LIBEREC 2007 JANA SIVÁ
TECHNICK€ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILN•
DEFORMAČN• VLASTNOSTI
ELASTANOV‚CH NIT• POUŽ•VAN‚CH V KONSTRUKCI KOMPRESN•CH PUNČOCH
DEFORMATION OF ELASTAN THREADS USED IN COMPRESSION STOCKINGS
CONSTRUCTION
LIBEREC 2007 JANA SIV„
Počet stran: 83
P r o h l … š e n ‡
Prohlašuji, že předložen† bakal†řsk† pr†ce je původnˆ a zpracovala jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitŠch pramenů je ‹pln†, že jsem v pr†ci neporušila autorsk† pr†va (ve smyslu z†kona č. 121/2000 Sb. O pr†vu autorskŒm a o pr†vech souvisejˆcˆch s pr†vem autorskŠm).
Souhlasˆm s umˆstěnˆm bakal†řskŒ pr†ce v Univerzitnˆ knihovně TUL.
Byla jsem sezn†mena s tˆm, že na mou bakal†řskou pr†ci se plně vztahuje z†kon č.121/2000 Sb. o pr†vu autorskŒm, zejmŒna • 60 (školnˆ dˆlo).
Beru na vědomˆ, že TUL m† pr†vo na uzavřenˆ licenčnˆ smlouvy o užitˆ mŒ bakal†řskŒ pr†ce a prohlašuji, že s o u h l a s ‡ m s přˆpadnŠm užitˆm mŒ bakal†řskŒ pr†ce (prodej, zapůjčenˆ apod.).
Jsem si vědoma toho, že užˆt svŒ bakal†řskŒ pr†ce či poskytnout licenci k jejˆmu využitˆ mohu jen se souhlasem TUL, kter† m† pr†vo ode mne požadovat přiměřenŠ přˆspěvek na ‹hradu n†kladů, vynaloženŠch univerzitou na vytvořenˆ dˆla (až do jejich skutečnŒ vŠše).
Beru na vědomˆ, že si svou bakal†řskou pr†ci mohu vyzvednout v Univerzitnˆ knihovně TUL po uplynutˆ pěti let po obhajobě.
V Liberci, dne 11. května 2007 . . . . Podpis
Poděkov…n‡
Děkuji panˆ Doc. ChrpovŒ z Katedry textilnˆch technologiˆ FT, TU v Liberci za zajˆmavŒ tŒma, poskytnutˆ materi†lů, cennŠch rad a připomˆnek k tŒto pr†ci. Děkuji takŒ za psychickou podporu.
Laborantům na Katedře textilnˆch technologiˆ FT, TU v Liberci za pracovnˆ podmˆnky a rady.
Děkuji rodině a př†telům za z†zemˆ, kterŒ mi umožnilo ps†t tuto pr†ci.
Děkuji
Anotace
Tato bakal†řsk† pr†ce byla vypracov†na na tŒma deformačnˆ vlastnosti elastanovŠch nitˆ, kterŒ se použˆvajˆ v konstrukci kompresnˆch punčoch. V prvnˆ č†sti jsou zahrnuty informace o vlastnostech, vŠrobě a problematice kompresnˆch punčoch.
Poznatky o elastanovŠch nitech a jejich aplikacˆch ve vŠrobě kompresnˆch punčoch.
V druhŒ, experiment†lnˆ č†sti jsou pops†ny principy měřenˆ a přˆstroje, na kterŠch byly zkoum†ny vybranŒ vlastnosti. Z†věrem je vyhodnocenˆ deformačnˆch vlastnostˆ a vŠsledků měřenˆ elastanovŠch nitˆ.
Abstract
This baccalaureate work is based on the study of the elastan threads behaviour during their deformation. The elastan threads are used in compression stockings construction. In the first part are included information about features, production process and problems with compression in stockings. In the second part, experimental part, are described principles of measuring and used apparatus. The main paragraph of this part is devoted to the measurement of chosen characteristics. Evaluation of the deformation characteristics and results are mentioned in the last part of this baccalaureate work.
Přehled použit‹ch symbolů, zkratek a pojmů použit‹ch v textu
Zkratka Vysvětlen• nebo definice CVI
KT KEP ICHDK
ECS ASTM
Obr.
TAB Viz.
Např.
Tzv.
ChronickŒ žilnˆ onemocněnˆ (Chronic Venouse Inssufficiency) Kompresnˆ třˆda
Kompresnˆ elastick† punčocha Ischemick† choroba dolnˆch končetin
Syndrom ekonomickŒ třˆdy (Syndrom Class Economy) American Society Of Testing a Materials
Obr†zek Tabulka Zaznamen†no Napřˆklad TakzvanŠ Symbol
d [m]
l [m]
P [mmHg]
σ [Pa]
ε [%]
F [N]
E T [tex]
Průměr nitě DŒlka nitě
Jednotka tlaku, milimetr rtuťovŒho sloupce, 1mmHg=7,56*10-3Pa Napětˆ
PoměrnŒ protaženˆ Sˆla
Modul pružnosti Jemnost
Seznam odborn‹ch a ciz‡ch v‹razů
Elastan – Polymer s obsahem nejmŒně 85 % segmentovanŒho polyuretanu
Elastick‹ materi…l – Materi†l, kterŠ se působenˆm tažnŒ sˆly prodloužˆ a opět vr†tˆ tŒměř do svŒho poč†tečnˆho tvaru, když sˆla přestane působit
Dilace – Rozšˆřenˆ, zvětšenˆ dŒlky nebo objemu materi†lu. Změna rozměru způsoben†
změnou teploty
Lymfa – Mˆznˆ tekutina proudˆcˆ v cŒv†ch Kapil…ry – Krevnˆ vl†sečnice
Varixy – KřečovŒ žˆly
Hystereze – Rozdˆl mezi energiˆ vloženou a zˆskanou Komprese – Tlak, kterŠm punčocha působˆ na končetinu Kontraindikace – Nevhodnost použitˆ
Anizotropie – Z†vislost fyzik†lnˆch vlastnostˆ prostředˆ na směru, ve kterŒm se měřˆ Organoleptick‹ – SmyslovŠ, posuzov†nˆ předmětů smyslovŠmi org†ny
OBSAH
1. •vod………..9
1.1 Historie………....9
1.2 Cˆle pr†ce………...…10
2. Současn… problematika kompresn‡ terapie……….……11
2.1 ObecnŒ informace………..…11
2.2 Kompresnˆ terapie………..…12
2.3 Kompresnˆ elastickŒ punčochy………..…13
2.4 Vlastnosti kompresnˆch punčochovŠch vŠrobků………..….17
2.5 VŠroba KEP………..….18
3. Z…kladn‡ charakteristiky a dělen‡ vl…ken………....19
3.1 Vlastnosti vl†ken……….…..20
3.1.1 Z†kladnˆ vlastnosti elastanovŠch vl†ken………....20
3.1.2 Přehled vlastnostˆ textilnˆch vl†ken určenŠch pro punčochovŒ vŠrobky………...24
3.1.3 Z†kladnˆ fyzik†lně chemickŒ a mechanickŒ vlastnosti vl†ken……….…..28
3.1.4 GeometrickŒ vlastnosti………...28
3.1.5 MechanickŒ vlastnosti………....30
4. Experiment…ln‡ č…st………...33
4.1 Přˆprava vzorku……….….33
4.2 Měřenˆ………....35
4.2.1 Pevnost, tažnost………..36
4.2.2 CyklickŒ nam†h†nˆ……….44
4.2.3 Simulace oblŒk†nˆ KEP………..50
5. Z…věr……….…..51
Seznam použitŒ literatury………53
Přˆloha 1………...54
Přˆloha 2………...57
Přˆloha 3………...61
Přˆloha 4………...66
1. Úvod
1.1 Historie
Historii použˆv†nˆ zdravotnˆch kompresnˆch punčoch při lŒčbě žilnˆch onemocněnˆ dolnˆch končetin lze sledovat již od roku 1760. PoužˆvanŠm materi†lem pro lŒčebnou pomůcku byla kůže a hedv†bˆ. V roce 1860 byla zařazena mezi tyto materi†ly takŒ pryž a bavlna.
PřelomovŠm rokem v historii zdravotnˆch kompresnˆch punčoch byl rok 1959 [6]. Na trh bylo uvedeno revolučnˆ elastickŒ vl†kno vyvinutŒ firmu DuPont. Toto vl†kno bylo založeno na novŒ třˆdě polymerů (jedn† se o segmentovanŒ polyuretany zn†mŒ pod obchodnˆm n†zvem Elastan v Evropě a Spandex v USA). Toto vl†kno bylo d†le kombinov†no s pokročilou technologiˆ předenˆ a stalo se unik†tnˆ dˆky:
- 10-kr†t menšˆ jemnosti přˆze v porovn†nˆ s pryžˆ
- 2-kr†t většˆ pevnosti v tahu než pryž při srovnatelnŠch jemnostech přˆze a pryže - většˆ mechanickŒ a chemickŒ odolnosti
- absenci latexu (z toho vyplŠv† nealergennˆ rys přˆze)
Postupem vŠvoje a zdokonalov†nˆm vŠroby vyplynuly roku 1987 klˆčovŒ požadavky na modernˆ zdravotnˆ punčochy, jež majˆ zajišťovat maxim†lnˆ terapeutickŠ efekt. V německŒm Kolˆně byla vypracov†na Jakostnˆ jistina RAL-GZ 387, kterou se evropštˆ vŠrobci kompresnˆch punčoch dodnes řˆdˆ. Jako důležitŠ je uv†děn maxim†lnˆ soulad všech jmenovanŠch požadavků v TAB 1.
Dosaženˆ tohoto maxim†lnˆho souladu je možnŒ:
- technologiˆ pletenˆ zdravotnˆch punčoch,
- vŠběrem použitŒho materi†lu (high-tech vl†ken),
- systŒmem měřenˆ a rozdělenˆ velikostˆ zdravotnˆch punčoch.
TAB 1 Požadavky kladenƒ normou RAL GZ 387 a spotřebiteli na v…robce kompresn•ch punčoch
Obecně
1 Optim†lnˆ zdravotnˆ funkčnost 2 Komfort
3 Trvanlivost 4 Estetika
1.2 Cíle práce
Cˆlem mŒ pr†ce je zkoumat deformačnˆ a mechanickŒ vlastnosti elastanovŠch nitˆ, kterŒ se použˆvajˆ v konstrukci kompresnˆch punčoch.
Trvanlivost kompresnˆch punčoch je stanovena na 2 roky. Podle n†zoru lŒkařů je trvanlivost d†na přev†žně jejich aplikacˆ uživatelem. Konstatujˆ, že elastan se často vydrolˆ z oblastˆ vˆce nam†hanŠch mˆst. Rovněž z dosaženŠch vŠsledků prezentovanŠch v diplomovŠch pracˆch vyplŠv†, že nam†hanˆ nitě v očku pleteniny je opakovanŒ a dlouhodobŒ, čˆmž doch†zˆ ke změně ve struktuře nitˆ i konstrukci pleteniny. Tato skutečnost vede ke špatnŒ funkci pleteniny [2].
V předloženŒ pr†ci se proto zabŠv†me studiem mechanickŠch a deformačnˆ vlastnostˆ elastanovŠch nitˆ.
2. Současn… problematika kompresn‡ terapie
2.1 Obecn• informace
KřečovŒ žˆly [14] jsou nejčastějšˆm cŒvnˆm onemocněnˆm, kterŒ jako typick†
civilizačnˆ choroba postihuje zejmŒna obyvatele vyspělŠch zemˆ. V evropskŠch zemˆch m† křečovŒ žˆly 40 % žen a 20 % mužů. Pokud chceme porozumět přˆčin†m vzniku křečovŠch žil a možnostem prevence či jejich lŒčby, musˆme na ‹vod popsat cestu krve do končetiny a jejˆ odtok zpět k srdci. Srdce pumpuje krev, kter† je tepnami rozv†děna po celŒm těle, tedy i do dolnˆch končetin. V tk†nˆch se tepny mnohon†sobně větvˆ v sˆť vl†sečnic, v nichž doch†zˆ k vŠměně živin a kyslˆku za kysličnˆk uhličitŠ a odpadnˆ l†tky. Odkysličenou krev sbˆrajˆ jinŒ vl†sečnice, kterŒ se slŒvajˆ do st†le většˆch a většˆch žil a ty přiv†dějˆ krev zpět do srdce. Krev z nohou směrem do plic k jejˆmu novŒmu okysličenˆ vytlačuje hlavně činnost srdce a to v pravidelnŠch pulsech. D†le je to pohyb svalů při chůzi nebo cvičenˆ a pohyb br†nice při dŠch†nˆ. Proč ovšem krev stoup† směrem vzhůru a nepad† zpět? Velice důležitou roli zde hraje důmyslnŠ systŒm žilnˆch chlopnˆ, kterŒ působˆ jako jednosměrnŒ z†klopky. Mezi jednotlivŠmi pulsy chlopně vytv†řejˆ jakŒsi kapsy, kterŒ nepustˆ krev zpět.
Křečov† žˆla vznik† povolenˆm jejˆ stěny. Tˆm dojde k rozšˆřenˆ žˆly. Chlopně, kterŒ působˆ jako přidržovače krve, ztr†cejˆ svoji funkci. Krev proto špatně cirkuluje, nohy během dne opuchajˆ a hodně bolˆ.
Obr. 1 Křečov‡ ž•la (A – nemocn‡ ž•la, B – zdrav‡ ž•la)
RizikovΠfaktory
GenetickŒ vlivy: V mnohŠch rodin†ch se křečovŒ žˆly dědˆ a u přˆslušnˆků těchto rodin byly prok†z†ny takovŒ změny ve složenˆ žilnˆ stěny, kterŒ vedou k jejˆ menšˆ pevnosti a
snadnějšˆmu roztaženˆ.
Obezita: Většˆ tělesn† hmotnost vytv†řˆ vyššˆ přetlak v žil†ch, a tak o třetinu vˆce
obŒznˆch lidˆ m† křečovŒ žˆly.
Těhotenstvˆ: Čˆm vˆcekr†t byla žena těhotn†, tˆm častěji trpˆ křečovŠmi žilami. V těhotenstvˆ na žˆly nepřˆznivě působˆ hormon†lnˆ změny, n†růst hmotnosti a v neposlednˆ řadě i ‹tlak p†nevnˆch žil zvětšujˆcˆ se dělohou, kter† br†nˆ v ř†dnŒm odtoku krve. Z těchto důvodů se každŒ ženě v těhotenstvˆ doporučuje nosit speci†lnˆ stahovacˆ punčoch†če.
DlouhodobŒ sezenˆ a st†nˆ: ŠkodlivŒ pro žilnˆ stěny je jak dlouhodobŒ sezenˆ, tak i dlouhodobŒ st†nˆ. Naproti tomu chůze je prospěšn†. Typickou skupinou žen, kterŒ trpˆ
křečovŠmi žilami jsou servˆrky a prodavačky.
NevhodnŒ oblečenˆ: Lemy u ponožek, podkolenek a punčochovŠch kalhot, kterŒ škrtˆ a jakŒkoli jinŒ těsnŒ oblečenˆ se st†v† takŒ rizikovŠm faktorem v tvorbě křečovŠch žil.
2.2 Kompresní terapie
Kompresnˆ terapie [6] je v současnŒ době nedostatečně doceněna a opomˆjena.
Jedn† se hlavně o kritiku již zaběhlŒho laxnˆho přˆstupu některŠch lŒkařů. Přitom je to terapie levn†, dostupn† a ‹činn†. Ve svŒm postavenˆ je nezastupiteln† – nelze ji ničˆm jinŠm nahradit.
Na z†kladě EdinburghskŒ studie 80 % populace Evropy trpˆ onemocněnˆm CVI (chronick† žilnˆ nedostatečnost).
V takovŒm přˆpadě nast†v† kompresnˆ terapie, kter† spočˆv† v přˆmŒ aplikaci graduovanŒho tlaku na tk†ňovŒ struktury za ‹čelem fyziologickŠch změn v oblasti žilnˆ a mˆznˆ cirkulace.
Kompresnˆ terapie působˆ na mnoho důležitŠch biologickŠch funkcˆ v těle pacienta, jak uv†dˆ TAB 2.
TAB 2 ‰činky kompresn• terapie na pacienta
–činky na žilnˆ systŒm Zužuje dilatovanŒ žˆly
Odstraňuje nedostatečnŠ zpětnŠ tok žilnˆ krve Snižuje přetlak v žilnˆm systŒmu
Zvyšuje rychlost prouděnˆ žilnˆ krve Zlepšuje žilnˆ n†vrat
Normalizuje zpětnŠ transport tekutin Zlepšuje vŠkon žilně-svalovŒ pumpy Zrychluje hojenˆ z†nětů
–činky na lymfatickŠ systŒm Zlepšuje odvod lymfy Redukuje tvorbu otoku
Ovlivněnˆ subjektivnˆch potˆžˆ Redukuje symptomy CVI (bolest, tˆha, tlak, otok) Zlepšuje kvalitu života
–činky v oblasti mikrocirkulace Zvyšuje rychlost krevnˆho toku v kapil†r†ch Snižuje možnost vzniku z†nětů
Kontraindikace Srdečnˆ nedostatečnost
Ischemick† choroba tepen dolnˆch končetin, zejmŒna při kotnˆkovŒm indexu ABI<0,8 (rozdˆl mezi tlakem na paži a tlakem na kotnˆku)
Nesn†šenlivost materi†lu Onemocněnˆ kůže
2.3 Kompresn‡ elastick• punčochy
Na našem trhu [14] je nepřebernŒ množstvˆ tuzemskŠch i zahraničnˆch vŠrobků.
Rozdˆl mezi nimi je nepatrnŠ a s rozvojem techniky se nad†le zmenšuje. Neznamen†
tedy, že vŠrobky plně hrazenŒ zdravotnˆ pojišťovnou jsou horšˆ kvality, než vŠrobky s menšˆm či většˆm doplatkem. LŒčba žilnˆho onemocněnˆ se řˆdˆ z†važnostˆ onemocněnˆ.
Podle toho se lišˆ takŒ jednotlivŒ kompresnˆ třˆdy, kterŒ odpovˆdajˆ z†važnosti onemocněnˆ. V TAB 3 jsou jednotlivŒ kompresnˆ třˆdy uvedeny spolu se stručnou charakteristikou onemocněnˆ, kter† lŒčˆ.
Dělenˆ:
- dle komprese
TAB 3 Kompresn• tř•dy a indikace kompresn•ch elastick…ch punčoch
Kompresnˆ třˆda Tlak v oblasti kotnˆku
Komprese Indikace
KT I. 15 – 21 mmHg Mˆrn† Počˆnajˆcˆ varixy
Otoky po n†maze gravidita
KT II. 23 – 32 mmHg Středně siln† Onemocněnˆ žilnˆho
systŒmu
KT III. 34 – 56 mmHg Siln† Choroby žilnˆho a
mˆznˆho systŒmu, otoky I. kompresnˆ třˆda: preventivnˆ použitˆ - prevence rozvoje varixů, udrženˆ dobrŒho vŠsledku operace nebo skleroterapie, delšˆ cesty, prevence tromboembolickŒ choroby u operovanŠch a dlouhodobě ležˆcˆch pacientů. Nenˆ hrazena zdravotnˆ pojišťovnou.
II. kompresnˆ třˆda: jako I.KT + při vŠraznŒ z†těži (pr†ce trvale vstoje, peri- a menstru†lnˆ obdobˆ, gravidita), časnŒ pooperačnˆm obdobˆ - operace varixů, v průběhu skleroterapie. Je plně hrazena zdravotnˆ pojišťovnou nebo s minim†lnˆm doplatkem na neklouzavŒ zakončenˆ. Může předepisovat i praktickŠ lŒkař.
III. kompresnˆ třˆda: žilnˆ nedostatečnost těžšˆho stupně - s otoky, trofickŠmi změnami resp. zhojenŠm vředem, lymfedŒm, vŠjimečně skleroterapie velkŠch varixů. Plně hrazena zdravotnˆ pojišťovnou nebo takŒ s minim†lnˆm doplatkem na neklouzavŒ zakončenˆ. Může předepisovat pouze lŒkař specialista.
IV. kompresnˆ třˆda: velmi těžk† žilnˆ nedostatečnost a lymfedŒm, ‹pornŒ otoky.
Předepisuje se velice zřˆdka a pouze odbornŠm lŒkařem.
- dle druhu - typu hornˆ končetiny
rukavice
pažnˆ n†vlek
pažnˆ n†vlek s rukavicˆ dolnˆ končetiny
punčochy lŠtkovŒ - podkolenky punčochy polostehennˆ
punčochy stehennˆ
punčochy s uchycenˆm v pase
punčochovŒ kalhoty - pro muže i ženy punčochovŒ kalhoty pro těhotnŒ
Všechny vyjmenovanŒ punčochy se vyr†bějˆ v různŒm barevnŒm provedenˆ se špičkou nebo bez špičky, polostehennˆ a stehennˆ punčochy mohou mˆt navˆc neklouzavŒ zakončenˆ (samodržˆcˆ lem nebo krajka).
Kontraindikace KEP:
o nesn†šenlivost materi†lu
o onemocněnˆ pohybovŒho apar†tu znesnadňujˆcˆ navlŒk†nˆ - stavy po tot†lnˆch endoprotŒz†ch
o onemocněnˆ, kter† se mohou zhoršit ‹silˆm při navlŒk†nˆ: kolˆsav† a z†važn†
hypertenze, angina pectoris, onemocněnˆ meziobratlovŠch plotŒnek, neoperovanŒ kŠly
o onemocněnˆ s horšˆm prokrvenˆm - ICHDK, DM
Předpis spr†vnŒ kompresivnˆ punčochy je kvalifikovanŠ vŠkon, kterŒmu by mělo předch†zet zhodnocenˆ kontraindikacˆ, přˆstrojovŒ vyšetřenˆ tepennŒho prokrvenˆ a žilnˆ funkce, s n†slednŠm dokonalŠm proměřenˆm obvodů končetiny lŒkařem nebo zdravotnˆ sestrou. V ordinacˆch se nejvˆce osvědčily vŠrobky tuzemskŒ firmy Maxis a.s.
nejen pro vysokou kvalitu, estetickŠ vzhled, ale i pro cenovou dostupnost.
Z†važnost potřeby KEP v dnešnˆ době:
V současnŒ době rozmachu turistickŒho a obchodnˆho cestov†nˆ na dlouhŒ vzd†lenosti (osobnˆ automobil, autobus, letadlo) se vyskytuje žilnˆ tromb—za
v souvislosti s dlouhodobŠm sezenˆm v dopravnˆm prostředku u lidˆ, kteřˆ nepoužˆvajˆ KEP [6].
Studie z roku 1999 (z letiště v Honolulu) uv†dˆ, že hlavnˆm vinˆkem bŠv†
obezita, dřˆvějšˆ tromb—za, ned†vnŠ ‹raz, s†drovŠ fixačnˆ ‹raz či těhotenstvˆ ve spojenˆ s faktory specifickŠmi, např. pro leteckou přepravu (tzv. ECS – economy class syndrom
= syndrom ekonomickŒ třˆdy) viz TAB 4.
TAB 4 Negativn• specifickƒ faktory pro leteckou přepravu t…kaj•c• se letů delš•ch než 5 – 7 hodin
Negativnˆ faktor KonkrŒtně
Vzd†lenost sedadel tzv. turistickŒ třˆdy 75 cm M†lo možnosti k chůzi během delšˆho letu
Dehydratace Stres, k†va, alkohol
Nˆzk† vlhkost vzduchu v kabině 10 – 12 % (relativnˆ vlhkost vzduchu je 65
%)
Tlak vzduchu v kabině 180 – 600 mmHg
(Tlak u hladiny moře je 760 mmHg)
Zdravˆ jedinec pokles tlaku na 600 mmHg (což je 2000 – 2500 m nadm. vŠšky) snadno toleruje. Kardiaci a pacienti s plicnˆm onemocněnˆm již mnohem hůře.
Situace se zhoršuje během letu, ale vzhledem k tomu, že se nedostavˆ varovnŠ přˆznak dušnosti – potenci†lnˆ pacient d†l sedˆ a je absolutně v klidu. Roste riziko vzniku krevnˆch sraženin, tzv. trombů, tudˆž ohroženˆ na životě.
V Evropě je na prvnˆm mˆstě rizikov† osobnˆ a autobusov† nonstop přeprava trvajˆcˆ dŒle než 7 – 10 hodin jˆzdy bez zast†vky.
V TAB 5 jsou uvedeny tři skupiny pasažŒrů nepoužˆvajˆcˆ KEP, rozdělenŠch podle rizika vzniku krevnˆch sraženin.
TAB 5 Skupiny pasažƒrů rozdělen…ch podle rizika vzniku krevn•ch sraženin.
Stupeň rizika
NˆzkŒ KaždŠ let u zdravŒho jedince dŒle než 5 hodin
Střednˆ Věk vˆce než 40 let Obezita
Těhotenstvˆ
Hormon†lnˆ antikoncepce CVI
VysokŒ Předchozˆ hlubok† žilnˆ tromb—za Přˆtomnost n†doru
Vrozen†, či zˆskan† porucha krevnˆ sr†žlivosti
U střednˆho rizika jsou doporučov†ny kompresivnˆ punčochy I. a II. kompresnˆ třˆdy po dobu během letu.
2.4 Vlastnosti kompresivn‡ch punčochov‹ch v‹robků:
Nejdůležitějšˆ jsou vlastnosti [2] mechanickŒ (předevšˆm zajištěnˆ požadovanŒho svěru), geometrie vazby (reliŒf povrchu je při většˆm svěrnŒm tlaku nepřˆjemnŠ), rozměry (přizpůsobenˆ vŠrobku rozměrům končetin, změny rozměrů při pohybu apod.) a tepelnŒ vlastnosti (silnŒ a hřejivŒ vŠrobky v teplŒm nemocničnˆm prostředˆ, nedostatečnŠ transport vody a vodnˆch par). Vlastnosti elastickŠch (ale i dalšˆch) pletenin a obtočenŠch pružnŠch nitˆ jsou ovlivněny existujˆcˆm předpětˆm. I tento jednoduchŠ vŠrobek lze označit na předpjatou textilii, neboť i při nulovŒm vnějšˆm zatˆženˆ je vlivem tlaku obt†čenŠch nitˆ elastick† nit podŒlně protažen† (po odvinutˆ obt†čenŠch nitˆ se prodloužˆ). Deformačnˆ vlastnosti pružnŒ pleteniny by v ide†lnˆm přˆpadě měly zajistit požadovanŠ svěr při minim†lnˆm vlivu změn rozměrů končetin.
2.5 V‹roba KEP
Norma [7] a publikace se zmiňujˆ o pletařskŠch vazb†ch, jež jsou vhodnŒ pro KEP. Jedn† se o z†tažnŒ jednolˆcnˆ (ZJ) a z†tažnŒ oboulˆcnˆ (ZO) pleteniny, pletenŒ na
maloprůměrovŠch okrouhlŠch pletacˆch strojˆch (MPS), nebo plochŠch pletacˆch strojˆch (PPS) a osnovnˆ jednolˆcnˆ (OJ) pleteniny pletenŒ na osnovnˆch strojˆch. Na MPS vych†zˆ pletenina ze stroje ve formě hadicovŒho ‹pletu, u kterŒho je třeba zapracovat ještě špičku chodidla a lem. Na PPS vych†zˆ pletenina ve formě plošnŒ textilie, kter† je potŒ speci†lnˆm způsobem sešita do tvaru punčochy.
Nejčastěji [2] se použˆv† ZJ vŠplňkov† pletenina s elastickou vŠplňkovou nitˆ.
Pružn† nit bŠv† pryžov† nebo polyuretanov†, často obtočena jinŠm materi†lem, např.
hedv†bˆm, bavlnou.
Obr. 2 V…plňkov‡ pletenina
3. Z…kladn‡ charakteristiky a dělen‡ vl…ken
TypickŠm rysem vl†ken je, že jejich tloušťka je o několik ř†dů menšˆ než jejich dŒlka [1]. Tloušťka běžnŠch vl†ken se obvykle pohybuje v rozsahu d = 10-6 – 10-4m a dŒlka v rozsahu l = 10-2– 10-1m. Poměr l/d = 103 ukazuje, že převařujˆcˆm rozměrem je dŒlka. U vl†ken přˆrodnˆch je dŒlka i tloušťka d†na podmˆnkami růstu vl†ken a je ovlivniteln† člověkem pouze nepřˆmo. U vl†ken chemickŠch a syntetickŠch je možnŒ měnit nejen dŒlku a tloušťku, ale takŒ tvar přˆčnŒho řezu z†měrně. To m† značnŠ vŠznam zejmŒna u kategorie mikrovl†ken. Vl†kna majˆ řadu specifickŠch rysů, kterŒ je odlišujˆ od ostatnˆch materi†lů.
Z†kladnˆ jsou:
Vl†kenn† struktura, kter† vznik† vlivem nevratnŒ orientace makromolekul podŒl osy vl†ken s č†stečnou krystalizacˆ. Elementem je mikrofibrila, kter† je charakterizov†na pravidelnŠm střˆd†nˆm amorfnˆch a krystalickŠch oblastˆ. Mikrofibrily se shlukujˆ do vyššˆch ‹tvarů fibril, kde jsou vz†jemně propojeny vaznŠmi řetězci. Vl†kenn† struktura je typick† jak pro přˆrodnˆ, tak i syntetick† vl†kna.
Anizotropie fyzik†lnˆch a mechanickŠch vlastnostˆ vl†ken způsoben† vl†kennou strukturou. Ve směru osy vl†ken jde o orientovanŠ systŒm, kde jednotlivŒ řetězce spojenŒ kovalentnˆmi vazbami sdˆlejˆ řadu sekund†rnˆch vazeb br†nˆcˆch jejich deformaci.
Kooperativnˆ charakter viskoelastickŒ deformace souvisˆ s tˆm, že segmenty polymernˆch řetězců jsou navz†jem propojeny sekund†rnˆmi vazbami. Podle teploty se pak na deformaci segmentu vˆce či mŒně podˆlejˆ segmenty sousednˆ. Čˆm je teplota vyššˆ, tˆm je většˆ i zapojenˆ okolnˆch řetězců při odezvě na působˆcˆ napětˆ.
Z mechanickŒho hlediska představuje většina vl†ken neline†rnˆ viskoelastickŒ těleso.
To znamen†, že kromě okamžitŒ deformačnˆ odezvy na působˆcˆ napětˆ, se projevˆ odezva časově z†visl† a takŒ trval† deformace.Vl†kna majˆ tedy schopnost relaxace napětˆ vedoucˆ ke stabilizaci požadovanŒho tvaru.
OrganoleptickŒ charakteristiky vl†ken se projevujˆ v omaku a lesku textilnˆch struktur.
3.1 Vlastnosti vl…ken
KaždŠ druh [1] vl†ken m† svŒ charakteristickŒ vlastnosti. Vlastnosti textilnˆch vl†ken a vŠrobků tvořˆ jejich užitnou hodnotu, kter† je d†na souhrnem jejich konkrŒtnˆch vlastnostˆ pro použitˆ.
Jakost vl†kna je charakterizov†na některŠmi společnŠmi znaky, jako jsou vlastnosti geometrickŒ (dŒlka, tloušťka, tvar), fyzik†lně mechanickŒ (pevnost, tažnost, pružnost), fyzik†lně chemickŒ (sorpce, bobtnavost, odolnost vůči některŠm chemik†liˆm, vlhkost apod.), optickŒ (barva, lesk), tepelně izolačnˆ a elektrickŒ.
Vlastnosti vl†ken se projevujˆ ve vlastnostech textiliˆ buď přˆmo (zejmŒna chemickŒ vlastnosti) nebo nepřˆmo. Vzhledem k rozsahu a zaměřenˆ tŒto knihy jsou uvedeny pouze vybranŒ vlastnosti vl†ken.
Vlastnosti vl†ken souvisejˆ s : a) chemickŠm složenˆm b) způsobem vŠroby c) kombinacˆ obou Popisujˆ:
a) zpracovatelnost b) užitnost
c) trvanlivost
3.1.1 Základní vlastnosti elastanových vláken:
Elastomerov† vl†kna [1] majˆ vzhledem ke svojˆ chemickŒ struktuře vysokou tažnost a rychlou schopnost zotavenˆ se po deformaci ř†dově ve stovk†ch %. Vl†kna se vyznačujˆ dobrou st†lostˆ proti potu, tukům a čistˆcˆm prostředkům. V porovn†nˆ s pryžˆ jsou elastanov† vl†kna lehčˆ, jemnějšˆ, odolnějšˆ vůči oděru a UV z†řenˆ, st†lejšˆ a barvitelnŒ řadou barviv. Nejčastěji se použˆvajˆ v podobě hedv†bˆ, obvykle opředenŒ bavlněnŠmi, visk—zovŠmi nebo polyamidovŠmi vl†kny.
Elastick† vl†kna [12] se takŒ nazŠvajˆ elastomery a jsou definov†na jako vl†kna, kter†
se nechajˆ rozt†hnout na nejmŒně trojn†sobnou dŒlku a po uvolněnˆ tˆhy se vr†tˆ na (tŒměř) původnˆ rozměr.
Elastomery se často rozdělujˆ na:
Elastany – polymery s obsahem nejmŒně 85 % segmentovanŒho polyuretanu.
Elastodieny – vl†kna sest†vajˆcˆ z přirozenŒho nebo syntetickŒho polyisoprenu, zˆskanŒho předevšˆm z kaučuku. Vl†kna jsou sice levnějšˆ než elastany, ale jsou velmi n†chyln† proti vlivům světla, tepla atd. Proto je dne tŒměř zcela nahradily elastany.
Pod tento pojem nespadajˆ vl†kna a přˆze, kterŒ zˆskaly urřitou pružnost mechanickŠm nebo pneumatickŠm tvarov†nˆm nebo chemickou modifikacˆ, jako např.
zkadeřenŒ polyesterovŒ vl†kno.
ChemickŒ složenˆ a vŠroba elastanu:
Elastičnost vl†kna se dos†hne chemickŠm spojenˆm dvou segmetnů:
KrystalickŠm, polyuretanovŠ tvrdŠ segment (kr†tkŠ molekulovŠ řetězec s vysokŠm bodem t†nˆ) se střˆd† s amorfnˆm, měkkŠm segmentem z polyesteru nebo polyeteru (dlouhŠ řetězec, tavˆcˆ se přˆ 30 – 40 ™C). Při vŠrobě je možnŒ přizpůsobit v širokŒm rozsahu pružnost a pevnost a určit matov†nˆ nebo průhlednost vl†kna. Vl†kno se vyr†bˆ jen ve formě hedv†bˆ, protože m† jen malou pevnost v oděru, musˆ se pro některŒ textilnˆ vŠrobky ovinout (připř†d†nˆm nebo skanˆm) odolnějšˆm druhem vl†kna a tˆm vytvořit přˆzi s ochrannŠm pl†štěm kolem elastickŒho j†dra.
Prvnˆ vŠrobky přišly na trh v roce 1959. VŠrobky DuPont (Spandex), Invista (Lycra) Jsou snadno deformovatelnŒ a deformace je z většˆ č†sti vratn†. TypickŠ elastomer m† schopnost prakticky ‹plnŒho elastickŒho zotavenˆ po deformaci ř†dově ve stovk†ch procent. Jsou charakteristickŒ tzv. entropickou elasticitou, kdy napětˆ σ je
‹měrnŒ teplotě T a funkci deformace ε
σ = NRT * [(1+ ε)-(1+ ε)-2] (1)
Zde N je počet molů polymernˆch řetězců na jednotku objemu a R je univers†lnˆ plynov† konstanta. Z†vislost napětˆ na deformaci je konk†vně rostoucˆ a monot—nnˆ.
Entropick† elasticita je způsobena speci†lnˆm uspoř†d†nˆm řetězců a přechodem ze
sbalenŒ formy (klubko) do protaženŒ formy a zpět. Eleastomery se použˆvajˆ při teplot†ch T vyššˆch než je jejich teplota zeskelněnˆ Tg.
PolyuretanovΠelastomery:
Jako elastomery [1] se podle doporučenˆ ASTM (American Society of Testing an Materials) označujˆ materi†ly, kterŒ jsou za norm†lnˆ teploty schopnŒ protaženˆ o nejmŒně dvojn†sobek svŒ dŒlky a po odstraněnˆ napětˆ prakticky okamžitŒho zkr†cenˆ na přibližně původnˆ dŒlku. Zatˆm nedostižitelnŠ je vulkanizovanŠ přˆrodnˆ kaučuk, kterŠ je schopen prakticky ‹plnŒho zotavenˆ z opakovanŠch deformacˆ až o 400 %.
Z molekul†rnˆho hlediska znamen† elastomernˆ chov†nˆ možnost polymeru bŠt za běžnŠch teplot ve dvou stavech. V relaxovanŒm stavu (kde jsou polymernˆ řetězce sbalenŒ do klubek) a protaženŒm stavu s napjatŠmi řetězci. RelaxovanŠ stav musˆ bŠt dostatečně stabilnˆ a polymer musˆ mˆt dostatečnou vnitřnˆ pohyblivost řetězců, aby byl schopen snadnŒ deformace a rektrakce (teplota zeskelněnˆ musˆ bŠt tedy pod běžnŠmi teplotami vzduchu). To vyžaduje silně ohebnŒ řetězce se slabŠmi meziřetězcovŠmi vazbami. Pro dobrŒ zotavenˆ je potřeba zajistit mezimolekul†rnˆ přitažlivost poměrně dlouhŒho dosahu. Na druhŒ straně musˆ existovat systŒm z†bran pro molekul†rnˆ tok v protaženŒm stavu. Těmto požadavkům vˆce či mŒně vyhovuje řada segmentovanŠch blokovŠch kopolymerů. MěkkŒ flexibilnˆ segmenty se u těchto l†tek střˆdajˆ s tuhŠmi (obyčejně krystalickŠmi) ‹seky. Pro vl†knařskŒ ‹čely vyhovujˆ požadavkům na elastomery předevšˆm segmentovanŒ polyuretany, i když jde ve skutečnosti o kopolymery, kde polyuretanovŒ můstky spojujˆ měkkŒ a tvrdŒ segmenty.
MěkkŒ segmenty tvořˆ většinou alifatickŒ polyŒtery nebo kopolyestery (65-90 % z hmoty vl†kna). Tyto ‹seky přech†zejˆ při makroskopickŒm protaženˆ z neorientovanŒ sbalenŒ formy na protaženŠ tvar. Během protaženˆ se jednotlivŒ řetězce přiblˆžˆ natolik, že dojde ke tvorbě uspoř†danŠch (krystalickŠch) oblastˆ, což vede k zvŠšenˆ tuhosti a pevnosti protaženŒho vl†kna. Po uvolněnˆ takovŒho napětˆ doch†zˆ k porušenˆ krystalitů měkkŠch segmentů (t†nˆ) a n†vratu do původnˆho stavu. Sˆla způsobujˆcˆ n†vrat protaženŠch řetězců do původnˆho sbalenŒho tvaru je d†na předevšˆm entropickŠmi změnami (stejně jako u pryže). Maxim†lnˆ průtah souvisˆ s dŒlkou měkkŠch segmentů.
TvrdŒ segmenty jsou většinou tvořeny aromatickŠmi polymočovinami. Tyto segmenty tvořˆ poměrně rigidnˆ shluky v oblasti, kde jsou sekund†rnˆ vazby často vodˆkovŒ můstky nebo přitažlivŒ sˆly mezi komplan†rnˆmi aromatickŠmi j†dry. Tyto
vazby musˆ bŠt dostatečnŒ, aby nedoch†zelo k molekul†rnˆm prokluzům při napˆn†nˆ vl†ken (to by znamenalo plastickou deformaci). TuhŒ ‹seky nesmˆ bŠt přˆliš blˆzko u sebe, aby neomezovaly vratnŒ deformace ‹seků měkkŠch (navˆc se požaduje, aby měly dostatečně vysokŠ bod t†nˆ omezujˆcˆ plastickŠ tok při vyššˆch teplot†ch). Spojenˆ mezi tvrdŠmi a měkkŠmi ‹seky je realizov†no pomocˆ tzv. uretanovŒ vazby –CO-O-NH. V elastomernˆch vl†knech jsou rozměry tuhŠch segmentů 3-10 μm. Tyto segmenty jsou v neprotaženŒm vl†kně n†hodně orientovanŒ. Pro dalšˆ omezenˆ molekul†rnˆch prokluzů při vysokŠch protaženˆch lze takŒ prov†dět č†stečnŒ zesˆtěnˆ.
Jistou nevŠhodou polyuretanovŠch elastomerů je to, že zotavenˆ je časově z†vislŒ (orientovanŒ tuhŒ segmenty v protaženŒm vl†kně se vracejˆ do mŒně orientovanŒho stavu pomaleji). Na druhŒ straně je možnŒ využˆt pro stabilizaci tvaru tepelnou fixaci (na vzduchu při 175-205 ™C po dobu 20-90 s a v p†ře při 116 ™C po dobu 5-20 min).
Spandexov† vl†kna se vyr†bějˆ z makroglykolů a makrodiizokyan†tů, kterŒ tvořˆ z†klad měkkŠch a tvrdŠch segmentů. Tyto makroradik†ly se pak spojujˆ uretanovŠmi vazbami. VzniklŠ polymer je rozpustnŠ v dimetylformamidu nebo dimetylacetamidu, takže ho lze spř†dat z roztoku jak za mokra, tak i za sucha. Je možnŒ takŒ realizovat reakčnˆ spř†d†nˆ, kdy probˆh† zvl†kňov†nˆ makrodiizokyan†tovŒho prepolymeru se současnou polyadicˆ na vŠslednŠ polymer. Pro některŒ typy polymerů (obsahujˆcˆch mˆsto tvrdŠch polymočovinovŠch segmentů polyuretanovŒ segmenty), lze použˆt i tavnŒ zvl†kňov†nˆ při teplot†ch kolem 200 ™C.
Spandexov† vl†kna se dod†vajˆ obyčejně jako hedv†bˆ v rozsahu jemnostˆ 3- 6000 dtex. Podle typů zvl†kňov†nˆ majˆ buď kruhovŠ průřez (Lycra – zvl†kněnˆ za sucha), nebo laločnatŠ průřez (zvl†kněnˆ za mokra). Obsahujˆ obyčejně 1-5 % matovacˆho prostředku (TiO2). Sˆla do přetrhu se pohybuje kolem 0,5-1,4 cN/dtex (vztaženo na nedeformovanŒ vl†kno) a odpovˆdajˆcˆ tažnost je 400-650 %. Pevnost vztažen† na deformovanŒ vl†kno před přetrhem vyjde 5-7kr†t většˆ. Vl†kna jsou schopna prakticky ‹plnŒho zotavenˆ při cyklickŒm zatěžov†nˆ v rozmezˆ 200-350 %.
Je patrnŒ, že od -40 ™C začˆn† teplotnˆ expanse a ke sr†ženˆ v důsledku parci†lnˆho t†nˆ měkkŠch segmentů doch†zˆ až při 10 ™C. K maxim†lnˆmu sr†ženˆ doch†zˆ při 160 ™C pro polyesterovŠ typ a při 175 ™C pro polyŒterovŠ typ. Teplota měknutˆ je kolem 170 ™C (polyesterovŠ typ) resp. 195 ™C (polyŒterovŠ typ).
Z†kladnˆ vŠhodou těchto elastomerů proti kaučuku je jejich nˆzk† měrn†
hmotnost a zejmŒna barvitelnost jak disperznˆmi, tak i kyselŠmi barvivy.
Vliv organickŠch rozpouštědel na spandexov† vl†kna z†vˆsˆ do značnŒ mˆry na jejich polaritě. Nepol†rnˆ alifatickŒ uhlovodˆky nemajˆ vŠraznŠ vliv. V perchloetylŒnu doch†zˆ pouze k silnŒmu bobtn†nˆ, kterŒ je reversibilnˆ.
Do vl†ken se takŒ přid†vajˆ antioxidanty a UV stabiliz†tory omezujˆcˆ n†chylnost uretanovŠch můstků k degradacˆm oxidačnˆho typu. Odolnost vůči chemik†liˆm je do značnŒ mˆry ovlivněna chemickŠm složenˆm měkkŠch a tuhŠch bloků. Proti hydrolityckŒmu působenˆ jsou odolnějšˆ vl†kna obsahujˆcˆ polyŒterovŒ bloky. Vl†kna obsahujˆcˆ polyesterovŒ bloky zase lŒpe odol†vajˆ oxidaci a mŒně absorbujˆ oleje (kterŒ mohou, pokud jsou nenasycenŒ, urychlit oxidačnˆ procesy).
Vl†kna jsou obecně st†l† na světle. Pro spandexov† vl†kna se obecně nedoporučuje chlornanovŒ bělenˆ (nebezpečˆ porušenˆ polymernˆch řetězců), bez problŒmu lze však použˆt bělenˆ peroxidovŒ. Vl†kna ze segmentovanŠch polyuretanů lze snadno barvit barvivy disperznˆmi, kyselŠmi i kovokomplexnˆmi.
V poslednˆ době se dˆky hemokompabilitě začˆn† s aplikacˆ segmentovanŠch polyuretanů v biomedicˆně. Zajˆmav† je možnost využitˆ těchto elastomerů pro v†z†nˆ oxidačnˆho stavu polyanilˆnu (emeraldin), kterŠ m† nejvyššˆ elektrickou vodivost.
Použˆv† se amidace pevnŠch segmentů obsahujˆcˆ karboxylovŒ skupiny. VŠsledkem je vodivŠ elastomer vhodnŠ např. pro ovˆjenˆ kabelů vysokŒho napětˆ.
3.1.2 Přehled vlastnost‡ textiln‡ch vl…ken určen‹ch pro punčochov• v‹robky:
Na vlastnosti [3] ‹pletů majˆ vliv vlastnosti použitŠch vl†ken
Přˆrodnˆ organick† vl†kna:
Přˆrodnˆ rostlinn† vl†kna jsou dˆky svŠm vlastnostem nenahraditeln†.Majˆ vysokŠ stupeň navlhavosti a nas†klivosti, zajišťujˆ vysokŠ komfort nošenˆ z hlediska fyziologickŠch vlastnostˆ v lŒtě i zimě. Rostlinn† vl†kna Jsou tvořenŒ organickou l†tkou – celul—zou(makromolekul†rnˆ l†tka), kter† tvořˆ stěny rostlinnŠch buněk. Přˆrodnˆ vl†kna živočišn† jsou tvořena bˆlkovinami, kterŒ jsou sestavenŒ ze z†kladnˆch aminokyselin.
Bavlna:
Přˆrodnˆ rostlinnŒ vl†kno ze semen.
Vlastnosti – působenˆm slunečnˆho z†řenˆ postupně žloutne a ztr†cˆ pevnost. M† dobrŒ elektroizolačnˆ a tepelně izolačnˆ vlastnosti. V lihu sodnŒm bobtn† (merceruje), hladšˆ povrch vl†ken odr†žˆ světlo (nabude lesku). Působenˆm miner†lnˆch kyselin v z†vislosti na teplotě a koncentraci doch†zˆ k hydrolŠze. Bavlněn† vl†kna se vyznačujˆ vysokou pevnostˆ za mokra, dobrou absorpčnˆ vlastnostˆ, nˆzkou rovnoměrnostˆ vl†ken. Bavlněn†
vl†kna se směsujˆ se syntetickŠmi vl†kny – PA, PE – za ‹čelem zvŠšenˆ pevnosti a st†losti tvaru.
Len:
Přˆrodnˆ rostlinnŒ vl†kno ze stonku (lŠkovŠ vl†kna).
Vlastnosti – Lněn† vl†kna jsou odoln† při teplotě do 120 oC, při vyššˆch teplot†ch ztr†cejˆ barvu. –činkem slunečnˆho z†řenˆ postupně ztr†cejˆ pevnost. Tepeln† vodivost je velk†, tvarov† st†lost horšˆ než u bavlny (lněnŒ tkaniny ztr†cejˆ žehlenˆm rychle danŠ tvar). Pevnostˆ a trvanlivostˆ je len st†le vŠznamnou textilnˆ surovinou.
Vlna:
Přˆrodnˆ organickŒ vl†kno ze srsti zvˆřat.
Vlastnosti – zvl†štnˆ vlastnostˆ je plstivost. DlouhodobŠm působenˆm teploty 100 oC vlna křehne, při 130oC se rozkl†d†, uhelnatˆ při 205 – 300oC. Působenˆm slunečnˆho z†řenˆ kles† pevnost vl†kna. M† dobrŒ elektroizolačnˆ vlastnosti a velmi dobrŒ tepelně izolačnˆ vlastnosti.
Chemick† organick† vl†kna:
Visk—zov† vl†kna:
Jsou to chemick† organick† vl†kna z přˆrodnˆch polymerů rostlinnŒho původu. Majˆ vŠhodnŒ fyziologickŒ vlastnosti a dobrou barvitelnost, proto jsou považov†na za velmi dobrou surovinu pro směsov†nˆ. Dalšˆ vŠhodou je přˆjemnŠ omak. Mezi nevŠhody patřˆ nˆzk† pevnost a nˆzk† tvarov† st†lost.
Vlastnosti – vl†kna majˆ vysokou bobtnavost, kter† je spojen† s malou pevnostˆ a velkou plastickou tažnostˆ za mokra. Z hlediska zpracovatelskŠch vlastnostˆ majˆ vl†kna malŠ sklon ke vzniku elektrostatickŒho n†boje, majˆ tvarovou st†lost za mokra a za sucha, malŠ sklon k fibrilaci vl†ken a k tvorbě žmolku.
Polyamidov† vl†kna:
Jsou to chemick† organick† vl†kna ze syntetickŠch polymerů. Typickou vlastnostˆ vl†ken je jejich snadn† ‹držba, vysok† pevnost, odolnost vůči oděru a ohybu. DobrŒ elastickŒ vlastnosti. Jejich typickou nevŠhodou je nˆzk† teplota měknutˆ, mal† st†lost vůči světlu a mŒně přˆjemnŠ omak.
PA vl†kna jsou podle způsobu vŠroby a vŠchozˆ suroviny dělena na:
- vl†kna běžnŠch typů – PA 6, PA 6.6, PA 11
- vl†kna mŒně běžnŠch typů – PA 4, PA 4.6, PA 5,6, PA 6.10, PA 7, PA 7.6,PA8.6., PA 9, PA 9.6
- vl†kna z vysoce aromatizovanŠch polyamidů a aramidy – Kevlar, Nomex.
Vlastnosti – jsou termoplastickŒ, tavitelnŒ, sr†žlivŒ, podlŒhajˆ fotodegradaci. Majˆ vysokŠ sklon k tvorbě elektrostatickŒho n†boje, dobrou tvarovou st†lost, odolnost vůči fibrilaci, velkŠ sklon ke žmolkovitosti.
Polyesterov† vl†kna:
Chemick† organick† vl†kna ze syntetickŠch polymerů Vyr†bějˆ se jako:
- typ norm†lnˆ
- typ speci†lnˆ – modifikovanŒ buď chemicky nebo fyzik†lně. Vznikajˆ polyesterov† vl†kna se snˆženŠm sklonem ke žmolkovitosti, s upravenou sr†žlivosti apod.
Vlastnosti – navlhavost je nˆzk†. Vl†kna se vyznačujˆ vysokou pevnostˆ za mokra.
Polyakrylonitrilov† vl†kna:
Chemick† organick† vl†kna ze syntetickŠch polymerů Dva typy:
- norm†lnˆ – vˆc než z 85 % vyrobenŠ z akrylonitrilu - modakrylovŠ typ
vlastnosti – vysoce hořlavŒ, při teplotě nad 120 oC žloutnou, odolnost vůči oděru je nižšˆ, navlhavost poměrně nˆzk†, při zpracov†nˆ doch†zˆ ke vzniku elektrostatickŒho n†boje, nepodlŒhajˆ fotodegradaci.
Polypropylenov† vl†kna:
Chemick† organick† vl†kna ze syntetickŠch polymerů. PolypropylenovŒ a polyethylenovŒ jsou hlavnˆmi typy polyolefinovŠch vl†ken.
Vlastnosti – nižšˆ měrn† hmotnost než voda, velmi dobr† tepeln† a izolačnˆ vlastnost.
St†lost vůči působenˆ většiny chemik†liˆ. PodlŒhajˆ fotodegradaci. Majˆ menšˆ sklon k tvorbě elektrostatickŒho n†boje při zpracov†nˆ, mal† st†lost tvaru a sklon ke žmolkovitosti. Velmi dobr† pevnost, pružnost, odolnost vůči oděru, lepšˆ termoizolačnˆ vlastnosti než vlna. Jsou schopn† rychlŒho transportu vody – přˆjemnŒ při styku s pokožkou.
Polyuretanov† vl†kna:
Chemick† organick† vl†kna ze syntetickŠch polymerů. Nejčastěji použˆv†n – segmentovanŠ polyuretan (spandex).
Vlastnosti – vysok† tažnost a schopnost zotavenˆ se po deformaci. Vyznačujˆ se dobrou st†lostˆ vůči potu, tuku a čistˆcˆm prostředkům. V porovn†nˆ s pryžˆ jsou lehčˆ, jemnějšˆ, odolnějšˆ vůči oděru a UV z†řenˆ, st†lejšˆ a barvitelnŒ řadou barviv. Nejčastěji se použˆvajˆ ve formě hedv†bˆ, opředenŒ bavlněnŠmi, visk—zovŠmi nebo polyamidovŠmi vl†kny.
3.1.3 Z…kladn‡ fyzik…lně chemick• a mechanick• vlastnosti vl…ken:
TAB 6 Vlastnosti vláken
Vl†kna Obsah vlhkosti při RV 65 % a T 25 ›C [%]
Relativnˆ pevnost za sucha [mN.tex-1]
Relativnˆ pevnost za mokra
[%]
Tažnost za sucha
[%]
Tažnost za mokra
[%]
CO 7.5 – 8.5 297 – 470 100 – 110 9 – 10 7 - 11
LI 15.0 440 – 530 115 – 120 0.6 – 1.8 0.7 – 2.2
WO 16.0 – 18.0 89 – 178 78 – 90 25 – 35 25 - 55
VI 11.0 – 14.0 180 – 350 55 – 65 15 – 30 110 - 130
PA 6 4.0 – 4.4 400 – 600 80 – 90 30 – 60 105 - 125
PA 6.6 4.1 – 4.5 400 – 600 80 – 90 30 – 60 105 - 125
PE 0.4 – 0.6 400 – 600 95 – 100 15 – 40 100 - 105
PC 1.0 – 1.5 200 – 350 80 – 95 16 – 36 100 - 120
PP 0 250 – 600 100 15 – 30 100
EA 0.5 – 1.5 50 – 120 100 400 – 700 100
3.1.4 Geometrické vlastnosti
Z†kladnˆ charakteristikou vl†ken [1] je jejich ohebnost, kter† umožňuje formov†nˆ přˆzˆ a dalšˆch nadvl†kennŠch ‹tvarů. Ohebnost vl†ken souvisˆ s modulem pružnosti E a momentem setrvačnosti přˆčnŒho řezu I (pro kruhovŒ vl†kno poloměru d
je 64
*d4
I
) (2). Jako měřˆtko ohebnosti je možno použˆt parametr definujˆcˆ
ohebnost
M R
Fe l
* ) (3), kde M je ohybovŠ moment a R je poloměr křivosti vl†kna.
Pro průhyb nosnˆku platˆ, že M *R E*I (4). Pro kruhov† vl†kna o průměru d je tedy
* 4
* 64
d Fe E
(5)
Je patrnŒ, že pro vl†kna s vyššˆm modulem E bude třeba k zachov†nˆ ohebnosti použˆt menšˆ průměr. Průměr vl†kna pro zadanou ohebnost je pak nepřˆmo ‹měrnŠ čtvrtŒ odmocnině z modulu. Tj. 14
E (6). Vl†kna s vysokŠm modulem tedy budou muset mˆt menšˆ průměr, aby byla zachov†na postačujˆcˆ ohebnost. Ohebnost je takŒ nepřˆmo
‹měrn† čtvrtŒ mocnině tloušťky. Bylo zjištěno, že pro tloušťky kolem 30-40 œm jsou vl†kna již přˆliš tuh† (neohebn†) a nehodˆ se pro vŠrobu staplovŠch přˆzˆ. Tloušťka
přˆrodnˆch vl†ken se naštěstˆ pohybuje v rozmezˆ 10-40 œm a syntetickŠch vl†ken v rozmezˆ 10-25 œm.
V textilnˆ praxi se pro vyj†dřenˆ tloušťky vl†ken standardně použˆv† jemnost (měrn†
line†rnˆ hmotnost) (jednotky [tex]). Jemnost T je definov†na jako hmotnost vl†kna m[g]
na jednotku jeho dŒlky l (v jednotk†ch [tex] to jsou gramy na 1 km). Obecně tedy platˆ, že
* *
* S
l S l l
T m (7)
Kde S je plocha přˆčnŒho řezu a ρ je měrn† hmotnost (hustota) vl†kna.
DŒlka vl†ken rozhoduje o zpracovatelnosti a využitˆ pevnosti vl†ken v pevnosti přˆze.
Přˆ použitˆ vl†ken v kompozitnˆch struktur†ch se definuje tzv. kritick† dŒlka jako dŒlka vl†kna v matrici, kdy je v rovnov†ze sˆla potřebn† k udrženˆ vl†kna v matrici
i*
s A
F (8) se silou potřebnou k přetrhu vl†kna Fv Av*v (9), kde A resp.i A je v plocha styku vl†kna s matricˆ resp. plocha přˆčnŒho řezu vl†kna, τ je smykovŒ napětˆ mezi vl†knem a matricˆ a v je pevnost vl†kna. Při kritickŒ dŒlce vl†kna je stejn†
pravděpodobnost přetrhu vl†kna jako jeho vytaženˆ z matrice. Pro kruhov† vl†kna o poloměru r je kritick† dŒlka rovna
* 2
* v
c
L r (10)
Pro vl†kna delšˆ než Lc dojde spˆše k jejich přetrhu a je tedy optim†lně využita jejich pevnost. Kr†tk† vl†kna v přˆzi tedy budou spˆše prokluzovat a nepřen†šet napětˆ, což povede ke snˆženi pevnosti přˆze. S ohledem na spřadatelnost a využitˆ pevnosti vl†ken je kritick† dŒlka kolem 10 mm.
3.1.5 Mechanické vlastnosti
MechanickŒ vlastnosti [1] svědčˆ o kvalitě vl†ken zejmŒna pro technickŒ ‹čely, kde se obvykle vyžaduje odolnost vůči tahovŠm deformacˆm resp. komplexnˆm deformacˆm zahrnujˆcˆm i tah. MechanickŒ charakteristiky jsou z†vislŒ na chemickŒm složenˆ vl†ken, molekulovŒ hmotnosti polymernˆch řetězců a podmˆnk†ch zvl†kňov†nˆ
resp. fixace. Většinou se měřˆ odezva na vnějšˆ sˆly resp. deformace ve zvolenŒm způsobu nam†h†nˆ. Volˆ se buď jednoosŒ nam†h†nˆ (tah, tlak) nebo vˆceosŒ nam†h†nˆ (krut, ohyb). S ohledem na opakov†nˆ se rozlišuje nam†h†nˆ prostŒ a cyklickŒ a s ohledem na čas jde o statickŒ, časově z†vislŒ (relaxace napětˆ, creep) a dynamickŒ nam†h†nˆ. Z†ležˆ na tom, zda jde o nam†h†nˆ do přetrhu (ultimativnˆ) nebo v oblastech kdy nedoch†zˆ k porušenˆ vl†ken. Existuje tedy velkŒ spektrum různŠch způsobů nam†h†nˆ, kterŒ poskytujˆ různŒ informace o mechanickŠch projevech vl†ken.
Zpracov†nˆ a interpretace mechanickŠch experimentů vyžaduje tvorbu modelů charakterizujˆcˆch minim†lně souvislosti mezi deformacˆ, napětˆm a časem, přˆpadně teplotou.
Deformačnˆ vlastnosti:
Deformace [5] je změna tvaru tělesa způsoben† vnějšˆmi silami. Jevy, kterŒ pozorujeme při působenˆ vnějšˆch sil na textilnˆ vl†kno charakterizujˆ tzv. mechanickŒ vlastnosti vl†ken.
Je to předevšˆm deformace vl†ken, přˆzˆ nebo hotovŠch vŠrobků tahem, ohybem, z†krutem atd.
MechanickŒ vlastnosti vl†ken jsou důležitŠm ukazatelem, neboť podle nich se hodnotˆ jejich užitkovŒ vlastnosti – pevnost, tažnost, pružnost, měkkost, plastičnost, křehkost, pevnost v r†zu, houževnatost, ohebnost apod.
Při sledov†nˆ těchto vlastnostˆ zůst†vajˆ podmˆnky, ve kterŠch je vl†kno pozorov†no, konstantnˆ – např. teplota a relativnˆ vlhkost okolˆ, chemickŒ složenˆ a optickŒ vlivy okolˆ – některŒ tyto podmˆnky mohou mˆt podstatnŠ vliv na mechanickŒ vlastnosti vl†ken.
Při pružnŒ deformaci platˆ Hookův z†kon – zatˆženˆ je ‹měrnŒ dlouženˆ. Od určitŒ meze, označovanŒ jako mez pružnosti, začˆn† povolovat soudržnost hmoty. Což se projevˆ tˆm, že dalšˆ deformaci klade vl†kno již menšˆ odpor a někdy se napnutˆ i snˆžˆ. Při určitŒ deformaci se zatˆženˆ uvolnˆ přetrženˆm vl†kna. Rychlost deformace se měřˆ dobou potřebnou k přetrhu.
Pevnost:
Pevnost [5] je jednou ze z†kladnˆch vlastnostˆ vl†ken. Rozezn†v†me různŒ druhy – pevnost v tahu, ohybu, krutu, oděru atd.
Nenˆ-li pevnost blˆže označen†, rozumˆ se tˆm pevnost v tahu – sˆla potřebn† k přetrženˆ materi†lu. Vyjadřuje se v N, mN, cN, přˆpadně se ud†v† měrn† (specifick†) pevnost v N/mm2, nebo cN/dtex. TakŒ se vyjadřuje tzv. trhacˆ dŒlkou, což je dŒlka v km, při kterŒ se vl†kno přetrhne vlastnˆ vahou. U nekonečnŠch vl†ken se ud†v† často pevnost ve smyčce nebo uzlu. Pevnost ve smyčce se ud†v† přˆmo v cN/dtex, nebo v % dvojn†sobnŒ pevnosti v tahu (relativnˆ pevnost ve smyčce). Je zpravidla nižšˆ než pevnost v tahu a ukazuje, jak je vl†kno ohebnŒ nebo křehkŒ. Pevnost v uzlu se obvykle ud†v† v cN/dtex.
Tažnost:
Při zatˆženˆ [5] vznik† ve vl†kně vnitřnˆ napnutˆ, kterŒ m† za n†sledek změnu jeho dŒlky. Protaženˆ je změna dŒlky při určitŒm zatˆženˆ – jejˆ velikost vyjadřuje citlivost materi†lu vůči zatˆženˆ. Z†vislost protaženˆ na zatˆženˆ se zjišťuje na trhacˆm přˆstroji. Vznikne trhacˆ pracovnˆ křivka, kter† m† pro každŠ druh materi†lu charakteristickŠ průběh.
Pružnost:
ElastickŒ vlastnosti [5] patřˆ u vl†kennŠch surovin k nejcennějšˆm. Vl†kno s velkou hodnotou pružnosti m† velkŠ vŠznam pro užitkovŒ vlastnosti textiliˆ.
Rozezn†v†me elastickŒ vlastnosti vl†ken v tahu, ohybu, tlaku apod. Pružnost je vlastnost materi†lu, kter† způsobuje, že se materi†l po odstraněnˆ zatˆženˆ snažˆ zaujmout původnˆ tvar.
Pružnost v tahu m† vŠznam pro zpracov†nˆ vl†ken nebo přˆzˆ. Z hlediska užitkovŠch vlastnostˆ textilnˆch vŠrobků m† většˆ vŠznam hodnota pružnosti, určovan†
při opakovanŒm nam†h†nˆ.
Vl†kno se jeho tahem deformuje po dŒlce. Když pomine tah, projevˆ se nejprve elastickŒ vlastnosti vl†kna – tzv. okamžitŒ elastickŒ protaženˆ – je to č†st deformace, kter† prakticky zmizˆ ihned po uvolněnˆ zatˆženˆ, kterŒ deformaci způsobilo.
Druh† č†st elastickŒho protaženˆ je tzv. elastickŒ protaženˆ z†vislŒ na čase – tato deformace po odstraněnˆ zatˆženˆ postupně mizˆ – dopružov†nˆ, zotavenˆ, vysoce elastick† deformace, sekund†rnˆ elastickŒ protaženˆ, elastick† hystereze.
Při trvalŒm zatˆženˆ zůst†v† vl†kno, i když na něj přestane působit vnějšˆ zatˆženˆ, protaženŒ nad původnˆ dŒlku – protaženˆ st†lŒ, plastickŒ, nevratnŒ, ireverzibilnˆ, zbytkovŒ….
CelkovŒ protaženˆ je součet elastickŒho a trvalŒho protaženˆ.
4. Experiment…ln‡ č…st
Cˆlem bylo zkoumat vybranŒ mechanickŒ vlastnosti elastanovŠch vl†ken a to pevnost (sˆla potřebn† k přetrženˆ materi†lu), tažnost (změna dŒlky materi†lu při přetrhu), pružnost (změna dŒlky materi†lu při určitŒm zatˆženˆ).
Postup byl n†sledujˆcˆ:
4.1 Př‡prava vzorku Zjištěnˆ jemnosti materi†lu:
Od každŒho druhu Elastanu bylo 5x nav†ženo určitŒ dŒlkovŒ množstvˆ a to 100 m.
Z pěti hodnot jemnosti byla určen† vŠsledn† jemnost Elastanu průměrem (viz.vypočˆtanŒ hodnoty).
- E1 = 53, 214 Tex - E2 = 23, 098 Tex - E3 = 89, 054 Tex - E4 = 42, 124 Tex
MikroskopickΠpohledy:
Od každŒ přˆze byl zaznamen†n mikroskopickŠ pohled před a po deformaci (viz. Obr.3 ,4 ,5, 6).
Přˆze byla sledov†na nejprve před deformacˆ a to v klidnŒm stavu, potŒ po přetrhu na stroji Instron.
Z obr†zků je zřejmŒ, že poškozenˆ přˆze E4 nenˆ tolik razantnˆ, jako např. u přˆze E1.
Obr.3 Pohled na př•zi E1
Obr. 4 Pohled na př•zi E2
Obr.5 Pohled na př•zi E3
Obr. 6 Pohled na př•zi E4
4.2 Měřen‡
Byla provedena tahov† zkouška [8] pro stanovenˆ pevnosti, tažnosti, pružnosti.
Materi†l byl nam†h†n silou tak, že došlo k jeho přetrženˆ. Na vl†kno působila postupně rostoucˆ sˆla, doch†zelo k prodlouženˆ vl†kna až do konečnŒho přetrhu. Průběh zkoušky charakterizuje tahov† křivka, kter† zobrazuje z†vislost působˆcˆho napětˆ na deformaci.
Z grafu vyplŠv†, že při zatěžov†nˆ od nuly se do určitŒ meze měnˆ deformace line†rně.
Tato mez se označuje jako mez ‹měrnosti a je to oblast platnosti Hookova z†kona. Za mezˆ ‹měrnosti doch†zˆ ke zrychlenˆ deformace, vztah mezi napětˆm a deformacˆ již nenˆ line†rnˆ. Přesto až do meze pružnosti je deformace elastick†, tj. po odezněnˆ působenˆ napětˆ se deformace vr†tˆ až k nulovŒ hodnotě. Za mezˆ pružnosti doch†zˆ k trvalŒ, nevratnŒ deformaci (oblast plastickŒ deformace).
Obr.7 Tahov‡ křivka vl‡kna
Protaženˆ:
ElastickŒ – č†st deformace, kter† prakticky zmizˆ ihned po uvolněnˆ zatˆženˆ Dopružov†nˆ – deformace po odstraněnˆ zatˆženˆ postupně mizˆ, zotavenˆ materi†lu TrvalŒ – vl†kno zůst†v† protaženŒ na původnˆ dŒlku i po odstraněnˆ vnějšˆho zatˆženˆ
Obr. 8 Druhy protažen•
εc ……je celkovŒ protaženˆ, tj. změna dŒlky (v % původnˆ dŒlky) vznikl† působenˆm vnějšˆ sˆly.
εe……je elastickŒ protaženˆ okamžitŒ. Je to ta č†st celkovŒho protaženˆ, o kterou se materi†l po přerušenˆ působenˆ vnějšˆ sˆly ihned vr†tˆ.
εd……je dopružov†nˆ, tj. elastickŒ protaženˆ z†vislŒ na čase ( č†st celkovŒho protaženˆ, o kterou se materi†l po určitŒ době vr†tˆ).
εt……je trvalŒ protaženˆ, tj. č†st celkovŒho protaženˆ, o kterou zůstane materi†l st†le prodloužen.
4.2.1 Pevnost, tažnost:
PoužitŒ zařˆzenˆ:
Univers†lnˆ trhacˆ stroj Instron 4410 NastavenŒ parametry:
- upˆnacˆ dŒlka 50 mm - rychlost 500 mm/min - předpětˆ 20 cN
Od každŒho Elastanu bylo testov†no 50 vzorků.
Postup řešenˆ:
Materi†l byl upnut do čelistˆ stroje a n†sledně nam†h†n až do přetrhu.
TAB 7 Tažnost [mm]
Druh přˆze E1 E2 E3 E4
Průměrn† tažnost [mm] 422,7 207 318 333,3
TAB 8 Pevnost [cN/tex]
Druh přˆze E1 E2 E3 E4
Průměrn† pevnost[cN/tex] 4,258 10,746 4,534 7,162
V n†sledujˆcˆch grafech jsou uvedeny průměrnŒ pracovnˆ křivky všech Elastanů.
Body vratnŒ a trvalŒ deformace byly zˆsk†ny pomocˆ tečen ke křivce a čˆselnŒ hodnoty 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450
Průměrn…
tažnost [mm]
E1 E2 E3 E4
Př‡ze
0 2 4 6 8 10 12
Průměrn…
pevnost [cN/tex]
E1 E2 E3 E4
Př‡ze
Graf 1 Tažnost
Graf 2 Pevnost
potŒ pomocˆ kolmice k ose x a y (viz. TAB 10). Bod trvalŒ deformace můžeme nazvat takŒ jako maxim†lnˆ specifickŒ napětˆ, což je napětˆ, do kterŒho nedojde k narušenˆ přˆze.
TAB 10 Deformace
Vratn… deformace
Druh př‡ze E1 E2 E3 E4
Specifick• napět‡ [cN/tex] 0,4 0,8 0,4 0,7
Poměrn• prodloužen‡ [%] 255 165 320 245
Trval… deformace
Specifick• napět‡ [cN/tex] 0,8 1,8 0,9 1,4
Poměrn• prodloužen‡ [%] 340 220 410 335
Graf 3 Pracovn• křivka př•ze E1
Žlutou barvou jsou vyznačeny body vratnŒ a trvalŒ deformace. Hodnoty viz. TAB 10.
Poč†tečnˆ modul pružnosti v tahu E je definov†n jako derivace pracovnˆho diagramu v poč†tku. Jde o směrnici tečny v poč†tku k pracovnˆmu diagramu přˆze.
MPa tg
E 0,0015
255 4 ,
0
(11)
Jemnost:
T = 53,214 tex
Při tahovŒ zkoušce doch†zelo k přetrhu opředů přˆze na 3 - 5 mˆstech. Elastan se d†le napˆnal a k přetrhu celŒ přˆze došlo cca po 6 sec.
Graf 4 Pracovn• křivka př•ze E2
Žlutou barvou jsou vyznačeny body vratnŒ a trvalŒ deformace. Hodnoty viz. TAB 10.
Poč†tečnˆ modul pružnosti:
MPa tg
E 0,0048
165 8 ,
0
(12)
Jemnost:
T = 23,098 tex
Při tahovŒ zkoušce doch†zelo k přetrhu opředů na jednom mˆstě, n†sledně se přetrhla cel† přˆze.
Graf 5 Pracovn• křivka př•ze E3
Žlutou barvou jsou vyznačeny body vratnŒ a trvalŒ deformace. Hodnoty viz. TAB 10.
Poč†tečnˆ modul pružnosti:
MPa tg
E 0,0012
320 4 ,
0
(13)
Jemnost:
T = 89,054tex
Při tahovŒ zkoušce doch†zelo nejednou k přetrhu celŒ přˆze i opředů.
Graf 6 Pracovn• křivka př•ze E4
Žlutou barvou jsou vyznačeny body vratnŒ a trvalŒ deformace. Hodnoty viz. TAB 10.
Poč†tečnˆ modul pružnosti:
MPa tg
E 0,0029
245 7 ,
0
(14)
Jemnost:
T = 42,124tex
Při tahovŒ zkoušce bylo ověřeno, že tato přˆze byla nejvˆce přetrhov†. Nejprve přetrh opředů na 5 - 8 mˆstech, n†sledně přetrh celŒ přˆze.
Graf 7 Průměrnƒ pracovn• křivky
Tato průměrn† pracovnˆ křivka porovn†v† všechny čtyři přˆze. Zobrazuje intervaly spolehlivosti. Je zde patrnŒ, že u přˆze E3 došlo k největšˆmu prodlouženˆ a u přˆze E2 je potřeba nejvyššˆho napětˆ pro přetrh.
Nejvyššˆ modul pružnosti byl naměřen u přˆze E2.
Nejvˆce přetrhov† byla přˆze E4, čˆmž se snižujˆ vlastnosti KEP.
4.2.2 Cyklické namáhání:
PoužitŒ zařˆzenˆ:
Trhacˆm přˆstroj Instron 4410 NastavenŒ parametry:
- upˆnacˆ dŒlka 50 mm - rychlost 500 mm/min - předpětˆ 20 cN
- prodlouženˆ 30 % (při nastavenˆ 15 % se opředy při poslednˆm cyklu přethaly) - doba relaxace 30 sec.
- sˆla 2 N
Od každŒho Elastanu bylo testov†no 10 vzorků.
Postup měřenˆ:
Při měřenˆ se vych†zelo z parametrů určenŠch při stanovenˆ pevnosti a tažnosti.
Z průměrnŒ tažnosti každŒho elastanu bylo vypočˆt†no 30% z celkovŒ hodnoty (viz.
vypočˆtanŒ hodnoty) a vŠsledn† hodnota byla nastavena na stoji Instron. Materi†l byl upnut do čelistˆ stroje a nam†h†n v deseti cyklech.
Obr. 6 Cyklické namáhání
εel I.………… prim†rnˆ elastickŒ protaženˆ.
εel II.…………dopružov†nˆ, zotavenˆ, vysoce elastick† deformace, sekund†rnˆ elastickŒ protaženˆ, elastick† hystereze.
εzb……….st†lŒ, plastickŒ, nevratnŒ, zbytkovŒ protaženˆ.
εcelk.…………součet elastickŒho a trvalŒho protaženˆ
TAB 11 Naměřenƒ hodnoty cyklu E1
Prodloužen‡
[mm]
S‡la [N]
0 0,048
153,1013 0,384
153,1368 0,384
-20,3165 0
0 0,4
193,4657 0,765
193,5209 0,77
-17,847 0
0 0,035
218,7771 1,149
218,8259 1,154
-14,6069 0
0 0,03
335,1341 1,323
335,1785 1,323
-46,1949 0
0 0,011
379,5757 1,689
379,6201 1,691
-50,4635 -0,819
ZbytkovŒ protaženˆ:
l mm l
l 6,6
50 50 6201 , 379
0
0
(15)
Přˆze zůstala trvale prodloužena o 6,6 mm.
TAB 12 Naměřenƒ hodnoty cyklu E2
Prodloužen‡ S‡la [N]
[mm]
0 0,043
151,8436 0,36
151,8791 0,357
-50,7235 -0,255
0 0,04
183,6504 0,733
183,6993 0,736
-50,5513 -0,773
0 0,04
204,6002 1,098
204,5957 1,09
-50,5046 -0,709
0 0,038
222,8212 1,471
222,8612 1,476
-50,5679 -0,73
0 0,038
241,3534 1,828
241,4023 1,834
-50,3768 -0,207
ZbytkovŒ protaženˆ:
mm 8 , 50 3
50 4023 ,
241
Přˆze zůstala trvale prodloužena o 3,8 mm.
TAB 13 Naměřenƒ hodnoty cyklu E3
Prodloužen‡
[mm]
S‡la [N]
0 0,035
251,6861 0,558
251,7216 0,561
-2,23 0
0 0,016
310,469 1,119
310,5134 1,122
-49,1747 -0,011
0 0,003
342,5647 1,686
342,618 1,683
-49,5569 -0,142
0 0,005
365,7454 2,244
365,781 2,244
-49,3736 -0,078
0 0,008
386,793 2,808
386,8463 2,816
-49,5102 -0,107
ZbytkovŒ protaženˆ:
mm 7 , 50 6
50 8463 ,
386
Přˆze zůstala trvale prodloužena o 6,7 mm.
TAB 14 Naměřenƒ hodnoty cyklu E4
Prodloužen‡
[mm]
S‡la [N]
0 0,067
198,8672 0,424
198,8761 0,421
-49,1569 -0,019
0 0,048
260,6011 0,835
260,21 0,835
-49,488 -0,083
0 0,038
296,2388 1,262
296,2921 1,251
-49,2536 0,067
0 0,032
325,7835 1,646
325,828 1,646
-49,2913 -0,067
0 0,035
355,9149 1,989
355,9594 1,989
-49,5624 -0,118
ZbytkovŒ protaženˆ:
mm 1 , 50 6
50 9594 ,
355
Přˆze zůstala trvale prodloužena o 6,1 mm.
Shrnutˆ vŠsledků:
Doch†zelo k trvalŒ deformaci materi†lu. Přetrh nenastal. Doba relaxace byla stanovena na 30 sec na zač†tku i konci každŒho cyklu. Nastalo trvalŒ, nevratnŒ protaženˆ přˆzˆ.
Bylo vyhodnoceno εzbod každŒ přˆze a to:
εzbE1 = 6,6 mm εzbE2 = 3,8 mm εzbE3 = 6,7 mm εzbE4 = 6,1 mm
Z vŠsledků je patrnŒ, že nejvˆce trvale protažena byla přˆze E1.
4.2.3 Simulace obl•kan‡ kompresn‡ punčochy PoužitŒ zařˆzenˆ:
Siloměr s maxim†lnˆ hodnotou 10 N Postup řešenˆ:
KEP byla na jednŒ straně upevněna k podložce s měřˆtkem a na druhŒ straně smyčkou uv†z†na k siloměru. Provedeno 7 měřenˆ v oblasti n†rtu a v oblasti kotnˆku.
Byla měřena sˆla potřebn† k roztaženˆ punčochy o 1cm, 2cm, 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm z původnˆho obvodu KEP 14 cm.
TAB 15 Simulace oblƒk‡n• kompresn• punčochy
Rozš‡řen‡ [cm] 1 2 3 4 5 6 7
Poměrn… s‡la v n…rtu [N] 0,7 1,9 3,1 4,2 5,3 6,5 7,8 Poměrn… s‡la v kotn‡ku [N] 1,2 2,7 3,6 4,8 5,9 7,1 8,2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Poměrn† sˆla [N]
1 2 3 4 5 6 7
Rozšˆřenˆ [cm]
nárt kotník
Shrnutˆ vŠsledků:
Původnˆ obvod 14 cm se po zatěžov†nˆ nezměnil, nebylo provedeno opakovanŒ nam†h†nˆ, ale pouze orientačnˆ měřenˆ sˆly potřebnŒ k roztaženˆ kompresnˆ punčochy o určitou dŒlku (viz. TAB 15).
Graf 4 Simulace
5. Z…věr
V ‹vodu pr†ce je stručně pops†na historie použˆv†nˆ kompresnˆch elastickŠch punčoch při lŒčbě chronickŒho žilnˆho onemocněnˆ. Je zde zmˆněna i Jakostnˆ jistina RAL – GZ 387, kterou se evropštˆ vŠrobci KEP dodnes řˆdˆ. Ze současnosti je uvedena zmˆnka o speci†lnˆm vl†kně LYCRA s vylepšenŠmi elastickŠmi vlastnostmi.
Cˆlem pr†ce bylo zkoumat vybranŒ mechanickŒ vlastnosti elastanovŠch nitˆ užˆvanŠch v konstrukci kompresnˆch elastickŠch punčoch a to pevnost, tažnost, pružnost.
V teoretickŒ č†sti jsou pops†ny obecnŒ informace o problematice kompresnˆ terapie, vlastnosti kompresnˆch punčochovŠch vŠrobků, vŠroba KEP. D†le jsou zde uvedeny z†kladnˆ užitnŒ vlastnosti vl†ken, takŒ jejich geometrickŒ a deformačnˆ vlastnosti.
Experiment†lnˆ č†st zahrnuje přˆpravu vzorků pro měřenˆ, tj. stanovenˆ jemnosti, mikroskopickŒ pohledy přˆze před a po deformaci, vyhodnocov†nˆ deformačnˆch vlastnostˆ a dosaženŒ vŠsledky.
Cˆlem pr†ce bylo ověřit, zda trvanlivost kompresnˆch punčoch může bŠt 2 roky.
Bylo zjištěno, že vlastnosti KEP se snižujˆ již při prvnˆm navlečenˆ na končetinu.
Trvanlivost KEP je podle n†zoru lŒkařů d†na přev†žně jejich aplikacˆ uživatelem.
Elastan se často vydrolˆ z oblastˆ vˆce nam†hanŠch mˆst. Z dosaženŠch vŠsledků presentovanŠch v diplomovŠch pracˆch vyplŠv†, že nam†h†nˆ nitě v očku je opakovanŒ a dlouhodobŒ, čˆmž doch†zˆ ke struktur†lnˆ změně nitˆ i pleteniny.
Byla provedena simulace oblŒk†nˆ KEP, kdy byla měřena sˆla potřebn†
k roztaženˆ punčochy o určitŠ dŒlkovŠ rozměr (viz. TAB 15). Z vŠsledků bylo zjištěno, že uživatel musˆ KEP rozt†hnout na dvojn†sobek původnˆho obvodu, aby ji mohl bez problŒmu oblŒknout. Původnˆ obvod 14 cm byl roztažen na dvojn†sobek za působenˆ poměrnŒ sˆly 16 N. Z vŠsledků např. přˆze E2 bylo zjištěno, že již při působenˆ sˆly 0,426 N (1,8cN/tex) (viz. TAB 10) doch†zˆ k trvalŒ deformaci přˆze, čˆmž se snižuje i užitn† vlastnost KEP.
