Analýza vlivu povrchových vlastnost´ı hlavn´ıch sloˇzek vˇs´ıvaných textili´ı na jejich sorpˇcn´ı vlastnosti

(1)

Anal´ yza vlivu povrchov´ ych vlastnost´ı hlavn´ıch sloˇ zek vˇ s´ıvan´ ych textili´ı na jejich

sorpˇ cn´ı vlastnosti

Diplomov´ a pr´ ace

Studijn´ı program: N3106 – Textiln´ı inˇzen´yrstv´ı

Studijn´ı obor: 3106T018 – Netkané a nanovlákenné materiály Autor práce: Bc. Viktoriia Mázlová

Vedouc´ı pr´ace: Ing. Jiˇr´ı Havl´ıˇcek, CSc.

(2)

The way analysis of superficial properties of the tufted main components influence their

sorption properties

Master thesis

Study programme: N3106 – Textile Engineering

Study branch: 3106T018 – Nonwoven and Nanomaterials Author: Bc. Viktoriia M´azlov´a

Supervisor: Ing. Jiˇr´ı Havl´ıˇcek, CSc.

(3)

(4)

(5)

Prohl´ aˇ sen´ı

Byla jsem seznámena s t´ım, ˇze na mou diplomovou práci se plnˇe vztahuje zákon ˇc. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – ˇskoln´ı d´ılo.

Beru na vˇedom´ı, ˇze Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv uˇzit´ım mé diplomové práce pro vnitˇrn´ı potˇrebu TUL.

Uˇziji-li diplomovou pr´aci nebo poskytnu-li licenci k jej´ımu vyuˇzit´ı, jsem si vˇedoma povinnosti informovat o t´eto skuteˇcnosti TUL;

v tomto pˇr´ıpadˇe má TUL právo ode mne poˇzadovat úhradu náklad˚u, které vynaloˇzila na vytvoˇren´ı d´ıla, aˇz do jejich skuteˇcné výˇse.

Diplomovou práci jsem vypracovala samostatnˇe s pouˇzit´ım uvedené literatury a na základˇe konzultac´ı s vedouc´ım mé diplomové práce a konzultantem.

Souˇcasnˇe ˇcestnˇe prohlaˇsuji, ˇze tiˇstˇen´a verze pr´ace se shoduje s elektronickou verz´ı, vloˇzenou do IS STAG.

Datum:

Podpis:

(6)

Abstrakt

Obsah této diplomové práce se zabývá prozkoumán´ım sloˇzité vlákenné struktury a jaký vliv jednotlivé ˇcast´ı této struktury maj´ı na celý výrobek. Za sloˇzité vlákennou strukturu byla zvolena vˇs´ıvaná textilie. Hlavn´ım c´ılem práce je zjiˇstˇený vlivu povrchových vlastnost´ı vˇs´ıvaných textilie na jejich sorpˇcn´ı vlastnost´ı. Taky práce je zamˇeˇrená na pˇr´ıpravu vzorku technologii vˇs´ıvan´ı. Pro pˇr´ıpravu vzorku byla pouˇzita bavlnˇená a akrylová pˇr´ıze, a polypropylenová netkaná podkladová textilie vyrobená technologii spunbond.

Teoretická ˇcást popisuje princip výroby vˇs´ıvané textilie a poskytuje informace, které se tohoto tématu týkaj´ı. Dále následuj´ı popisy sorpce a desorpce vˇcetnˇe metod mˇeˇren´ı. Experimentáln´ı ˇcást se zabývá testován´ım základn´ıch parametr˚u vstupn´ıch surovin a hydrofilizac´ı akrylové a bavlnˇené pˇr´ıze pro výrobu vzorku. C´ılem experimentáln´ı ˇcásti bylo z´ıskat data o chován´ı materiálu pro dalˇs´ı zpracován´ı.

Dalˇs´ım c´ılem diplomové práce bylo navrhnout ˇreˇsen´ı na zlepˇsen´ı uˇzitných vlastnost´ı pro výrobu koupelnových pˇredloˇzek z hlediska sorpˇcn´ıch a desorpˇcn´ıch vlastnost´ı, který by byl vhodný pro bˇeˇzné pouˇz´ıván´ı.

Kl´ıˇ cov´ a slova:

netkan´a textilie, technologie vˇs´ıvan´ı, sorpce, sm´aˇcen´ı, suˇsen´ı

(7)

Abstract

The content of this thesis deals with the examination of a complex fiber structure and what effect individual parts of this structure have on the whole product. Tufted fabric was chosen as a complex fiber structure. The main aim of this work is to find out the influence of surface properties of tufted textiles on their sorption properties. Cotton and acrylic yarns and polypropylene nonwoven backing fabric made by spunbond technology were used for sample preparation.

The theoretical part describes the principle of tufted fabric production and provides information related to this topic.

Following are descriptions of sorption and desorption including methods of measurement. Experimental part deals with testing of basic parameters of raw materials, hydrophilization of acrylic and cotton yarn for sample production. The aim of the experimental part was to obtain data on material behavior for further processing.

Another aim of the thesis was to propose a solution for improving utility properties for the production of bathroom rugs in terms of sorption and desorption properties, which would be suitable for common use.

Key words:

nonwoven fabric, tufting technology, sorption, wetting, drying

(8)

Podˇ ekov´ an´ı

Rada bych t´ımto podˇekovala mému vedouc´ımu diplomové práce Ing. Jiˇr´ımu Havl´ıˇckovi, CSc. za je jeho cenné rady, odborné veden´ı a také za ˇcas který mi vˇenoval bˇehem vypracován´ı této práce. Mé podˇekován´ı patˇr´ı také panu Ing. Jiˇr´ımu Chaloupkovi Ph.D a panu Bc. Filipovi Sanetrn´ıkov´ı za pomoc a odborné rady pˇr´ı proveden´ı experimentu. Na závˇer bych chtˇela podˇekovat své rodinˇe, která mnˇe vˇzdy podporovala jak pˇri psan´ı diplomové práce, tak i po celou dobu studia.

(9)

Obsah

Seznam zkratek . . . 12

1 Uvod´ 13 2 Teoretická ˇcást 14 2.1 Technologie vˇs´ıván´ı . . . 14

2.1.1 Historie . . . 14

2.1.2 Charakteristika vˇs´ıvan´ych textili´ı . . . 15

2.1.3 Technologický postup pˇri výrobˇe vˇs´ıvaných textilie . . . 16

2.1.4 Vˇs´ıvac´ı stroj . . . 16

2.1.5 Tvorba smyˇckov´eho a ˇrezan´eho vlasu . . . 18

2.1.6 Vˇs´ıvan´e koberce . . . 19

2.1.7 Koupelnov´e pˇredloˇzky firmy GRUND . . . 20

2.2 Sorpce . . . 21

2.2.1 Sorpˇcn´ı izotermy . . . 23

2.2.2 Nernstov´a a Langmuirova izoterma . . . 24

2.2.3 Kinetika sorpce . . . 25

2.2.4 Metody mˇeˇren´ı sorpce . . . 26

2.3 Základy teorie smáˇcen´ı a vzl´ınán´ı . . . 26

2.3.1 Sm´aˇcivost . . . 26

2.3.2 Povrchov´e napˇet´ı . . . 26

2.3.3 Kohezivn´ı s´ıla . . . 27

2.3.4 Kohezivn´ı tlak. . . 28

2.3.5 Uhel sm´´ aˇcen´ı a Youngova rovnice . . . 28

2.3.6 Vzl´ınavost . . . 29

2.3.7 Dynamika vzl´ın´an´ı . . . 31

2.3.8 Model válcové kapiláry (Lucas-Washburn˚uv vztah) . . . 31

2.4 Suˇsen´ı textiln´ıch materi´al˚u . . . 32

2.4.1 Klasifikace vlhkosti u textiln´ıch materi´al˚u . . . 32

2.5 Odstraˇnov´an´ı vlhkosti suˇsen´ım . . . 34

2.5.1 Zp˚usoby suˇsen´ı textili´ı . . . 35

3 Experimentáln´ı ˇcást 36 3.1 Pouˇzité materiály a jejich charakteristika . . . 36

3.1.1 Podkladov´a textilie . . . 36

3.1.2 Pˇr´ıze . . . 38

(10)

3.2 V´yroba vzork˚u . . . 39

3.2.1 Pˇr´ıprava vzorku z akrylov´e pˇr´ıze. . . 39

3.2.2 Pˇr´ıprava vzorku z bavlnˇen´e pˇr´ıze . . . 39

3.2.3 Hydrofilizace pˇr´ıze . . . 40

3.2.4 Vˇs´ıvan´ı pˇr´ıze do podkladov´e textilie . . . 41

3.3 Mˇeˇren´ı vlastnost´ı pˇripraven´ych vzork˚u . . . 43

3.3.1 Mˇeˇric´ı pˇr´ıstroje a zaˇr´ızen´ı pro experiment . . . 43

3.4 Diskuze v´ysledk˚u . . . 49

4 Z´avˇer 54

Literatura 55

Pˇr´ıloha 59

(11)

Seznam obr´ azk˚ u

2.1 Schéma technologického postupu pˇri výrobˇe vˇs´ıvané textilie [3] . . . . 16

2.2 Sch´ema vˇs´ıvac´ıho stroje [8] . . . 17

2.3 Tvorba taˇzen´eho vlasu . . . 18

2.4 Tvorba ˇrezan´eho vlasu . . . 19

2.5 Typy vˇs´ıvan´ych koberc˚u [9] . . . 20

2.6 Konstrukce pˇredloˇzky [11] . . . 21

2.7 Rozd´ıl mezi absorpci a adsorpci [13] . . . 22

2.8 Sorpˇcn´ı izotermy [14] . . . 23

2.9 Porovnán´ı Nernstové a Lanhmuirové izotermy [16] . . . 24

2.10 Maxwell˚uv pokus [21] . . . 27

2.11 Sm´aˇcec´ı ´uhel [23] . . . 28

2.12 Rovnováˇzný tvar kapky kapaliny na tuhém povrchu [23] . . . 29

2.13 Válcová kapilára [26] . . . 31

3.1 Podkladov´a textilie . . . 37

3.2 Aviváˇze Stantex S6327 (A) Neˇredˇená (B) ˇRedˇená s vodou 1:13 . . . . 40

3.3 Hydrofilizace pˇr´ıze aviv´aˇze pˇres v´alce . . . 41

3.4 Vˇs´ıvac´ı stroj . . . 41

3.5 Analytick´a v´aha . . . 43

3.6 Digit´aln´ı tlouˇst’komˇer . . . 44

3.7 Mˇeˇriˇc vzl´ınavost´ı . . . 44

3.8 Vzorky z akrylov´e a bavlnˇen´e pˇr´ıze . . . 46

3.9 Vzorek se stˇr´ıkaˇckou . . . 47

3.10 Suˇs´arna . . . 47

3.11 Dynamika suˇsen´ı vzorku z bavlnˇen´e pˇr´ıze . . . 48

3.12 Dynamika suˇsen´ı vzorku z akrylov´e pˇr´ıze . . . 48

3.13 Vliv ´upravy bavlnˇen´y pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti . . . 49

3.14 Vliv ´upravy bavlnˇen´y pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti . . . 50

3.15 Vliv ´upravy podkladu u vzorku z akrylov´e pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti. . 51

3.16 Vliv úpravy podkladu u vzorku z bavlnˇené pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti . 51 3.17 Vliv hustoty vlasu u vzorku z bavlnˇené pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti . 52 3.18 Vliv hustoty vlasu u vzorku z akrylové pˇr´ıze na desorpˇcn´ı vlastnosti . 53 3.19 Závislost druhu pˇr´ıze na dobu schnut´ı. . . 53

(12)

Seznam tabulek

2.1 Typy vlhkosti zadrˇzované r˚uznými druhy textiln´ıho materiál˚u [28] . . 33

3.1 Parametry podkladov´e textilie . . . 37

3.2 Parametry pˇr´ıze . . . 38

3.3 Popis pˇripraven´ych vzork˚u z akrylov´e pˇr´ıze . . . 39

3.4 Popis pˇripraven´ych vzork˚u z bavlnˇen´e pˇr´ıze. . . 40

3.5 V´ysledku testu vzl´ınavost´ı bavlnˇen´e pˇr´ıze . . . 45

3.6 V´ysledku testu vzl´ınavost´ı akrylov´e pˇr´ıze . . . 45

3.7 V´ysledku testu vzl´ınavost´ı podkladov´e textilie . . . 46

3.8 Pr˚umˇern´e hodnoty zkouˇsky vysych´an´ı. . . 49

(13)

Pouˇ zit´ e zkratky a symboly

KNT Katedra netkaných textili´ı a nanovlákenných materiál˚u Napˇr Napˇr´ıklad

Resp Respektive PUR Polyuretan POP Polypropylen PAN Akryl

PAD Polyamid PES Polyester VS Visk´oza

SBR Styrene Butadiene Rubber EN Evropsk´a norma

CSNˇ Cesk´ˇ a statn´ı norma T Absolutn´ı teplota π Konstanta P´ı (3,1415)

Jednotky

m Metr

cm Centimetr mm Milimetr µm Mikrometr

Pa Pascal

S Obsah

ml Mililitr MHz Megahertz

oC Celsi˚uv stupeˇn

g Gram

F S´ıla

F_G Gravitaˇcn´ı s´ıla F_P S´ıla vzl´ın´an´ı

χ Mˇern´a vlhkost l´atky kg Kilogram

t Casˇ

min Minuty

Vysvˇetlen´ı ostatn´ıch zkratek se nach´az´ı pˇr´ımo v textu.

(14)

1 Uvod ´

Výroba netkaných textili´ı se v textiln´ım pr˚umyslu stává nejslibnˇejˇs´ım smˇerem.

Objem v´yroby a spotˇreby netkan´ych textili´ı roste rychleji neˇz textil a tkanina.

Netkané textiln´ı materiály jsou ned´ılnou souˇcást´ı naˇseho kaˇzdodenn´ıho ˇzivota.

Vyuˇzit´ı sahá do r˚uzných obor˚u: stavebnictv´ı, zemˇedˇelstv´ı, medic´ına, automobilový pr˚umysl a mnoho dalˇs´ıch odvˇetv´ı v jakékoli zemi. Zvláˇstn´ım druhem jsou netkané materiály z tzv. domác´ıch potˇreb – ruˇcn´ıky, koupac´ı pláˇstˇe, pˇrikrývky a pˇrehozy, r˚uzné ˇcist´ıc´ı a filtraˇcn´ı materiály, ˇcalounˇen´ı nábytku, ale i velké mnoˇzstv´ı vˇsech typ˚u podlahových krytin.

V r´amci projektu

”Hybridn´ı materiály pro hierarchické struktury“, ˇcásti ˇreˇsené na KNT jsou mimo jiné studovány sorpˇcn´ı vlastnosti sloˇzitých vlákenných struktur. V této práci za sloˇzitou vlákennou strukturu byla zvolena vˇs´ıvaná textilie. Ve spolupráci s firmou GRUND, a.s. Mladé Buky, by-ly pro tento úvod do studia vybrány materiály bˇeˇznˇe pouˇz´ıvané pˇri výrobˇe jejich sortimentu a koupelnových pˇredloˇzek.

Vˇs´ıvané výrobky jsou v souˇcasné dobˇe nejbˇeˇznˇejˇs´ı podlahové krytiny. Na celém svˇetˇe je 90% vˇsech koberc˚u,vˇcetnˇe umˇelé trávy, vyrobeno vˇs´ıván´ım. To vˇse je dáno pˇredevˇs´ım vysokou produktivitou zaˇr´ızen´ı ve srovnán´ı s technologi´ı tkan´ı a n´ızkými výrobn´ımi náklady. [2]

Tato diplomová práce je rozdˇelena do 2 ˇcást´ı: teoretická ˇcást se zamˇeˇruje na seznámen´ı s technologi´ı vˇs´ıván´ı, princip vˇs´ıvac´ıho stroje a materiály které se pouˇz´ıvaj´ı pro výrobu vˇs´ıvané textilie. Následnˇe jsou popsány základy teorie smáˇcen´ı a vzl´ınán´ı, suˇsen´ı textiln´ıch materiál˚u. Experimentáln´ı ˇcást se zabývá pˇr´ıpravou vzorku a proveden´ım mˇeˇren´ı jejich sorpˇcn´ıch a desorpˇcn´ıch vlastnost´ı.

V závˇereˇcné ˇcásti jsou uvedeny výsledky tˇechto mˇeˇren´ı spolu s vyhodnocen´ım formou grafu a navrhované ˇreˇsen´ı na zlepˇsen´ı uˇziteˇcných vlastnost´ı z hlediska sorpce a desorpce.

(15)

2 Teoretick´ a ˇ c´ ast

2.1 Technologie vˇ s´ıv´ an´ı

Pro snadnˇejˇs´ı porozumˇen´ı technologii vˇs´ıván´ı je n´ıˇze uvedeno hlavn´ı pojmy, které budou pouˇz´ıvané pˇri popisu této technologie.

Odborn´a terminologie a pojmy:

• Poˇcet vpich˚u – mnoˇzstv´ı vpich˚u na 10 cm v pod´eln´em smˇeru

• D´elka stehu – velikost dvou po sobˇe jdouc´ıch vpich˚u, mˇeˇren´a na rubu textilie

• V´yˇska vlasu – vzd´alenost mezi vrcholem smyˇcky/vlasu a podkladovou textili´ı

• Podkladová textilie – nosná textilie vˇs´ıvaných výrobk˚u

• Vlasový materiál – materiál, který se vˇs´ıvá na vˇs´ıvac´ım stroje do podkladové textilie

• Rubová úprava – upevnˇen´ı smyˇcky nebo vlasu k podkladu jednoduchým zátˇerem, pˇr´ıpadnˇe nalepen´ı druhé podkladové textilie pomoc´ı disperze nebo vytvoˇren´ı PUR vrstvy. [3]

Vˇs´ıván´ı je progresivn´ı technologie výroby podlahových, bytových a odˇevn´ıch textili´ı, kdy se do podkladové textilie (tkaniny z polypropylenových pásk˚u, juty, smˇesových pˇr´ız´ı nebo zpevnˇené vlákenné vrstvy) vˇs´ıvaj´ı v plné ˇs´ıˇri smyˇcky ze syntetických kabl´ık˚u, eventuálnˇe stˇr´ıˇzových vlnaˇrských pˇr´ız´ı. Jedná-li se o výrobu podlahových textili´ı, je nutné kromˇe bˇeˇzného zuˇslecht’ován´ı (napˇr. tisku a s n´ım spojenými pracemi) provést patˇriˇcné rubové úpravy. Pro bytové a odˇevn´ı textilie je hlavn´ı úpravou oboustranné nebo jednostranné poˇcesáván´ı, v nˇekterých pˇr´ıpadech s pˇrecházej´ıc´ım potiskován´ım. [1, 4]

2.1.1 Historie

Prvn´ı patent na strojn´ı vˇs´ıván´ı obdrˇzel americký inˇzenýr Cobble v roce 1943. V bývalém ˇCeskoslovensku byla technologie zavedena v roce 1962. [3] Pr˚umyslová výroba se zaˇcala zavádˇet v 1950 roku a od tohoto okamˇziku se vˇs´ıvaný koberec objevoval po celém svˇetˇe, coˇz výraznˇe rozˇs´ıˇrilo rozsah pouˇzit´ı koberc˚u. V pomˇernˇe

(16)

krátké dobˇe spoleˇcnost Cobble Blackburn Limited, která byla zaloˇzená bratry Cobbleovými, výraznˇe zlepˇsila konstrukci stroj˚u. T´ımto se stala nejvýznamnˇejˇs´ı firmou v tomto odvˇetv´ı na svˇetˇe, která vyráb´ı vysoce kvalitn´ı vˇs´ıvaci stroje. Velké investice do výzkumu a projektové práce umoˇznily spoleˇcnosti z˚ustat l´ıdrem ve svém oboru po mnoho let. [3]

D´ıky Cobblovu patentu se koberec stal obl´ıbeným doplˇnkem nejen v domácnostech, ale i v prostorech veˇrejných budov, napˇr. v bankách, kanceláˇr´ıch, koncertn´ıch a sportovn´ıch halách. Vzhledem k tomu, ˇze koberce jsou vyrobený z r˚uzných materiál˚u a na r˚uzných podkladech, jejich vlastnostem nen´ı potˇreba se obávat vlhkosti, a tud´ıˇz nepodléhá bakteri´ım zp˚usobuj´ıc´ım pl´ısnˇe. Mezi dalˇs´ı kvality patˇr´ı odolnost v˚uˇci otˇeru, snadné udrˇzován´ı a zachován´ı barev po celou dobu ˇzivotnosti výrobku, coˇz nejde ˇr´ıct u obyˇcejných tkaných koberc˚u.

V souˇcasnosti se vyráb´ı vˇetˇsina podlahových krytin a ˇcást pˇrikrývek t´ımto zp˚usobem . To vˇse je z d˚uvodu vysoké produktivity zaˇr´ızen´ı v porovnán´ı s technologi´ı tkan´ı a n´ızkými výrobn´ımi náklady. [2, 5]

2.1.2 Charakteristika vˇ s´ıvan´ ych textili´ı

Vˇs´ıvaná textilie vzniká vˇs´ıván´ım soustavy osnovn´ıch (vlasových) nit´ı do podkladové textilie (tkaniny) ˇradou jehel a skládá se ze tˇr´ı konstrukˇcn´ıch prvk˚u:

podkladová – nosná tkanina (textilie), vlasový – vzorový materiál, rubová úprava.

[6, 7] Podklad tvoˇr´ı tkanina ˇci netkané textilie typu spunbond s hmotnost´ı 100 - 200 g.m⁻², vpichované textilie s hmotnost´ı 100 – 250 g.m⁻² nebo fólie s hmotnost´ı 100 - 150 g.m⁻². Jako podkladová tkanina se pouˇz´ıvá jutová nebo POP tkanina. [3]

Vlasový materiál m˚uˇze být vlákna PAN, PAD, POP, PES, VS nebo jejich smˇes ve formˇe pˇr´ıze nebo kabl´ıku. [3]

Rubovou úpravou se vlas zajist´ı proti uvolnˇen´ı z podkladové textilie. Provád´ı se tzv. primárn´ı a sekundárn´ı rubová úprava. V primárn´ı úpravˇe se zafixuj´ı smyˇcky, ale pˇridá se i rozmˇerová stálost, ˇzivotnost a a doc´ıl´ı se pˇredepsaná ploˇsná hmotnost a tuhost. Úprava se provád´ı zátˇerovou smˇes´ı na bázi akrylát˚u tzv. SBR latexy nebo karboxylovými latexu, které maj´ı schopnost pˇrij´ımat plnidla. Sekundárn´ı rubová

´

uprava ovlivˇnuje koneˇcn´e vlastnosti vˇs´ıvan´ych textili´ı. Metody tvoˇren´ı jsou bud’

kaˇs´ırován´ı nebo pˇenová rubová úprava. Nanáˇsen´ım druhé podkladové textilie na rubovou stranu primárn´ı podkladové textilie se provád´ı kaˇs´ırová úprava. jutová tkanina nebo tkanina z POP pásk˚u. T´ımto je zvýˇsena tuhost a hmotnost vˇs´ıvané textilie. Po primárn´ım zátˇeru se aplikuje pˇenová úprava. Ta zvýˇs´ı pruˇznost vˇs´ıvané textilie a t´ım se prodlouˇz´ı jej´ı ˇzivotnost. Výraznˇe se zlepˇs´ı tepelná a hluková izolace. [1,3]

(17)

2.1.3 Technologick´ y postup pˇ ri v´ yrobˇ e vˇ s´ıvan´ ych textilie

V principu je vˇs´ıvac´ı stroj tvoˇren ˇradou vˇsivac´ıch jehel. Kaˇzdá vˇs´ıvac´ı jehla má vlastn´ı dodávku vlasového materiálu. Výroba vˇs´ıvaných textili´ı se ˇrad´ı do dvou technologických fáz´ı. V prvn´ım úseku se zhotovuje reˇzný produkt (c´ıveˇcnice, vˇs´ıvac´ı stroj, trubkové vodiˇce pˇr´ıze, kontrola a oprava chyb, role vˇsitého produktu).

V druhém úseku se provád´ı rubová úprava (nanáˇsen´ı latexu, suˇsárna). [3]

Schéma technologického postupu je znázornˇeno na obrázku 2.2

Obrázek 2.1: Schéma technologického postupu pˇri výrobˇe vˇs´ıvané textilie [3]

1 – vˇs´ıván´ı, 2 – oprava chyb, 3 – rubová úprava, 4 – suˇsen´ı, 5 - barven´ı a potisk, 6 – postˇrihován´ı, 7 – ˇrezán´ı, 8 – balen´ı

2.1.4 Vˇ s´ıvac´ı stroj

Vˇs´ıvac´ı stroj m˚uˇze být porovnán s obˇr´ım ˇsic´ım strojem, který pouˇz´ıvá stovky jehel se závitem um´ıstˇených v ˇradˇe po celé ˇs´ıˇrce stroje. Schéma vˇs´ıvaciho stroje je zobrazena na obrázku 2.2

C´ıvky s vlasovým materiálem urˇcené k vˇs´ıván´ı jsou nasazený na trny c´ıveˇcnice.

Pro jednu vˇs´ıvac´ı jehlu jsou v c´ıveˇcnici urˇceny dva trny. Z jednoho trnu se vlasový materiál odv´ıj´ı a vede k vˇs´ıvac´ımu stroji, druhý trn slouˇz´ı jako rezerva. K vˇs´ıvac´ımu stroji je pˇrivádˇen vlasový materiál z c´ıveˇcnice vod´ıc´ımi trubkami a

(18)

rozvadˇeˇcem k pod´avac´ım v´alcem. [3]

Obr´azek 2.2: Sch´ema vˇs´ıvac´ıho stroje [8]

1 - podávac´ı válce, 2 - excentrický hˇr´ıdel, 3 - jehlová tyˇc, 4 - pˇr´ıtlaˇcná tyˇc, 5 - jehlová tyˇc, 6 – n˚uˇz, 7 - háˇcek – zachycovaˇc, 8 - háˇcková hˇr´ıdel, 9 - zboˇzn´ı tkalcovské, 10 - pˇredlohová c´ıvka, 11 - veden´ı pˇr´ıze, 12 - pohyblivý vodiˇc pˇredlohy,

13 - pruˇzn´a destiˇcka, 14 - vodic´ı trubky pˇr´ıze

Do oˇcek vˇs´ıvac´ıch jehel je vlasový materiál veden vod´ıc´ımi liˇstami (pˇr´ıpadnˇe trubkami). Jehly se pohybuj´ı svisle a vˇs´ıvá vlasový materiál do podkladové textilie.

Ojehelný válec vede podkladovou textilii do vˇs´ıvac´ıho stroje, která je dále smˇerována na taˇzný ojehelný válec. Rychlost´ı pr˚uchodu podkladové textilie se ˇr´ıd´ı poˇcet vpich˚u. Kdyˇz se podkladová textilie podává rychleji, tak vznikne menˇs´ı poˇcet vpich˚u a naopak. [3]

(19)

2.1.5 Tvorba smyˇ ckov´ eho a ˇ rezan´ eho vlasu

Vˇs´ıvac´ı zaˇr´ızen´ı je sestrojeno k vyrábˇen´ı smyˇckového, ˇrezaného i kombinovaného vlasu.

Vznik vlasové smyˇcky pˇri výrobˇe taˇzeného vlasu, viz 2.3, vzniká t´ım, ˇze jehla 3 s navedenou vlasovou nit´ı 5 pronikne podkladovou textili´ı 4. Ve chv´ıli, kdy se jehla dostane do doln´ı úvrati, zachyt´ı vlasovou nit pˇr´ısluˇsný háˇcek 2, dokud se jehla nedostane zpˇet do horn´ı úvrati. V tu chv´ıli se háˇcek vyklop´ı a pust´ı vlasovou smyˇcku a celý pracovn´ı cyklus se opakuje. Mezit´ım se plynule odtahuje podkladová textilie. [10]

Obr´azek 2.3: Tvorba taˇzen´eho vlasu

1 - vˇs´ıvac´ı jehla vlasová nit, 2 – háˇcek, 3 – vˇs´ıvac´ı jehla, 4 – podkladová textilie

Pˇri výrobˇe textilie s ˇrezaným vlasem, viz obrázek 2.4, je funkce jehly i háˇcku totoˇzná, háˇcek je pouze otoˇcen proti smˇeru posuvu podkladové textilie a jeho tvar je odliˇsný. Tento háˇcek je zakonˇcen nosem, který zabraˇnuje vyklouznut´ı jiˇz vytvoˇrených smyˇcek. Smyˇcky pˇribývaj´ı na háˇcku 2, jsou postupnˇe rozˇrezávány noˇzem 3 a to v okamˇziku, kdy jsou na háˇcku zachyceny tˇri smyˇcky – rozˇrezává se smyˇcka nejvzdálenˇejˇs´ı vˇs´ıvac´ı jehle. Pˇri ˇrezán´ı smyˇcek se jehla nacház´ı ve své horn´ı

´

uvrati. V dobˇe vpichov´an´ı je ˇrezac´ı n˚uˇz odtaˇzen. [10]

(20)

Obr´azek 2.4: Tvorba ˇrezan´eho vlasu

1- vˇs´ıvac´ı jehla, 2 – h´aˇcek, 3 – ˇrezac´ı n˚uˇz, 4 – vlasov´a nit

2.1.6 Vˇ s´ıvan´ e koberce

Nejrozsáhlejˇs´ı podlahovou krytinou jsou dnes vˇs´ıvané koberce. Tvoˇr´ı nejvyˇsˇs´ı poˇcet prodaných koberc˚u.Výhodou této metody je dosaˇzen´ı vysoké jemnosti koberc˚u. Vˇs´ıvané koberce se vyráb´ı nˇekolik typu:

• N´ızká smyˇcka bývá vˇetˇsinou potiˇstˇená a vyuˇz´ıvá se u zátˇeˇzových koberc˚u, kde je vysoká hustota smyˇcky

• ˇRezaný vlas – rozˇrezané smyˇcky vytváˇrej´ı vzpˇr´ımená vlákna a pˇripom´ınaj´ı velurový povrch. Maj´ı niˇzˇs´ı “tvarovou pamˇet’’ a zanechávaj´ı na svém povrchu stopy, maj´ı vysokou hustotu vlasu, jsou draˇzˇs´ı.

• Smyˇckové koberce – smyˇcky u tˇechto koberc˚u jsou pravidelné nebo nepravidelné – tzv. berberské, které pˇripom´ınaj´ı vlnˇené koberce

• Scroll koberec – je kombinac´ı n´ızkého a vysokého vlasu tvarovaného jemným vzorem, mohou se u nˇeho objevit aˇz 3 výˇsky vlasu

• Stˇriˇzený vlas – smyˇcka – konstrukce stˇr´ıdán´ı smyˇckového a vlasového povrchu.

Maj´ı vysokou tvarovou pamˇet’, ale jsou ménˇe trvanlivé neˇz smyˇckové koberce.

[8]

Varianty vˇs´ıvaných koberc˚u jsou zobrazený na obrázku2.5

(21)

Obr´azek 2.5: Typy vˇs´ıvan´ych koberc˚u [9]

a – smyˇckov´y povrch, b – scroll, c – ˇrezan´y vlas, d – kombinace vlas a smyˇcka

Vˇs´ıvané koberce se vyráb´ı v ˇs´ıˇrce 1 – 6 m s hustotou 2 – 5 stehu na 1 cm, s výˇskou vlasu 3 - 30 mm a odstupem 2 - 5 mm. Výrobn´ı rychlost vˇs´ıvac´ıch stroj˚u se pohybuje v rozmez´ı 650 - 1500 m.min⁻¹ . [3]

2.1.7 Koupelnov´ e pˇ redloˇ zky firmy GRUND

GRUND, a.s. Mladé Buky – je ˇceská rodinná firma, která byla zaloˇzena v roce 1990. Spoleˇcnost je pˇredn´ım evropským výrobcem koupelnových pˇredloˇzek. V´ıce neˇz 90 % výroby putuje do 43 zem´ı svˇeta, vˇcetnˇe nejnároˇcnˇejˇs´ıch trh˚u, jako jsou Nˇemecko, ˇSvýcarsko, Anglie, USA, Jiˇzn´ı Korea, Japonsko, ˇC´ına ˇci Spojené Arabské Emiráty. [11]

Firma Grund vyráb´ı pˇredloˇzky pomoc´ı dvou technologi´ı. Prvn´ı z nich je ˇsit´ı ruˇcn´ım strojem. Druhá, modernˇejˇs´ı varianta, je vˇs´ıván´ı za pomoci stroje, který je ˇr´ızen poˇc´ıtaˇcem. Podle pˇredlohy ˇsvadleny uˇsij´ı pˇredloˇzku odpov´ıdaj´ıc´ı výˇsce vlasu i barevnosti. Pˇri výrobˇe sloˇzitˇejˇs´ıch design˚u je pouˇzit poˇc´ıtaˇcovˇe ˇr´ızený vˇs´ıvac´ı stroj.

[11]

Konstrukce pˇredloˇzky je uvedena na obr. 2.6

(22)

Obr´azek 2.6: Konstrukce pˇredloˇzky [11]

1 – pˇr´ıze, 2 – netkan´e textilie, 3 – protiskluzov´a vrstva, 4 – obrouben´ı

Pˇr´ıze pro výrobu pˇredloˇzek vzniká jak z umˇelých, tak i z pˇr´ırodn´ıch vláken.

Pˇreváˇznˇe se vyb´ıraj´ı vlákna z akrylové nebo bavlnˇené pˇr´ıze.

Koupelnov´e pˇredloˇzky z akrylu jsou pˇredevˇs´ım obl´ıben´e pro svou praktiˇcnost.

Maj´ı dlouhou ˇzivotnost, rychle usychaj´ı a d´ıky bohaté barevné paletˇe stylovˇe dopln´ı design koupelny. Akrylové vlákno dokonale zachovává tvar, je husté, hebké a pˇr´ıjemný na dotek. Velmi rychle usychá. Vynikaj´ıc´ı vlastnost´ı je pohlcován´ı zvuku. [11]

V experimentáln´ı ˇcásti bude pouˇzita tato bavlnˇená a akrylová pˇr´ıze, která je bˇeˇznˇe pouˇz´ıvaná pˇri výrobˇe Grund sortimentu a koupelnových pˇredloˇzek.

2.2 Sorpce

Sorpce je interakce pevné látky s prostˇred´ım kapaliny nebo plynu. Bˇehem tohoto procesu docház´ı k adsorpce, adsorpce a také k chemické reakci nebo jinému vázán´ı sorbentu. Molekuly plyn˚u nebo kapalin nebo rozpuˇstˇené látky v roztoku se drˇz´ı na povrchu pevných látek. Pˇri adsorpˇcn´ım procesu spolu reaguj´ı dvˇe látky.

Prvn´ı se nazývá adsorbent a jedná se o pevnou nebo kapalnou látku, na které docház´ı k adsorpci. Druhá látka je adsorbát, coˇz je plyn nebo kapalina, ˇci látka rozpuˇstˇená v roztoku. Ta se adsorbuje na povrchu prvn´ı látky. Pˇri absorpce jsou molekuly vody prostopuji dovnitˇr struktury vlákna. [12]

Rozd´ıl mezi absorpc´ı a adsorpc´ı je zobrazen na obr´azku2.7

(23)

Obr´azek 2.7: Rozd´ıl mezi absorpci a adsorpci [13]

A – adsorpce – molekuly vody jsou vázány na povrch B – absorpce – molekuly vody prostupuji dovnitˇr struktury vlákna

Obvykle se uvád´ı jako kapalina voda, ale nelze opomenout rozpouˇstˇedla pˇr´ıtomná pˇri chemickém ˇciˇstˇen´ı odˇev˚u, plyny (vlhkost a vzduch ve formˇe páry uvolˇnovaný pokoˇzkou), popˇr´ıpadˇe kapaliny s vyˇsˇs´ı mˇernou hmotnost´ı (tmely). Aby doˇslo ke spojen´ı tˇechto médi´ı, mus´ı makromolekuly, nebo jejich ˇcásti, m´ıt volné hydrofiln´ı skupiny, na které se m˚uˇze reaktivn´ı molekula navázat. Jsou to napˇr.

skupina hydroxylová OH, karbonylová CO, karboxylová COOH, iminová NH, amidová COHN. [12]

Navazov´an´ı ciz´ıch molekul m˚uˇze probˇehnout bud’:

• nevratné – ireversibilnˇe – v pˇr´ıpadˇe chemické sorpce, kdy se molekuly vody navazuj´ı na vod´ıkové m˚ustky ve struktuˇre vlákna (barven´ı vláken)

• vratnˇe – reversibilnˇe – v pˇr´ıpadˇe fyzikáln´ı sorpce, kdy se molekuly vody navazuj´ı na sorpˇcn´ı centra vláken slabˇs´ımi silami, napˇr. Van der Walsovými (suˇsen´ı prádla na ˇsˇn˚uˇre) [12, 14]

Vazby reaktivn´ıch molekul vznikaj´ı v m´ıstech amorfn´ıch ˇcást´ı makromolekul. S touto zmˇenou nastává také makrozmˇena, tj. miz´ı pˇr´ıˇcné vazby, docház´ı k rozˇs´ıˇren´ı amorfn´ıch segment˚u a celkový tvar vlákna se pozmˇen´ı. Vzhledem na orientaci makromolekul docház´ı ke zmˇenˇe tvaru – bobtnán´ı - pˇredevˇs´ım v pˇr´ıˇcném smˇeru.

[12]

Vlákna maj´ı schopnost bud’ vsakovat nebo odpuzovat vodu. Podle toho se dˇel´ı na hydrofiln´ı a hydrofobn´ı. Hydrofiln´ı vlákna maj´ı schopnost navázat a transportovat vodu a chemické látky. Vˇetˇsina hydrofiln´ıch vláken je pˇr´ırodn´ıho p˚uvodu, z chemických pouze ta, která obsahuj´ı hydrofiln´ı skupinu. Do druhé skupiny patˇr´ı vlákna, která vodu naopak odpuzuj´ı, coˇz je napˇr´ıklad polypropylén.

[12, 14]

(24)

Sorpˇcn´ı dˇeje maj´ı u vláken vliv na zmˇeny jejich vlastnost´ı. Vlhkost p˚usob´ıc´ı na len zp˚usobuje zvýˇsen´ı jeho pevnosti o 20%. U viskózy je tomu naopak, jej´ı pevnost se s pˇribývaj´ıc´ım vlhkem sniˇzuje aˇz o 50%. Dalˇs´ı zmˇeny docházej´ı u hmotnosti, coˇz ovlivˇnuje obchodován´ı, napˇr´ıklad pˇri stanovován´ı jemnosti(délkové hmotnosti, ploˇsné mˇeˇren´ı hmotnosti). [14]

2.2.1 Sorpˇ cn´ı izotermy

Jak je uvedeno v kapitole 2.2, vlákna mohou pˇrij´ımat vodu, resp. vodn´ı páru, ze vzduchu a do vzduchu j´ı také odevzdávat. Oba dˇeje se vˇetˇsinou odehrávaj´ı pˇri nemˇenné teplotˇe. Obsah vody ve vzduchu je dán parciáln´ım tlakem vodn´ıch par.

Parciáln´ı tlak vodn´ıch par zp˚usobuje, ˇze vodn´ı pára bud’ proniká tam, kde je parciáln´ı tlak vodn´ıch pár menˇs´ı, tzn. do suchého vlákna, nebo se z vlhkého vlákna uvolˇnuje a odcház´ı do suchého vzduchu tak, aby byl parciáln´ı tlak vodn´ıch par vyrovnán.

Sorpce a desorpce vlhkosti neprob´ıhaj´ı u textiln´ıch vláken stejnˇe. To znamená, ˇze vlhkost vlákna, která je za daných podm´ınek (teplota, tlak, relativn´ı vlhkost vzduchu) v rovnováze s okol´ım, bude r˚uzná podle toho, zda suché vlákno navlhá nebo vlhké vlákno se vysouˇs´ı. Voda uvolˇnuj´ıc´ı se z vlákna zp˚usobuje zpoˇzdˇen´ı, protoˇze je potˇrebné pˇremoci s´ıly, které vodu ve vláknˇe váˇz´ı. Tento jev se dá popsat jako pr˚ubˇeh závislosti relativn´ı vlhkosti vlákna r na relativn´ı vlhkosti vzduchu ϕ.

Tento vztah se nazývá sorpˇcn´ı izoterma, jelikoˇz jde o vzájemnou výmˇenu vodn´ıch par mezi vlákny a vzduchem pˇri konstantn´ı teplotˇe, viz obrázku 2.8. [14, 15]

Obr´azek 2.8: Sorpˇcn´ı izotermy [14]

r – relativn´ı vlhkost vl´aken, ϕ – relaivn´ı vlhkost vzduchu

(25)

Zpoˇzdˇen´ı uvolˇnován´ı vody z vláken vlivem sil, které váˇz´ı vodu ve struktuˇre vlákna zp˚usobuje, ˇze kˇrivky nejsou totoˇzné, ale vymezuj´ı mezi sebou plochu, která se nazývá hysterese. Tato plocha je obrazem

”ztracené“, neboli disipované energie (energie se podle zákona o zachován´ı energie nem˚uˇze ztratit, ale pˇremˇeˇnuje se, v tomto pˇr´ıpadˇe napˇr. v energii tepelnou). [14]

2.2.2 Nernstov´ a a Langmuirova izoterma

O mechanismu interakce molekul penetrantu s povrchem vláken lze z´ıskat informace z tzv. adsorpˇcn´ıch izoterem. Principem je sledován´ı závislosti mezi mnoˇzstv´ım penetrantu na povrchu vlákna C_p (respektive ve vláknˇe) a v okol´ı vlákna C_o v rovnováze, kdy doˇslo k ustálen´ı rozdˇelen´ı penetrantu mezi vlákno a okol´ı. Pˇredpokládá se, ˇze v okol´ı nedocház´ı vlivem sorpˇcn´ı procesu ke zmˇenˇe koncentrace, tj. C_o je konstantn´ı. Experimenty se provádˇej´ı pˇri konstantn´ı teplotˇe.

[16] Pro pˇr´ıpad kdy se penetrant váˇznˇe na povrch fyzikáln´ımi silami a nebo docház´ı k jeho “rozpouˇstˇen´ı” ve vláknˇe plat´ı jednoduchý Nernst˚uv vztah

C_p = K_NC_o (2.1)

kde K_N je tzv. rozdˇelovac´ı koeficient. Pro pˇr´ıpad adsorpce plyn˚u se tato rovnice oznaˇcuj´ı jako Hernyho vztah (C_o je nahrazeno parciáln´ım tlakem plynu p_o na styku s povrchem vlákna. Pro pˇrekroˇcen´ı jisté koncentrace C_o = C_oM penetrantu v okol´ı, jiˇz vlákno nen´ı schopné dalˇs´ı molekuly absorbovat a C_p = C_oM, bez ohledu na C_o. Nernst˚uv vztah tedy vyhovuje pro menˇs´ı hodnoty koncentrace penetrantu v okol´ı C_o. Pokud se penetrant váˇze na specifická m´ısta na povrchu vlákna ( lokalizovaná sorpce s maximáln´ı koncentrac´ı vazných m´ıst S) je C_p úmˇerná taky rozd´ılu S - C_p. Po úpravách resultuje Langmuirova izoterma ve tvaru

C_p = K_LS

1 + K_lC_o (2.2)

kde K_L je constanta (afinita specifick´ych m´ıst). Graficky je pr˚ubˇeh obou sorpˇcn´ıch izoterem zobrazen na obr.2.9 [16]

Obrázek 2.9: Porovnán´ı Nernstové a Lanhmuirové izotermy [16]

(26)

Absorpci ˇrady plynu a par pˇredstavuje tzv. duáln´ı model sorpce jako lineárn´ı kombinace Nernstovy Langmuirovy izotermy (kombinace fyzikáln´ı a lokalizované sorpce). [16]

2.2.3 Kinetika sorpce

Zkoumán´ı rychlosti sorpce a desorpce má své opodstatnˇen´ı, jelikoˇz se tento proces souvis´ı s klimatizac´ı vláken, pˇr´ıpadnˇe textili´ı, jakoˇz i jejich pran´ım, suˇsen´ım, bˇelen´ım, barven´ım, ˇciˇstˇen´ım. R˚uzné látky maj´ı r˚uznou strukturu a u kaˇzdé je kinetika sorpce odliˇsná, tud´ıˇz vhodná ke zkoumán´ı. [17]

Pr˚ubˇeh sorpce, jakoˇzto heterogenn´ıho procesu, lze schematicky popsat jako proces o 5 následuj´ıc´ıch stavech: difuze sorpˇcn´ıch látek k povrchu vláken, sorpce na povrchu, kde m˚uˇzou látky zreagovat, následná desorpce a difuze do vnitˇrku látky.

Posledn´ı f´aze m´a na celkovou rychlost sorpˇcn´ıho procesu nejvˇetˇs´ı vliv. [17]

Nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ı zp˚usob vyjadˇrovan´ı rychlosti sorpce r˚uzných látek do vláken je zaloˇzen na ˇreˇsen´ı rychlosti difuze na základˇe platnosti II. Fickovoho zákona, který vyjadˇruje zákonitost mezi ˇcasovou a prostorovou zmˇenou koncentrace pronikaj´ıc´ı látky podle vztahu

∂c

∂t = D∂²c

∂x² (2.3)

kde:

∂c

∂t - znaˇc´ı zmˇenu koncentrace s ˇcasem pˇr´ı urˇcit´e vzd´alenosti x (x = const)

∂²c

∂x² - druhá derivace koncentrace podle vzdálenosti pˇr´ı urˇcitém ˇcase t (t = const)

D - difuzn´ı koeficient, který závis´ı od druhu a struktury vláken a textili´ı a od teploty. [17]

Pro válcové tˇeleso o polomˇeru r rovnice II. Fickovoho zákona, má tvar

∂c

∂t = D r

"

∂c

∂ r∂c

∂r

!#

(2.4) Ve sloˇzitˇejˇs´ıch systémech, jako jsou vlákna, se difuze koeficientu mˇen´ı i s koncentrac´ı. Nˇekteré výsledky mˇeˇrené difuzn´ıho koeficientu v závislosti na koncentraci vody ve vláknˇe pˇri sorpci vlhkosti dokazuj´ı, ˇze difuze je velmi pomalá v suchém stavu, ale zrychl´ı se pˇri zvýˇsen´ı vlhkosti vlákna. V takových pˇr´ıpadech je potˇreba dosadit do rovnice závislost D = f (c). Takto je moˇzné lépe vyjádˇrit skuteˇcné podm´ınky difuze, ale numerické ˇreˇsen´ı je sloˇzité. [17]

(27)

2.2.4 Metody mˇ eˇ ren´ı sorpce

Existuj´ı r˚uzné teorie a výpoˇcty pro urˇcen´ı sorpce, popisuj´ıc´ı vázán´ı molekul nebo pohyb kapaliny vlákennou strukturou. Pro otestován´ı tˇechto vˇedomost´ı jsou zkonstruovány pˇr´ıstroje pro mˇeˇren´ı sorpce a jej´ıch vlastnost´ı, které potvrd´ı nebo vyvrát´ı teoretické znalosti v laboratorn´ıch podm´ınkách, napˇr´ıklad:

AATCC/ASTM Testovac´ı metoda TS-018. Tato metoda testuje absorpci vody do textilie, je mˇeˇreno, jaká je doba proniknut´ı kapky vody poloˇzené na povrch textilie do materiálu. [18]

KR ÜSS – tato spoleˇcnost zkoumá zejména povrch textili´ı, proto stále vykazuje pokroky v oblasti sorpce, napˇr´ıklad vyv´ıjen´ım nových pˇr´ıstroj˚u. Jedn´ım z nich je K100, zaˇr´ızen´ı mˇeˇr´ıc´ı povrchové a mezifázové napˇet´ı, kontaktn´ı úhel a kritickou micelárn´ı koncentraci. [18]

Bundesman Metod – prostˇrednictv´ım tohoto postupu se mˇeˇr´ı smáˇcivost a prostup vody textili´ı, urˇcuje odolnost textili´ı proti sorpci vody, napomáhá zjistit efekt vodoodpudivosti upraveného materiálu.

Prouˇzkový test – tento test zjiˇst’uje, jak vysoko vyvzl´ıná kapalina za urˇcitý ˇcas v opaˇcném smˇeru ke smˇeru gravitace. [18]

2.3 Z´ aklady teorie sm´ aˇ cen´ı a vzl´ın´ an´ı

2.3.1 Sm´ aˇ civost

Pojem smáˇcivost popisuje dokonalé pokryt´ı povrchu tuhého tˇelesa kapalnou, napˇr´ıklad styk tekutiny s textiln´ım materiálem. Kapalina, která v pr˚ubˇehu smáˇcen´ı proniká do textiln´ıho materiálu, uzav´ırá souˇcasnˇe okludovaný vzduch (vzduch pˇr´ıtomný v textiln´ım materiálu) do bublinek. Uzavˇrený vzduch postupuj´ıc´ı kapalina stále v´ıce stlaˇcuje, aˇz vznikne uvnitˇr vzduchové bubliny takový tlak, který pˇrekoná povrchové napˇet´ı postupuj´ıc´ı kapaliny a bublina unikne z textiln´ıho materiálu. S postupem ubývaj´ıc´ı vzduch se stává textiln´ım materiálem specificky tˇeˇzˇs´ı a klesá na dno (vyjma textiln´ıch materiál˚u, jejichˇz hustota je menˇs´ı neˇz gl⁻¹, napˇr. polypropylen, polyethylen). Optimáln´ı smáˇcivost se liˇs´ı u kaˇzdé látky v závislosti na koncentraci a teplotˇe. Dobrá smáˇcivost textiln´ıch vláken je pˇredpokladem k uspokojivému dispergaˇcn´ımu úˇcinku. [19]

2.3.2 Povrchov´ e napˇ et´ı

Povrchové napˇet´ı je fyzikáln´ı vlastnost kapalin, kdy je plocha a energie kapaliny pˇri daném objemu co nejmenˇs´ı. V tomto stavu je povrch kapaliny tenký a pruˇzný.

Pˇri absenci vnˇejˇs´ıch sil zaujme kapalina tvar koule, coˇz je tˇeleso s nejmenˇs´ım povrchem. Vrchn´ı vrstva m´a tlouˇst’ku pouze okolo 10⁻⁷ cm a dalˇs´ı vlasntosti se

(28)

také liˇs´ı od vrstev uvnitˇr kapaliny. Povrchové napˇet´ı zapˇr´ıˇciˇnuj´ı mezimolekulárn´ı s´ıly. Zaj´ımavost´ı z pˇr´ırody jsou ˇzivoˇcichové, kteˇr´ı se d´ıky tomuto fyzikáln´ımu stavu mohou bezpeˇcnˇe pohybovat po hladinˇe vody. [25]

Maxwell˚uv pokus (viz obr.2.10) popisuje fyzikáln´ı význam povrchového napˇet´ı.

Do mýdlového roztoku je vnoˇren drátený rámeˇcek s posuvnou pˇr´ıˇckou. Je pokrytý tenkou vrstvou kapaliny, která je udrˇzováná p˚usoben´ım s´ıly F na pohyblivé raménko délky L. [21]

Obr´azek 2.10: Maxwell˚uv pokus [21]

S´ıla p˚usob´ıc´ı na jednotkovou délku raménka dˇelená dvˇema je rovna povrchovému napˇet´ı γ s jednotkou [N m⁻¹] nebo [J m²] a lze vyjádˇrit vztahem

~γ = − ~F

2L (2.5)

kde F je velikost s´ıly, která odtrhne drátek po jeho vyváˇzen´ı v kapalinˇe, L je délka, koeficient

”2“ ukazuje, ˇze na kapalinˇe jsou 2 vznikaj´ıc´ı povrchy. [21]

Povrchové napˇet´ı je vektorová veliˇcina, jej´ıˇz velikost je ˇc´ıselnˇe rovna povrchové energii W. Povrchová energie W vzniká pˇri práci A dodané k posunut´ı pohyblivého raménka o malou vzdálenost ds ve smˇeru p˚usob´ıc´ı s´ıly

A = F ds = 2γLds (2.6)

Dodaná práce A se pˇremˇen´ı na energii vázanou k povrchu kapaliny. Velikost novˇe vzniklé hladiny je Lds. Z toho vyplývá, ˇze pro energii W pˇripadaj´ıc´ı na jednotkový povrch plat´ı W = γ. [21]

2.3.3 Kohezivn´ı s´ıla

Kaˇzdá ˇcástice kapaliny p˚usob´ı na sousedn´ı ˇcástice svými pˇritaˇzlivými kohezn´ımi silami, které p˚usob´ı na sebe na základˇe elektrostatického pˇritahován´ı a odpuzován´ı molekul. Kohezn´ı s´ıla je zp˚usobena nerovnomˇerným rozloˇzen´ım náboje v molekule

(29)

a prosakován´ım mimo molekulu. Pokud nastane situace, kdy docház´ı k nerovnosti kohezn´ıch sil na povrchu kapaliny, pak tyto kohezn´ı s´ıly zp˚usobuj´ı povrchové napˇet´ı na kapalinˇe. Vzájemné p˚usoben´ı kohezn´ıch sil je velice krátkého dosahu. [22]

2.3.4 Kohezivn´ı tlak

Kohezivn´ı tlak nebo také molekulový tlak, je tlak, který p˚usob´ı na molekulu uvnitˇr kapaliny. Molekuly nacházej´ıc´ı se uvnitˇr kapaliny na sebe p˚usob´ı pˇritaˇzlivými silami. Pro výpoˇcet pˇritaˇzlivých sil, které p˚usob´ı na molekulu kapaliny je rozd´ılná pro molekulu nacházej´ıc´ı se uvnitˇr kapaliny a molekulu nacházej´ıc´ı se na povrchu kapaliny. Uvnitˇr kapaliny p˚usob´ı na vybranou molekulu silové p˚usoben´ı sousedn´ıch molekul. Toto silové p˚usoben´ı je rovnomˇernˇe rozloˇzeno do vˇsech smˇer˚u.

Výslednice vˇsech sil je pak rovna nule. Pˇritaˇzlivé s´ıly mezi molekulami dosahuj´ı velmi krátké vzdálenosti. Velikosti pˇritaˇzlivých sil pak znaˇcnˇe klesaj´ı se vzdálenost´ı od molekuly. V praxi je tato vzdálenost pˇribliˇznˇe r₀ = 10⁻⁹m. Vˇsechny molekuly vzdálené od vybrané molekuly o r₀ se nacházen´ı v tzv. sféˇre molekulového p˚usoben´ı. [22]

Rozd´ılná situace nastává, kdyˇz je molekula kapaliny vzdálena od povrchu ménˇe neˇz r₀, pak docház´ı k situaci, kdy je molekula na povrchu kapaliny. Vˇsechny tyto molekuly vytváˇrej´ı tzv. povrchovou vrstvu kapaliny. Zde je výslednice sil, které má smˇer kolmo od povrchu kapaliny smˇerem do kapaliny. Velikost této s´ıly se zmenˇsuje na základˇe zvˇetˇsuj´ıc´ı se vzdálenosti od povrchu kapaliny. Povrchová vrstva p˚usob´ı na kapalinu jako molekulový tlak. Molekulový tlak tak p˚usob´ı v celém objemu a jeho hodnota je v_m = 10⁹Pa. [22]

2.3.5 Uhel sm´ ´ aˇ cen´ı a Youngova rovnice

D˚uleˇzitým pojmem procesu smáˇcen´ı je tzv. kontaktn´ı úhel neboli úhel smáˇcen´ı.

Je to úhel, který sv´ırá teˇcna k povrchu kapky vedená v bodˇe styku kapky s rozhran´ım. Podle uhlu smáˇcen´ı rozliˇsujeme, jestli kapalina pevný povrch smáˇc´ı nebo ne.2.11. [23]

Obrázek 2.11: Smáˇcec´ı úhel [23]

(30)

Z obrázku 2.11 je vidˇet ˇze ˇc´ım je úhel θ menˇs´ı, t´ım docház´ı k vˇetˇs´ımu smáˇcen´ı povrchu textilie. Je-li úhel vˇetˇs´ı neˇz 90^◦, pak je textilie ˇspatnˇe staˇc´ıvá nebo nesmáˇcivá. [24]

Kontaktn´ı úhel lze vyjádˇrit pomoc´ı Youngovy rovnice, která pˇricház´ı do kontaktu s pevným a plynným skupenstv´ı. Tento vztah je zaloˇzen na základˇe znalosti kontaktn´ıho úhlu a povrchového napˇet´ı kapaliny, následného mezifázové napˇet´ı mezi tekutinou a pevným skupenstv´ım a povrchovou volnou energii pevného skupenstv´ı. Kaˇzdému rozhran´ı fáz´ı odpov´ıdá pˇr´ısluˇsné povrchové napˇet´ı. [23]

Obrázek 2.12: Rovnováˇzný tvar kapky kapaliny na tuhém povrchu [23]

Obrázek 2.12 znázorˇnuje stav kapky kapaliny na povrchu pevné látky v rovnováze. Povrchová energie pevné látky, která se snaˇz´ı sn´ıˇzit, zp˚usobuje, ˇze se podél povrchu roztahuje kapka. Tato energie se rovná povrchovému napˇet´ı pevné látky na hranici se vzduchem γs. Mezifázová energie na hranici pevné látky s kapalinou γ_sl naopak smˇeˇruje ke stlaˇcen´ı kapky, tj. povrchová energie se sniˇzuje kv˚uli sn´ıˇzen´ı plochy povrchu. ˇS´ıˇren´ı zabraˇnuj´ı kohezn´ı sily p˚usob´ıc´ı uvnitˇr kapky.

P˚usoben´ı kohezn´ıch sil je smˇerováno z hranice mezi pevnou, kapalnou a plynnou fáz´ı podél teˇcny k sférickému povrchu kapky a je rovno γ_l (gravitaˇcn´ı s´ıly se neberou v úvahu). Úhel θ který je tvoˇren teˇcnými k mezifázovým plochám ohraniˇcuj´ıc´ı smáˇcec´ı tekutinu, která má vrchol na rozhran´ı tˇr´ı fáz´ı, se nazývá stykový úhel smáˇcen´ı. [23]

Vˇsechny uvaˇzované sloˇzky povrchové energie se daj´ı vyjádˇrit pomoc´ı vektoru sil. Pˇri rovnováˇzném stavu máme tento vztah:

γs = γsl+ γlcos(θ) (2.7)

Rovnice 2.7 se nazývá Youngovou. Odsud kvantitativn´ı charakteristiku smáˇcen´ı – kosinus stykového úhlu moˇzná vyjádˇrit pˇres povrchové a mezifázové napˇet´ı:

cos(θ) = γ_s− γsl

γ_l (2.8)

2.3.6 Vzl´ınavost

Vzl´ınán´ı je pˇr´ımo závislým jevem na procesu smáˇcen´ı a m˚uˇze prob´ıhat jen

(31)

kontaktu s kapilárou, do n´ı samovolnˇe proniká, dokud nevznikne rovnováˇzný stav.

Tento proces se nazývá vzl´ınán´ı. Vzl´ınavost je vzniká p˚usoben´ım kapilárn´ıch sil uvnitˇr struktury textilie. [24]

Principem mˇeˇren´ı vzl´ınavosti je svislé um´ıstnˇen´ı vzork˚u na speciáln´ı destiˇcku (mˇeˇr´ıtko) a namoˇcen´ı jednoho konce do obarvené kapaliny pro lepˇs´ı znázornˇen´ı (napˇr. voda s inkoustem). Konce vzork˚u se ponoˇr´ı na 2 mm a mˇeˇr´ı se výˇska (sac´ı výˇska h [mm]). Sac´ı výˇska zpoˇcátku nar˚ustá rychle, ale pˇri delˇs´ım ˇcase v dojde k rovnováˇznému stavu, kdy se h dále nemˇen´ı. [24]

O sac´ı výˇsce (výˇsce, do které kapalina vyvzl´ıná v nekoneˇcném ˇcase) rozhoduje rovnováha mezi silou gravitaˇcn´ı (F_G) a silou vzl´ınán´ı (F_p), která je dána silovou rovnováhou mezipovrchových sil na rozhran´ı kapalina-plyn-pevná látka. [25]

Gravitaˇcn´ı s´ıla (F_G) p˚usob´ıc´ı proti vzl´ınán´ı je funkc´ı sac´ı výˇsky (H). Pro válcovou kapiláru plat´ı:

F_g = mg = SHρg = πR²_KHρg (2.9)

kde:

m - hmotnost [kg]

g - gravitaˇcn´ı zrychlen´ı [9.81ms⁻²]

S - plocha podstavy válcové kapiláry [m²] R_K - polomˇer podstavy válcové kapiláry [m]

H - sac´ı v´yˇska [m]

ρ - hustota kapaliny [kgm⁻³]

S´ıla vzl´ınán´ı (Fp) je na sac´ı výˇsce nezávislá a je funkc´ı pouze geometrických a fyzikálnˇe-chemických vlastnost´ı rozhran´ı kapalina-plyn-pevná látka. Pro válcovou kapiláru plat´ı:

Fp = OσLGcos(Θ) = 2πRkσLGcos(Θ) (2.10) Kde:

O - obvod podstavy válcové kapiláry [m]

σ_LG - mezipovrchov´e napˇet´ı kapalina – vzduch [N.m⁻¹] Θ - kontaktn´ı ´uhel [-]

Na základˇe rovnováhy tˇechto dvou sil (rovnice 2.9 a 2.10) lze vyjádˇrit rovnováˇznou sac´ı výˇsku. [25]

(32)

2.3.7 Dynamika vzl´ın´ an´ı

Základn´ım vztahem pro popis dynamiky procesu vzl´ınán´ı je Lucas-Washburnova rovnice 2.14. Tato rovnice vycház´ı z rovnováhy mezipovrchových a gravitaˇcn´ıch sil pro kapalinu mezi vlákny a lze ji pouˇz´ıt pro výpoˇcet dynamiky vzl´ınán´ı u systému rovnobˇeˇzných kapilár. [25]

2.3.8 Model v´ alcov´ e kapil´ ary (Lucas-Washburn˚ uv vztah)

S teori´ı smáˇcen´ı vlákenných materál˚u pˇriˇsli nezávisle na sobˇe Lucas a Washburn.

Oba popisuj´ı rychlost _dt^d toku tekutiny válcovitou kapilárou o polomˇeru r jako funkci hnac´ıho tlaku. Pˇredpokládá se, ˇze proudˇen´ı je laminárnˇe viskózn´ı, nen´ı stlaˇcitelné a ˇze délka kapiláry je mnohem vˇetˇs´ı neˇz jej´ı ˇs´ıˇrka.

Válcová kapilára – zjednoduˇsen´ı mnohotvárné struktury vlákenné hmoty do podoby jediné kapiláry. Uvnitˇr kapiláry je kapalina transportována d´ıky povrchovému napˇet´ı. Experimentáln´ı výsledky ukazuj´ı, ˇze tento silnˇe zjednoduˇsený model dává kvalitativnˇe srovnatelné výsledky s chován´ım textili´ı pˇri transportu kapalin. [26]

Obrázek 2.13: Válcová kapilára [26]

Lucas˚uv – Washburn˚uv vztah je odvozen ze vztah˚u pro objem V newtonovské viskózn´ı kapaliny o viskozitˇe η, který proteˇce za ˇcas t trubic´ı o polomˇeru r a délce h, mezi jej´ımiˇz konci je rozd´ıl tlak˚u (p₁− p₂).

Tok ^dV_dt trubic´ı je dán vztahem odvozovaným v teorii kontinua, oznaˇcovaným jako Hagen˚uv – Poisseuille˚uv zákon (2.11).

dV

dt = π(p₁− p₂)r⁴

8hη (2.11)

V kapiláˇre vzniká tlak p₁ d´ıky zakˇrivenému povrchu kapaliny s povrchovým

(33)

d´an v´yrazem

p₁ = 2πrγcosΘ

πr² = 2γcosΘ

r (2.12)

Za meniskus kapaliny je oznaˇceno jej´ı tvar v bl´ızkosti styku se smáˇceným objektem. Tlak p₂ v kapiláˇre ve výˇsce odpov´ıdaj´ıc´ı okoln´ı hladinˇe kapaliny je hydrostatickým tlakem p₂ = ρghcosβ. Po dosazen´ı dostaneme rovnici 2.13.

πr²dh

dt = πr⁴ 8ηh

2γ cos Θ

r − ρgh cos β

(2.13) Rychlost postupu tekutiny pˇri vzl´ınán´ı v kapiláˇre dosazena veliˇcinou ^dh_dt, která se vyjádˇr´ı z rovnice 2.13

dh

dt = rγcosΘ

4ηh − r²ρgh cos β

8η (2.14)

V relaci 2.14 se pˇredpokládá, ˇze je kapilára dostateˇcnˇe malá pro to, aby si postupuj´ıc´ı kapalinový meniskus zachoval tvar kulového vrchl´ıku neporuˇseného gravitac´ı. Toho je zpravidla dosaˇzeno za podm´ınky r ≤ 0.1^q_ρg^γ.

Malý pr˚umˇer kapiláry zajist´ı rychlé vytvoˇren´ı menisku pˇri vnoˇren´ı kapiláry do kapaliny. Pro kapaliny podobné vodˇe jsou výˇse uvedené poˇzadavky splnˇeny pro kapiláry o r ≤ 0.3mm. [26]

2.4 Suˇ sen´ı textiln´ıch materi´ al˚ u

Pˇri procesu suˇsen´ı docház´ı k odpaˇrován´ı vody ˇci jiné kapaliny z materiálu a pára se pˇresouvá do okoln´ıho plynu. Odstranit pˇrebyteˇcnou vodu z textilie lze bud’

mechanicky nebo termicky odpaˇren´ım neˇzádouc´ı vody. K úplnému vysuˇsen´ı je tepelný proces nezbytný.

2.4.1 Klasifikace vlhkosti u textiln´ıch materi´ al˚ u

Vlhkost je na textiln´ı materiály vázána r˚uzným zp˚usobem. Podle vazeb vlhkosti na textiln´ı vlákno lze vlhkost klasifikovat jako adhezn´ı, kapilárn´ı, hygroskopickou, bobtnac´ı a chemicky vázanou.

Adhezn´ı vlhkost se vyskytuje pˇreváˇznˇe na povrchu textiln´ıch vláken vlivem jejich povrchové hydrofilnosti. Této vlhkosti se dá lehce zbavit mechanickým p˚usoben´ım jako je ˇzd´ımán´ı (tlak),odstˇredivá s´ıla nebo proud vzduchu. ˇCasto bývá

(34)

definována jako vlhkost odstranitelná mechanickým zp˚usobem.

Kapilárn´ı vlhkost dˇel´ıme na makrokapilárn´ı (mezi jednotlivými vlákny nebo pˇr´ızemi), nebo mikrokapilárn´ı (tvoˇrenýou strukturáln´ımi ˇcásticemi vlákna). V kapilárách vznikne bud’ smoˇcen´ım materiálu nebo kontaktem s velmi vlhkým okol´ım. Krom adhezn´ıch sil p˚usob´ı na vodu v kapilárách i vazebn´ı s´ıly kohezn´ı, a z toho d˚uvodu nelze jiˇz veˇskerou kapilárn´ı vlhkost odstranit mechanicky. Zbytek vlhkosti je tud´ıˇz odstranˇen termicky. [27]

Hygroskopická vlhkost je mnoˇzstv´ı vlhkosti vázané vláknem hygroskopický ze vzduchu. Molekuly vody jsou pˇr´ımo vázány na molekulu textilie a jejich mnoˇzstv´ı závis´ı na poˇctu neobsazených pozic v ˇretˇezci molekuly textiln´ıho polymeru. Tato vlhkost je v rovnováze s relativn´ı vlhkost´ı vzduchu. V poˇcáteˇcn´ı fázi procesu jsou molekuly rychle absorbovány amorfn´ımi oblastmi vlákna a mˇen´ı ze z plynu na kapalinu. Bˇehem toho se uvolˇnuje výparné teplo vody, nazývané sorpˇcn´ı teplo, a projevuje se jako exotermická reakce.

Vlhkost bobtnac´ı vzniká, kdyˇz materiál pˇrij´ımá vlhkost pouze pˇri pˇr´ımém kontaktu s vˇetˇs´ım mnoˇzstv´ım vody. Podm´ınkou je pr˚unik vlhkosti osmoticky následkem kmitavého pohybu makromolekul a následné navázán´ı prostˇrednictv´ım vod´ıkových m˚ustk˚u na textilii. Bobtnán´ım pˇrij´ımá materiál procentuálnˇe v´ıc vlhkosti, neˇz pˇri poˇcáteˇcn´ı sorpˇcn´ı vlhkosti. [27]

Schopnost r˚uzn´ych materi´al˚u zadrˇzovat vlhkost je uvedena v tab.2.1.

Vlhkost [%]

Materiál Hygroskopická Chemicky vázaná Maximáln´ı celkový pˇr´ıjem vlhkosti [%]

vlna 13 - 18 8 20 -30

pˇr´ırodn´ı hedv´ab´ı 9 - 10 4,5 30 - 40

bavlna 7 - 8 3,5 40 - 45

viskózové hedváb´ı 13 - 14 7,5 80 - 120

acetátové hedváb´ı 6,5 - 16 - 25

polyamid 4 - 4,5 2,4 10 - 12

polyester 0,3 - 0,4 - 3 - 5

Tabulka 2.1: Typy vlhkosti zadrˇzované r˚uznými druhy textiln´ıho materiál˚u [28]

T´ım je zd˚uvodnˇeno i obt´ıˇzné vysouˇsen´ı odvodnˇených viskózových materiál˚u v porovnán´ı s klasickými pˇr´ırodn´ımi nebo plnˇe syntetickými vlákny.

Hygroskopickou vlhkost nelze odstranit mechanicky, je nutné ji za teploty vyˇsˇs´ı, neˇz odpov´ıdá teplotˇe nasycených par pˇri daném okoln´ım tlaku pˇrevést na páru.

Tento proces se naz´yv´a suˇsen´ı.

Chemicky vázaná vlhkost je souˇcást´ı chemické struktury textiln´ıho materiálu.

Lze ji odstranit pouze vysokou teplotou, pˇrevyˇsuj´ıc´ı bod varu vody, avˇsak jej´ım

(35)

odstranˇen´ım by doˇslo k rozruˇsen´ı struktury vl´akna. [27, 28]

2.5 Odstraˇ nov´ an´ı vlhkosti suˇ sen´ım

Termické suˇsen´ı odstran´ı zvláˇstˇe tu vlhkost, kterou je obt´ıˇzné odstranit mechanicky. Patˇr´ı sem vlhkost volná, tj. adhezn´ı a ˇcást kapilárn´ı. Zde m˚uˇzeme pouˇz´ıt zákony odpaˇrován´ı vody z volné hladiny. Druhý typ je vlhkost vázaná, patˇr´ı sem vlhkost v mikrokapilárách, vlhkost hygroskopická a bobtnac´ı. Vˇsechny typy vázaných vlhkost´ı se ze struktury vláken odstraˇnuj´ı zvýˇsenou energi´ı. [27]

Vysuˇsen´ı kaˇzdého materiálu je moˇzné pouze do rovnováˇzné vlhkosti. Ta je dána jasným sloˇzen´ım vlákenného polymeru a teplotou, tlakem a relativn´ı vlhkost´ı okoln´ıho vzduchu. Vlhkost textilie je obvykle definována jako hmotnostn´ı pod´ıl vlhkosti ve vysouˇseném materiálu závislý na jednotce absolutnˇe suchého materiálu (jediná vlhkost v nˇem obsaˇzená je chemicky vázaná). Tento pod´ıl vlhkosti se nazývá mˇerná vlhkost látky, oznaˇcuje se χ a dá se vyjádˇrit vztahem2.15 [28]

χ = m_H₂_O

m_s 100 [%] (2.15)

kde:

m_H₂_O = m_M − m_S m_H₂_O - hmotnost vody m_M - hmotnost vlhk´e textilie ms - hmotnost vysuˇsen´e textilie

(36)

2.5.1 Zp˚ usoby suˇ sen´ı textili´ı

K odpaˇrován´ı kapaliny z pevného materiálu je nutno dodat energii. V závislosti na zp˚usobu pˇr´ıvodu energie rozeznáváme kontaktn´ı, mikrovlnné, radiaˇcn´ı a konvekˇcn´ı zp˚usoby suˇsen´ı. Pˇri kontaktn´ım suˇsen´ı se teplo pˇredává suˇsenému materiálu veden´ım z vyhˇr´ıvané plochy, napˇr. kovového svazku trubek nebo vyhˇr´ıvaného pláˇstˇe nádoby. Kontaktn´ı suˇsárny obvykle pracuj´ı za n´ızkých tlak˚u, coˇz umoˇzˇnuje urychlit proces suˇsen´ı a pracovat pˇri niˇzˇs´ı teplotˇe suˇseného materiálu. V mikrovlnných suˇsárnách je r rádiovými mikrovlnami o frekvenci 915 nebo 2450 MHz pˇredávána energie látkám s nesymetrickou molekulárn´ı strukturou (s dipólovým momentem), pˇriˇcemˇz orientaˇcn´ı polarizace molekul je doprovázena vznikem tepla. Radiaˇcn´ı suˇsárny se pouˇz´ıvaj´ı k dosuˇsován´ı a povrch materiálu je v nich zahˇr´ıván infraˇcerveným záˇren´ım o vlnové délce 1 aˇz 2 µm. Konvekˇcn´ı suˇsen´ı je v praxi nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ı a teplo pˇri nˇem na povrch materiálu pˇrestupuje z proud´ıc´ıho plynu (horkého vzduchu, spalin apod.), který je se suˇseným materiálem v bezprostˇredn´ım styku. [25]

(37)

3 Experiment´ aln´ı ˇ c´ ast

C´ılem experimentáln´ı ˇcásti je zjistit, jak jednotlivé sloˇzky sloˇzitých vlákenných struktur maj´ı vliv na celý výrobek. Vˇs´ıvaná textilie se skládá ze tˇr´ı sloˇzek (vlas, podkladová textilie a zátˇer). Vˇsechny tyto sloˇzky se svými vlastnostmi nˇejak pod´ılej´ı na sorpˇcn´ıch a desorpˇcn´ıch vlastnostech celého výrobku. Experiment by mˇel objasnit vliv vlastnost´ı jednotlivých sloˇzek na celek. Pro tento úˇcel byly vytvoˇreny r˚uzné vzorky na vˇs´ıvac´ım stroji, na kterých byly provedeny sorpˇcn´ı a desorpˇcn´ı zkouˇsky.

Výroba a testován´ı vzork˚u probˇehlo na p˚udˇe Katedry netkaných textili´ı a nanovlákenných materiál˚u.

3.1 Pouˇ zit´ e materi´ aly a jejich charakteristika

V této kapitole je uveden výbˇer materiálu a jeho parametr˚u jako je jemnost, ploˇsná hmotnost, tlouˇst’ka a zákrut nit´ı.

Pro výrobu vzorku byly pouˇzity materiály od firmy GRUND, a.s. Mladé Buky, které jsou bˇeˇznˇe pouˇz´ıvané pˇri výrobˇe jejich sortimentu jako jsou napˇr´ıklad koupelnové pˇredloˇzky.

3.1.1 Podkladov´ a textilie

Jako podkladová textilie byla pouˇzita netkaná textilie firmy DuPont (obrázek 3.1). DuPont Typar – je univerzáln´ı netkaný materiál vyvinutý spoleˇcnost´ı DuPont jako primárn´ı podklad pro koberce. Typar je vyroben technologi´ı spunbond ze 100%

polypropylenu, bez pouˇzit´ı ciz´ıch pojiv nebo plniv.

(38)

Obr´azek 3.1: Podkladov´a textilie

Parametry podkladové textilie byli pˇrevzatý z materiálového listu a jsou uvedený v tabulce3.1.

Vlastnosti Norma Hodnota Jednotka

Ploˇsn´a hmotnost EN ISO 9864 170 g/m²

Tlouˇst’ka EN ISO 9863-1 mm 0.56

Pevnost v tahu M D^∗ EN 29073-3 285 N/5 cm

Proudlouˇzen´ı pˇri max. sile M D^∗ EN 29073-3 35 %

Pevnost v tahu XD^∗∗ EN 29073-3 450 N/5 cm

Prodlouˇzen´ı pˇri max. sile XD^∗∗ EN 29073-3 34 %

M D^∗ - Machine direction (strojový smˇer), XD^∗∗ - Cross direction (pˇriˇcný smˇer) Tabulka 3.1: Parametry podkladové textilie

Pro ovˇeˇren´ı bylo provedeno mˇeˇren´ı ploˇsn´e hmotnost´ı a tlouˇst’ky.

Mˇeˇren´ı ploˇsn´e hmotnost´ı

Ploˇsná hmotnost je definovaná jako pod´ıl hmotnosti textilie na jednotku plochy, u netkaných textili´ı stanovena dle normy ˇCSN EN 29073-1. [30]

Pro výpoˇcet ploˇsné hmotnost´ı m_s[g.m⁻²] podkladové textilie byl pouˇzit vzorec:

m_s= m

S (3.1)

kde ms je ploˇsn´a hmotnost materi´alu o hmotnosti m [g] a ploˇse S [m²].

Hmotnost podkladové textilie byla zmˇeˇrena u deseti ˇctvercových vzorc´ıch o velikost´ı 0,1 x 0,1 m. Výsledky namˇeˇrených hodnot jsou uvedený v pˇr´ıloze v tabulce A.1.

Mˇeˇren´ı tlouˇst’ky

Tlouˇst’ka ploˇsné textilie obecnˇe je definovaná jako kolmá vzdálenost mezi l´ıcem a rubem textilie. Existuje velké mnoˇzstv´ı mˇeˇr´ıc´ıch pˇr´ıstroje pro urˇcen´ı tlouˇst’ky materiálu funguj´ıc´ıch na r˚uzných principech s destruktivn´ımi a nedestruktivn´ımi

(39)

metodami, s ruˇcn´ım a digit´aln´ım mˇeˇren´ım.

Mˇeˇren´ı tlouˇst’ky netkané textilie bylo provedeno pomoci digitáln´ıho tlouˇst’komˇeru Elcometer 456, obr. 3.6 Bylo provedeno 10 mˇeˇren´ı z náhodné plochy textiln´ıho materiálu. Výsledky mˇeˇren´ı jsou uvedeny v pˇr´ıloze v tabulce A.2.

3.1.2 Pˇ r´ıze

Pro výrobu vlasové niti vˇs´ıvané textilie byly pouˇzity dva druhy pˇr´ıze: akrylová a bavlnˇená. Parametry pˇr´ıze jsou uvedený v tabulce 3.2.

Mˇeˇren´ı jemnost pˇr´ıze

Jemnost lineárn´ıch textiln´ıch útvar˚u vyjadˇruje se pomˇerem mezi jejich délkou a hmotnost´ı. Pro zjiˇstˇen´ı jemnost´ı pˇr´ıze byl pouˇzit vzorec:

T = m

T .10³ [tex] (3.2)

kde:

m - je hmotnost [g]

l - je d´elka [m]

Hmotnost akrylové a bavlnˇené pˇr´ıze byla zmˇeˇrena u deseti vzorku o délce 1 m. Po dosazen´ı do 3.2 byla vypoˇctena jemnost pˇr´ıze. Namˇeˇrené hodnoty jsou uvedeny v pˇr´ıloze v tabulce B.1.

Mˇeˇren´ı z´akrutu pˇr´ıze

Zákrut vyjadˇruje poˇcet otáˇcek, které vloˇz´ı zakrucovac´ı pracovn´ı organ do paralelizovaného vlákenného svazku na jeho urˇcitou délku. [24]

Pro zkouˇsen´ı zákrutu byla pouˇzita pˇr´ımá metoda. Testován´ı prob´ıhalo následným zp˚usobem: 1) pˇr´ıze byla zafixovaná v ˇcelistech zákrutomˇeru o up´ınac´ı délku 0,5 m; 2) pˇr´ıze byla rozkrucována otáˇckami do stavu, kdy skana pˇr´ıze uˇz nemˇela ˇzádné zákruty; 3) – zjiˇstˇen´ı poˇctu zákrutu a smˇer zákrutu, zda se jedná o zákrut levý (S) nebo pravý (Z); 4) pˇrepoˇc´ıtán´ı výsledku na 1 m.

Bavlna Akryl

500 Tex Z 144 x 2 S 160 x 4 Z 500 300 Tex S 200 x 2 Z 90 Tabulka 3.2: Parametry pˇr´ıze

(40)

3.2 V´ yroba vzork˚ u

Bylo vyrobeno 18 druhu vzorku z akrylov´e a bavlnˇen´e pˇr´ıze.

3.2.1 Pˇ r´ıprava vzorku z akrylov´ e pˇ r´ıze

Byly pˇripraveny 3 vzorky z hydrofobn´ı pˇr´ıze a 6 vzork˚u z hydrofiln´ı pˇr´ıze. Pˇr´ıze byla hydrofilizována pran´ım a pouˇzit´ı aviváˇze-koncentrátu. Popis pˇripravených vzork˚u z akrylové pˇr´ıze je uveden v tabulce 3.3.

Vzorek Popis vzorku

Aa Akryl hydrofobn´ı vˇs´ıván do podkladové textilie bez zátˇeru Ba Akryl hydrofobn´ı vˇs´ıván do podkladové textilie se zátˇerem Ca 2x vˇs´ıvan akryl hydrofobn´ı do podkladové textilie bez zátˇeru

Da Akryl hydrofilizován pran´ım vˇs´ıván do podkladové textilie bez zátˇeru Ea Akryl hydrofilizován pran´ım vˇs´ıván do podkladové textilie se zátˇerem Fa 2x vˇs´ıvan akryl hydrofilizován pran´ım do podkladové text´ılie bez zátˇeru Ga Akryl hydrofilizován aviváˇz´ı vˇs´ıván do podkladové textilie bez zátˇeru Ha Akryl hydrofilizován aviváˇz´ı vˇs´ıván do podkladové textilie se zátˇerem

Ia 2x vˇs´ıvan akryl hydrofilizován aviváˇz´ı do podkladové textilie bez zátˇeru Tabulka 3.3: Popis pˇripravených vzork˚u z akrylové pˇr´ıze

2x vˇs´ıvaná znamená dvojnásobný poˇcet stehu. Z technických d˚uvodu nebylo moˇznost nastavit na vˇs´ıvac´ım stroji vˇetˇs´ı poˇcet jehel pro dosaˇzen´ı menˇs´ı vzdálenosti mezi stehy, aby vyrobil vˇs´ıvanou textilie s hustˇejˇs´ım vlasem, proto bylo jeˇstˇe dodateˇcnˇe vˇs´ıváno mezi stehy.

3.2.2 Pˇ r´ıprava vzorku z bavlnˇ en´ e pˇ r´ıze

Stejn´y poˇcet vzorku byl pˇripraven i z akrylov´e pˇr´ıze, 3 vzorku z hydrofobn´ı pˇr´ıze a 6 vzorku z hydrofiln´ı pˇr´ıze.

Bavlnˇená pˇr´ıze je obecnˇe povaˇzována za hydrofiln´ı a p˚uvodnˇe byla zvolena pro výrobu hydrofiln´ıch vzorku. Avˇsak pˇri mˇeˇren´ı se prokázalo, ˇze je hydrofobn´ı proto byla hydrofilizována pran´ım a aviváˇz´ı. Hydrofobnost pˇr´ıze mohla být zp˚usobena zbytkem povrchových vosk˚u nebo i moˇzná nˇejakou apreturou, která nebyla u pˇr´ıze nijak oznaˇcena. Popis pˇripravených vzorku z bavlnˇené pˇr´ıze je uveden v tabulce 3.4.

(41)

Vzorek Popis vzorku

A Bavlna hydrofobn´ı vˇs´ıvaná do podkladové textilie bez zátˇeru B Bavlna hydrofobn´ı vˇs´ıvaná do podkladové textilie se zátˇerem C 2x vˇs´ıvana bavlna hydrofobn´ı do podkladové textilie bez zátˇeru D Bavlna hydrofilizovaná pran´ım vˇs´ıvaná do podkladové textilie

bez z´atˇeru

E Bavlna hydrofilizovaná pran´ım vˇs´ıvaná do podkladové textilie se zátˇerem

F 2x vˇs´ıvana bavlna hydrofilizovaná pran´ım do podkladové textilie bez zátˇeru

G Bavlna hydrofilizovaná aviváˇz´ı vˇs´ıvaná do podkladové textilie bez zátˇeru

H Bavlna hydrofilizovaná aviváˇz´ı vˇs´ıvaná do podkladové textilie se zátˇerem

I 2x vˇs´ıvana bavlna hydrofilizovaná aviváˇzi do podkladové textilie bez zátˇeru

Tabulka 3.4: Popis pˇripraven´ych vzork˚u z bavlnˇen´e pˇr´ıze

3.2.3 Hydrofilizace pˇ r´ıze

Hydrofilnost pˇr´ıze byla dosaˇzena pran´ım pˇr´ı vysokých teplotách kolem 80ôC nebo pouˇzit´ım aviváˇze-koncentrátu (13-1927), Stantex S6327 od Pulcra Chemicals.

Obrázek 3.2: Aviváˇze Stantex S6327 (A) Neˇredˇená (B) ˇRedˇená s vodou 1:13

Hydrofilizace pˇr´ıze pomoc´ı aviváˇz´ı byla provedena tak, ˇze pˇr´ıze byla ponoˇrena do speciáln´ı nádoby s aviváˇz´ı podle doporuˇcen´ı výrobce s ˇredˇen´ım 1:13. Vzorky pˇr´ıze byly následnˇe protaˇzeny pˇres válec, viz. obrázek 3.3. Dalˇs´ım krokem bylo suˇsen´ı pˇr´ıze v suˇsárnˇe pˇri teplotˇe 100ôC a nav´ıjen´ı pˇr´ıze na c´ıvku.

(42)

Obrázek 3.3: Hydrofilizace pˇr´ıze aviváˇze pˇres válce

3.2.4 Vˇ s´ıvan´ı pˇ r´ıze do podkladov´ e textilie

Výroba vzorku byla provedena na vˇs´ıvac´ım stroje Venor, viz. obrázek3.4. Vˇs´ıvac´ı stroj vyráb´ı textilie s taˇzeným vlasem, s výˇskou smyˇcky 9 mm, poˇctem vpich˚u – 23 na 10 cm a s poˇctem 18 jehel.

Obr´azek 3.4: Vˇs´ıvac´ı stroj