kvalitu BD přízí

(1)

kvalitu BD přízí

Diplomová práce

Studijní program: N3106 – Textilní inženýrství

Studijní obor: 3106T017 – Oděvní a textilní technologie Autor práce: Bc. Michal Richtr

Vedoucí práce: Ing. Gabriela Krupincová, Ph.D., ING. PAED. IGIP

Liberec 2016

(2)

Study programme: N3106 – Textile Engineering

Study branch: 3106T017 – Clothing and Textile Technology Author: Bc. Michal Richtr

Supervisor: Ing. Gabriela Krupincová, Ph.D., ING. PAED. IGIP

Liberec 2016

(3)

originálem zadání.

(4)

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vzta- huje 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 diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tom- to případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé diplomové práce a konzultantem.

Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.

Datum:

Podpis:

(5)

Zhodnocení vlivu typu použité vývodky na kvalitu BD přízí 5

Poděkování

Touto cestou bych velice rád poděkoval Ing. Gabriele Krupincové, Ph.D., za cenné rady, připomínky a především za trpělivost při zpracování této diplomové práce.

Dále mé poděkování patří firmě Rieter CZ s. r. o., především Karlu Boňkovi, za podporu, poskytnutý materiál a pro možnost tuto diplomovou práci uskutečnit.

(6)

Anotace

Diplomová práce se zabývá vlivem typu použité odtahové vývodky na kvalitu rotorových přízí. Je sledována změna hmotné nestejnoměrnosti, vad příze, chlupatosti, pevnosti a tažnosti příze vlivem typu použité vývodky a zákrutového koeficientu. Rešeršní část obsahuje poznatky o rotorové technologii, zkoumaných vlastnostech příze, definice typů vývodek a souhrn znalostí o tom jak odtahové vývodky působí na přízi.

V experimentální části je popsán postup při zvolení parametrů výpředu přízí, jsou definovány podmínky měření a analyzovány výsledky. Výsledky jsou graficky prezentovány a nalezené poznatky diskutovány. Ze získaných výsledků lze konstatovat, že na strukturní vlastnosti nejvýznamněji působí zářezové vývodky a naopak vliv vývodek na mechanicko-fyzikální vlastnosti je nevýznamný.

Klíčová slova: chlupatost příze, IPI příze, hmotná nestejnoměrnost příze, pevnost příze, rotorové dopřádání, tažnost příze, Uster, vývodka

Annotation

The objective of the master thesis is to determine influence of draw off nozzle and used level of twist coefficient on quality of the rotor spun yarns. The first part focuses on the general overview of rotor technology and definition of selected yarn parameters as follows: yarn unevenness, yarn IPI, yarn hairiness, tenacity and yarn elongation. Further current knowledge on behavior of nozzles is presented and the influence of nozzles types based on earlier experience is summarized.

The experimental part defines measuring conditions and presents measured data.

Results of realized experiment are further discussed and conclusions are formulated.

Results show, that influence of notched nozzles on structural properties of yarn is the most significant. On the opposite way nozzles, in general, doesn’t influence mechanical – physical properties of yarn.

Keywords: draw off nozzle, rotor spinning, Uster, yarn hairiness, yarn elongation, yarn IPI, yarn tenacity, yarn unevenness

(7)

Seznam použitých zkratek a symbolů

symbol popis jednotka

∆Tw zadržování zákrutu [-]

∆Tw0 rozdíl zákrutů před a za kontaktní zónou vývodky [m^-1]

∑ zakřivená plocha

μ střední hodnota

A výstupní bod vývodky

am phrixův zákrutový koeficient [ktex^2/3m^-1]

ANOVA analýza rozptylu

Ap deformační práce do přetržení příze [J]

b sběrný povrch

B vstupní bod vývodky

C sběrný bod

D bod elementu ds

CK4K 4 zářezová vývodka s

CK6KF 6 zářezová vývodka s malým poloměrem CKSNX spirálová vývodka s vloženou křížovou vložkou CR7 hladká ocelová vývodka

CR7CS vývodka s hladkou spirálou CR7R hladká keramická vývodka CR7RS vývodka s ostrou spirálou

CO bavlna

CV viskóza

CVm střední kvadratická nestejnoměrnost [%]

CVm10m střední kvadratická nestejnoměrnost na 10m [%]

dF třecí síla [N]

dN normálová síla v přízi [N]

ds element příze

p tažnost [%]

F absolutní pevnost [N]

f koeficient smykového tření [-]

h bezpečná vzdálenost od sběrného povrchu

H index chlupatosti příze [-]

IPI imperfekce - vady příze [-]

IPI big součtové kritérium vad příze IPI [-]

IPI small součtové kritérium vad příze IPI [-]

IPI_N imperfekce - vady příze: nopky [-]

IPI_S imperfekce - vady příze: silná místa [-]

IPI_T imperfekce - vady příze: slabá místa [-]

IS interval spolehlivosti

l délka příze [m]

L délka integrovaného úseku [m]

L0 délka vzorku mezi upínacími čelistmi [mm]

L1,L2 meze intervalu spolehlivosti

Lp délka vzorku příze v okamžiku přetržení [mm]

m hmotnost příze [g]

m̄ střední hodnota hmoty příze [g]

m(l) okamžitá hodnota hmoty délkového úseku [g]

n3 frekvence otáčení rotoru [Hz]

(8)

h souřadný systém

OE open end

P pevnost [N]

1, 2 pomocné roviny

PAN polyakryl

PES polyester

Pmax maximální pevnost [N]

R poměrná pevnost v tahu [N/tex]

r0 rádius odtahové vývodky [mm]

r3 poloměr sběrného povrchu [mm]

rm vnitřní poloměr odtahové vývodky [mm]

s směrodatná odchylka

s² rozptyl

S12, S3 součtové kritérium chlupatosti příze [1/100m]

T jemnost příze [tex]

T(s) vstupní napětí příze [Pa]

T(s+ds) výstupní napětí příze [Pa]

Tw0 strojový zákrut [m^-1]

v variační koeficient [%]

v`p absolutní rychlost pohybu sběrného bodu P [mmin^-1]

v3 rychlost sběrného povrchu [mmin^-1]

vp relativní rychlost snímání stužky [mmin^-1]

x̄ aritmetický průměr

ZK kritický zákrut [m^-1]

Zmax maximální počet zákrutů [m^-1]

α úhel opásání příze [°]

γ úhel působení dF [°]

θ parametr pro výpočet intervalu spolehlivosti

λ odtahový úhel [°]

ξ torzní faktor [-]

(9)

Obsah

1. REŠERŠNÍ ČÁST 11

1.1. Bezvřetenový rotorový spřádací systém 11

1.1.1. Hlavní části spřádacího systému 12

1.2. Rotorový dopřádací stroj BT 923 16

1.2.1. Spřádací jednotka C 120 17

1.2.2. AMIspin a Qtop 18

1.3. Vlastnosti příze 19

1.3.1. Jemnost T 19

1.3.2. Střední kvadratická nestejnoměrnost CVm 19 1.3.3. Vady příze - imperfekce IPI small, IPI big 20

1.3.4. Chlupatost H, S12, S3 21

1.3.5. Poměrná pevnost R 22

1.3.6. Tažnost ɛp 24

1.3.7. Vlastnosti rotorové příze 24

1.4. Odtahové vývodky 25

1.4.1. Druhy použitých odtahových vývodek 25

1.4.2. Doporučené vývodky pro stroj BT 923 28

1.4.3. Předpoklad vlivu odtahové vývodky na kvalitu příze 29

2. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 35

2.1. Cíl experimentu 35

2.2. Návrh experimentu 36

2.3. Podmínky měření 37

2.4. Analýza výsledků 37

2.5. Předpoklady a experimentální výsledky 41

2.5.1. Střední kvadratická nestejnoměrnost CVm a CVm10m 43 2.5.2. Vady příze - imperfekce IPI small, IPI big 46

2.5.3. Chlupatost příze H, S12, S3 48

2.5.4. Pevnost R a tažnost ɛp 52

2.5.5. Analýza rozptylu ANOVA 2 55

3. ZÁVĚR 57

4. SEZNAM LITERATURY 59

Příloha A

Vzor protokolů aparatur. USTER® TESTER 5, USTER® ZWEIGLE HL 400 a USTER® TENSORAPID 3 – plné verze všech protokolů jsou dostupné pouze v elektronické verzi

Příloha B

Výsledné hodnoty analýzy rozptylu ANOVA 2

(10)

Úvod

Cílem diplomové práce je lepší porozumění vlivu odtahových vývodek na kvalitu rotorových přízi. Určení pravděpodobných příčin těchto vlivů a na základě literární rešerše stanovit hypotézy a předpoklady, jak základní vlastnosti příze ovlivňuje typ použité vývodky. Na základě teoretických předpokladů navrhnout experiment a realizovat samotný výpřed. Poté statisticky analyzovat, prezentovat a diskutovat získané poznatky.

Rešeršní část práce na začátku obecně popisuje technologii rotorového předení.

Konkrétně se zmiňuje o použitém dopřádacím stroji BT 923 a definuje základní hodnocené vlastnosti použité pro popis kvality příze. Závěrem prezentuje použité typy odtahových vývodek a stanovuje teoretický předpoklad jejich vlivu na kvalitu rotorové příze.

Součástí experimentální části je popis navrhovaného experimentu, kde jsou jako faktory stanoveny typ použité vývodky a použití příze, tj. zda bude následně použita pro výrobu tkaniny nebo pleteniny. Tkalcovské a pletařské příze byly odlišeny pouze použitou mírou zákrutů, která odpovídá běžnému standardu zákrutového koeficientu používanému při výrobě přízí zákazníky firmy Rieter CZ s.r.o. Pro výpřed byla zvolena příze 100% bavlna mykaná, jemnost příze 29,5 tex, se zákrutovým koeficientem pro pletařskou přízi am = 65 ktex^2/3m^-1 a pro tkalcovskou přízi am= 80 ktex^2/3m^-1. Dále jsou definovány podmínky předení a specifikovány metody statistického vyhodnocení dat. Cílem experimentu je porovnat vliv typu použité vývodky na jednotlivé vlastnosti příze, porovnat tyto výsledky s poznatky ostatních autorů a dále na základě stanovených hypotéz diskutovat příčiny. Získaná data jsou zpracována pomocí základních statistických funkcí a též jsou podrobena testování pomocí analýzy rozptylu ANOVA 2.

V závěru jsou stručně shrnuty cíle práce, popsán provedený experiment a presentovány dílčí výsledky. Výsledky jsou komentovány a zdůvodněny představenými hypotézami. Dále je zhodnoceno, jak může volba odtahové vývodky (pro danou surovinu a nastavení) ovlivnit další zpracování příze a výslednou textilii.

(11)

1. REŠERŠNÍ ČÁST

1.1. Bezvřetenový rotorový spřádací systém

Bezvřetenový rotorový spřádací systém řadíme do dnes již širší skupiny bezvřetenových systémů, resp. systémů OE (open end). Obecnou charakteristikou bezvřetenových systémů je odlišný způsob tvorby zákrutů u vyráběné příze. Typické pro danou skupinu je oddělení procesu zakrucování a navíjení a zajištění podmínky rotace volného konce příze. Pro klasické předení platí první z možných schémat tvorby zákrutu (obr.1a).

Pro bezvřetenové (OE) spřádací systémy (rotorový, Dref, předení ve víru, elektrostatické) lze použít schéma ve smyslu obr. 1b, tj. přiváděcí orgán a odváděcí (navíjecí) orgán nerotují kolem osy vlákenného produktu, ale v oblasti mezi podávacím a krutným ústrojím se realizuje ojednocení vláken podávaného vlákenného produktu.

Odstranění mezivlákenných kontaktů je důležitou podmínkou a předpokladem pro následné uskutečnění zakrucovacího procesu [1].

Obr. 1: a) Systém klasického dopřádání b) Systém dopřádání s volným koncem [2]

Celkově můžeme bezvřetenový rotorový spřádací systém členit na hlavní části:

ojednocovací ústrojí, zákrutové ústrojí, odtahové a navíjecí ústrojí. V rámci ojednocovacího ústrojí v širším slova smyslu zařazujeme oblast dopravy vláken vzduchem (obr. 2).

Obr. 2: Blokové schéma bezvřetenového rotorového spřádacího stroje [2]

(12)

1.1.1. Hlavní části spřádacího systému Ojednocovací ústrojí

Úkolem ojednocovacího ústrojí je zpracovat podávaný pramen tak, aby došlo k rozdělení až na jednotlivá vlákna, resp. menší skupiny vláken. Operace uvolňování vláken z pramene musí proběhnout tak, aby nedocházelo k narušení vláken [1].

Celkový systém ojednocovacího ústrojí členíme na základní oblasti [1]:

- oblast podávání - oblast vyčesávání

- oblast dopravy vyčesávacím válcem

- oblast snímání vláken z vyčesávacího válce - oblast dopravy vláken vzduchovým proudem

Obr. 3: Schéma průchodu vlákenného materiálu spřádacího jednotkou [1]

Oblast podávání

V oblasti podávání se přetváří původní průřez pramene na průřez přibližně obdélníkový o šířce málo menší než pracovní šířka povlaku vyčesávacího válce. Za ideální funkci považujeme v této oblasti dosažení rovnoměrné rychlosti podávání a vytvoření uvedeného plochého průřezu s rovnoměrnou hustotou vláken po celém průřezu při nepříliš zvýšené soudržnosti třásně [3].

0 ... vstup pramene do zhušťovače 1 ... výstupní otvor zhušťovače 2 ... počátek zóny stisku mezi

podávacím válečkem a přítlačným stolečkem 3 ... poloha idealizované stiskové

linie

4 ... konec stiskové zóny podávacího ústrojí

5 ... počátek oblasti vyčesávání 6 ... konec pročesávané třásně vláken 7 ... konec oblasti dopravy

8 ... kanál vylučování nečistot 9 ... ústí vzduchového kanálu 10 .... výstup vláken do rotoru 11 .... oblast přechodu vláken na

skluzovou stěnu 12 .... oblast skluzu vláken 13 .... oblast sběrného povrchu

Z - zhušťovač, PS - přítlačný stoleček, PV - podávací váleček, VV - vyčesávací váleček, R - rotor, PŘ - příze, TP - technologický podtlak, OT - odtahová trubička

(13)

Přítlačná pružina stolečku vyvozuje přítlačnou sílu, jež se rozkládá na celou stiskovou oblast. Podmínkou spolehlivého podávání je překonání odporu tření stolečku o pramen a zajištění potřebné síly posuvu podávacím válečkem [1].

Oblast vyčesávání

V oblasti vyčesávání působí celokovový povlak na třáseň pramene tak, že z ní uvolňuje postupně vlákna nebo skupiny vláken, silovým působením zubů povlaku. K uvolňování dochází tehdy, jestliže silový účinek na vlákno od povlaku je větší než síly soudržnosti vláken s jejich okolím.

Konec třásně je utvářen působením vyčesávacího válce. Za linií 4, viz obr. 3, se pramen ohýbá a vzápětí zvětšuje svůj objem po uvolnění ze stisku, čímž současně v této fázi i klesá mezivlákenná soudržnost. Na úrovni linie 5 (obr. 3) do něho zasahuje potah vyčesávacího válečku. Účinek zubu povlaku na třáseň je dvojího druhu. Jednak zub působí na vlákna svou přední hranou, jednak třecími silami boků zubů. Bez porušení délky vlákna mohou být uvolněna jen ta vlákna, jejichž konce opustily linii 4 [1].

Oblast dopravy

Po uvolnění z rozčesané třásně je vlákno unášeno oblastí dopravy (mezi body 6 – 7, viz obr. 3). V této oblasti probíhá zároveň příprava vláken k sejmutí. Rychlost vláken, která jsou zachycena povlakem, je shodná s obvodovou rychlostí vyčesávacího válce.

V souvislosti s povlakem vyčesávacího válce je třeba připomenout, že tvar zubu tohoto povlaku je závislý na zpracování bavlny, VSs a směsí a syntetických vláken [1]. Zároveň v této části dochází k vylučování nečistot do kanálu vylučování.

Oblast dopravy vláken vzduchem

V oblasti dopravy vláken vzduchem v přímém kanálu jsou vlákna, která obdržela určitou počáteční hybnost v oblasti snímání, urychlována působením proudu vzduchu o vyšší rychlosti než je obvodová rychlost vyčesávacího válce. Z předchozího rozboru v oblasti snímání vyplynulo, že vlákna na vstupu do kanálu mají různé rychlosti co do velikosti i směru. To komplikuje i přístup k teoretickému řešení pohybu vláken ve vzduchovém kanálu. Vzduchový kanál dopravuje vlákna směrem ke skluzové stěně rotoru. Další funkcí vzduchového kanálu je přídavné ojednocení vláken. Navíc vlákenný tok ve vzduchovém kanále je výsledným produktem ojednocovacího ústrojí a základem pro tvorbu stužky na sběrném povrchu rotoru, která po zakroucení je přetvářena v přízi.

Je tedy zřejmé, že je velmi důležité, aby vlákna výsledného vlákenného toku unášeného vzduchovým proudem se vyznačovala co nejdokonalejším ojednocením [1].

Zákrutové ústrojí

Spřádací rotor je vlastní zákrutový orgán specifického provedení. Ve spřádacím rotoru se vytváří z vlákenného toku stužka, vhodná k zakroucení. Tato stužka se zakrucováním přetváří v přízi, takže rozložení hmoty a z toho plynoucí hmotná nestejnoměrnost stužky určuje i hmotnou nestejnoměrnost výsledné příze [3].

(14)

Vlákenný materiál, který postupuje ve formě vlákenného toku ze vzduchového kanálu do rotoru, budeme sledovat v následujících oblastech zákrutového ústrojí:

- oblast přechodu vláken na skluzovou stěnu (10 –11, viz obr. 3) - oblast skluzu vláken (11 –12, viz obr. 3)

- oblast sběrného povrchu (12 –13, viz obr. 3)

Na sběrném povrchu se vytváří stužka, což je vlastně počátek tvorby příze, počátek, kdy bude nový vlákenný útvar charakterizován pevnými mezivlákennými kontakty [1].

Oblast přechodu vláken na skluzovou stěnu

Vlákna v této oblasti dopadají na skluzovou stěnu spřádacího rotoru a je důležité, aby oblast dopadu vláken na skluzovou stěnu byla dostatečně vzdálena od sběrného povrchu, aby nedocházelo k narušování samotné tvorby příze dopadajícími vlákny.

Při přechodu vláken ze vzduchového kanálu na skluzovou stěnu je nezbytný průtah, aby se vlákna ukládala pokud možno v napřímeném stavu [1].

Oblast skluzu vláken

Oblast skluzu vláken se nachází na skluzové stěně spřádacího rotoru (obr. 4).

Při přechodu vláken na skluzovou stěnu se mění rychle velikost a směr jejich rychlosti.

Jak již bylo uvedeno, základním požadavkem na polohu oblasti dopadu vláken na skluzové stěně je, aby se tato oblast nacházela v bezpečné vzdálenosti h od sběrného povrchu b, viz obr. 4. Při dopadu vlákna kloužou po kuželové skluzové stěně jako po nakloněné rovině vlivem odstředivých sil, resp. příslušných složek odstředivých sil [4].

Obr. 4: Schéma oblasti skluzu vláken [1]

Oblast sběrného povrchu

Na sběrném povrchu rotoru (12 – 13, viz obr. 3) se vytváří stužka. V bodě C (obr. 5) dochází ke snímání stužky a dále se stužka přetváří v přízi. Jak je schematicky znázorněno na obr. 5, teoreticky počet vláken v průřezu stužky lineárně klesá po obvodu sběrného povrchu. Stejnoměrnost snímané stužky příznivě ovlivňuje tzv. cyklické

h ... bezpečná vzdálenost od sběrného povrchu b ... sběrný povrch

(15)

družení. Schéma na obr. 5 znázorňuje jednak relativní pohyb konce příze vůči sběrnému povrchu (relativní rychlost sběrného bodu C vůči sběrnému povrchu … vp ) a jednak absolutní pohyb konce příze (absolutní rychlost sběrného bodu C …v`p) [5].

Ve skutečnosti je ideální průběh procesu ve spřádacím rotoru doprovázen určitou hmotnou nestejnoměrností stužky a též může docházet k přímému zakrucování vláken do příze.

Na rozdíl od prstencového dopřádání, kde je na počátku zakrucovaného produktu poměrně vysoká osová síla, zkrucuje se příze ve spřádacím rotoru pod relativně nevelkou silou. V souvislosti s absolutním pohybem sběrného bodu P je možno též definovat počet zákrutů ukládaných na délkovou jednotku příze.

Principem ukládání zákrutů do příze je absolutní rotační pohyb sběrného bodu C (bodu tvorby příze) ve smyslu rotace spřádacího rotoru a odtah příze z rotoru pevným bodem v ose rotace. Směr zákrutů je určen smyslem rotace sběrného povrchu vzhledem ke smyslu odtahu příze z rotoru v jeho ose [1].

Obr. 5: Stužka vláken na sběrném povrchu [1]

Odtahové a navíjecí ústrojí

Příze je z rotoru odváděna odtahovými válečky a je vedena v pravém úhlu přes odtahovou vývodku do odtahové trubičky (obr. 6). Nepravý zákrut je přízi udělován díky otáčkám rotoru a rotaci příze po povrchu vývodky, což je vyžadováno pro větší stabilitu předení. Čím vyšší je nepravý zákrut, tím větší je spřádní napětí. K dispozici je několik typů vývodek podle požadované kvality příze, které jsou vhodné pro různá použití a dosažení vyšší produktivity. Jednotlivé typy vývodek budou podrobněji popsány v následujícím textu a to z hlediska jejich tvaru, volby pro daný typ a kvalitu příze.

Vytvořená příze je vedena přes odtahový váleček k lineárnímu navíjecímu ústrojí.

K navíjení dochází díky soustavě vodič příze a navíjecí válec, viz obr 6. Během předení je příze namáhána spřádním napětím, při navíjení se však uplatňuje navíjecí napětí, které je mezi odtahovým válečkem a navíjecím válcem a je plně nastavitelné. Nižší napětí pro měkčí cívky (barvení), vyšší napětí pro kompaktnější cívky s možností snížení tažnosti příze [1].

C ... sběrný bod

n3 ... frekvence otáčení rotoru

vp... relativní rychlost snímání stužky vláken ze sběrného povrchu

v3... rychlost sběrného povrchu

v`p .... absolutní rychlost pohybu sběrného bodu S r3 ... poloměr sběrného povrchu

(16)

Obr. 6: Schéma odtahového a navíjecího ústrojí – schéma a čelní pohled [6]

1.2. Rotorový dopřádací stroj BT 923

BT 923 je semi-automatický stroj pro produkci rotorových přízí, vyráběný firmou Rieter.

Je náhradou za starší stroj BT 903, ze kterého přejímá systém elektronického zapřádání AMIspin a Qtop. Inovace, které BT 923 přináší, jsou v podobě nového designu spřádací jednotky (C 120), pohonu stroje a sekcí. Dopřádací stroj může být vybaven až 400 spřádními místy a dvěma transportními pásy pro dopravu cívek. Volitelnou výbavou BT 923 jsou pak integrované systémy: pro kontrolu kvality příze (IQplus) nebo zařízením pro tvorbu flámkové efektní příze.

V současnosti je nejnovější sériově vyráběný semi-automatický dopřádací stroj firmy Rieter stroj R 35, který dosahuje až 500 spřádních pozic. Rotorový dopřádací stroj BT 923 byl z kapacitních důvodů firmy Rieter CZ s.r.o. zvolen pro výpřed vzorků a jeho základní specifikace je uvedena v tab. 1 a jeho schéma je uvedeno na obr. 7.

Obr. 7: Schéma stroje BT 923 a jeho rozměry [7]

a .. odtahové válečky b .. odtahová vývodka c .. odtahová trubička

1 ... bočnice pohonu 2 ... bočnice čištění 3 ... sekce

4 ... elektroskříň 5 ... spřádací jednotka 6 ... ofuk stroje

PSS .. pravá strana stroje LSS .. levá strana stroje

(17)

Tab. 1: Specifikace stroje BT 923 [7]

1.2.1. Spřádací jednotka C 120

Vylepšená spřádací jednotka C 120 je založená na principu rotorů bez perforace a centrálního systému odsávaní, které slouží, jak pro technologický vzduch, tak pro transport vláken do drážky rotoru, viz obr. 8. Flexibilita stoje BT 923 je nadále zvýšena jednoduchou nastavitelností technologického vzduchu v závislosti na druhu materiálu a vlastností vláken.

Nový design keramických ložisek zlepšuje mechanickou odolnost, tepelnou výdrž a zvyšuje resonanční frekvenci. Snížením tepelného namáhání se také docílilo vyšší životnosti ložisek rotoru.

Obr. 8: Schéma jednotky C 120 [7]

1 ... spřádní ústrojí

2 ... vložka s odtahem příze 3 ... T - kus

4 ... spojka 5 ... kryt 6 ... rotor

7 ... vyčesávací váleček 8 ... podávací ústrojí Specifikace stroje

počet sekcí na stroji minimum 2

maximum 18

počet spřádacích jednotek na jedné sekci počet 20

délka stroje

minimální počet

spřádacích jednotek 40

maximální počet

spřádacích jednotek 400

Textilně technologické specifikace

rozsah rychlosti rotoru [min^-1] 36000 - 110000

rozsah rychlosti vyčesávacího válečku [min^-1] 5000 - 10000

rozsah odtahové rychlosti [m.min^-1] 27 - 200

rozsah jemnosti příze [tex] 14,5 - 196

rozsah jemnosti pramene [ktex] 2,2 - 6,3

průměr rotoru [mm] 31, 33, 36, 38, 41, 44,

48, 50, 54, 55, 64, 65

materiál [-] CO, CO výčesky,

regeneráty, CV, PES, PAN

(18)

1.2.2.

AMIspin a Qtop

Semi-automatický zapřádací systém AMIspin zajišťuje v kombinaci s funkcí Qtop stejnoměrnost a stabilitu zapřadacího procesu stejně jako rychlý start stroje. Základní schéma je uvedeno na obr. 9.

AMIspin přesně definuje začátek podávání pramene a pomocí odváděcího válečku stanový přesný okamžik pro připodání příze. Díky garanci těchto dvou počátečních hodnot je možné zapřádat přesně podle nastavených hodnot, které mohou být upravovány v závislosti na druhu materiálu. AMIspin zajišťuje, že zápředky mají stejnou kvalitu po celou délku návinu, na všech pozicích stroje a zároveň je zápředek nezávislý na operátorovi.

Qtop zajišťuje pevnost a vzhled zápředku a to i pro velmi jemné příze. Funkce Qtop pneumaticky odstraní poškozená vlákna z vyčesávací zóny. Po přesně definovaný čas jsou vlákna odváděna do vylučovací zóny a nový zápředek je zformován pouze z nových nepoškozených vláken plné délky. Tímto je zachována pevnost bez nutnosti použití více vláken v průřezu zápředku. Menší počet vláken vede také ke snížení hmoty zápředku a jeho lepšímu vzhledu.

Obr. 9: (a) Princip AMIspin, (b) a (c) Princip Qtop [8]

(19)

1.3. Vlastnosti příze

Podnět pro sledování vlastností přízí, porovnání výsledků a zhodnocení vlivu sledovaných faktorů, byl z větší části iniciován potřebami výrobních podniků.

K objektivnímu stanovení vlastností přízí se nejčastěji v praxi realizuje pomocí měřících aparatur od firmy Uster Technologies AG (dříve Zellweger Uster). Kde soubor základních geometrických a mechanických vlastností – jemnost T, hmotná nestejnoměrnost CVm, chlupatost H, S12, S3, vady příze IPI, pevnost R, tažnost ɛ – je možno naměřit na aparaturách USTER® TESTER, USTER® ZWEIGLE HL 400 a USTER® TENSORAPID.

Výběr vlastností, které byly v rámci experimentu sledovány, byl proveden s ohledem na možný vliv použité odtahové vývodky, posouzení zpracovatelnosti příze, výslednou kvalitu příze a laboratorní možnosti firmy Rieter CZ s.r.o.. Základní veličiny, které jsou v rámci experimentu posuzovány, jsou krátce specifikovány v následujícím textu.

1.3.1. Jemnost T

Jemnost příze vyjadřuje vztah mezi hmotností příze m a délkou příze l, viz vztah (1).

Pro vyjádření jemnosti používáme soustavy tex. Soustavou tex rozumíme systém vyjadřováni jemnosti přádelnických délkových produktů v jednotkách tex, popř. v násobku této jednotky (ktex, dtex, mtex). Jemnost je definována dle vztahu (1).

kde: T ... jemnost vlákenného útvaru,

m ... hmotnost vlákenného útvaru, (1) l ... délka vlákenného útvaru.

1.3.2. Střední kvadratická nestejnoměrnost CVm

Hmotová nestejnoměrnost CVm příze patří mezi mimořádně významné vlastnosti.

Tato vlastnost příze přímo ovlivňuje vzhled tkanin a pletenin (mrakovitost, pruhovitost, moiré efekt), a souvisí s ní variabilita některých dalších vlastností (např. pevnosti).

Hmotovou nestejnoměrností rozumíme spojité kolísání hmotnosti krátkých úseků délkového vlákenného produktu. Prstencová (kompaktní) příze vzniká kontinuálně, tj. postupným zjemňováním mykaného (česaného) pramene, takže případná vada je postupně protahována na větší vzdálenost. U rotorové příze dochází k diskontinuálnímu předení, kdy vlákna z pramenu jsou vyčesávacím válečkem ojednocena, aby následně “nalétávala” na skluzovou stěnu rotoru a do drážky rotoru, tj. v podstatě dochází k družení (tzv. cyklické družení) a ke snižování hmotné nestejnoměrnosti [9].

Již dlouhou dobu se v textilním průmyslu jako veličina určující hmotnou nestejnoměrnost příze používá variační koeficient. Tento koeficient popisuje nerovnoměrnost průměru příze a v mnoha případech je považován za základní parametr

𝑇[𝑡𝑒𝑥] = 𝑚[𝑔]

𝑙[𝑘𝑚]

(20)

určující celkový vzhled příze. Definice této veličiny ve své podstatě odpovídá definici variačního koeficientu kolísání hmoty [1]:

(2)

CVm ... hmotová nestejnoměrnost příze,

m(l) ... okamžitá hodnota hmoty délkového úseku přádelnického produktu, m̄ ... střední hodnota hmoty,

L ... délka integrovaného úseku.

Tuto vlastnost délkových textilií je nutné sledovat již od počátku zpracovatelského procesu výroby příze. Je třeba ji nejen kontrolovat, ale i správně vyhodnocovat. Výsledky analýzy jsou následně použity pro patřičné zásahy do technologie (nastavením stroje či nutnou revizí stroje), tak aby hmotová nestejnoměrnost byla snížena na co nejmenší možnou míru.

Kontrola se ve většině případů provádí na měřících aparaturách USTER® TESTER.

1.3.3. Vady příze - imperfekce IPI small, IPI big

Imperfekce je parametr popisující kvalitu vypřádané příze. Hodnota imperfekce neboli IPI vad je údaj o počtu nopků, tenkých a silných míst na 1000 m vyprodukované příze, definovaných dle tab. 2. Grafická interpretace je uvedena na obr. 10. Imperfekce na rozdíl od CVm je založena na počítání absolutního počtu definovaných vad na 1000 metrů vypředené příze [2]. Počet vad, potřebný pro určení součtových kritérii IPI small a IPI big, definice viz tab. 3, je získán pomocí měřící aparatury USTER® TESTER.

Jednotlivé IPI vady jsou definovány takto:

Tab. 2: Definice IPI vad [7]

IPI délka [mm] odchylka průměru [%]

Nopky (IPI_N) 1 - 10 > +50

Silná místa (IPI_S) 20 - 40 > +25 Slabá místa (IPI_T) 20 - 40 < -25

𝐶𝑉

_𝑚

= 100 𝑚 ̅ √ 1

𝐿 ∫ (𝑚(𝑙) − 𝑚

^𝐿

̅)

²

𝑑𝑙

0

(21)

Obr. 10: Grafické znázornění hranic IPI_N, IPI_S, IPI_T [7]

Pro vyhodnocení bylo použito součtového kritéria IPI small a IPI big definováno dle:

Tab. 3: Definice součtových kritérií IPI small a IPI big [7]

1.3.4. Chlupatost H, S12, S3

Chlupatost je charakterizována množstvím z příze nebo z plošné textilie (tkanina, zátažná pletenina, osnovní pletenina, rouno) vystupujících nebo volně pohyblivých konců vláken, nebo vlákenných smyček. Kritériem pro posuzování je počet odstávajících vláken, jako délkových jednotek, nebo plošných jednotek, ve směru kolmém k přízi, nebo plošně naměřeného odstupu konců vláken [10].

Chlupatost příze je důležitá vlastnost příze, která je ale obecně považována za negativní. Výrazným způsobem ovlivňuje jak zpracovatelské vlastnosti příze, tak i užitné vlastnosti koncového produktu [11].

Staplovou přízi lze charakterizovat jako délkovou textilii skládající se ze dvou oblastí – oblast vnitřní a oblast vnější (obr. 11). Vnější oblast – „obalová“ je chápána jako oblast chlupatosti příze. V této oblasti lze rozlišit oblast řídké a husté chlupatosti.

Hustá chlupatost přiléhá těsně k vnitřní oblasti příze a ovlivňuje kladně především užitné vlastnosti. Hustá chlupatost je např. příčinou vyššího zakrytí textilie, příze má jemnější, měkčí omak, sametový vzhled. Řídká chlupatost je považována za chlupatost příze, která negativně ovlivňuje další zpracovatelské vlastnosti. Při průmyslovém pletení a tkaní se příze ve vysokých odtahových rychlostech tře o vodící části stroje a volné konce vláken se tak mohou uvolňovat a shrnovat. Tím se mohou vytvářet vnější vlákenné

IPI small Thin (-30%) + Thick (+35%) + Neps (140%) IPI big Thin (-50%) + Thick (+50%) + Neps (280%)

(22)

shluky na samotné přízi výrazně přesahující průměr dané příze. To v konečném důsledku vede při více systémovém pletení a tkaní ke zvýšení napětí dané příze a dalším negativním jevům - zvýšená přetrhovost a pruhovitost v následné plošné textilii.

Dále se tyto odstávající volné konce vláken mohou uvolnit a být zatkány nebo zapleteny do textilie a tím negativně ovlivňovat kvalitu výsledné tkaniny, pleteniny [12].

Obr. 11: Oblasti příze [10]

Z tohoto pohledu je chlupatost vlastnost, která je na hranici dobrých a špatných vlastností.

Hustá chlupatost (krátká) se projevuje kladně, řídká chlupatost (dlouhá) má naopak negativní dopad především na zpracovatelské vlastnosti. Ideální příze by tedy měla mít pouze chlupatost krátkou – tzv. mech okolo těla příze, dlouhá chlupatost je nežádoucí.

Proto je, především v posledních letech, snaha upravovat systémy spřádání tak, aby byla vypřádána příze se sníženou řídkou chlupatostí [12].

Chlupatost přízí je testována na aparaturách USTER® TESTER 5 a USTER® ZWEIGLE HL 400. Pro vyhodnocení chlupatosti příze slouží index chlupatosti H (USTER® TESTER 5) a součtové kritérium S12, S3

(USTER® ZWEIGLE HL 400). Výsledný index chlupatosti značený jako H, je definován jako úhrnná délka odstávajících vláken v centimetrech připadajících na jeden centimetr délky příze [13].

Kritérium S12 je definováno jako počet odstávajících konců vláken v první a druhé kategorii (1 mm, 2 mm) a kritérium S3 definováno jako součet počtu všech odstávajících konců vláken delších než 3 mm. Tato součtová kritéria poskytují informaci o rozložení vláken do dvou typů chlupatosti. „Krátká odstávající vlákna“ jsou definována jako vlákna do 3 mm délky a „vlákna odstávající dlouhá“ svojí délkou tuto hodnotu překračují.

Veškerá naměřená data jsou závislá na proměřené délce, kde počet odstávajících vláken je v každé délkové kategorii udáván na proměřenou délku [13].

1.3.5. Poměrná pevnost R

Pevnost příze je jednou z nejdůležitějších vlastností. Je předmětem hodnocení a její význam je dán následným zpracováním příze. Zkoušky pevnosti příze provádíme na trhacích přístrojích (např. USTER® TENSORAPID).

Pevnost vyjadřuje odpor materiálu při namáhání tahem. Pevností v tahu se rozumí mezní odolnost materiálu při účinku tahové síly. Udává se silou potřebnou k přetržení příze, jednotkou tzv. absolutní pevnosti F je [N]. Protože pevnost příze je ovlivněna

(23)

jemností, udává se tzv. poměrná pevnost R [N/tex]. To umožňuje porovnávání pevnosti přízí různých jemností. Poměrná pevnost R je definována jako podíl absolutní pevnosti F a jemnosti příze T.

Kde: R ... poměrná pevnost v tahu,

F ... absolutní pevnost v tahu, (3) T ... jemnost příze.

Zkoušky pevnosti probíhají současně se zkouškami tažnosti. To umožňuje zjišťovat deformační práci do přetržení Ap, jejíž velikost je úměrná ploše pracovního diagramu mezi osou prodloužení a křivkou (obr. 12).

Obr. 12: Pracovní křivka při tahovém namáhání příze [1]

Poměrná pevnost je maximální hodnota specifického napětí [10]. Pevnost příze je určena nejen pevností samotného vlákenného materiálu, ale i strukturálními faktory – např.

zákrutem, stupněm napřímení vláken, migrací vláken a dalšími vlivy [14].

Graf na obr. 13 znázorňuje vliv počtu zákrutů na pevnost staplové příze. I produkt s nulovým počtem zákrutů ze staplových vláken vykazuje určitou malou pevnost, která je dána třecími silami mezi vlákny. Postupným zvyšováním zákrutů dochází k nárůstu pevnosti až do hodnoty kritického zákrutu ZK, kdy je hodnota pevnosti maximální Pmax. Při překročení kritického počtu zákrutů ZK již nedochází ke zvyšování pevnosti, ale naopak k jejímu snižování. V bodu Zmax je maximální počet zákrutů, avšak hodnota tahové síly P je nižší než Pmax, protože příze se Zmax již vykazuje známky překroucení délkového útvaru [10].

Obr. 13: Vliv počtu zákrutů na pevnost příze [10].

P ... pevnost Z ... počet zákrutů Pmax ... maximální pevnost ZK ... kritickéhý počet zákrutů Zmax ... maximální počet zákrutů

𝑅 = 𝐹

𝑇

(24)

1.3.6. Tažnost ɛp

Tažností se rozumí celkové poměrné prodloužení při přetržení.

Poměrné prodloužení při přetržení – tažnost vyjádříme podle vztahu (4):

(4)

ε

p ... poměrné prodloužení při přetržení – tažnost, Lp ... délka vzorku příze v okamžiku přetržení,

L0 ... délka vzorku mezi upínacími čelistmi v okamžiku upnutí.

1.3.7. Vlastnosti rotorové příze

Odlišný systém tvorby rotorové příze v porovnání s prstencovým dopřádáním vede k odlišné struktuře u rotorové příze a tím i samozřejmě k odlišným vlastnostem.

V této fázi shrňme důležité vlastnosti přízí. Při posuzování rotorových přízí se sledují zejména následující vlastnosti resp. jejich ukazatele:

- jemnost v T [tex]

- hmotná nestejnoměrnost CVm [%]

- index chlupatosti H [-]

- součtová kritéria chlupatosti S12, S3 [1/100m]

- poměrná pevnost R [N/tex]

- tažnost ɛ [%]

Dle Uster Statistic [15] je hmotová nestejnoměrnost rotorové příze nižší než u odpovídající prstencové příze (tj., shodná jemnost a shodný zákrut příze).

Hlavní příčinou je vliv cyklického družení. Rozbor systému cyklického družení byl již podrobně proveden a odtud vyplývá i rozsah harmonických složek hmotové nestejnoměrnosti, jež jsou systémem cyklického družení tlumeny. Výsledkem je v praxi obvykle nižší úroveň hmotné nestejnoměrnosti u rotorových přízí.

Vzhled rotorových přízí je v porovnání s klasickými přízemi o shodné jemnosti a zákrutové míře také hodnocen jako lepší. Z dalších důležitých vlastností stručně uveďme vyšší objemnost rotorové příze i při poněkud vyšším zákrutu, prakticky stejnou odolnost v únavě, větší odolnost v oděru, menší počet vad (slabá místa, nopky, silná místa). Rotorová příze má lepší tepelně izolační vlastnosti, nižší chlupatost, vyšší afinitu k barvivům. Rotorové příze vykazují v porovnání s klasickými prstencovými přízemi z hlediska mechanicko-fyzikálních vlastností nižší hodnoty poměrné pevnosti, ale menší variabilitu dat ve smyslu variačních koeficientů poměrné pevnosti příze. Nižší pevnost rotorové příze, se vysvětluje nižší úrovní průměrného koeficientu napřímení a zapředení vláken, neboli nižším využitím délky vláken ve struktuře příze. Výrazně nižší úroveň amplitudy migrace u přízí rotorových v porovnání s klasickými prstencovými. To může vést k poněkud nižší kompaktnosti struktury rotorové příze. V každém případě střední pevnost je u rotorové příze nižší než

𝜀

_𝑝

= 𝐿

_𝑝

− 𝐿

₀

𝐿

₀

. 100

(25)

u příze klasické. Vzhledem k tomu, že variační koeficient pevnosti je však výrazně nižší u rotorové příze, může nastat případ, že minimální pevnosti jak u příze rotorové, tak příze prstencové, jsou přibližně na stejné úrovni [1], [6].

1.4. Odtahové vývodky

Rotorové předení je systém, který je velmi flexibilní mezi systémy pro spřádání staplových vláken, protože umožňuje ovlivnění vlastností příze použitím různých spřádních prvků. Například různým designem odtahových vývodek je možno ovlivnit strukturu vypřádané příze. Vyčesávací váleček a rotor se ve velké míře ovlivňují množství vad v přízi IPI, stejnoměrnosti příze a poškození vláken [6].

Naproti tomu vývodka, je schopna široce měnit objemnost a chlupatost příze bez negativního efektu na důležité zpracovatelské vlastnosti jako pevnost a tažnost [16].

Chlupatost a objemnost příze jsou dvě zásadní charakteristiky, které stanovují optický vzhled textilie a její omak. Proto charakter výsledné textilie může být převážně kontrolován typem použité vývodky.

1.4.1. Druhy použitých odtahových vývodek

Je k dispozici několik typů vývodek podle požadované kvality příze, které jsou vhodné pro různá použití a dosažení vyšší produktivity. Některé z nich budou blíže popsány v následujícím textu, protože byly použity v rámci experimentu.

Vývodky s hladkým povrchem

Vhodné pro výrobu hladkých osnovních přízí s nízkou chlupatostí. Tento typ vývodky je používán jen zřídka, protože nepřináší žádné zlepšení v porovnání s ostatními typy vývodek a pro předení je potřeba vyšší zákrut vzhledem k malé schopnosti vkládání nepravého zákrutu.

Obr. 14: Hladká vývodka C – R7R a) bokorys b) nárys [6]

(26)

Vývodky se spirálou

Jsou vhodné pro jemné, kompaktní, osnovní příze ze 100% bavlny s malou chlupatostí a dobrými vlastnostmi při velké stabilitě předení.

Obr. 15: Vývodky se spirálou. C – R7RS a) bokorys b) nárys [6]

Vývodky se 3, 4, 6, 8 a více zářezy

Jsou použitelné, jak pro bavlnu, tak pro syntetická vlákna a jejich směsi. 4 zářezová vývodka je univerzální, s krátkými zářezy a největší možností uplatnění.

Používá se pro osnovní a útkové nitě (4 zářezy) i pro pletařské nitě (4 – 8 zářezů, v závislosti na požadované chlupatosti).

Zářezové vývodky povětšinou nabízejí vyšší stabilitu předení – více zářezů, větší efekt nepravého zákrutu, lepší stability – ale také zvýšení chlupatosti a prašnosti při dalším zpracování příze. Se zvětšujícím se počtem zářezů se také zvyšuje porušení povrchu příze, což může negativně ovlivnit kvalitu příze.

Obr. 16: Vývodka se 4 zářezy C – K4K a) bokorys b) nárys [6]

(27)

Vývodky s vloženou křížovou vložkou

Jsou používané pro velmi objemné, chlupaté nízko zákrutové pletařské příze. Také mají dobrou stabilitu předení, ale kvalita příze v tomto případě není na prvním místě.

Obr. 17: 4 zářezová vývodka s vloženou křížovou vložkou C – K4KS a) bokorys b) nárys [6]

Vývodky s malým úhlem opásání

Mají malý třecí povrch v porovnání se standardními vývodkami, a proto jsou vhodné pro zpracování PES vláken a jejich směsí až do otáček rotoru 100 000 ot. / min (+15% oproti ostatním vývodkám).

Obr. 18: 6 zářezová vývodka s malým poloměrem C – K6KF a) bokorys b) nárys [6]

(28)

1.4.2. Doporučené vývodky pro stroj BT 923

Volba vývodky se řídí požadovaným charakterem a jakostí příze. Vývodka se také významně podílí na stabilitě přádního procesu (úrovni přetrhovosti), viz tab. 4 a 5.

Tab. 4: Charakteristika vývodek na stroji BT 923 [7]

Tab. 5: Doporučené použití vývodek na stroji BT 923 [7]

++ = Doporučeno + = Možné

Typ Charakteristika Použití

C R7 Ocelová

hladký povrch pro příze s vyšším zákrutem C R7R Keramická

hladký povrch pro příze s vyšším zákrutem

C K4K

Keramická 4 zářezy na povrchu

univerzální použití vyšší stabilita

předení u regenerátů snižuje prášivost vyšší chlupatost oproti spirálové vývodce

C R7CS Keramická povrch spirála

univerzální použití vyšší stabilita

předení vhodná pro příze s nižším zákrutem (pletařské příze)

C K6KF

Keramická 6 zářezů na povrchu

speciální pro PES

vhodná pro směsi PES/CO

(29)

1.4.3. Předpoklad vlivu odtahové vývodky na kvalitu příze

Příze je z rotoru odváděna odtahovými válečky a je vedena v pravém úhlu přes odtahovou vývodku do odtahové trubičky (obr. 19). Při odtahu se příze kontinuálně odvaluje po povrchu vývodky, což vede ke vkládání nepravého zákrutu, který se šíří až do drážky rotoru. Tření na povrchu vývodky je vyvoláno odstředivými silami [6].

Nepravý zákrut je pak zásadní pro zvýšení pevnosti příze při snímání a umožňuje předení s normálním zákrutovým koeficientem a použití vyšších odtahových rychlostí.

Bez vloženého nepravého zákrutu by minimální potřebný spřádní zákrut dosahoval velmi vysokých hodnot. Šíření zaoblení je ovlivněno třecím koeficientem příze a povrchu odtahové vývodky, úhlem opásání přes hranu nálevky viz obr. 20. a velikostí třecí plochy příze – povrch vývodky [17].

Obr. 19: Postavení příze, rotoru a vývodky v OE rotorovém dopřádání [16]

Obr. 20: Postavení příze a povrchu vývodky [16]

(30)

Většina nalezených studií zabývajících se problematikou odtahových vývodek pouze obecně srovnává základní vlastnosti přízí při použití různých typů vývodek.

Následující text shrnuje tyto poznatky a snaží se je rozvést a nalézt mezi nimi souvislosti.

Použitím hladké, ocelové vývodky dostaneme přízi s nejnižší hmotnou nestejnoměrností a nejméně vadami [18]. Podle [19] poskytuje hladká vývodka vyšší pevnost v porovnání se 4 zářezovou vývodkou. Z práce [20] vyplývá, že hladká vývodka poskytuje nejvyšší pevnost a nejmenší počet silných míst v porovnání se spirálovou a zářezovou nálevkou při použití směsi 50/50 nylon/bavlna.

Spirálová vývodka snižuje třecí plochu mezi vývodkou a přízí a poskytuje vyšší pevnost, hladkost a uzavřenější povrch příze v porovnání s ostatními vývodkami.

Ovšem byly zaznamenány i protichůdné výsledky. Výhody této vývodky se mohou lišit v závislosti na použitém materiálu. V práci [19] autoři zjistili vyšší pevnost příze při použití spirálové oproti hladké vývodce u přízí o jemnosti 40 tex. Naopak z [21]

vyplývá, že nižší pevnosti a tažnosti směsové příze 50 tex (akryl/bavlna) bylo dosaženo při použití spirálové vývodky v porovnání se zářezovou.

Vývodky s drážkami nebo zářezy způsobují, že se příze, po krátký čas, zvedá z povrchu vývodky a konec příze poté vibruje ve vysokých frekvencích.

Vibrace usnadňují šíření zákrutu do drážky rotoru a zlepšují přádní stabilitu. Vibrace také snižují valivý odpor a zvyšují kluzné tření mezi povrchem vývodky a přízí. Tyto vývodky jsou proto preferovány pro spřádání bavlny s krátkými vlákny a bavlněného odpadu.

Snižují přetrhovost a dosahují vyšších spřádních rychlostí, avšak za cenu zvýšení hmotné nestejnoměrnosti, počtu vad, chlupatosti a celkové drsnosti příze [22]. Rozsah zhoršení kvality se zvyšuje s počtem a hloubkou drážek nebo lze použít asymetrický zářez (fa Bröll), viz obr. 21, který má za následek snížení prašnosti, tvorby nečistot a může také umožnit zvýšení rychlosti rotoru až o 15% [23].

Vývodka může také být doplněna křížovou vložkou, která buď plynule navazuje na vlastní tělo vývodky, nebo je vložka doplněna do držáku vývodky. Tyto vývodky jsou používány pro produkci otevřenější a objemnější příze s měkkým omakem a zvýšenou chlupatostí. Např. vývodka CK4KS, viz obr. 16

Obr. 21: Standardní a patentovaný zářez vývodky [24]

(31)

Vývodky s menším úhlem opásání, viz obr. 22, produkují dle [23] hladší přízi s méně ovinky. Dle [25] počet zářezů, jejich tvar (konvexní / konkávní), struktura povrchu a geometrie povrchu (hladká / spirála) má zásadní vliv na chlupatost rotorové příze.

Např. vývodka K4K (4 zářezy) vykazuje nejvyšší chlupatost naopak K6KF (malý úhel, 6 zářezů) vykazuje nejnižší chlupatost [25].

a) b)

Obr. 22: Detail poloměru vývodky s různým úhlem opásání [6]

Posloupnost vlivu na hmotnou nestejnoměrnost a vady příze IPI 100% CO příze, T = 20 tex je dle [26] následující: CK6KF > CK4K > CKSNX. V práci [27] je zkoumán vliv spirálové a zářezové vývodky na CVm, IPI big a IPI small příze 100% CV, T = 20 tex, kde zářezová vývodka významněji ovlivňuje hmotnou nestejnoměrnost a nopky, silná a slabá místa na přízi.

Při zjišťování vlivu odtahových vývodek na index chlupatosti H je možné vyjít ze studií [25] až [28]. Srovnáním výsledků ze zmíněných prací, lze konstatovat, že největší vliv na chlupatost příze mají zářezové vývodky s výjimkou přízí z bavlněného odpadu, kde nejvyšší chlupatost vykazuje vývodka CKSNX (spirálová s křížovou vložkou).

Pevnost a tažnost v závislosti na typu použité vývodky byla hodnocena v [15], [26], [28], a [29]. Obdobný výsledek byl sledován u všech studii – typ použité vývodky je jako faktor ovlivňující mechanicko fyzikální vlastnosti R a ɛp, nevýznamný.

Dle studií [27], [30], propagačních materiálů zabývajících se problematikou odtahových vývodek firem Rieter, Bröll a Schlafhorst [6], [7], [8], [24] a [31], je možné sestavit diagram popisující působení vývodek na kvalitu a vlastnosti rotorové příze.

Z diagramu (obr. 23) vyplývá vztah mezi typem odtahové vývodky, její agresivitou, objemem, chlupatostí a stupněm přikroucení příze.

Nejvyšší porušení povrchu příze (agresivita) vykazují vývodky s vloženou křížovou vložkou. Narušení povrchu má také za následek zvýšený objem a chlupatost příze. Naopak vývodky hladké či se spirálou přikrucují přízi a vytvářejí tak kompaktnější strukturu s vyšší pevností a nižší chlupatostí příze.

(32)

Obr. 24: Diagram vlivu použité vývodky na vlasti příze [28]

Obr. 23: Diagram vlivu použité vývodky na vlasti příze [28]

V předchozím textu jsou shrnuty výsledky základního srovnání změn v přízi související s použitou vývodkou z provedené rešerše bez objasnění příčin, proč se příze při použití jednotlivých vývodek takto chová. Závěry jsou stanoveny na základě empirických zkušeností s použitím různých typů vývodek z hlediska jejich geometrie, povrchové úpravy, typu stroje a jeho nastavení. Autoři dílčích studií vychází z doporučení výrobce vývodek nebo předchozích empirických zkušeností. Proto se autoři [32] a [33] pokusili sestavit model popisující vztahy mezi přízí a odtahovou vývodkou.

Studie [32] prezentuje mechanicko dynamický model, který popisuje hledanou problematiku formou dynamické silové rovnováhy, viz obr. 24a. Snaží se simulovat chování přízového elementu na odtahové vývodce z pohledu příze, stroje a nastavení.

Cílem je snaha o lepší pochopení vkládání zákrutu s ohledem na působení odtahové vývodky ve smyslu zadržování zákrutu pro základní hladkou vývodku použitou u rotorového dopřádacího stroje. Základní předpoklady, počáteční a okrajové podmínky použity pro sestavení modelu jsou v práci definovány následovně: Příze je chápána jako elastické válcové těleso; lineární rychlost pohybu příze je konstantní a nezávislá na poloze elementu v prostoru odtahové vývodky; tření mezi přízí a kontaktní plochou je popsáno s využitím Amonosova zákona; vztah mezi zákrutem a torzí příze v oblasti kontaktní zóny odtahové vývodky je lineární; hmotnost příze, Coriolisovy síly a odstředivé síly působící na přízi jsou s ohledem na jejich velikost v porovnání s velikostí napětí v přízi zanedbány; ohybový moment v místě kontaktní zóny vývodky je taktéž chápán jako zanedbatelný.

Silová rovnováha uvedená na obr. 21a popisuje stav na zakřivené ploše odtahové vývodky ∑ v místě přízového elementu ds nacházejícího se v kontaktní zóně odtahové vývodky. Zvolený element příze ds je zjednodušen na bod odpovídající ose příze

(33)

ve zvoleném místě příze a značen D. Pro popis je využit souřadný systém h odpovídající materiálovým lagrangeovým souřadnicím přízového elementu.

Výstupní napětí příze T(s+ds) ve směru (s+ds) je v rovnováze se vstupním napětím v přízi T(s) ve směru (s). Shodně jako normálová síla v přízi dN ve směru h na povrchu vývodky a třecí síla dF v rovině 1 tvoří rovnovážnou silovou dvojici. Třecí síla dF působí proti pohybu skluzu příze na povrchu vývodky pod úhlem γ. Pro sestavení základních rovnic pohybové rovnováhy na složité zakřivené ploše ∑ jsou použity dvě roviny 1 a2. Rovina 1 je tečnou rovinou k přízovému elementu v kontaktní zóně vývodky a rovina 2 je rovina oskulační. Podrobnosti související s odvozením jednotlivých vztahů pro sestavení soustavy pohybových rovnic a okrajových podmínek jsou uvedeny v [32] a [33]. Pro ilustraci je uvedeno také schématické znázornění základní geometrie vývodky, které je naznačeno na obr. 21b.

Obr. 21a: Silová rovnováha přízového elementu v kontaktní zóně odtahové vývodky [32]

Obr. 24b: Model povrchu odtahové vývodky [32]

A... výstupní bod, B ... vstupní bod,

rm ... vnitřní poloměr vývodky,

r0 ... rádius vývodky,

α ... úhel opásání.

h ... souřadný systém

∑ ... zakřivená plocha,

1, 2 ... pomocné roviny, ds ... element příze, D ... bod elementu ds T(s+ds) ... výstupní napětí příze, T(s) ... vstupní napětí přízi, dN ... normálová síla v přízi, dF ... třecí síla,

γ ... úhel působení dF.

(34)

Řešením soustavy rovnic odvozených v práci [32] a [33] s využitím počátečních a definováním okrajových podmínek je možné získat informace o tahovém napětí v přízi T(s), zadržování zákrutu ∆Tw a odtahovém úhlu λ. Autoři realizovali simulační výpočty pro vybrané rozsahy a kombinace vstupních faktorů (úhel opásání , faktor kontaktní plochy r0 / rm, torzní faktor příze ξ) a to vždy pro tři úrovně třecího koeficientu f.

Úhel opásání  souvisí s geometrií odtahové vývodky shodně jako faktor kontaktní plochy r0 / rm, viz obr. 21b. zadržování zákrutu ∆Tw je v [32]

chápáno jako podíl ∆Tw0 / Tw0, kde ∆Tw0 je rozdíl zákrutů před (bod B, viz obr 21b) a za (bod A, viz obr 21b) kontaktní zónou vývodky a Tw0 představuje strojový zákrut.

Z výsledků práce [32] lze konstatovat, že závislost mezi odtahovým úhlem λ a úhlem opásání α, napětím v přízi T(s) a faktorem zadržování zákrutu ∆Tw je lineární.

Při vyšším koeficientu tření dochází na vývodce ke zvýšení hodnoty napětí v přízi T(s)

i intenzivnějšímu zadržování zákrutu ∆Tw.

Závislost mezi odtahovým úhlem λ a faktorem kontaktní plochy r0 / rm nejprve rychle klesá a od hodnoty r0 / rm=3 je pokles velmi mírný. Napětí v přízi T(s) v závislosti na faktoru kontaktní plochy r0 / rm nejprve s malým r0 / rm mírně klesá a poté se jeví jako konstantní. Faktor zadržování zákrutu ∆Tw z počátku mírně roste a s rostoucí kontaktní plochou se stává nezávislým na faktoru r0 / rm. Stejný trend chování lze nalézt u všech použitých úrovní koeficientu tření f.

Z výsledků dosažených ve [32] a [33] jasně vyplývá, že torzní faktor ξ nemá vliv na odtahový úhel λ ani na velikost napětí v přízi T(s). Torzní faktor ξ významně ovlivňuje faktor zadržování zákrutu ∆Tw a to až po hraniční hodnotu torzního faktoru ξ = 0,64.

Závislost velikosti napětí v přízi T(s) na zadržování zákrutu ∆Tw z počátku rychle klesá a po dosažení hraniční hodnoty torzního faktoru je pokles velmi mírný. I v tomto případě, je patrné, že nižší hodnota koeficientu tření vede k nižší schopnosti zadržování zákrutu ∆Tw.

(35)

2. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 2.1. Cíl experimentu

Cílem diplomové práce je lepší porozumění vlivu odtahových vývodek na charakter rotorové příze. Součástí zadání diplomové práce je návrh experimentu, který by měl být v souladu s požadavky a možnostmi firmy Rieter CZ s.r.o. v plném rozsahu z hlediska materiálového složení, technologických parametrů přízí (jemnost, zákrutový koeficient, atd.), osazení stroje a typů vývodek, které je možné v průběhu výpředu experimentálních vzorků přízí použít. Jedním z požadavků firmy Rieter CZ s.r.o.

byla aplikovatelnost výsledků na co možná nejvíce zákazníků firmy – co největší praktický užitek.

Dalším důležitým faktorem pro návrh experimentu byla rešeršní část práce.

V kapitole 1.4.3. byl zhodnocen vliv strojového nastavení a technologických částí stroje na výsledné vlastnosti příze, stejně jako vliv použitých vývodek. Jelikož každá studie pracovala s jinými vstupními a výstupními podmínkami, není možné přímo porovnat jejich výsledky. Proto byl vytvořen nový experiment nezávislý na předchozích studiích, který klade důraz především na možnosti aplikovat výsledky firmou Rieter CZ s.r.o.

v praxi.

Na základě výše zmíněných požadavků a faktorů, bylo přistoupeno k samotnému návrhu experimentu. Základní myšlenka návrhu je univerzálnost použití stanoveného strojního nastavení v kombinaci s technologickými dílci, tak aby je bylo možné uplatnit na co největší sortiment vypřádaného zboží. Nejprve bylo nutné definovat faktory, které budou v rámci experimentu sledovány a zbývající pokud možno eliminovat, aby se do výsledné kvality příze nepromítaly.

Po návrhu experimentu následoval samotný výpřed vlastních vzorků příze, kde bylo použito strojové nastavení a osazení technologickými dílci podle zmíněných požadavků a faktorů určujících charakter příze. Vypředené vzorky byly laboratorně zpracovány na měřících aparaturách USTER® TESTER 5, USTER® ZWEIGLE HL 400 a USTER® TENSORAPID 3.

Výsledné hodnoty jsou statisticky zpracovány, graficky vyhodnoceny a popsány.

Zjištěné poznatky o vlivu typu použité odtahové vývodky a zákrutové míry jsou poté dále diskutovány v následujícím textu.