MECHANICKO - FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI SKANÉHO MULTIFILOVÉHO HEDVÁBÍ

MECHANICKO - FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI SKANÉHO MULTIFILOVÉHO HEDVÁBÍ

Bakalářská práce

Studijní program: B3107 – Textil

Studijní obor: 3107R007 – Textilní marketing Autor práce: Šárka Hajská

Vedoucí práce: Ing. Eva Moučková, Ph.D.

Prohlášení

Byla jsem seznámena s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

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

Bakalářskou práci jsem vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé bakalářské práce a konzultantem.

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

Datum:

Podpis:

PODĚKOVÁNÍ

Chtěla bych tímto poděkovat především své vedoucí bakalářské práce Ing. Evě Moučkové, Ph.D. za cenné rady, připomínky, trpělivost a ochotu při vedení mé závěrečné práce. Dále bych ráda poděkovala Ing. Petře Jiráskové za odborné konzultace a trpělivost.

Děkuji Mgr. Milanu Víškovi ze společnosti VAMAFIL, s.r.o., bez kterého by se tato bakalářská práce nikdy neuskutečnila. Děkuji kolektivu pracovníků ve firmě VAMAFIL, s.r.o. a zvláště pak p. Luboši Pospíchalovi za ochotu a poskytnuté informace. Dále děkuji všem pracovnicím laboratoře na Katedře textilních technologii na Technické univerzitě v Liberci za pomoc při měření vzorků. V neposlední řadě bych ráda poděkovala své rodině za podporu v celé délce studia.

ANOTACE

Tématem bakalářské práce je provést rozbor vlivu Koechlinova zákrutového koeficientu na vybrané parametry a mechaniko-fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí.

Literární rešerše je zaměřená na skaní a soukání, skací a soukací stroje, tato část je určená firmě VAMAFIL, s.r.o. Dále je v rešeršní části rozbor vybraných parametrů skaného multifilu, které jsou jemnost, zákrut a seskání, a mechanicko-fyzikální vlastnosti, které jsou poměrná pevnost a tažnost. V experimentální části práce je provedeno měření pevnosti, tažnosti a seskání dvojmo a trojmo skaného multifilu s různou úrovní skacího zákrutu.

Naměřené výsledky jsou vyhodnoceny a statisticky zpracovány. Je hodnocen vliv zákrutového koeficientu na úroveň poměrné pevnosti, tažnosti a seskání skaného multifilu. Na základě existujícího teoretického modelu je proveden výpočet seskání multifilu s různou úrovní zaplnění s cílem stanovit zaplnění odpovídající skanému multifilu.

Klíčová slova

Multifil, Skaná nit, Zákrut, Jemnost, Seskání, Zaplnění, Koechlinův zákrutový koeficient, Pevnost, Poměrná pevnost, Tažnost

ANNOTATION

The topic of the bachelor's thesis is to accomplish an analysis of the influence of Koechlin twist coefficient on chosen parameters and mechanical-physical characteristics of twisted multifilament yarn.

The literal research is focused on twisting and winding process, twisting and winding machines. This part is given to VAMAFIL, s.r.o. company. Moreover there is an analysis of chosen parameters of twisted multifil, which are: fineness, twist and twist take up and mechanical-physical characteristics, which are proportional strength and breaking elongation.

In the experimental part, the following measurements are done: strength, breaking elongation and twist take-up of in two-fold and three-fold twisted multifilament yarn with the different level of the twist. Gained results are evaluated and statistically analysed. Furthermore, the influence of the twist coefficient on the level of the tenacity, breaking elongation and twist take-up of multifil are evaluated. On the basis of the existing theoretical model, the calculation is done with respect to the twist take-up of multifil with the different level of packing density with the goal to state the packing density which corresponds to the twisted multifilament yarn.

Key words

Multifil, Twisted yarn, Twist, Fineness, Twist také-up, Packing density, Koechlin twist coefficient, Strength, Relative strength, Breaking elongation

Symbol/zkratka Jednotka Význam

A [%] Tažnost

d [mm] Průměr

D [mm] Průměr nitě

F [N] Pevnost

CH [%] Relativní chyba

l [km] Délka úseku

l₀ [mm] Upínací délka

l_p [mm] Délka nitě v momentě přetrhu

m [g] Hmotnost

n_i [-] Počet nití

n_v [min] Otáčky vřetene

r [mm] Poloměr

R [cN/tex] Poměrná pevnost

T [tex] Jemnost multifilu

Ts [tex] Jemnost skané nitě

t_(N-1) Kvantil studentova rozdělení

V [mm³] Objem fibril

Vc [mm³] Celkový objem skané nitě

vD [m/min] Rychlost dodávky

Z [m^-1] Počet zákrutů na jednotku délky

Zjn [m^-1] Jmenovitý počet zákrutů na jednotku délky

ZN [m^-1] Naměřený počet zákrutů na jednotku délky

Zs [m^-1] Počet zákrutů na jednotku délky skané

nitě

1/Z [mm] Výška jednoho ovinu

α [ktex^1/2/m] Koechlinův zákrutový koeficient

αs [ktex^1/2/m] Koechlinův zákrutový koeficient pro skané nitě

β [ °] Úhel sklonu fibrily k ose nitě

μ [-] Zaplnění

ρ [kg/m³] Měrná hmotnost (hustota)

φ [-] Využití pevnosti vláken v zakrouceném svazku vzhledem k nezakroucenému svazku

δ [%] Seskání

Ƞ [-] Poissonův poměr příčné kontrakce

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 9

Obsah

Úvod ... 11

TEORETICKÁ ČÁST ... 12

1. Definice pojmů v textilní terminologii ... 12

2. Skaní a skací stroje ... 13

2.1 Prstencový skací stroj ... 14

2.2 Dvouzákrutový skací stroj ... 21

2.3 Roblon Tornado ... 24

2.4 Jednozákrutový stroj s dutým vřetenem ... 27

3. Soukání a soukací stroj ... 30

3.1 Druhy vinutí ... 32

4. Vybrané parametry multifilu a vliv na mechanicko – fyzikální vlastnosti multifilu ... 34

5. Vztahy použité pro statistické zpracování dat ... 42

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST ... 43

6. Vybrané parametry a mechanicko-fyzikální vlastnosti ... 43

6.1 Příprava multifilového hedvábí ... 43

6.2 Výsledky měření vlastností multifilového hedvábí ... 48

6.2.1 Jemnost ... 48

6.2.2 Zákrut ... 49

6.2.3 Seskání ... 52

6.2.4 Zaplnění skaného multifilu ... 58

6.2.5 Poměrná pevnost ... 63

6.2.6 Tažnost ... 68

Závěr ... 73

Literatura ... 76

Seznam obrázku ... 78

Seznam tabulek ... 80

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 10 PŘÍLOHY ... 81

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 11

Úvod

Chemická vlákna jsou dnes velice rozšířená a stále více se využívají pro své pozitivní vlastnosti. Využívají se jak ve formě staplových vláken či kabelů při výrobě přízí, tak ve formě multifilů. Multifily jsou nekonečná chemická vlákna ve svazku. Začaly se vyrábět začátkem 20. století. Výroba a vývoj multifilů se stále zdokonaluje, hlavně po stránce materiálové. Výrobky z něj jsou v současné době čím dál více žádanějším sortimentem.

Nejvíce se využívají v průmyslu a mají další technické využití.

Skané, kablované nitě a lana patří mezi sortiment, který může být finální nebo je určen k dalšímu zpracování. V praxi je všeobecně velmi důležité znát vlastnosti vyráběného sortimentu. Pro používání multifilového sortimentu je nezbytné sledovat mechanicko- fyzikální vlastnosti a vybrané parametry.

Předmětem této bakalářské práce je hodnocení mechanicko-fyzikálních vlastností skaného multifilového hedvábí, které jsou pevnost a tažnost v závislosti na úrovní skacího zákrutového koeficientu a dále stanovení seskání skaného multifilu.

V rešeršní části bude popsán princip skaní a soukání, skací a soukací stroje, sloužící k zpracovávání multifilů. Tato část bude sloužit, jako podpůrný materiál ve firmě VAMAFIL, s.r.o. při zaškolování nových zaměstnanců. Bude následovat rozbor vlivu zákrutu na vlastnosti multifilu, ze kterých se skaná nit vyrábí. Vzorky skané nitě byly připraveny ve spolupráci s firmou VAMAFIL, s.r.o.

V experimentální části se pracuje s polyesterem a polyamidem 6. Tyto materiály jsou seskány dvojmoskaně a trojmoskaně v rozsahu zákrutů: 20 – 250 m^-1. Je provedeno měření pevnosti a tažnosti skaného multifilu na přístroji Instron. Data jsou statisticky zpracována a vyhodnocena.

Cílem experimentální části je sledování vlivu úrovně Koechlinova zákrutového koeficientu na mechanicko-fyzikální vlastnosti (pevnost, tažnost) a velikost seskání v závislosti na úroveň zákrutů.

Měření jednotlivých vlastností bude provedeno na trhacím přístroji INSTRON a zákrutoměru.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 12

TEORETICKÁ ČÁST

1. Definice pojmů v textilní terminologii

Monofil – jedno nekonečné chemické vlákno na cívce

Fibrila (filament) – jedno nekonečné chemické vlákno ve svazku

Multifil – svazek nekonečných chemických vláken. Jemnost multifilu se pohybuje mezi 10-200 tex.

Příze – je vlákenný délkový útvar složený ze staplových vláken, zpevněných zákrutem.

Nit – je délkový textilní výrobek s relativně malým průřezem, vyrobený ze staplových nebo nekonečných vláken se zákrutem nebo bez zákrutu. Označení slouží jako souborný název pro přízi, monofil, multifil atd. Používá se pro obecné vyjádření vnějšího tvaru výrobku.

Nitě se dělí dle konstrukce:

 Jednoduchá nit – jednoniťový útvar, zpevněn zákrutem nebo bez zákrutu, který se zakrucuje v jedné výrobní operaci.

 Sdružená nit – dvě nebo více nití bez zákrutu navinutých a uložených vedle sebe v rovnoběžném nebo křížovém vinutí.

 Skaná nit – vzniká ze dvou nebo více jednoduchých nití v jedné operaci vzájemným zakroucením.

 Kablovaná nit – niť vyrobená nejméně ve dvou výrobních operacích, při kterých se skané nitě vzájemně zkrucují. [6] [7]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 13

2. Skaní a skací stroje

Skaním se obecně rozumí zakrucování dvou nebo více délkových vlákenných útvarů (příze, multifilů) v jednu samostatnou nit. [2]

Skaním se zvyšuje soudržnost multifilů. Cílem skaní je dosažení větší stejnoměrnosti v tloušťce, vyšší hladkost povrchu, větší odolnosti při oděru a zvýšení tažnosti skaného multifilu. Počet multifilů, ze kterých se skaná nit skládá, lze slovně vyjádřit za použití názvu např.: dvojmoskaná nit, trojmoskaná nit.

Skaní se dělí na efektivní skaní a hladké skaní.

Efektivním skaním se dociluje určitého strukturálního nebo barevného efektu. Používá se při skaní dvou a více barevných multifilů a tím se zajistí barevný efekt. Skací stroje pro efektivní skaní jsou prstencové skací stroje a stroje s dutým vřetenem.

Hladkým skaním se nedociluje žádného efektu, nit má hladký povrch. [8] [9] [2] [8] [13] [1]

Zákrut je daný počet ovinů v niti na jednotku délky. Podle směru uložení zákrutu v multifilu nebo skané niti se rozeznává pravý (Z) nebo levý (S) zákrut. Směr zákrutů kablované nitě může být souhlasný nebo opačný se zákrutem nití předlohových. U kablované nitě se volí častěji opačný směr zákrutu, protože jeho část vložená při prvním skaní se během druhého skaní uvolní. Tím je skaná nit na omak měkčí, objemnější než nit skaná se stejným směrem zákrutů jako nitě předlohové. Dle intenzity zakroucení se skané nitě rozdělují na měkce skané, středně skané a ostře skané. Čím větší je počet zákrut, tím je příze tvrdší. [9] [8]

[2]

K výrobě skané nebo kablované nitě se používají skací stroje:

 Prstencový skací stroj

 Dvouzákrutový skací stroj

 Roblon Tornado

 Stroj s jednozákrutovým dutým vřetenem

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 14 Skací stroj se skládá z funkčních částí: podávací a družícího ústrojí, zakrucovací ústrojí a navíjecí ústrojí. [2] Operace, které lze realizovat na skacím stroji jsou:

 Podávání a případně družení předlohy pomocí podávacího ústrojí. Na prstencovém skacím stroji (obr.1) a Roblonu Tornado (obr.5)se na podávacím ústrojí druží předlohy.

 Zpevnění podávaného multifilu zakrucováním.

 Navíjení skané nitě na vhodný formát návinu. [2]

Lze konstatovat, že rozhodující význam u skaní mají prstencové skací stroje a dvouzakrutové skací stroje. Jsou ovšem i skací stroje jako např. skací stroj Roblon Tornádo, který se používá pro skaní velmi hrubých nití. Jejich jemnost se pohybuje cca 1 ktex – 10ktex.

Také se ve velké míre používají ještě tzv. kablovací stroje (stroje s jednozákrutovým dutým vřetenem), kde se realizuje přímé kablování – tj.skaní 2 – 3 multifilů, bez toho, aniž každý multifil byl zakrucován v samostatném procesu. [1] [2] [8] [9]

2.1 Prstencový skací stroj

Prstencové skací stroje jsou nejrozšířenější skací stroje pro většinu typů materiálu na světě. Realizuje se na něm hladké jednoduché skaní jednoho nebo více mutlifilů. Také se může vyrábět příze kablovaná. Prstencový skací stroj zakrucuje a navíjí nit současně. Tyto operace nejde od sebe oddělit. Základní technologický uzel tvoří běžec-prstenec-vřeteno. [1]

[2] [13] [9]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 15 1. Cívečnice

2. Podávací ústrojí 3. Příze

4. Vodící očko 5. Omezovač 6. Běžec 7. Prstenec 8. Vřeteno 9. Potáč

10. Prstencová lavice

Obr. 1: Prstencový skací stroj [17]

Schéma prstencového skacího stroje je znázorněno na obr. 1. Z cívečnice 1, na které jsou usazeny předlohové cívky s multifilem, se vede multifil do podávacího ústrojí 2. Mezi podávacím ústrojím 2 a běžcem 7 se tvoří zákrut. K zakrucování dochází pomocí technologického uzlu „vřeteno 8 – prstenec 7 – běžec 6“. Při rotačním pohybu vřetene 8 vleče niť běžec 6 po prstenci 7 a vzniklým třením a odporem prostředí se běžec opožďuje za vřetenem 8. Tím je umožněno navíjení nitě na dutinku nasazenou na vřetenu 8. Vzniká zakroucená příze 3, která je následně vedena do vodícího očka 4. To je nad středem vřetene 8.

Z vodícího očka 4 se příze vede omezovačem 5, který koriguje velikost balónu. Skaná nit je provlečena běžcem 6. Ten je nasazen na prstenci 7. Běžec 6 obíhá po prstenci 7 pomocí tahu nitě a tím zajišťuje nejen zakrucování, ale i navíjení na potáč 9. Prstenec 7 je usazen v prstencové lavici 10, pohybující se nahoru a dolů, a tím se vytváří rovnoměrný návin na potáči 9. Skaná nit se navíjí na potáč 9, který je nasazen na vřetenu 8. [1] [8] [2]

Směr zákrutu příze (levý nebo pravý) je dán směrem otáčení vřetene. V důsledku otáčení prstencového vřetene se tahem nitě pohybuje běžec po dráze prstence. Při každé otáčce běžce se udílí niti jeden zákrut. Zákruty se od běžce šíří až k podávací kladce, kde vytváří tzv. zákrutový trojúhelník. Úsek mezi podávacím ústrojím a běžcem je oblast ukládání zákrutů do nitě. [2] [9] [12]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 16 Hustota zákrutů se udává počtem zákrutů na určitou délku, zpravidla na 1 m. Počet zákrutů závisí na frekvenci otáčení běžce a na rychlosti podávacího ústrojí. Počet zákrutů na prstencovém skacím stroji lze s dostatečnou přesností určit podle vztahu:

Z = n

/ v

Kde: Z …… počet zákrutů [m^-1] nv ……otáčky vřetene [min^-1] v_D ……rychlost dodávky [m/min]

Vytvoření návinu na potáč závisí na otáčkách vřetene a otáčkách běžce. Podmínkou navíjení je, že počet otáček vřetene není shodný s počtem otáček běžce po prstenci. Otáčky vřetene jsou větší než otáčky běžce. Aby docházelo k navíjení, musí být nit brzděna. Pohyb běžce je zprostředkován tahem nitě, která je navíjena na potáč. Otáčky vřetene jsou konstantní. Otáčky běžce jsou proměnlivé, podle zvětšujícího se průměru potáče se otáčky zmenšují. [2] [12] [13] [21]

Cívečnice

Cívečnice je těžká železná konstrukce z profilových nosníků a svislých trubek neboli trnů. Tyto cívečnice mají půdorys obdélníku. Na tyto trny se nasazuje cívka s předlohou, která se následně vede do skacího stroje. Tato konstrukce je umístěna vedle prstencového skacího stroje. Po celé konstrukci cívečnice jsou rozmístěna keramické očka neboli vodící brzdičky.

Těmi se vede předloha až do podávacího ústrojí a zajišťují rovnoměrné napětí družené předlohy. Vedený multifil se neodírá při vedení keramickými očky a tím se zabraňuje přetrhovitosti. Do cívečnice může být přidán element, který více reguluje stejnoměrnost napětí v přiváděné předloze.

Při skaní multifilu jsou vodorovné trny na cívečnici otočné do strany. Na trny se nasazují cívky s multifilem. Každý trn má na konci zarážku, aby nedocházelo k vysunutí dutinky při odvíjení. Často je tato konstrukce oboustranná, tudíž z jedné konstrukce se odvádí předloha na dvě strany dvou prstencových skacích strojů, s průchodovou částí vedenou středem cívečnice. Pro jedno skací místo je multifil odebírán ze dvou nosných tyčí. Na každé nosné tyči jsou trny s odpovídající roztečí od sebe. Trny jsou umístěny v řádcích. Počet osazených řádků odpovídá počtu předlohových cívek určených pro výrobu skaného multifilu,

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 17 přičemž předlohové cívky pro jedno skací místo jsou umístěné nad sebou. Tento systém je přehlednější a odtahovaný multifil se nezamotává do sebe. Doplněná cívka s multifilem se nasadí na rameno vedle dutinky z již odvíjeného multifilu.

Cívečnice na skaní kablované nitě se konstrukčně liší. Cívečnice je jednostranná a vedou z ní pevné dlouhé trny, na které se nasazují potáče vytvořené z předchozího skaní.

Tyto trny jsou pod určitým úhlem nakloněny směrem nahoru. Nehrozí vysunutí potáče při odvíjení příze po celé délce z cívečnice. [10]

Podávací ústrojí

U prstencového skacího stroje podávací ústrojí tvoří válečkové podávací zařízení. [2]

[8]

Vodící očko

Vodící očko je uloženo přímo nad horní přírubou potáče, souose s vřetenem a slouží k vedení přiváděného multifilu do běžce a následně na potáč. [2] [17]

Omezovač velikosti balónu

Mezi vodícím očkem a prstencovou lavicí je umístěn omezovač balónu, pohybujíc se společně s prstencovou lavicí, na které je upevněn.

Omezuje rozšiřování balonu nitě, aby se niť nedotýkala destiček mezi vřeteny, které oddělují jednotlivé výrobní jednotky. Balón se formuje mezi vodícím očkem a běžcem působením odstředivých sil.

Omezovač má téměř stejný průměr jako prstenec. V případě zpracování některých materiálů může omezovač odírat jednotlivé filamenty. Při objemném balonu se používají dva omezovače. Jestliže není objemný balón a příze se nedotýká plechu, nemusí být omezovač zařazen do výrobní jednotky. [2] [12]

Běžec

Běžec obíhá po prstenci, přičemž jeho pohyb je vyvolán tahem nitě navíjející se na dutinku umístěnou na rotujícím vřetenu. Pohyb běžce zajišťuje tvorbu zákrutu a navíjení příze na potáč. Maximální rychlost běžce po prstenci je cca 40 m/s.

Pří volbě běžce pro skací stroj se musí klást důraz na tři základní požadavky: tvar běžce, materiál, ze kterého je běžec vyroben a hmotnost běžce, dle jemnosti skané nitě.

Tvary běžců na prstencovém skacím stroji jsou tvary C a Hz, které jsou znázorněny na obr. 2.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 18 Obr. 2: Běžce typu Hz a C [21]

Běžec typu C má tvar písmena C. Běžec má poměrně vysokou polohu těžiště, což je nevýhoda, která vede k výkyvům tahové síly v přízi kvůli menší stabilitě běžce způsobenou odstředivou silou. Použití tohoto typu běžce při vysokých otáčkách vřetene vede k jeho rychlému opotřebení. Výhodou je poměrně veliký prostor pro průchod příze běžcem. Tento typ běžce se nasazuje na oboustranný prstenec. Běžec typu Hz má tvar písmene J. Tím se sníží těžiště tohoto běžce. Tento typ běžce se používá na jednostranné prstence.

Běžce jsou vyráběny z rozličných materiálů a různým průřezem drátu. Kalí se, aby získali větší tvrdost, ale nesmí být tvrdší než prstenec. Běžce mohou být ocelové, mosazné, sklokeramické a polyamidové. Z hlediska profilu drátu se používají kruhové nebo polokruhové průřezy. Běžce z polyamidu se využívají při skaní jemných mulfifilů.

Polyamidové poškozené běžce nepoškozují při výrobě skanou nit. Sklokeramické běžce mají větší životnost než polyamidové. Poškozený sklokeramický běžec má za následek přetrhovost skané nitě.

Podle profilu průřezu prstence se vybírá tvar běžce, jeho „velikost“ tj. hmotnost se volí dle jemnosti skané příze. Hmotnosti běžců se udávají dvěma způsoby.

Systém číslování je podle hmotnosti celého balení běžců. Balení běžců je po 1 000 kusech. Číslo přímo vyjadřuje hmotnost 1 000 běžců. Čím je vyšší číslo udáno, tím je lehčí běžec. Např.: č. 60 znamená, že 1 000 běžců má hmotnost 60 g. Systém číslování jednoho běžce v miligramech. Čím je vyšší číslo, tím je těžší běžec.

Při vysoké rychlosti se běžec rychleji zahřívá. Teplo vznikne zahřátím patky běžce, která se při pohybu tře o prstenec. Teplo se částečně přesouvá do prstence nebo do vzduchu.

Teplo odvádí lépe běžce většího průřezu. Přehřátý běžec ztrácí svojí původní tvrdost a odolnost proti opotřebení. Jestliže se běžce opotřebují, začnou praskat nebo vylétávat a vznikají přetrhy a vady na přízi. Proto je vhodné měnit běžce ve stejných časových intervalech nebo po každém smeku. Není vhodné čekat, až se opotřebení projeví. [2] [11] [13]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 19 Prstenec

Prstence mají kruhový půdorys a tvoří oběžnou dráhu běžce. Profil prstence má převážně tvar symetrického I nebo T. Prstence skacího stroje jsou jednostranné nebo oboustranné. Na každý tento typ prstence se volí jiný typ běžce. Běžce C se používají na oboustranný prstenec a běžce typu Hz se používají na jednostranný prstenec. Prstence jsou vsazeny do prstencové lavice pomocí ocelové objímky, zajištěné šroubem. U některých strojů bývá spodní příruba prstence tvaru I zapuštěna přímo v rovině prstencové lavice do litinových plechů a zajištěna plochými záchytkami. Rozměry prstenců jsou přizpůsobené danému typu prstencového skacího stroje. Oboustranné prstence mají vyšší životnost než jednostranné.

Středem prstence musí procházet osa vřetena a rovina prstence musí být k němu kolmá. Prstence se vyrábějí z jakostních ocelí uhlíkových, z chrommanganových nebo velmi tvrdých ocelí nitrovaných, které nerezaví. Prstence se povrchově kalí, aby se zvýšila tvrdost.

Na tvrdost prstence se klade zvláštní důraz. Mají poměrně velikou životnost až desítky let.

Čím jsou prstence tvrdší a hladší, tím větší mají životnost.

Předpokládá se, že k prodloužení životnosti prstence, je potřeba opatrné zaběhnutí prstenců, při kterém si běžce vytvoří svou oběžnou dráhu a pravidelné důkladné čištění prstenců. Časem se postupně oběžná dráha běžce opotřebovává a nerovně se zabrušuje, takže se její tvar mění a tření běžce o prstenec se zvyšuje. Každá nerovnost a zdrsnění kluzné dráhy způsobuje neklidný chod běžců a tím i změny v tahové síly v přízi. Opotřebované prstence začnou mít za následek vylétávání běžců a zvyšující se počet přetrhů. A proto se prstence musí vyměnit na celém stroji. [2] [11] [12] [13] [21]

Prstencová lavice

Prstence jsou upevněny na prstencové lavici, která vykovává vratný pohyb nahoru a dolů s posuvem vzhůru. Pohyb a rychlost zdvihu prstencové lavice je zpravidla řízen tzv.

srdcovkou. Během jednoho otočení srdcovky koná prstencová lavice zdvih a následně vratný pohyb. Při pohybu nahoru se prstencové lavice zvedá poměrně malou rychlostí a tím zajistí rovnoběžné vinutí. Při pohybu dolů prstencová lavice klesá vyšší rychlostí a tvoří na potáči křížové vinutí. Tento návin zabraňuje pronikání vrstev návinu do sebe a sesmekávání vrstev při odvíjení.

Velikost a rychlost zdvihu prstencové lavice závisí na struktuře návinu potáčů. Pro některé druhy prstencových skacích strojů, např. Galan, je zdvih prstencové lavice vždy roven výšce dutinky. Pohyb prstencové lavice lze naprogramovat tak, aby se na cívce vytvářely úkosy.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 20 Součástí prstencové lavice jsou různé typy promazávacích zařízení, které zajišťují promazávaní prstence pomocí hadičky s knotem, díky němuž je olejem promazáván prstenec při výrobě nitě. Tím se prstenec tolik nezahřívá a neničí se běžce. [2] [9] [10] [13] [21]

Vřeteno

Zajišťuje navíjení a zakrucování příze. Je uloženo ve vřetenové lavici. Může se rozdělit na čtyři základní části: dřík vřetene, pouzdro ložiska, těleso ložiska, přeslen.

Dřík vřetene je jednodílná ocelová tyč. Dělí se na tři části: vrchní, střední a spodní část. Vrchní část je mírně kuželovitého tvaru s tupým hrotem. Na ni se nasazuje potáč.

Střední část má tvar válce, u této části dříku se nachází přeslen. Spodní část je mírně kuželovitého tvaru s ostrým hrotem a zasahuje do spodního ložiska.

V ložiskovém pouzdru je válečkové a patní ložisko a tlumící pružiny, které mají zajistit klidný chod vřeten bez vibrací. Přeslen má tvar zvonku. Vřeteno je poháněno motorem hnacího pásku, který je veden přes přeslen vřetene. Válečková ložiska jsou umístěna uvnitř přeslenu, důsledkem toho je zabráněno vnikání nečistot do ložiska.

Celý tento mechanizmus, až na horní část dříku, je důkladně promazáván olejem, který zabraňuje tření kovu o kov. Vibrace vřetene při provozu je negativní, důsledkem vibrací dochází k přetrhovosti a snížení životnosti ložisek. [2] [12] [13]

Potáč

Potáč je nejběžnější typ návinu na prstencovém skacím stroji. Na některých prstencových skacích strojích je výsledným návinem i cívka různého formátu (viz obr. 3).

Obr. 3: Typy cívek na prstencových skacích strojích [10]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 21 Cívka bez přírubových částí. Je to jen válcová tyč, na kterou se tvoří návin se skosenými okraji. Tento typ cívky střídá rovnoběžné a křížové vinutí ve vrstvách. Návin se nesesouvá a nit se ve vrstvách nezařezává do sebe.

Cívka se spodní přírubovou částí, na který se tvoří návin s vrchním zkoseným čelem.

U tohoto potáče lze mít rovnoběžný návin, nebo kombinovat rovnoběžný a křížový návin.

Kombinovaný návin má výhodu v tom, že tento návin nesklouzává a nebortí se.

Cívka se stejně velkými přírubami na obou stranách. Návin na potáči může být rovnoběžný, nebo kombinovaný. Návin má válcovou formu na potáči. Na tento typ cívky s rovnoběžným vinutím se vejde nejvíce skané nitě.

U některé prstencových skacích strojů je možnost vybrat si formu návinu. Některé prstencové stroje mají danou jednu formu návinu. [11] [9] [2]

Pro navíjení nitě na dutinku je nezbytné mít rozdílnou frekvenci otáčení vřetene a běžce. Hustota ukládání ovinů nitě je dána rychlostí pohybu prstencové lavice. Na cívce se tvoří návin.

Pohyb prstenové lavice směrem nahoru má nižší úroveň rychlosti než při pohybu dolů.

Zdvihající se prstencová lavice tvoří rovnoměrný návin. Klesající tvoří křížový návin na potáči. Dosáhne se překřižování navinutých vrstev a pevnější stavby potáče.

2.2 Dvouzákrutový skací stroj

Dvouzákrutový skací stroj vkládá do nitě během jedné otáčky vřetene dva zákruty.

První vzniká v dutém vřetenu a k druhému dochází v úseku balónu příze.

Mezi jasné výhody lze zařadit možnost seskání přízí s velkým rozsahem jemností.

Předloha je tvořena jednou nebo více cívkami s jedním multifilem nebo cívkou s několika sdruženými multifily. V porovnání s jinými skacími stroji je materiál na dvouzákrutovém skacím stroji více náchylný k oděru.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 22

1. Předlohová cívka 2. Hrnec cívky 3. Duté vřeteno 4. Brzda nitě

5. Vyrovnávající kotouč 6. Skací talíř

7. Balón nitě 8. Vodič nitě 9. Čidlo nitě 10. Galeta

11. Odtahovací ústrojí

12. Navíjecí válec s rozvaděčem nitě 13. Cívka se skanou nití

Obr. 4: Dvouzákrutový skací stroj [14]

Vznik dvouzákrutového efektu lze popsat podle předchozího schématu na obr.4.:

Předlohová cívka 1 je umístěna v hrnci cívky 2. Nit je odvíjena z cívky a je vedena do dutého vřetene 3. Prochází osově brzdou nitě 4, která je uložena na začátku dutého vřetene 3.

Odvíjený multifil se vede dutým vřetenem 3, kde je zakrucován. Nit procházející dutým vřetenem 3 je vedena kolem vyrovnávacího kotouče 5 a kraj skacího talíře 6. Mezi skacím talířem 6 a vodičem nitě 8 se vytváří balón nitě 7, který volně krouží kolem hrnce cívky 2.

V tomto úseku se vytváří a ukládá do nitě druhý zákrut. Z vodiče nitě 8 je nit vedena přes čidlo nitě 9 na galetu 10. Z galety 10 se vede nit přes odtahovací ústrojí 11 k navíjecímu válci s rozvaděčem nitě 12, tvořící křížový návin na výslednou cívku se skanou nití 13.

Předlohová cívka 1

Cívka s neskaným multifilem se vloží do hrnce cívky. U vícenásobného skaní je nutné předem sdružit multifily na jednu cívku. Středem cívky prochází duté vřeteno, do kterého je z vrchu naveden multifil.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 23 Hrnec cívky 2

Pro uchycení předlohové cívky s nesekaným materiálem. Po vložení předlohové cívky je hrnec přikryt poklicí.

Vřeteno 3

Skládá se z motoru vřetene, vyrovnávacího kotouče 5 a skacího kotouče 6. Motor vřetene pohání vřeteno, které rotací zakrucuje multifil.

Brzda nitě 4

Brzda nitě je tvořena dvěma patronami. Brzda nitě je uložena na začátku dutého vřetene 3. Mezi brzdou nitě a vyrovnávacím kotoučem 5 je multifil pod určitým napětím.

Vyrovnávací kotouč 5

Vyrovnává kolísání napětí multifilu, které se projevuje následkem odtahu předlohy z cívky.

Skací talíř 6

Skací talíř je uložen pod hrncem cívky 2. Vede nit z rotujícího dutého vřetene 3 přes okraj skacího talíře 6. Mezi skacím talířem 6 a vodičem nitě 8 se tvoří balón, ve kterém se ukládá do nitě 2 zákrut.

Vodič nitě 8

Vodící očko je uloženo přímo nad středem hrnce cívky 2, souose s vřetenem 3 a slouží k vedení odtahované nitě na výslednou cívku návinu. Nastavuje výšku balónu nitě.

Čidlo nitě 9

Vysílá signál a zastavuje pohon vřetene, galety, odtahovacího ústrojí a válce, navíjení při přetrhu nitě nebo dojde-li předloha nitě.

Galeta 10

Snižuje napětí nitě. Napětí v balónu nitě je vysoké. Potřebné napětí nitě pro navíjení je menší než v balónu. Tento rozdíl v napětí reguluje galeta.

Odtahovací ústrojí 11

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 24 Skládá se z odtahových válců a výkyvné páky. Přes výkyvnou páku se vede nit od galety přes kladku do oblasti navíjení. Válce zajišťují odtah nitě ze zakrutové zóny.

Navíjecí válec s rozvaděčem nitě 12

Klade a rozvádí skanou nit na cívku se skanou nití. Vytváří na cívce křížový návin.

[2] [14] [8] [1] [9]

2.3 Roblon Tornado

Roblon Tornado 300 je vysoce výkonný dvouzákrutový skací a převíjecí stroj, který je vhodný pro výrobu provazových nití, vázacích šnůr, technických a jiných nití v rozsahu od 1 100 – 11 100 tex.

Obr. 5: Roblon Tornado 1. Cívečnice

2. Brzdící tyč 3. Talířová brzda

4. Adaptér – podávací ústrojí 5. Očko 1. rotačního vodiče 6. Rotační vodič 1

7. Rotační vodič 2

8. Očko 2. rotačního vodiče 9. Kladka - otočná

10. Odtahové ústrojí 11. Kladka - otočná 12. Kladka – regulační 13. Kladka – pevná 14. Navíjecí rameno 15. Rozvaděč

16. Vřeteno

17. Páka na otevírání vřetene

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 25 Na schématu skacího stroje Roblon Tornado (obr. 5) je znázorněno vedení multifilu strojem. Z cívečnice 1, na níž jsou usazeny předlohové cívky s multifilem, se vede multifil k talířové brzdě 3. Ty zajišťují stejné napětí všech multifilů vstupujících do podávacího ústrojí (adaptéru) 4. Z adaptéru 4 jsou vedeny mutlifily do vodícího očka 5 a posléze do prvního rotačního vodiče 6. Vlivem otáčení rotačních vodičů se mezi vodícím očkem 5 na hřídeli a očkem na vrcholu prvního rotačního vodiče 6 vkládá zákrut. Druhý zákrut se vkládá během téže otáčky rotačních vodičů v úseku očka druhého rotačního vodiče 7 a vodící očko 8 na hřídeli, zákrut se šíří směrem ke kladce 9. Přes kladku 9 je příze tažená do odtahového ústrojí 10. Následuje systém kladek, které mají rozličné funkce. Z těch je vedena nit do navíjecího ústrojí, ze kterého je pomocí rozvaděče 15 skaný multifil navíjen na dutinku nasazenou na vřetenu 16.

Směr zákrutu je dán směrem otáčení ramen a navedením nitě do odtahovacího ústrojí a následným pootočení dvou kladek (před a po odtahovacím ústrojí). Počet zákrutů, které jsou vloženy do nitě, závisí na odtahové rychlosti odtahovacího ústrojí a počtu otáček rotačních vodičů.

Motor je hnacím prvkem systému. Změnou převodový poměru mezi motorem a výměnnými koly (X a Y) lze měnit i otáčky resp. rychlost odtahových válců. Rychlost odtahování lze tedy měnit výběrem ozubených kol (X a Y) s různým počtem zubů, přes které je zajištěn pohyb odtahovacího ústrojí. Dle počtu zubů na kolech se mění i průměry ozubených kol, proto se musí vyměnit i řemen, který spojuje tato kola.

Odtahovací ústrojí a vřeteno jsou jedinou částí skacího stroje, které odtahují nit a důsledkem toho je nit vedena skacím strojem. Vřeteno je poháněné motorem. Na vřetenu je nasazena dutinka, na níž se navíjí skaný multifil. Navíjecí ústrojí se skládá z navíjecího ramene a rozvaděče.

Cívečnice 1

Kovová konstrukce, na které jsou usazeny na trnech cívky s multifilem. Mutlifil je veden vodícími očky. Součástí cívečnice může být brzdící jednotka, nejčastěji je jí tyč 2, zajišťující stejné napětí jednotlivých multifilů.

Talířová brzda 3

Talířová brzda je tvořena dvěma páry talířů, které svazek multifilů přitlačují z obou stran a tím vyrovnávají napětí. Napětí všech multifilů vstupujících do adaptéru je stejné.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 26 Součástí talířové brzdy jsou dvě družící keramická očka, do kterých jsou naváděna vlákna z cívečnice.

Adaptér – podávací ústrojí 4

Adaptér se skládá z 8 kovových válců, přes které je veden materiál. Ty jsou spojeny jedním řemenem a nejsou ničím poháněny. Adaptér reguluje napětí přiváděného multifilu.

Vodící očko 5 a 8

Vodící očka jsou na hřídeli, na které jsou umístěny i rotační vodiče 6, 7.

Rotační vodiče 6 a 7

Rotační vodiče jsou uloženy na hřídeli. Jsou přes řemenice poháněné motorem.

Rotační vodiče se otáčejí vždy souběžně jedním směrem. Závisí na směru zákrutu. Otáčením rotačních vodičů v kolébce se vytváří zákrut. Během jedné otáčky se vloží dva zákruty do nitě.

Na vrcholu každého rotačního vodiče je keramické očko nebo kladka, přes které se vede nit. U vodících oček je problém s kvalitou výsledného materiálu. Ten se dře a chlupatí, proto jsou vodící očka nahrazována kladkami. Mezi keramickými očky obou rotačních vodičů se tvoří balón, který rotuje kolem navinovací jednotky v kolíbce.

Odtahovací ústrojí 10

Odtahovací ústrojí tvoří dva drážkované kovové válce. Každý válec má 6 drážek.

Odtahové ústrojí je pohon, který vede nit z cívečnice až do skacího stroje.

Kladka 9 a 11

Kladky jsou otočné kolem své osy. Slouží k přivádění a odvádění nitě z odtahovacího ústrojí. Na něm je nit navedena dle směru skacího zákrutu, proto se musí kladky přizpůsobit pootočením dle navedené nitě na odtahovacím ústrojí.

Regulační kladka 12

Kladka je pohyblivá. Reguluje napětí nitě při navíjení. Pohyb kladky přizpůsobuje napětí pomocí regulační pružiny, která je spojena s regulátorem. Čím je návin větší, tím nižší je napětí, protože rychlost navíjení je konstantní.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 27 Kladka 13

Kladka je pevná a příze je přes ni vedena na navíjecí rameno.

Navíjecí rameno 14

Odklopné navíjecí rameno se do strany od vřetene pohybuje dle velikosti návinu na dutince. Na vrcholu ramene je vodící tyč, po které materiál klouže podle toho, jak se pohybuje rozvaděč, ukládající křížovým vynutím přízi na dutinku.

Rozvaděč 15

Rozvaděč zajišťuje rovnoměrný návin na výsledné dutince. Ukládá skanou nit na dutinku křížovým návinem.

Vřeteno 16

Rychlost vřetene je konstantní. Na vřeteno se uloží papírová dutinka, na které se následně vytvoří křížový návin. Vřeteno se musí roztáhnout těsně na velikost průměru dutinky, aby se neuvolňovala a tvořil se správně uložený návin. Velikost průměru vřetene se mění přes manuální páku. [15]

2.4 Jednozákrutový stroj s dutým vřetenem

Jednozákrutový stroj s dutým vřetenem je využíván pro tzv. přímé kablování, tj. skaní 2 – 3 multifilů, aniž by každý multifil byl zakrucován v samostatném procesu. Multifily si zachovají paralelnost fibril i při kablování. Dá se tedy říci, že se účelně přeskočí operace skaní.

Tyto kablované nitě se používají na výrobu koberců. Kvůli paralelnímu uspořádání monofilů v kablované niti si zachová svůj objem, jsou odolné v oděru a namáhání.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 28 1. Cívečnice

2. Duté vřeteno 3. Ochranný hrnec 4. Cívka s multifilem v ochranném hrnci 5. Napínací ústrojí 6. Balón multifilu 7. Vodící ústrojí 8. Podávací ústrojí

9Navíjecí válec s rozvaděčem

Obr. 6: Jednozákrutový skací stroj s dutým vřetenem [16]

Obr. 7: Detail výrobní části jednozákrutového skacího stroje s dutým vřetenem [16]

Princip skaní jednozákrutového skacího stroje s dutým vřetenem je znázorněn na obr.

6. A detail výrobní částí je znázorněn na obr. 7. Z cívečnice 1 jsou multifily vedeny do dutého vřetene 2. V ochranném hrnci 3 nad rotujícím dutým vřetenem 2 se nachází cívka s multifilem 4, ze které je multifil veden do napínacího ústrojí 5. Rotující duté vřeteno 2 vytváří balón

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 29 multifilu 6 z cívečnice 1, který je veden kolem ochranného hrnce 3. Přiváděné multifily z ochranného hrnce 3 a dutého vřetene 2 jsou vedeny do vodícího očka 7. Během vedení předloh se jednotlivé multifily nezakrucují. Multifily jsou paralelně uspořádány. Multifily se začínají zakrucovat od vodícího očka 7 v jednu nit. Kablovaná nit je vedena podávacím ústrojím 8 k rozvaděči nitě 9, který tvoří křížový návin na výsledné cívce 9. [16]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 30

3. Soukání a soukací stroj

Účelem soukání je převinout nitě z potáčů nebo jiných niťových těles na cívku s křížovým vinutím, která má podstatně větší návin než potáč. Současně se odstraňují vady nitě, neboli slabá a silná místa v niti. Při soukání se nit napíná, aby se dosáhlo požadované tvrdosti návinu. Obvykle se souká na kuželové nebo válcové cívky s křížovým vinutím, tedy takový návin, z něhož by se nit v dalším procesu mohla bez obtíží odvíjet potřebnou rychlostí s minimálním počtem přetrhů.

Aby výsledná cívka udržela hlavně na hranách pevný tvar, tvoří se nejčastěji křížové vinutí. Nit se tedy neklade na cívku rovnoběžně, ale pod určitým uhlem, takže každý nový návin překříží předcházející vrstvu nitě. Práce na všech soukacích strojích je v podstatě stejná.

Každý stroj sám převíjí nit na cívku, čistí nit a napíná ji nebo přeruší soukání, když se cívka nasouká na požadovanou velikost nebo se nit přetrhne.

K soukání multifilů se používá tzv. přesné vinutí, které u těchto materiálů zaručuje vyšší soudržnosti hotové cívky. Zde se s přibývajícím průměrem cívky zpomalují (regulovaným převodem) její otáčky, tím se zmenšuje úhel navinování a dosáhne se hustší vinutí.

1. Předlohy: potáče, křížové cívky 2. Rušič balónu

3. Vodící očko 4. Niťová brzdička 5. Čistič nitě 6. Splicer

7. Navíjecí válec s rozvaděčem nitě

8. Koncový návin: cívka s křížovým vinutím

Obr. 8: Soukací stroj [17]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 31 Princip soukání je znázorněn na schéma na obr. 8. Nit se stahuje z potáče 1, vede se do vodícího očka 3, které je nad osou potáče. Balón nitě vznikající při odvíjení nitě, je omezován rušičem balónu 2. Nit prochází brzdičkou nitě 3, splicerem 5 a čističem nitě 6. V horní části stroje je nit přiváděna k ramenu navíjecím válcem s rozvaděčem nitě 7, který rozvádí nit po cívce 8 křížovým vinutím, a tím tvoří návin.

Předloha 1

Předloha je potáč nebo křížová cívka.

Rušič balónu 2

Rušič balónu je plech, který je umístěný kolem předlohy. Omezuje velikosti balónu nitě. Balón se vytváří mezi předlohou a vodícím očkem při odvíjení nitě.

Vodící očko 3

Vodící očko je uloženo přímo nad horní přírubou potáče, souose s potáčem a slouží k vedení přiváděné nitě.

Niťová brzdička 4

Zařízení, které umožňuje nastavit požadovanou tahovou sílu v niti. Brzdička se skládá z dvou kotoučů, mezi kterými je nit. Ta musí mít při navíjení určité napětí. Intenzita brždění je přesně vymezená a musí být průběžně měnitelná.

Splicer 5

Zařízení, sloužící pro spojování konců nití vzduchem. Konce nití se rozvolní vzduchem a jsou následně spojeny.

Čistič nitě 6

Zařízení, které zvyšuje stejnoměrnost nitě a odstraňuje zesílené a zeslabená místa.

Navíjecí válec s rozvaděč nitě 7

Rozvaděč nitě tvoří na cívce křížový návin.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 32 Koncový návin: cívka s křížovým vinutím 8

Při soukání se nit navíjí na válcovou nebo kuželovou podkladovou dutinku. Dutinky mohou být z papíru, plastu nebo kovu. Perforované (děrované) dutinky se používají pro následné barvení nitě.

3.1 Druhy vinutí

Podle velikosti stoupání šroubovice se vinutí dělí na:

 Rovnoběžné vinutí

Vznikne při pomalém rozvádění příze podél cívky. Oviny mají malé stoupání, aby se v krajích niť nesesouvala. Cívka musí být opatřena krajovými kotouči.

 Křížové vinutí

Vznikne rychlým rozváděním nitě podél cívky. Oviny nitě tvoří šroubovici s poměrně velkým stoupáním, takže úhel překřížení zavitu je velký. Vzniklé těleso má dobrou soudržnost a cívky jsou bez okrajových kotoučů. Podle druhu podkladových dutinek se soukají cívky válcové nebo kuželové. Podle způsobu pohonu cívky a rozvádění příze vzniknou dva druhy křížového vinutí:

 S konstantním úhlem křížového vinutí

 S konstantním stoupáním ovinu (tzv. přesné vinutí)

Křížové vinutí s konstantním úhlem křížení ovinů

Křížové vinutí s konstantním úhlem křížení ovinů vzniká na soukacích strojích s obvodovým pohonem cívky. Jednotlivé oviny příze se kladou na povrch cívky pod stále stejným úhlem nezávisle na jejím průměru. Úhel stoupání ovinů je tedy konstantní a stejně tak úhel křížení ovinů je ve všech vrstvách vinutí stále stejný. Počet ovinů na délku cívky se při narůstajícím průměru cívky zmenšuje, zatímco stoupání ovinů se zvětšuje.

Přesné křížové vinutí

Přesné křížové vinutí vzniká na strojích, na kterých jsou otáčky cívky a pohyb rozváděče nitě na sebe vzájemně přesně vázány. Počet ovinů na délku cívky a jejich

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 33 stoupání je konstantní, úhel stoupání závitu se s narůstajícím průměrem cívky zmenšuje.

Vzdálenosti mezi jednotlivými oviny jsou stále stejné a lze je přesně seřídit, a proto se toto vinutí nazývá přesné.

[17] [18] [13] [9]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 34

4. Vybrané parametry multifilu a vliv na mechanicko – fyzikální vlastnosti multifilu

Jemnost T:

Pro vyjádření jemnosti se používá hlavně soustavou tex. Jemnost vyjadřuje vztah mezi hmotností délkové textilie a její délkou. Základní jednotkou jemnosti v soustavě tex je 1 tex, který je definována vztahem (2), používají se všaki odvozené jednotky (ktex), (dtex).

(2)

Kde: m……hmotnost [g]

l…… délka [km]

Jemnost skané nitě - při výpočtu jemnosti skané nitě je nutné zohlednit seskání, neboť vlivem skaní dojde ke zkrácení jednoduchých nití i tím ke změně jejich jemnosti. Vztah pro výpočet skané nitě:

(3)

Kde: TS…… jemnost skané nitě [tex]

T …… jemnost jednoduché nitě [tex]

ni……počet jednoduchých nití v niti skané δ……seskání [%]

K určení jemnosti se používá gravimetrická metoda. Gravimetrická metoda spočívá v přesném odměření délky nitě a jejím přesném zvážení. Podmínky měření stanovuje norma ČSN EN ISO 2060. [8] [5]

Zákrut Z:

Zákrutem se rozumí zakroucení vláken ve tvaru šroubovice kolem osy nitě. Je vyjádřeno počtem celých otáček na 1 metr [m^-1]. Počet zákrutů ovlivňuje úroveň vlastností nití, závisí ovšem na použité technologii zpracování a materiálu, z které je nit vyrobena. Při zakrucování se jednotlivé fibrily k sobě přibližují a stlačují a tím se mírně změní průměr nitě.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 35 Pro výpočet zákrutů hrubých nití se zpravidla se používá vztah dle Koechlina (4), který je odvozen ze šroubovicového modelu.

Zákrut podle Koechlina pro jednoduché nitě:

(4)

Kde: α…… Koechlinův zákrutový koeficient [ktex^1/2/m]

Z……počet zákrutu na metr [m^-1] T……jemnost [tex]

Pro výpočet zákrutů skané nitě se používá vztah dle Kochlina (5):

Kde: Z_S……Zákrut skané nitě [m^-1]

…… Koechlinův zákrutový koeficient pro skané nitě [ktex^1/2/m]

ni …… počet jednoduchých nití v skané nitě

Koechlinův zákrutový koeficient α:

Koechlinův zákrutový koeficient α:

Skací zákrutový koeficient αs:

Zákrutový koeficient udává počet zákrutů vlákenného útvaru jednotkové jemnosti.

V experimentální části práce je používán skaný multifil. Skané multifilové hedvábí je velice specifický materiál, který strukturou a vlastnosti se velice přibližuje šroubovicovému modelu (obr.9). Předpoklady šroubovicového modelu jsou:

1. Osy všech vláken mají šroubovicový tvar se stejným směrem otáčení.

2. Šroubovice všech vláken mají jednu společnou osu, kterou je osa nitě.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 36 3. Výška jednoho ovinu každé šroubovice je stejná.

4. Ve všech místech nitě je stejné zaplnění. [23] [24]

Obr. 9: Šroubovicový model [22]

Kde: 1/Z…výška jednoho ovinu [mm]

r……poloměr šroubovice [mm]

D.… průměr šroubovice [mm]

β…..úhel sklonu fibrily k ose nitě [ °]

Úhel sklonu fibrily v niti závisí na počtu zákrut a průměru multifilu.

(8)

Kde: tg βD…… úhel sklonu fibrily k ose nitě [ °]

D… … průměr skaného multifilu [mm]

Z………zákrut [m^-1]

Se zvyšujícím se počtem zákrut a jemností zvyšuje se i Koechlinův zákrutový koeficient. S rostoucím počtem zákrutů nitě dané jemnosti (a tím i rostoucím zákrutovým koeficientem) roste úhel sklonu fibril ve svazku. Vlivem zakrucování dochází ke zkrácení jednoduchých nití (seskání).

Seskání l:

Definice seskání: poměrné zkrácení nitě vlivem zakrucování. Seskání se může počítat více vzorci pro seskání.

Změna počáteční délky po skání vzhledem k délce před seskání se vypočítá dle následujícího vzorce a označí se jako prodloužení nebo zkrácení v procentech.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 37

(9)

Kde: δ …… seskání [%]

δs ……délka skané nitě [m]

δ0…… délka nitě [m]

Braschler odvodil vztah popisující závislost seskání a úhlu sklonu vláken k ose skané nitě (11). Dle tohoto matematického modelu je zřejmé, že s rostoucím zákrutovým koeficientem a tedy úhlem sklonu vláken k ose nitě roste seskání. Předpoklad dle Braschlera:

(10)

Kde: βD ……úhel sklonu fibrily k ose nitě [ °]

V grafu (obr. 10) je uvedena experimentálně zjištěná závislost mezi seskáním a počtem zákrutů multifilu.

Obr. 10: Experimentálně zjištěná závislost seskání a zákrutového koeficientu [23]

Trend: Seskání roste se zvětšujícím se zákrutovým koeficientem. Čím větší je Koechlinův zákrutový koeficient nitě dané jemnosti, tím je větší úhel sklonu fibril v ose nitě a tím více roste seskání.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 38 Vliv zákrutového koeficientu, hustoty materiálu a zaplnění nitě na seskání popisuje matematický model (11).

(11)

Kde: α……Koechlinův zákrutový koeficient [ktex^1/2/m]

μ……zaplnění [-]

ρ……měrná hmotnost (hustota) [kg/m³]

Zaplnění vyjadřuje míru stěsnání vláken ve vlákenném svazku (zde multifilu).

Definuje se jako celkový objem multifilu k úhrnnému objemu fibril v niti. Celkový objem nitě v sobě zahrnuje objem fibril a vzduchových pórů mezi fibrily.

(12) Kde: V…objem fibril [mm³]

V_c…celkový objem skané nitě [mm³] T…jemnost [tex]

D…průměr nitě [mm]

Obr. 11: Graf seskání v závislosti na zákrutovém koeficientu dle matematického modelu (11) [23]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 39 Graficky je závislost seskání na zákrutovém koeficientu uvedená na obr. 11.

Potvrzuje výše uvedený matematický model. S rostoucím počtem zákrutů (zákrutového koeficientu) se seskání zvyšuje.

Měření počtu skacích zákrutů a prodloužení, ze kterého se počítá seskání, se provádí dle normy ČSN EN ISO 2061.

Vybrané vlastnosti, které ovlivňuje počet zákrut, při skaní multifilů jsou:

 Pevnost

 Tažnost

Pevnost

Pevnost vyjadřuje odolnost nitě vůči tahovému namáhání. Je vyjádřena sílou potřebnou k přetržení nitě. Základní jednotkou pevnosti je N. Pevnost nitě je ovlivněná jemností, proto se používá poměrná pevnosti, která je definovaná jako absolutní pevnost při přetrhu ku jemnosti nitě. Poměrná pevnost umožňuje porovnávat pevnost při různých jemnostech. Poměrná jemnost má základní jednotku cN/tex. Poměrná pevnost vyjadřuje vzorcem:

(13)

Kde: R……poměrná pevnost [cN/tex]

F……absolutní pevnost [cN]

T……jemnost [tex]

V případě skaných multifilů pevnost s rostoucím počtem zákrutů klesá. Je to způsobeno nižším využitím pevnosti jednotlivých vláken v pevnosti skaného multifilu (v porovnání s pevnosti nezakrouceného svazku nekonečných vláken). Matematicky byl tento jev popsán níže uvedeným modelem:

(14)

Kde: φ……. využití pevnosti vláken v zakrouceném svazku vzhledem k nezakroucenému svazku [-]

Ƞ ……Poissonův poměr příčné kontrakce β D…. úhel skolu fibril [ °]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 40 Obr. 12: Grafický průběh využití tahové síly vláken v zakrouceném svazku nekonečných

vláken v závislosti na úhlu sklonu vláken [24]

Trend: S rostoucím počtem zákrutů roste úhel sklonu tečny fibril k ose skaného multifilu (viz. šroubovicový model). Při zakrucování se tak pevnost fibril plně neuplatní v pevnosti skaného multifilu, tj,. snižuje se využití tahové síly fibril v zakrouceném svazku.

Což dokazuje i obr. 12.

Měření poměrné pevnosti a tažnosti se provádí na trhacím přístroji dle normy ČSN EN ISO 2062. Měření obou vlastností probíhá současně.

Tažnost

Tažnost vyjadřuje celkové poměrné prodloužení při přetržení. Tažnost se vyjadřuje v procentech [%].

(15)

Kde: A…..…tažnost [%]

L_P……délka nitě v momentě přetrhu [mm]

L₀…….upínací délka [mm]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 41 Vliv úhlu sklonu vláken k ose zakrouceného svazku na tažnost svazku byl popsán matematickým modelem:

(16)

Kde: A_ps…….poměrné protažení nitě ve struktuře skané nitě βs…….úhel sklonu tečny osy nitě k ose skané nitě

Trend: Ze vztahu (15) vyplívá, že s rostoucím Kochlinovým zákrutovým koeficientem, vzniká geometrický předpoklad pro zvýšení poměrného prodloužení skané nitě v porovnání s jednoduchým multifilem. [1]

Měření poměrné pevnosti a tažnosti se provádí na trhacím přístroji dle normy ČSN EN ISO 2062. Měření obou vlastností probíhá současně.

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 42

5. Vztahy použité pro statistické zpracování dat

V experimentální části jsou výsledky statisticky zpracovány podle matematických vztahů:

Aritmetický průměr (odhad střední hodnota) :

Kde: x_i…… naměřená hodnota n…… počet měření

Směrodatná odchylka s:

(18)

Variační koeficient V:

(19)

Interval spolehlivosti IS (95%):

(20)

Kde: t_(N-1)…… kvantil studentova rozdělení

Naměřená data byla testována na homogenitu a normalitu.

Homogenita je vlastnost, která označuje skutečnost, že v hodnoceném souboru se nevyskytují vybočující data. Čím je soubor stejnorodější, tím má menší variabilitu.

Normalita znamená, že data hodnocený soubor má normální rozdělení. [19] [20]

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 43

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

6. Vybrané parametry a mechanicko-fyzikální vlastnosti

6.1 Příprava multifilového hedvábí

Pro experiment byly použity 100% PAD 6 a 100% PES multifily těchto parametrů (viz Tab.1):

Tab. 1: Parametry jednoduchých multifilů

Jednoduchý multifil 100% PAD 6 100% PES

Jemnost [tex] 188 110

Počet fibril 280 192

Měrná hustota [kg/m³] 1140 1360

Poměrná pevnost [cN/tex] 82,56 81,6

Tažnost [%] 22,33 10,7

Typ Bodově spletený s pojidlem Hladký

Na obrázcích jsou uvedeny podélné pohledy na obr. 13, 15 a příčné řezy příslušných jednoduchých multifilů na obr. 14, 16.

Obr. 13: Podélný pohled - 100% PAD 6 multifil

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 44 Obr. 14: Příčný řez - 100% PAD 6 multifil

Obr. 15: Podélný pohled -100% PES multifil

Obr. 16: Příčný řez - 100% PES multifilu

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 45 Multifily téže materiálu byly dvojmo a trojmo seskány na prstencovém skacím stroji TWISTEC ve spolupráci s firmou VAMAFIL, s.r.o. V rámci experimentu byl postupně měněn počet zákrutů v rozsahu 20 – 250 m^-1. Všechny vzorky vyrobené ze 100% PAD 6 byly z jedné dodávky materiálu. Všechny vzorky vyrobené ze 100% PES byly z jedné dodávky materiálu.

Podélné pohledy skaného multifilu jsou uvedeny na následujících obrázcích. Vzorky z dvojmoskaného PAD 6 multifilu (obr. 17, 18), vzorky z trojmoskaného PAD 6 multifilu (obr. 19,20), vzorky z dvojmoskaného PES multifilu (obr. 21, 22), vzorky z trojmoskaného PES multifilu (obr. 23, 24).

Obr. 17: Podélný pohled - 100% PAD dvojmoskaný multifil, Z = 20 m^-1

Obr. 18: Podélný pohled - 100% PAD dvojmoskaný multifil, Z = 80 m^-1

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 46 Obr. 19: Podélný pohled - 100% PAD trojmoskaný multifil, Z = 20 m^-1

Obr. 20: Podélný pohled - 100% PAD trojmoskaný multifil, Z = 250 m^-1

Obr. 21: Podélný pohled - 100% PES dvojmoskaný multifil, Z = 20 m^-1

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 47 Obr. 22: Podélný pohled - 100% PES trojmoskaný multifil, Z = 250 m^-1

Obr. 23: Podélný pohled - 100% PES trojmoskaný multifil, Z = 20 m^-1

Obr. 24: Podélný pohled - 100% PES trojmoskaný multifil, Z = 250 m^-1

Mechanicko – fyzikální vlastnosti skaného multifilového hedvábí 48 V experimentu bylo použito 40 cívek: 20 cívek z polyamidového skaného multifilu a 20 cívek z polyesterového skaného multifilu.

V experimentální části práce je ověřena jemnost a zákrut multifilů, je vypočten Koechlinův skací zákrutový koeficient. Je provedeno měření a vyhodnocení mechanicko- fyzikálních vlastnosti skaného multifilu v závislosti na úrovni zákrutového koeficientu. Je stanoveno seskání multifilů. Na základě matematického modelu (11) je vypočteno seskání při různé úrovni zaplnění, je stanoveno zaplnění skaných multifilů.

Naměřené hodnoty byly statisticky zpracovány, byla ověřena normalita a homogenita výběru, byl vypočten aritmetický průměr dle vztahu (17), směrodatná odchylka (18), variační koeficient (19) a interval spolehlivosti (20).

6.2 Výsledky měření vlastností multifilového hedvábí

6.2.1 Jemnost

Jemnost je blíže vysvětlená v kapitole 2.4. Pro měření jemnosti byla využita gravimetrická metoda. Data byla naměřena při standartních podmínkách. Pro každý vzorek nitě bylo provedeno 5 měření. Vážení bylo provedeno na elektronických váhách s přesností 0,001 g v souladu s normou ČSN EN ISO 2060.

Tab. 2: Výsledky měření jemnosti skaného multifilu

Jmenovitý Zákrut

[m^-1]

PES Dvojmoskaný

[tex]

PES Trojmoskaný

[tex]

PAD 6 Dvojmoskaný

[tex]

PAD 6 Trojmoskaný

[tex]

20 223 334 376 560

40 226 336 379 568

60 226 338 380 570

80 224 341 381 576

100 225 344 392 579

120 225 337 390 581

140 226 346 392,8 588

160 227 348 395,2 594

200 229 352 408 624

250 233 357 426,4 657