobeny, že při vybírání pramenů na rozvolňování nejsou bohužel tyto prameny nekonečné, ale často přetržené. Při hledáních vhodných pramenů na rozvolnění bylo nutné najít co
nejdelší vzorky, aby rozvolňování nebylo často přerušováno. Tedy z důvodu, že každý pramen je jinak dlouhý, je těžké u všech vzorků udržet stejnou hmotnost.
Ve třetím sloupci (Váha před mykáním) jsou váhy po odstranění tvrdých kousků. Tvrdé kousky byly odstraněny po procesu rozvolňování, jelikož způsobovaly problémy při následném mykáním.
Celkově se ztráta materiálu před mykáním a po mykání od 2,7% do 9,7%. Nejmenší ztrátu materiálu v průběhu mykání měl vzorek číslo 10. Naopak největší ztráty při mykání měl vzorek číslo 11.
2.4 Staplové délky
Na vstupu do celého procesu byla ELS (extra long staple) bavlna americká PIMA o staplové délce 34 milimetrů.
Obrázek 8 - Měření staplových délek
Pro měření staplových délek bylo použito černé sklíčko jako podklad, glycerol (aby vzorky zůstaly na sklíčku a neopouštěly měřící jednotku důsledkem okolních vlivů)a pravítko.
Ze středu každého rouna sundaného z mykacího stroje bylo odebráno malé množství vláken a podrobeno měření. Z každého vzorku se změřilo sto vláken. Technická univerzita bohužel nevlastní stroj na měření staplových délek bavlny, s kterým by bylo měření mnohem přesnější. Výsledky byly zaznamenány v tabulce (Tabulka 4).
Tabulka 4 - Staplové délky jednotlivých vzorků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
12 7 4 4 2 2 3 4 2 2 3 2 2
13-14 12 10 6 7 6 10 8 9 8 11 8 7
15-16 14 14 9 9 12 13 10 12 15 20 13 12
17-18 8 7 16 11 13 12 7 9 19 16 12 16
19-20 15 13 17 14 10 15 12 17 8 8 16 8
21-22 13 15 11 17 13 13 13 13 15 10 15 14
23-24 7 9 9 11 11 12 12 13 3 14 11 12
25-26 3 13 14 12 11 8 16 8 11 9 4 13
27-28 4 3 9 10 8 4 10 8 9 4 10 8
29-30 6 5 2 3 4 4 2 3 2 1 6 3
31-32 5 7 3 4 4 1 3 3 5 3 3 3
33-34 1 0 0 0 2 3 2 2 3 0 0 1
35-36 4 0 0 0 4 2 1 0 0 1 0 1
37-38 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
Tabulka 5 - Tabulka četnosti staplových délek
12-18 41 35 35 29 33 38 29 32 44 50 35 37
19-26 38 50 51 54 45 48 53 51 37 41 46 47
27-38 21 15 14 17 22 14 18 17 19 9 19 16
V levém sloupci lze vidět rozměry staplových délek v milimetrech, v horním řádku jsou čísla vzorků a čísla zadaná do tabulky představují četnost vláken v daných rozměrech. Podle těchto měření byly vybrány vzorky k testu pevnosti na „trhačce“. Podle předchozí tabulky četností v rozměrech (Tabulka 5) je výběr četnosti nejkratších vláken, středně dlouhých a nejdelších vláken. Dále byl do testu zahrnut ještě vzorek číslo jedna, protože jeho rozvolnění vykazovalo nejlepší kvality. Každý vzorek byl testován dvakrát a z jejich hodnot se udělal průměr.
Obrázek 9 - Graf staplových délek
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Vzorek 1-12
Z grafu (Obrázek 9) lze vyčíst, že u vzorku číslo 1, 2, 3a 4 je největší množství vláken v rozsahu od 19 do 22 milimetrů délky. U všech těchto vzorků byla stejná rychlost průchodu a to 0,73 m/s. Z tohoto údaje se dá odvozovat, že na staplovou délku vláken má velký vliv rychlost průchodu rozvolňovacím přístrojem.
Vzorky číslo 5 a 6 mají velkou oblast rozsahu staplových délek, kde se vyskytuje největší množství vláken. Jedná se o rozsah od 15 až po 24 milimetrů. Naopak u vzorku číslo 7 je největší množství vláken ve staplových délkách od 19 do 26 milimetrů a u vzorku číslo 8 od 19 do 24 milimetrů. Dá se tedy usuzovat, že vyšší rychlost průchodu rozvolňovacím strojem má určitý vliv na velikost staplových délek vláken jako u předchozích vzorků č. 1 - 4. Pramen je méně namáhán, jelikož na něj nepůsobí tolik nárazů vibrační plošiny (z důvodu rychlejšího průchodu). Zmiňované vzorky 5 a 6 mají stejnou mezeru A, tudíž hraje tento parametr větší roli ve výsledcích. U vzorků 7 a 8 je kromě velkého vlivu mezery A také velký vliv mezery B.
Vzorky čísel 9a 10 mají největší množství vláken v oblasti od 15 do 18 milimetrů. V tomto případě je opět délka mezery A u obou vzorků stejná (7,5mm). Vzorek 11 má největší množství vláken od 15 do 22 milimetrů a vzorek 12 od 15 do 26 milimetrů. Oba vzorky 11i 12 mají stejnou mezeru A (7,5 mm), ale rozdílnou mezeru B. Můžeme tedy říct, že u rychlosti 10 m/s a velikosti mezery A 7,5 mm, je velikost mezery B nejdůležitějším faktorem. V tomto případě, když je velikost mezery B větší, tak délka vláken je také delší.
Toto měření se nemůže brát za plně směrodatné, protože je ovlivněno mnoha jinými faktory.
Je důležité podotknout, že měření probíhalo manuálně a pouze u sto vláken. Lidský faktor tedy hraje velkou roli v tomto měření. Pro přesné měření se směrodatnými výsledky by u každého vzorku muselo proběhnout měření aspoň tisíce vláken na specializovaném přístroji.
2.5 Testování pevnosti a tažnosti
Na testování pevnosti byly vybrány čtyři vzorky. Vzorek číslo 10 jako zástupce s nejdelšími vlákny staplové délky. Vzorek číslo 5 jako zástupce s nejkratšími vlákny staplové délky.
Vzorek číslo 4 jako zástupce s vlákny střední staplové délky. Nakonec byl vybrán ještě vzorek číslo 1, protože po mykání byl vizuálně hodnocen jako velice kvalitní a nejlépe rozvolněný.
Od každého vzorku byly vystřihnuty dva čtvercové kusy o rozměrech 10x10 centimetrů.
Tyto kusy byly testovány na trhacím přístroji v prostorách laboratoří Technické univerzity.
Tabulka 6 - Pevnost při upínací délce 15mm
Index Zkouška Amax Fmax Amax Fmax Vzorek ø Amax
ø Fmax
ø Amax
mm N % N mm N %
1 8 4,52 99,52 9,04 99,52 10
4,48 104,2 8,955 2 7 4,44 108,87 8,87 108,87 10
3 6 3,87 92,474 7,74 92,47 4
4,51 100,93 9,02 4 5 5,15 109,39 10,3 109,39 4
5 4 4,17 58,641 8,33 58,64 1
4,81 50,313 9,615
6 3 5,45 41,984 10,9 41,98 1
7 2 3,42 124,17 6,84 124,17 5
3,545 119,44 7,09 8 1 3,67 114,72 7,34 114,72 5
Tabulka 7 - Pevnost při upínací délce 20mm
Index Zkouška Amax Fmax Amax Fmax Vzorek ø Amax
ø Fmax
ø Amax
mm N % N mm N %
1 8 5,51 77,376 11,01 77,38 10
6,38 81,467 12,745 2 7 7,24 85,558 14,48 85,56 10
3 6 7,32 79,616 14,64 79,62 4
6,565 77,538 13,125
4 5 5,81 75,46 11,61 75,46 4
5 4 5,27 30,165 10,54 30,16 1
5,26 33,006 10,52
6 3 5,25 35,847 10,5 35,85 1
7 2 4,74 74,096 9,47 74,1 5
5,29 66,807 10,575 8 1 5,84 59,517 11,68 59,52 5
Tabulka 8 - Pevnost při upínací délce 25mm
Index Zkouška Amax Fmax Amax Fmax Vzorek ø Amax
ø Fmax
ø Amax
mm N % N mm N %
1 8 5,8 58,381 11,61 58,38 10
7,18 53,852 14,365 2 7 8,56 49,322 17,12 49,32 10
3 6 6,64 61,855 13,28 61,86 4
7,2 57,163 14,395 4 5 7,76 52,471 15,51 52,47 4
5 4 4,65 30,749 9,3 30,75 1
5,175 30,668 10,355
6 3 5,7 30,587 11,41 30,59 1
7 2 6,04 49,224 12,07 49,22 5
6,24 47,893 12,475 8 1 6,44 46,562 12,88 46,56 5
Obrázek 10 - Graf tažnosti
Obrázek 11 - Graf pevnosti
7 8 9 10 11 12 13 14 15
15 20 25
Tažnost [%]
Upínací délky [mm]
Tažnost [%]
Vzorek č. 10 Vzorek č. 4 Vzorek č. 1 Vzorek č. 5
0 20 40 60 80 100 120
15 20 25
Pevnost [N]
Upínací délky [mm]
Pevnsot [N]
Vzorek č. 10 Vzorek č. 4 Vzorek č. 1 Vzorek č. 5
V předešlých tabulkách můžeme vidět pevnosti při rozdílné upínací délce. Pevnost se měřila na trhacím přístroji značky LaborTech v prostorách univerzity (Obrázek 12).
Při upínací délce 15 mm byla nejvyšší pevnost zaznamenaná u vzorku číslo 5. Tento vzorek měl zároveň i nejmenší prodloužení. Vzorek číslo 5 obsahoval největší počet nejdelší vláken, takže se dal předpokládat podobný výsledek.
Naopak nejmenší pevnost a nejdelší prodloužení při upínací délce 15 mm dosáhnul vzorek číslo 1. Jeho pevnost byla o více jak polovinu menší. Tažnost vzorku sice byla největší, ale nebyl to tak markantní rozdíl jako při rozdílu pevností. Vysoká tažnost (v oblasti textilních vláken) může znamenat, že vlákna mají dobrou vzájemnou adhezi. Vzorek číslo 1 obsahoval velké množství krátkých vláken, tudíž se předpoklady také potvrdily. Jelikož rozdíl v pevnostech je opravdu veliký, tak mohly hrát roli i další faktory, jako: nerovnoměrnost ustřihnutého vzorku (stříháno v ruce), různé pomačkání či deformita vzorků při přípravě a jiné i lidské faktory.
Při upínací délce 20 mm měl nejlepší pevnost vzorek číslo 10. Tento vzorek obsahoval velké množství krátkých vláken, a proto byl tento výsledek překvapující. V tažnosti byl tento vzorek téměř nejlepší, zde ho předčil jen vzorek číslo 4 o 0,38%, což je skoro zanedbatelné.
Nejhorší pevnosti tažnost při upínací délce 20 mm měl znova vzorek číslo 1. Opět jeho hodnoty pevnosti byly o více jak polovinu menší než vzorku číslo 10. Jeho tažnost byla také nejmenší, ale velice se přibližovala hodnotám vzorku číslo 5.
Při upínací délce 25 mm byly hodnoty pevnosti vzorků velice podobné. Největší pevnost měl vzorek číslo 4. Tento vzorek obsahoval velké množství vláken se střední délkou. Co se týká tažnosti, tak tu měl největší opět vzorek číslo 4. Je nutné však podotknout, že vzorek číslo10 měl velice podobné hodnoty a zaostával jen minimálně.
Nejmenší pevnosti tažnost při upínací délce 25 mm měl vzorek číslo 1. Tento vzorek vykazoval opět velice nízké hodnoty, ale byly velmi podobné, jako při ostatních upínacích délkách.
Toto měření bylo ovlivněno ostatními faktory, ať už lidskými faktory nebo jinými (vlhkost, nečistoty). Nutno podotknout, že čtvercové kusy byly vystříhávány v ruce a tudíž jejich hmotnost, stejně jako rozměry nebyly úplně stejné. Přesto z těchto měření můžeme vyčíst, že ač se nám subjektivně zdálo, že vzorek číslo 1 byl nejlépe rozmykán, tak jeho hodnoty pevnosti a tažnosti byly nejnižší. Na druhou stranu se jeho hodnoty při rozdílných upínacích délkách měnily minimálně (oproti ostatním vzorkům). To může znamenat, že vzorek byl opravdu dobře rozmykána proto, se jeho hodnoty měnily velice málo.
Obrázek 12 - Dynamometr
2.6 Měření vlhkosti
Důvodem měření byl předpokládaný vliv vlhkosti na úroveň mykání dle doporučení firmy Synthesia.
Zjištění, kolik vlhkosti je oxycelulóza schopná přijmout, bylo náplní dalšího testování.
K testování byly vybrány dva vzorky americké bavlny PIMA a dva vzorky oxycelulózy výrobní šarže 042/16 vlhkosti 7,25%a obsahu COOH 17,58%. Vzorek celulózy musel být před testováním rozvolněn, aby byl vzorek více provzdušněn a lépe probíhalo testování.
V prvním úkolu bylo potřeba připravit čtyři váženky na testování. Váženky byly nejdříve řádně omyty. Jednotlivé váženky s víčky byly označeny čísly a posléze vysušeny v sušárně v přízemí budovy E, laboratořích KNT. Sušení probíhalo v sušárně za teploty 105°C.
Váženka a její víčko se vložila do sušárny na dvě hodiny. Po dvou hodinách se vložila do suchého exsikátoru (se silikagelem), nechala se vychladnout a zvážila. Tento pokus se opakoval, dokud se nedosáhlo konstantní hmotnosti.
To, že se váha váženek nemění, znamená, že už jsou řádně vysušeny a připraveny na testování. Do váženek 1 a 4 byla vložena rozvolněná oxycelulóza a do váženek 2 a 11 bavlna. Každý ze vzorků byl zvážen, vložen do vakuové sušárny, otevřela se mu víčka a nechal se sušit při teplotě 30°Ca plném vaku u po dobu 6 hodin. Proces se opakoval tak dlouho, dokud váha opět nezůstala stejná. Tímto sušením chceme oxycelulózu i bavlnu zbavit vlhkosti, ale zároveň nechceme, aby se vlákna porušila. Po čtyřech sušení ve vakuové sušárně byly vzorky vysušené a připravené na další část.
Poslední a nejdůležitější částí bylo zjistit, jak vysokou vlhkost dokáží mít vzorky bavlny a oxycelulózy. Všechny čtyři váženky se vzorky se otevřely a vložily do exsikátoru s připravenou chemikálií. V mokrém exsikátoru byl použit roztok dusitanu sodného (NaNO2). Vzorky se vždy zavřely a zvážily po 0,5 hodině, 2 hodinách, 4 hodinách, 8 hodinách, 24 hodinách, 48 hodinách a 72 hodinách. Všechna tato data byla zaznamenána do tabulky (Tabulka 9). Bohužel v průběhu měření se dostala část roztoku na váženky 1 a 2,
tudíž tyto dva vzorky nebyly věrohodné a jejich data jsou tedy nepoužitelné. Mohlo to být způsobeno neopatrným přenášením mokrého exsikátoru.
Tabulka 9 - Vážené hodnoty
Vážení [g]
číslo vzorku 1 - oxycel 2- bavlna 4 - oxycel 11 - bavlna
1.vážení před sušením 27,52 30,175 23,38 23,152
2.vážení před sušením 27,516 30,136 23,364 23,14
3.vážení před sušením 27,508 30,135 23,365 23,139
4.vážení před sušením 27,51
Vážení se vzorky (sušení)
1. vážení 28,003 30,635 23,863 23,626
2. vážení 27,972 30,607 23,828 23,604
3. vážení 27,975 30,612 23,829 23,604
4. vážení 27,972 30,608 23,826 23,603
27,968 30,611 23,825 23,602
Čas
vlhkost
v exsikátoru Vážení se vzorky (vlhkost) - START 7:53
po 0,5 hod 8:23 55% 27,995 30,627 23,838 23,616
po 2 hod 9:53 56% 28,127 30,675 23,875 23,63
po 4 hod 11:53 58% 28,133 30,767 23,876 23,636
po 8 hod 15:53 60% 28,136 30,677 23,871 23,639
po 24 hod 7:53 60% 28,126 30,678 23,876 23,644
po 48 hod 7:53 59% 28,092 30,685 23,877 23,642
po 72 hod 7:53 60% 28,115 30,689 23,883 23,639
0,46 0,463
11,20% 7,40%
Obrázek 13 - Graf váhy vzorku 4
Obrázek 14 - Graf váhy vzorku 11
Z tabulky (Tabulka 9) můžeme vyčíst, že oxycelulóza dosáhla vlhkosti 11,2%, kdežto bavlna jen 7,4%. Oxycelulóza tedy může pojmout více vlhkosti, což je výhodou v mnoha využitích, ať už v medicíně či jiných odvětvích (chemické,…).
0 2 4 6 8 10 12
0 10 20 30 40 50 60 70
Vlhkost [%]
Čas [hod]
Graf vzorku číslo 4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60 70
Vlhkost [%]
Čas [hod]
Graf vzorku číslo 11
2.7 Příprava oxycelulózy na mykání
Díky předchozím testům se zjistila nejlepší kombinaci na rozvolnění neupravené oxycelulózy. V další části testování byl zjištěn vliv vlhkosti na mykání rozvolněné oxycelulózy. Na rozvolnění byla použita kombinace již použitá na vzorek jedna, tedy rychlost 0,73 m/s, rozměr mezery A 7,5 mm a rozměr mezery B 1 mm. Bylo potřeba rozvolnit tři prameny o přibližně stejné hmotnosti. Po rozvolnění byly jednotlivé vzorky vloženy do exsikátorů s odlišným roztokem, aby dosáhly rozlišných vlhkostí (Obrázek 15).
Obrázek 15 - Vzorky v exsikátorech
První vzorek byl vložen do exsikátoru se silikagelem, aby bylo dosaženo minimální vlhkosti udávané v tabulkách 0%. Druhý vzorek byl vložen do exsikátoru s roztoku dusitanu sodného (NaNO2), aby bylo dosaženo vlhkosti přibližně 11%. Třetí vzorek, vložen do exsikátoru s destilovanou vodou a s pokusem o dosažení vyšší vlhkosti než 11%. Všechny tři vzorky byly zanechány v exsikátorech 72 hodin. Po uplynutí 72 hodin byly vzorky vyndány a zváženy Výsledky byly zaznamenány a byla vypočítaná vlhkost (Tabulka 10).
Tabulka 10 - Váhy a vlhkosti vzorků
Číslo vzorku 1 2 3
sloučenína silikagel NaNO2 dest.H2O
Váha před rozvolněním 93,4 88,2 88,4
Váha po rozvolnění 80,7 82,3 77,2
Váha po exsikaci 73,99 84,4 86,34
Vlhkost 0% 11,83% 30,94%
2.8 Mykání
Bylo zjištěno, že oxycelulóza v přítomnosti dusitanu sodném dosáhne přibližně 12%, což je podobná hodnota, jako byla zjištěna při testech vlhkosti ve váženkách. Tímto byl předchozí pokus potvrzen. Překvapivé bylo, že oxycelulóza v exsikátoru s destilovanou vodou dosáhla až téměř 31% vlhkosti.
Vzorky byly přeneseny do poloprovozu a dvakrát za sebou mykány na válcovým mykacím stroji pro zjištění vlivu vlhkosti na mykání.
Vzorek číslo 1 (Obrázek 16) měl po vizuální stránce velké množství „tvrdých“ kousků a celkově byl špatně mykatelný. Vzorek byl podle hmatu velice suchý, a proto byl dobře rozpoznatelný. Jelikož měl vlhkost 0%, tak tento výsledek byl velice pravděpodobný.
Pro další zpracování by byl tento vzorek nevhodný.
Vzorek číslo 2 (Obrázek 17) měl oproti vzorku číslo 1 menší množství „tvrdých“ kousků z vizuálního hlediska. Tento vzorek byl celkově lépe mykatelný, na čemž se shodli všichni přítomní vyučující. Oproti vzorku číslo 1 byl na dotyk vlhčí.
Vzorek číslo 3 (Obrázek 18) měl také oproti vzorku číslo 1 menší množství „tvrdých“
kousků. Obsahoval podobné množství jako vzorek číslo 2. Dokonce z vizuálního hlediska mohl obsahovat trochu více tvrdých kousků. Jeho mykání neprobíhalo tak kvalitně jako mykání vzorku číslo 2. Toto hodnocení je bohužel jen subjektivní, protože neexistuje přístroj na hodnocení mykání.
Obrázek 16 - Vzorek č. 1 na mykacím stroji
Obrázek 17 - Vzorek č. 2 na mykacím stroji
Obrázek 18 - Vzorek č. 3 na mykacím stroj
3 Závěr
Cílem této práce bylo vymyslet vhodný rozvolňovací postup, jak ulehčit práci pracovníkům firmy Synthesia při rozvolňování tvrdého pramene oxycelulózy. Celý postup bělení, chemických úprav a dalších procesů je tajemství každé firmy a proto bylo velice složité provádět nějaké pokusy bez znalosti těchto kroků. Snaha zjistit jaké parametry ovlivňují rozvolnění a následné mykání oxycelulózy bylo tedy naší prioritou.
Teoretická část je spíše zaměřena na rozvolňování různých typů materiálu a jak může rozvolňování ovlivnit výsledný produkt. Dále se zaměřuje na bavlnu, jakožto materiál a její vlastnosti.
Pro vizualizaci byly zhotoveny i fotografie z elektronového mikroskopu a z mikroskopu s nainstalovaným fotoaparátem. Struktury bavlny a oxycelulózy v průřezu a v podélném pohledu zhodnoceny a popsány.
Po rozvolnění proběhlo měření staplových délek. Z důvodu absence přístroje na měření staplových délek proběhlo ručně. Ze zmíněného měření bylo zjištěno, na základě faktických údajů, které vzorky měly nejdelší, a které nejkratší vlákna po rozvolnění. Údaje byly porovnány fakticky i graficky.
Po vybrání čtyř nejvhodnějších vzorků a jejich úpravě do správného tvaru, proběhlo testování pevnosti a tažnosti. Z toho měření se zjistilo, že vizuální hodnocení tolik nesouvisí s objektivním testováním. Díky nesouměrnosti jednotlivých vzorků nebylo testování úplně přesné a celý proces se stal složitějším.
Bylo potřeba si stanovit a otestovat vlhkost materiálu, ale nejprve bylo třeba zjistit, kolik vlhkosti zvládne pojmout bavlna a oxycelulóza. Před samotným testováním byly oba materiály řádně vysušeny a poté proběhlo zmíněné měření vlhkosti. Bohužel se dva vzorky v průběhu testování poškodily, a proto nemohli být brány jako směrodatné.
Nakonec byl zjišťován vliv vlhkosti na mykání rozvolněného pramene a díky předchozímu testování jsme již věděli nejlepší kombinaci na rozvolnění. Uvedené testování bylo prováděno s třemi rozdílnými vlhkostmi pomocí exsikátorů. I když se během testování vlhkost v exsikátoru trochu měnila, tak bylo nakonec dosáhnuto uspokojivých výsledků.
Na testování vlivu vlhkosti na mykání bohužel neexistuje přístroj, proto bylo hodnocení pouze individuální s dohledem tří odborníků.
Výsledky byly nakonec předány firmě Synthesia a tam jsou dále vyhodnoceny a zpracovány. Celá technologie přípravy celulózy podléhá přísnému utajení, proto bylo testování prováděno pouze s předpoklady. Výsledky ze všech testovacích fázích by se měli brát s rezervou, protože v každém testování byl vliv lidského faktoru.
4 Seznam použité literatury
[1] Jirsák, Kalinová; Netkané textilie, skriptum Liberec: TUL,
[2] THE TEXTILE INSTITUTE. ED. BY S.J. RUSSELL. Handbook of nonwovens.
BocaRaton [u.a.]: CRC Press [u.a.], 2007. ISBN 9780849325960.
[3] ALBRECHT, W., Hilmar. FUCHS, Walter. KITTELMANNa J.
LÜNENSCHLOSS. Nonwoven fabrics. [New, updated, extendeded.]. Weinheim: Wiley- VCH, 2003. ISBN 3527304061.
[4] Machaňová, Čandová; Předúprava textilií, Návod na cvičení, Liberec: TUL [5] MACHAŇOVÁ, D.: Předúprava textilií, skriptum TU, Liberec 2000 [6] Vik, Viková; Předúprava textilií II, Přednáška, Liberec: TUL
[7] Synthesia. Synthesia [online]. Pardubice, 2011 [cit. 2017-04-27]. Dostupné z:
http://www.synthesia.eu/cze
[8] Index17. WORLDS LEADING NONWOVENS EXHIBITION [online]. [cit. 2017-07- 15]. Dostupné z: http://www.index17.org/en/page/who-s-exhibiting-at-index17-215
