TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ
DIPLOMOVÁ PRÁCE
LIBEREC 2013 Bc. Romana Barešová
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ
KATEDRA HODNOCENÍ TEXTILIÍ
Studijní program: N3108 Průmyslový management Studijní obor: Produktový management - Textil
PŘÍČINY ŽMOLKOVITOSTI PONOŽEK OD FIRMY H&D, a.s.
CAUSES OF PILLING SOCKS FROM H&D, a.s.
Bc. Romana Barešová KHT - 162
Vedoucí diplomové práce: Ing. Marie Havlová, Ph.D.
Rozsah práce:
Počet stran: 79 Počet obrázků: 37 Počet tabulek: 21 Počet příloh: 3
P r o h l á š e n í
Prohlašuji, že předloženou diplomovou práci jsem vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultanty. Byla jsem seznámena s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/200 Sb. o právu autorském, zejména § 60 (školní dílo) a § 35 (o nevýdělečném užití díla k vnitřní potřebě školy).
Souhlasím s umístěním diplomové práce v Univerzitní knihovně TUL. Beru na vědomí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé diplomové práce a prohlašuji, že souhlasím s případným užitím mé diplomové práce (prodej, zapůjčení apod.).
Jsem si vědoma toho, že užití své diplomové práce či poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem TUL, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených univerzitou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše).
Beru na vědomí, že si svou diplomovou práci mohu vyzvednout v Univerzitní knihovně TUL po uplynutí pěti let po obhajobě.
V Liberci, dne 5. 1. 2013 . . . Podpis
Poděkování
Především bych chtěla poděkovat vedoucí mé diplomové práce Ing. Marii Havlové, Ph.D.
za ochotu a cenné připomínky při zpracování tohoto tématu. Také děkuji firmě H&D, a.s., Prostějov za poskytnutí materiálu k vypracování mé diplomové práce. Dále bych ráda na tomto místě vyjádřila svou vděčnost všem dotyčným, u kterých jsem hledala radu a pomoc.
Anotace
Téma: Příčiny žmolkovitosti ponožek od firmy H&D, a.s.
Tato diplomová práce se zabývá možnými příčinami zvýšené žmolkovitosti u pánských ponožek firmy H&D, a.s. Rešeršní část je seznámení s akciovou společností H&D. Dále je zde popsána problematika žmolkovitosti, faktory ovlivňující její vznik, způsoby snižování a možnosti jejího hodnocení. Také jsou v této práci popsány techniky,
které byly pro měření a hodnocení použity. V experimentální části byly měřeny a hodnoceny vybrané vlastnosti vláken a přízí z ponožek, které by mohly ovlivnit jejich
výraznou žmolkovitost. Na základě získaných výsledků z experimentů bylo cílem práce navrhnout firmě H&D, a.s. vhodná opatření, která by vedla ke snížení žmolkovitosti.
Klíčová slova:
Žmolkování, žmolky, žmolkovitost, hodnocení žmolkovitosti, obrazová analýza, pánské ponožky.
Annotation
Topic: Causes of pilling socks from H&D, a.s.
This thesis deals with the possible causes of increased pilling men's socks at H&D, a.s. The search part is to introduce the joint-stock company H&D. Then there is the issue described pilling, factors affecting its emergence, ways to reduce and the possibility of its evaluation. Also in this work describes techniques which were used for measurement and evaluation. In the experimental part were measured and evaluated selected properties of fibers and yarns of the socks, that could affect their increased pilling. Based on the results obtained from experiments aim of this work was to design company H&D, a.s. appropriate measures for reduce pilling.
Keywords:
Pilling, pill, pilling evaluation, image analysis, men’s socks.
Seznam použitých zkratek a symbolů:
A [%] obsah zralých vláken
a [mN] ukazatel pevnosti zralých vláken
aA [µm2] ukazatel průměrné plochy zralých vláken a1 [%] podíl rozpustných vláken v původním vzorku a2 [%] podíl nerozpustných vláken v původním vzorku
apod. a podobně
a.s. akciová společnost
atd. a tak dále
B [%] obsah polozralých vláken
b [mN] ukazatel pevnosti polozralých vláken
bB [µm2] ukazatel průměrné plochy polozralých vláken
BD rotorové dopřádání
C [%] obsah mrtvých vláken
c [mN] ukazatel pevnosti mrtvých vláken
cC [µm2] ukazatel průměrné plochy mrtvých vláken
cca přibližně
CO bavlna
č. číslo
ČSN Česká státní norma
D [mm] průměr příze
dle podle
EA elastin
EN Evropská norma
F [mN] absolutní pevnost v tahu
f [mN*dtex-1] relativní pevnost FV [-] vlhkostní faktor vláken FV1 [-] vlhkostní faktor bavlny FV2 [-] vlhkostní faktor elastanu FV3 [-] vlhkostní faktor polymidu
H2SO4 kyselina sírová
HCOOH kyselina mravenčí
IN interní norma
IS [-] interval spolehlivosti
ISO Mezinárodní organizace pro normalizaci
K [-] opravný faktor
kap. kapitola
l [km] délka příze
m [g] hmotnost příze
Mvlákna [%] podíl mrtvých vláken
M1 [g] hmotnost vzorku před rozpuštěním
[g] průměrná hmotnost vzorků před rozpouštěním M2 [g] hmotnost vysušeného zbytku vláken
[g] průměrná hmotnost vysušeného zbytku vláken
n celkový počet měřených vláken
např. například
nm počet mrtvých vláken
np počet polozralých vláken
nz počet zralých vláken
obr. obrázek
P [mN] pevnost vlákna
PA polyamid
PC počítač
Pvlákna [%] podíl polozralých vláken
R rozvláknění
REM rastrovací elektronový mikroskop
RCM Roughness Contactless Measurement
S [µm2] plocha vláken v příčném řezu
Sb. Sbírka zákonů
s.r.o. společnost s ručením omezeným
T [tex] jemnost příze t [dtex] jemnost vlákna
tab. tabulka
tj. to jest
x1 [%] hmotnostní podíl bavlny x2 [%] hmotnostní podíl elastanu x3 [%] hmotnostní podíl polyamidu Z [m-1] počet zákrutů
Zvlákna [%] podíl zralých vláken
Ž žmolkovitost
α [-] Köechlinův zákrutový koeficient β [°] úhel sklonu vláken příze ρ [kg*m-3] měrná hmotnost vláken
10
Obsah
1. Úvod ... 13
2. Charakteristika akciové společnosti H&D, Prostějov ... 14
2.1 Ponožky firmy H&D, a.s. ... 14
2.1.1 Charakteristika vláken obsažených v ponožkách firmy H&D, a.s. ... 15
3. Žmolkovitost ... 16
3.1 Vlivy působící na tvorbu žmolků ... 17
3.1.1 Tření vláken ... 17
3.1.2 Tvar průřezu vláken ... 18
3.1.3 Pružnost a tuhost vláken ... 18
3.1.4 Pevnost vláken ... 18
3.1.5 Délka vláken ... 18
3.1.6 Jemnost vláken ... 19
3.1.7 Odolnost v ohybu ... 19
3.1.8 Zákrut příze ... 19
3.1.9 Konstrukce pleteniny ... 20
3.2 Snížení žmolkovitosti ... 20
3.2.1 Chemická modifikace ... 20
3.2.2 Fyzikální modifikace ... 20
3.2.3 Technologické spojovací procesy ... 21
3.2.4 Finální úpravy ... 21
3.3 Subjektivní hodnocení žmolkovitosti ... 21
3.3.1 Zjišťování žmolkovatosti na přístroji Martindale ... 22
3.3.2 Zjišťování žmolkovitosti a rozvláknění na komorovém žmolkovacím stroji ... 23
3.4 Objektivní hodnocení žmolkovitosti ... 25
11
4. Možné příčiny zvýšené žmolkovitosti a jejich hodnocení ... 26
4.1 Složení vláken ve směsi textilie ... 26
4.2 Zralost bavlny ... 28
4.2.1 Makroskopická zkouška zralosti bavlny ... 29
4.2.2 Mikroskopická zkouška zralosti ... 30
4.2.2.1 Stanovení pevnosti vláken podle jejich zralosti ... 31
4.2.2.2 Stanovení jemnosti vláken z jejich plochy ... 33
4.2.3 Zkoušky mechanicko – fyzikální ... 34
4.2.4 Zkoušky chemické ... 34
4.3 Obrazová analýza ... 34
4.3.1 Makroskopická obrazová analýza ... 36
4.3.2 Mikroskopická obrazová analýza ... 36
4.4 Rastrovací elektronový mikroskop – REM ... 37
5. Experimentální část ... 38
5.1 Zjišťování žmolkovitosti na přístroji Martindale ... 38
5.2 Zjišťování žmolkovitosti a rozvláknění na komorovém žmolkovacím stroji ... 41
5.3 Nošení a praní ponožek firmy H&D, a.s. ... 43
5.4 Chemicko-textilní rozbor pánských ponožek firmy H&D, a.s. ... 46
5.5 Možné příčiny žmolkovitosti ... 48
5.5.1 Stanovení délky vláken na třídícím kuličkovém přístroji ... 48
5.5.2 Zjišťování zralosti bavlněných vláken z podélných pohledů ... 56
5.5.3 Zralost bavlněných vláken v příčném řezu... 57
5.5.3.1 Stanovení pevnosti a jemnosti bavlněných vláken dle zralosti ... 60
5.5.3.2 Rozložení zralostí bavlněných vláken v přízi z ponožek firmy H&D, a.s. .. 62
5.5.4 Stanovení jemnosti přízí... 63
12
5.5.5 Zákrut a průměr příze ... 65
5.5.6 Technologie a konstrukce přízí ... 66
5.5.7 Pozorování žmolků z ponožek firmy H&D, a.s. ... 67
5.5.8 Pozorování povrchu ponožek přes hranu ... 69
5.5.9 Rastrovací elektronový mikroskop VEGA - TESCAN TS 5130 ... 70
6. Závěr ... 73
LITERATURA ... 75
Seznam příloh……….……….……….79
13
1. Úvod
Textilní průmysl neustále zaznamenává technický pokrok a neustále se rozvíjí.
Modernizace zasahuje jak do strojního zařízení, tak do technologických procesů. Vývoj zaznamenala i textilní vlákna a jejich vlastnosti. U chemických vláken lze podle použití vyrábět vlákna s předem určenými vlastnostmi. Textilní věda neustále objevuje nové poznatky a možnosti v textilním průmyslu.
Oděvy a móda jsou jednou z největších kategorií spotřebitelského zboží. Člověk klade na oděvy pro každodenní nošení velmi vysoké požadavky, proto je velmi důležitá kvalita a vzhled výrobku, které musí plnit funkci stanovenou pro svůj účel použití.
U textilních výrobků, které jsou určeny pro každodenní nošení a jsou tedy namáhány, můžeme pozorovat změnu povrchového vzhledu, kterou je např. stálost vybarvení, žmolkovitost.
Žmolkovitost je tedy nežádoucí vlastnost, která se projevuje na povrchu textilie vznikem žmolků a znehodnocuje tak původní vzhled výrobku.
Rešeršní část je seznámení s akciovou společností H&D. Tato část je věnována
materiálovému složení ponožek. Je zde definována problematika žmolkovitosti a vlastnosti ovlivňující její vznik, způsoby snižování žmolkovitosti a její hodnocení u pletených výrobků. Dále jsou popsány techniky, které byly pro měření a hodnocení
použity.
Experimentální část byla zaměřena na nalezení a upřesnění možných příčin výrazné žmolkovitosti u pánských ponožek prodávaných firmou H&D, a.s. Na základě získaných výsledků z experimentů byla navrhnuta firmě H&D, a.s. vhodná opatření, aby nedocházelo k tak výrazné žmolkovitosti u pánských ponožek.
14
2. Charakteristika akciové společnosti H&D, Prostějov
Akciová společnost H&D sídlící v Prostějově byla založena roku 1995. H&D, a.s.
zaměstnává více než 75 zaměstnanců. Dnes je firma zařazena mezi 10 největších oděvních výrobců v České republice. Společnost se specializuje na pánskou módu pro volný čas a sport pod značkou Hardstone. Sortimentem této značky jsou kalhoty, saka, bundy, pláště, trička, polotrička, košile, mikiny a svetry. Dále na klasickou pánskou módu pod značkou H Damino, která nabízí oblekové klasické košile, pánské obleky, saka, společenské kalhoty a pláště. Dámskou módu zastupuje značka Depeche H. Sortimentem této značky je dámské oblečení pro každodenní nošení, volný čas a sport. Firma také nabízí pánské a dámské spodní prádlo, župany, kravaty, ponožky, šály, čepice, kšiltovky apod. H&D, a.s. se také zabývá bytovými doplňky a nábytkem – prostírání, povlečení, ratanový program, ručníky, utěrky, sušené květiny, dekorační vázy, nábytek z exotických dřev [1].
2.1 Ponožky firmy H&D, a.s.
Žmolkovitost se projevuje u všech textilií nejen u ponožek. Žmolkovitost se vyskytuje, jak u textilií z chemických, tak i přírodních vláken. Žmolkovitost je ovlivňována materiálovým složením, použitými přízemi, vazbou, úpravami a v neposlední řadě také působícími vlivy [8].
Pánské ponožky firmy H&D, a.s. vykazují značnou žmolkovitost, která ovlivňuje estetický vzhled výrobku. Výrazné a trvanlivé žmolky mohou vést k reklamaci a zákazník by tyto ponožky již znovu nevyhledával. Ponožky firmy H&D a.s. mají deklarované složení 98% bavlny a 2% elastanu a druhé ponožky jsou složeny ze 78 % bavlny, 20 % polyamidu a 2 % elastanu. Ponožky jsou pleteny v jednolícní zátažné vazbě a mají zdravotně nezávadný lem.
Charakteristické vlastnosti ponožek jsou dány jejich strukturou a materiálovým složením. Mezi užitné vlastnosti patří tažnost, pružnost, vysoká stálost tvaru, vysoká elasticita, pohodlnost při nošení, prodyšnost, nemačkavost, příjemný omak, snadná údržba při praní [5].
15
Ponožky jsou pleteny na maloprůměrových pletacích strojích. Stroje jsou
vybaveny jehlami seřazenými do kruhu vedle sebe. Jehly se pohybují jednotlivě v drážkách válce, který se otáčí. Patky jehel jsou uchopeny pevně stojícím zámkem, do něhož zapadají. Tak dochází k pohybu jehel nahoru a dolů. Ponožka je pletena od lemu, do kterého se vkládá pružná nit, pokračuje se lýtkovou částí, vratnou patou, nártem až po chodidlo. Špička se plete jako vratná pata, která je uzavřena řetízkováním [6].
2.1.1 Charakteristika vláken obsažených v ponožkách firmy H&D, a.s.
Bavlněná vlákna
Bavlněné vlákno obsahuje celulózu (94 %), bílkoviny, pektiny, popel, vosky, organické kyseliny, cukry a ostatní látky. Délka bavlněných vláken je velmi důležitým parametrem při předení. Čím je vlákno delší, tím je jemnější. Pevnost bavlněných vláken se pohybuje podle jejich jemnosti 20 – 80 mN. Tažnost bavlněných vláken je malá, činí za sucha 6 – 10 %, za morka 7 – 11 %. Navlhavost bavlny je velmi dobrá, z okolního prostředí může přijmout až 25 % vody, přitom není vlhká na omak. Bavlna má dobrou pevnost v tahu a v oděru, která se za mokra zvětšuje o 20 %. Výrobky z bavlny se často mačkají, žmolkují a omezeně chrání proti chladu [2].
Polyamidová vlákna
Nejrozšířenější jsou vlákna z polyamidu 6 a vlákna z polyamidu 6.6. Čísla v označení polymeru znamenají počet uhlíků v monomeru. Oba typy jsou zvlákňovány z roztaveného polymeru do šachty, volbou zvlákňovacích trysek jsou dodány různé profily průřezu vláken nejčastěji kruhového tvaru. Následným dloužením a ochlazováním vlákno získává konečné mechanické vlastnosti. Textilie z polyamidových vláken a jejich směsí je nutno tepelně stabilizovat, aby výrobek získal rozměrovou stálost a nesráživost při praní,
barvení a používání [3]. Pevnost a tažnost se liší podle tvaru vyrobeného vlákna a způsoby jeho výroby. Tažnost polyamidových vláken je v rozmezí 15 – 60 %. Pevnost
polyamidových vláken se pohybuje v rozmezí 330 – 900 mN*tex-1. Mají vynikající odolnost proti odírání. Dobře a rychle se zotavují z deformací [4].
16
Elastomerní vlákna
Jsou to vlákna polyurethanová, používaná jako jádro při obeskávání. Elastomerní vlákna jsou vyráběna ze segmentovaného (článkovitého) polyuretanu a močoviny. Jsou vyráběny reakcí monomerů v reakční nádobě. Vlákna se vyrábí zvlákňováním za sucha.
Samotné vlákno je možné natáhnout na několikanásobek jeho délky, po jeho uvolnění se vrátí do původního tvaru. Elastomerní vlákna se používají ve tvaru multifilu, obvykle
opředená bavlnou nebo polyamidovými vlákny. Tvar řezu není jednotný, závisí na postupu výroby. Mají vysokou elasticitu. Měrná pevnost je v rozmezí 50 -70 mN*tex-1 a tažnost 400 – 700 %. Tato vlákna mají asi třikrát vyšší pevnost a lepší odolnost proti odírání než pryžová vlákna. Výrobky z nich jsou tvarově stálá [2].
3. Žmolkovitost
Žmolkovitost je častým problémem, který souvisí s používáním textilií ze staplových vláken a textilií obsahující syntetická vlákna. Žmolkovitost se řadí mezi
negativní vlastnosti, které zhoršují vzhled textilie. Je to proces pozvolného vytahování vláken nad povrch textilie, kde se tvoří spletené shluky – žmolky [7]. Žmolky jsou spletené shluky odstávajících vláken, které se používáním z textilie vytahují a vzájemně splétají, přijímají do shluku další vlákna z jiných textilii, která s nimi přišla do styku [8].
Proces žmolkování prochází třemi stádii:
a) uvolnění jednotlivých vlákének a jejich putování na povrch, b) splétání uvolněných vlákenek do žmolků,
c) oděr a opadnutí vzniklých žmolků.
Obr. 1: Stádia vzniku žmolků [9]
17
Splétání jednotlivých vláken do žmolků závisí na třech činitelích. Prvním činitelem je počet uvolněných vláken na jednotku plochy. Splétání vláken do žmolků je dále podmíněno délkou uvolněných vláken. Třetím činitelem je schopnost splétání vláken do žmolků, která je ovlivněna tuhostí vláken. Tužší vlákna se splétají obtížněji. Oděr a opadnutí žmolku nastávají, když vlákna držící žmolek mají menší pevnost a odolnost
proti oděru a ohybu, než jaká je potřebná ke snášení mechanických vlivů působících na žmolek [8].
3.1 Vlivy působící na tvorbu žmolků
Vlivy, které působí na tvorbu žmolků, je celá řada. Jsou to vlastnosti vláken, vlastnosti přízí a vlastnosti pletenin [10]. Mezi hlavní vlastnosti ovlivňující žmolkovitost patří: tření, tvar průřezu vláken, délka a jemnost vláken, pevnost, pružnost a tažnost, odolnost v ohybu, obloučkovitost, zákrut příze, konstrukce pleteniny, odolnost v oděru a v neposlední řadě také finální úpravy [7].
Vybrané vlastnosti ovlivňující žmolkovitost jsou popsány níže. Každá z těchto vlastností souvisí s jiným stádiem tvorby žmolků. Některé vlastnosti ovlivňující žmolkovitost jsou uvedeny v tabulce 1.
Tab. 1: Přehled vlastností související s tvorbou žmolků [7]
Stadium Vytváření žmolků Vlastnosti vláken
I.
výstup volných konců vláken na povrch pleteniny
(vznik chlupatosti)
koeficient tření, pevnost, délka vláken, odolnost v oděru, zralost bavlny II.
zakrucování vláken, vznik žmolků tvar příčného řezu vláken, koeficient tření, jemnost, pružnost, tuhost
III. odtrh žmolků pevnost, odolnost v
oděru
3.1.1 Tření vláken
Vysoký koeficient tření přispívá k lepší soudržnosti vláken v přízi, znesnadňuje migraci volných konců vláken na povrch pleteniny, což vede ke snížení schopnosti žmolkovat. Působením tření během odírání dochází k přetrhu vláken, pokud jsou vlákna
18
méně pevná, než je působící třecí síla. Je-li pevnost vláken menší, nežli působící třecí síla, dojde k přetržení vlákna a migraci volných konců vlákna na povrch pleteniny. Třecí síla musí být dostatečně vysoká, ale zároveň menší než pevnost vláken [7].
3.1.2 Tvar průřezu vláken
Tvar průřezu vláken souvisí s třením, které ovlivňuje vzájemnou soudržnost vláken. Vlákna hladkého povrchu kruhového průřezu mají větší tendenci migrovat na povrch pleteniny v důsledku nízkého koeficientu tření, a tím dochází ke zvýšení žmolkovitosti. Vlákna profilová mají větší soudržnost vlivem větší třecí plochy, žmolkovitost je u těchto vláken snížena [7].
3.1.3 Pružnost a tuhost vláken
Vlákna tuhá a pružná jsou vysoce pevná, a to napomáhá k udržení žmolků na povrchu textilie. Konce tužších a pružnějších vláken mají větší sklon k migraci na povrch příze [7].
3.1.4 Pevnost vláken
Pevnost je vlastnost, která charakterizuje dobu zachování žmolku na povrchu.
Se snižováním pevnosti vláken se snižuje i odolnost v oděru a ohybu. Tím se zvyšuje proces odpadnutí žmolku [7].
3.1.5 Délka vláken
Délka rozhoduje o zpracovatelnosti a využití pevnosti vláken v pevnosti příze.
Délka vláken je definována jako vzdálenost konců vlákna napřímeného bez obloučků a bez napětí. Délka vlákna je vlastnost, která je zatížena vysokou nestejnoměrností.
Variabilita délky vláken je různá u různých vláken. Variační koeficient délky vláken u přírodních vláken je poměrně vysoký. Pro bavlnu je to 40 %. Je tedy důležité sledovat
19
rozdělení délek vláken. Variabilita u syntetických vláken je cca 10 %. Proto jsou pro její stanovení důležité charakteristiky rozptylu a grafické znázornění statistického rozdělení délek vláken v surovině [11].
Délka má vliv na migraci vláken v přízi. Dlouhá vlákna se nacházejí uprostřed příze, oproti krátkým vláknům, která migrují na jejich povrch. Vlákna s vyšší délkou zmenšují chlupatost příze, a tím i žmolkovitost [10].
3.1.6 Jemnost vláken
Jemnost vláken je nazývána délkovou hmotností, definovanou poměrem mezi hmotností a délkou [10]. Jemnost způsobuje migraci vláken, přičemž jemná vlákna mají tendenci koncentrovat se uprostřed příze a vlákna s větší jemností se koncentrují na povrchu příze [7].
3.1.7 Odolnost v ohybu
U křehkých vláken (bavlna, len, apod.), která mají nižší odolnost v ohybu a v krutu, dochází k dřívějšímu odpadnutí žmolků v důsledku jejich namáhání. U vláken
(polyamid, polyester), která vykazují vysokou odolnost v ohybu a v krutu se vytvářejí žmolky trvanlivé [8].
3.1.8 Zákrut příze
Zákrutem příze se rozumí zakroucení vláken ve směru šroubovice kolem osy příze vyjádřené počtem celých otáček na délku 1 m. Na počtu zákrutů závisí pevnost příze, která je podmíněná třením mezi vlákny [12]. Se zvyšujícím se počtem zákrutů se zvyšuje stejnoměrnost příze. Vyšší zákruty a zvýšená soudržnost vláken v přízi omezují možnost vytahování konců i větších délek vláken z příze. Tím je omezena schopnost vytváření žmolků na povrchu ponožek [8].
20 3.1.9 Konstrukce pleteniny
Jeden z nejdůležitějších parametrů, který má vliv na žmolkovitost je konstrukce pleteniny. Velmi těsné a hustě provázané pleteniny mají velmi nízký sklon k vzniku žmolků na jejím povrchu. Naopak volné, řidší pleteniny mají vysokou tendenci k rozvláknění povrchu, a tak i k následné tvorbě žmolků [7].
3.2 Snížení žmolkovitosti
Žmolkovitost je tedy nežádoucí vlastnost, na kterou má vliv celá řada působících vlivů. Cílem je tuto vlastnost co nejvíce eliminovat s ohledem k ostatním vlastnostem.
Některé používané postupy mají určité nevýhody, jako je zvyšování výrobních nákladů a omezení sortimentu výrobků. Některé postupy mohou omezovat jiné žádané vlastnosti výrobků. Žmolkovitost lze snižovat různými modifikacemi, technologickými procesy a finálními úpravami [8].
3.2.1 Chemická modifikace
Jednou z možností, jak snížit žmolkovitost, je chemická modifikace. Modifikace v průběhu přípravy polymeru, konkrétně pak jeho změnou relativní hmotnosti molekul.
Úpravou doby podmínek polykondenzace, zejména teploty a tlaku, kde dojde k nepatrnému snížení pevnosti vláken a značnému poklesu odolnosti v ohybu. Žmolky pak ztrácí tendenci zůstávat na povrchu textilie po dlouho dobu [9].
3.2.2 Fyzikální modifikace
Fyzikální modifikace se provádí v průběhu přípravy vláken při zvlákňovacím procesu. Žmolkovitost se snižuje v důsledku úprav podmínek zvlákňování (tlaky, teploty, rychlost), dloužení a fixace. Další z možností je výroba vláken s nekruhovým průřezem pomocí trysek různých typů [9].
21 3.2.3 Technologické spojovací procesy
Rozhodujícím faktorem působícím na sklon k žmolkovitosti je spřádání.
Nejpříznivější výsledky mají česané příze, u mykaných přízí dochází k výrazné žmolkovitosti. Bavlnářské příze mají zvýšený sklon ke žmolkování, zejména příze bezvřetenové. Sklon ke žmolkování lze účinně snížit vyššími zákruty příze a použitím skaných přízí místo jednoduchých [8]. Při přádelnické technologii, zejména při výrobě směsí je nutno upravit délky a délkové hmotnosti vláken tak, aby tyto charakteristiky byly v souladu s migračními teoriemi, tj. aby nedocházelo ke stěhování vláken [9]. Dalším
rozhodujícím faktorem je konstrukce pleteniny. Pletené výrobky mají větší sklon ke žmolkování než tkané. Použitím vhodných vzorů u pletených výrobků se snižuje
žmolkovitost. Nevýhodou těchto opatření je omezený sortiment výrobků [8].
3.2.4 Finální úpravy
Finální úpravy jsou posledním ze způsobů jak omezit tvorbu žmolků. Vyčnívající vlákna se z povrchu textilie odstraňují dokonalým požehováním a postřihováním [13].
Kartáčování a postřihování jsou účinné postupy, samy o sobě neodstraní sklon ke žmolkování. Těmito postupy se odstraní vlákna náchylnější k vytahování [8].
Dalšími metodami jsou stabilizační úpravy, kde dojde k zafixování polohy vláken v textilii a migraci vláken na povrch. Protižmolková úprava zabraňuje volným vláknům vystupovat na povrch textilie, tím snižuje tvoření žmolků. Nejúčinnější a nejčastěji používaný způsob stabilizace polohy vláken v textilii je založen na aplikaci filmotvorných přípravků s dobrými pojivými účinky, které zabraňují migraci vláken. Reaktivní polyakryláty, vytvářející na povrchu vláken dostatečně stálý stabilní pružný film. Přípravky se aplikují klocováním z lázní a zasušením při 130 ˚C [13]. Tato metoda může být aplikována i na ponožkové zboží.
3.3 Subjektivní hodnocení žmolkovitosti
Metody zjišťující schopnost pletenin se žmolkovat se řadí do metod simulačních, které napodobují skutečné podmínky tvorby žmolků pro hodnocení textilií [10].
22
Nejčastějším způsobem zjišťování odolnosti plošných textilií vůči žmolkování je na přístroji Martindale. Další používanou metodou je zjišťování odolnosti na komorovém
žmolkovacím přístroji. Žmolkovitost je posuzována subjektivně na základě vzhledu vzorku s využitím fotografických etalonů.
3.3.1 Zjišťování žmolkovatosti na přístroji Martindale
Zjišťování odolnosti plošných textilií proti žmolkování se provádí na přístroji Martindale zobrazeném na obrázku 2 podle normy ČSN EN ISO 12945-2.
Při provádění zkoušky žmolkovitosti na přístroji Martindale se upevní podle normy 4 zkušební vzorky kruhového tvaru o rozměrech 140 mm na odírací pevné stoly podložené podkladovou plstí. Vzorky se odírají standardní odírací textilií. Zkoušené textilie se upnou do držáků vzorků, upevní se na pohyblivou desku přístroje a zatíží závažím. 4 vzorky o rozměrech 140 mm se upnou do držáků s podložkou z pěnové fólie.
Poté se nastaví zvolený počet otáček. Přistroj, se uvede do chodu, po dosažení počtu otáček se přístroj zastaví. Držáky se vzorky se vyjmou a ohodnotí se vzhled zkoušených vzorků, to se provádí po každém cyklu otáček.
Po stanoveném počtu otáček 125, 500, 1000, 2000 a 5000 se vizuálně hodnotí změna původního vzhledu textilie. Žmolkování se u každého vzorku hodnotí porovnáním s normovanými fotografickými etalony zobrazenými na obrázku 3. Výsledkem je průměrná hodnota ze stupňů žmolkovitosti (tab. 2) [14].
Obr. 2: Přístroj Martindale
23
Obr. 3: Fotografické etalony pro přístroj Martindale
Tab. 2: Stupně žmolkování podle přístroje Martindale
Stupeň Charakter žmolkování
5 žádné nebo velmi slabé žmolkování
4 slabé žmolkování
3 střední žmolkování
2 silné žmolkování
1 velmi silné žmolkování
3.3.2 Zjišťování žmolkovitosti a rozvláknění na komorovém žmolkovacím stroji
Zjišťování odolnosti plošných textilií proti žmolkování na komorovém žmolkovacím stroji je zobrazeno na obr. 4, provádí se podle normy ČSN EN ISO 12945-1.
Do komorového žmolkovacího přístroje, který je tvořen šesti komorami
vyplněnými korkovým obložením, a dvěma lopatkami se vloží 3 pracovní vzorky, o rozměrech 110 x110 mm, okraje vzorků se obnitkují, aby nedocházelo k jejich třepení.
Počet a rozměry vzorků jsou dány normou. 3 pracovní vzorky se vloží do jedné z komor
24
spolu s 25 mg bavlněných nařezaných vláken. Po uzavření komor se nastaví časový spínač na stanovenou dobu a přístroj se spustí. Během chodu je nutné vzorky v komoře sledovat, aby nedocházelo k jejich zachycení, a tím i k nehybnosti v komorách, je třeba zachycený vzorek uvolnit.
Vzorek je hodnocen po 30, 60, 90 a 120 minutách chodu přístroje. Po uplynutí 30 minut se přístroj zastaví, vzorky se z komor vyjmou a oklepou od volných bavlněných vláken a nečistot. U vzorků se hodnotí vzhled povrchu po každé stanovené době. Komory se vysají od nečistot a vláken, vzorky se poté vloží zpět do komor s bavlněnými vlákny.
Po 60 minutách trvání zkoušky se postupuje stejně jako po 30 minutách, je ale nutné vyjmout korkové obležení a znovu jím komory vyložit.
Změna povrchu vzhledu vzorků se hodnotí vizuálně podle 5 stupňů odolnosti proti
žmolkování a rozvláknění, jak je uvedeno v tabulce 3. Z hodnot naměřených na 3 pracovních vzorcích se vypočte aritmetický průměr. Pomůckou pro hodnocení
vzorků jsou fotografické etalony, které jsou zobrazeny na obrázku 5 [15].
Obr. 4: Komorový žmolkovací stroj
25
Obr. 5: Fotografické etalony pro komorový žmolkovací přístroj
Tab. 3: Stupně žmolkování a rozvláknění podle komorového žmolkovacího přístroje
3.4 Objektivní hodnocení žmolkovitosti
Objektivní hodnocení žmolkovitosti spočívá v počítačovém zpracování digitálních obrazů vzorků a vyhodnocení sledovaného objektu [16]. Metod pro objektivní hodnocení žmolkovitosti s využitím obrazové analýzy je celá řada. Některé metody jsou uvedeny v následujícím textu.
Tato metoda objektivního hodnocení je založena na identifikaci žmolků z povrchu textilie porovnáním obrazů s vytvořenou šablonou pomocí dvourozměrné Gaussovy funkce. Vytvořená šablona je porovnána s obrazem textilie. Šablona přechází přes celý obraz, na základě podobnosti detekuje žmolky. Pro výpočet jednotlivých parametrů jsou
Odolnost proti žmolkování Odolnost proti rozvláknění
5 bez žmolků 5 žádné až nepatrné rozvláknění
4 nepatrné žmolkování 4 lehké rozvláknění
3 střední žmolkování 3 střední rozvláknění
2 silné žmolkování 2 silné rozvláknění
1 velmi silné žmolkování 1 velmi silné rozvláknění
26
žmolky odděleny od pozadí převedením na binární obraz vypočtením vhodného prahu.
Vzorky jsou pak hodnoceny počtem žmolků, velikostí žmolků, hustotou a kontrastem.
Tato metoda je vhodná pouze pro jednobarevné textilie [17].
Pro objektivní hodnocení žmolkovitosti lze využít i 3D zobrazovací techniky.
Pro sejmutí obrazu textilie je využito digitálního fotoaparátu. 3D zobrazovací techniky umožňují získat obraz textilie s třírozměrným profilem jejího povrchu. Je možné zachytit kompletní profil žmolků a určit jejich plochu, výšku a objem [16].
Další metoda je založena na spektrálním přístupu pomocí dvourozměrné diskrétní Fourierovy transformace, lze identifikovat vysoké frekvenční hodnoty ve spektru, a tím odhalit žmolky. Rozdělení obrazu textury na jednotlivé složky je zásadním krokem pro extrakci žmolků z textury. Obraz je rozdělen nalezením vrcholů frekvenčních komponent pomocí operace globálního prahování Fourierova spektra. Následnou segmentací obrazu prahováním lze oddělit jednotlivé žmolky od pozadí. Vzorek je
hodnocen počtem žmolků, velikostí žmolků, hustotou a kontrastem žmolků.
Tyto charakteristiky popisují míru žmolkovitosti a vlastnosti žmolků. Funkčnost algoritmu je omezena na čistě jednobarevné materiály. Tímto způsobem nelze hodnotit vícebarevné, vzorované a tmavé materiály, protože nelze úspěšně oddělit žmolky od pozadí [16].
4. Možné příčiny zvýšené žmolkovitosti a jejich hodnocení
Jak bylo uvedeno v kap. 3.1, podstatný vliv na žmolkovitost může mít materiálové složení vláken, vlastnosti vláken a přízí, konstrukce příze atd.
4.1 Složení vláken ve směsi textilie
Pomocí chemických metod lze identifikovat příměsi vláken v textilii, složení textilie, kritické hranice technologie, které ještě nevedou k poškození vláken, lze stanovit průmyslové nečistoty v textilních materiálech, stupně fixace vláken, stálosti vybarvení, dále lze vyhledat zdroje vad apod.
27
Rozbor směsí vláken je často používán v praxi jako požadovaný test. Rozbor složek probíhá ve dvou stupních. První je třeba provést kvalitativní analýzu a podle zjištěných komponent zvolit postup pro rozbor kvantitativní.
Základními testy pro kvalitativní analýzu jsou: spalovací a rozpouštěcí testy, mikroskopie, teplota tání, zjištění hustoty, rychlobarvící testy, spektrální metody.
Na základě znalosti složení směsi vláken je používána kvantitativní analýza, při které je rozpuštěna jen jedna komponenta z předložené směsi. Stanoví se úbytek hmotnosti vzorku při pokusu, a tím i podíl rozpuštěné vlákenné komponenty. Metody pro rozpuštění vláken jsou navrženy tak, aby odstranily ze směsi pouze jeden typ vláken s minimálním poškozením vláken.
Výpočet výsledků se provádí z čisté suché hmotnosti vzorku a nerozpustného zbytku, stanoví se obsah jednotlivých složek. Podíl nerozpustné složky se vyjadřuje jako procento z celkové hmotnosti vláken ve směsi. Výpočty se provádí podle vzorců:
= (− ) ∗ 100
(1)
=∗ ∗ 100
(2) kde: a1 … podíl rozpustných vláken v původním vzorku [%]
a2 … podíl nerozpustných vláken v původním vzorku [%]
M1 … hmotnost odmaštěného a vysušeného vzorku před rozpuštěním [g]
M2 … hmotnost vysušeného zbytku vláken [g].
K … opravný faktor, který vyjadřuje ztrátu hmotnosti nerozpustných vláken vzniklou jejich částečným rozpuštěním při použitém postupu. Hodnoty K [-] jsou uvedeny v normě.
Konečným výsledkem je procentuální složení textilie za uzančních podmínek podle vzorců:
= 100 ∗ ∗
∗ + ∗ + ⋯ ∗ (3)
28
= 100 ∗ ∗
∗ + ∗ + ⋯ + ∗ (4) kde: x1 … hmotnostní podíl komponenty 1 v analyzovaném vzorku za normovaných
podmínek [%]
x2 … hmotnostní podíl komponenty 2 v analyzovaném vzorku za normovaných podmínek [%]
FV … vlhkostní faktor vláken [-], [18].
4.2 Zralost bavlny
Zralá vlákna mají sekundární stěnu dobře vyvinutou, odumřelá vlákna mají stěnu velmi tenkou [2]. Vlákna polozralá, nezralá nebo mrtvá, jsou méně pevná a pružná, méně odolná než vlákna zralá. Obsahuje-li bavlna větší množství tenkostěnných nezralých vláken, projevuje se to na vzhledu a vlastnostech suroviny, vlákna jsou obtížněji zpracovatelná, projeví se to i na jakosti výrobku. Menší odchylky ve zralosti se neprojevují přímo v barvě nebo omaku suroviny, nepříznivě se projevují v kvalitě a čistotě bavlněných vláken.
Zkouška zralosti bavlny je prováděna různými metodami:
zkouškou makroskopickou,
zkouškou mikroskopickou,
zkouškami mechanicko-fyzikálními,
zkouškami chemickými [19].
29
Obr. 6: Tvar a průřez bavlněného vlákna různého stupně zralosti [2]
5,0 – velmi přezrálá, 4,5 – přezrálá, 4,0 téměř přezrálá, 3,5 – úplně zralá, 3,0 – zralá, 2,5 téměř zralá, 2,0 – nedozrálá, 1,5 – velmi nedozrálá, 1,0 – nezralá, 0,5 – úplně nezralá, 0,0 – mrtvá vlákna.
Obr. 7: Průřez zralých, polozralých a mrtvých vláken [19]
4.2.1 Makroskopická zkouška zralosti bavlny
Při tomto způsobu se zjišťují vlastnosti suroviny smysly, hlavně zrakem a hmatem.
Při této zkoušce se uplatňují zkušenosti získané častým tříděním a pozorováním bavlny při spřádání. Pohledem se zjišťuje barva a nečistoty bavlněné suroviny. Dobře vyzrálá bavlna má čistý barevný odstín s nádechem lesku. Nedozrálá bavlna má množství hnízd a smotků, neurčitý matný barevný odstín, vlákna jsou bez lesku. Mrtvá vlákna jsou nápadně bílá a skelně lesklá.
Omakem se zjišťuje pružnost, hebkost a drsnost bavlněných vláken. Pružný omak je znakem dobře vyzrálé bavlny. Měkký a nepružný omak má bavlna s vysokým obsahem vláken polozralých a mrtvých [19].
30 4.2.2 Mikroskopická zkouška zralosti
Podstatou těchto zkoušek je pozorování vzhledu vlákna v přirozeném stavu, nebo preparovanými chemickými činidly (sodným louhem, Schweitzerovým činidlem atd.).
Pozorování vláken v přirozeném stavu. Vlákna jsou rozdělena podle vzhledu do skupin a vyjádří se počtem. Normálně zralá vlákna se pod mikroskopem jeví jako stužky se zesílenými okraji, šroubovitě stočené se zdrsněným a nepravidelně vrásčitým
povrchem. Mrtvá vlákna mají vzhled ploché průsvitné stužky, jsou bez zákrutů a bez zesílených okrajů. Povrch vláken je podélně nepravidelný rýhovaný. Mezi těmito
skupinami jsou vlákna polozralá, téměř polozralá, skoro nezralá, nezralá a úplně nezralá.
Pozorování plochy příčného řezu vláken. Svazek bavlněných vláken se protáhne a zalepí do korku, nebo se zalije do parafinu. Z korku nebo parafinu se odkrojí tenký plátek s vlákny pro mikroskopické pozorování. Zralé bavlněné vlákno má v průřezu ledvinovitý tvar se znatelným lumenem, Vlákna polozralá mají průřez podobný tvarem
vláknům zralým, buněčná stěna je slabší a tvar je více rohličkovitý. Lumen je užší a protáhlý. Mrtvá vlákna mají v řezu protáhlý, plochý tvar, jsou velmi tenkostěnná a mají
dlouhý a neznatelný lumen [19].
Podíl zralých, polozralých a mrtvých vláken lze určit procentuálním vyjádřením počtu vláken v jednotlivých skupinách dle následujících vztahů [20]:
Podíl zralých vláken: á = ∗ 100 %! (5)
Podíl polozralých vláken: #á =$∗ 100 %! (6)
Podíl mrtvých vláken: á =&∗ 100 %! (7) Pro zařazení bavlny do třídy zralosti (tab. 4) se vypočítá číslo zralosti podle
vzorce [21]:
č)= (*)∗ 3,0) + ,*-∗ 1,5. + (*/∗ 0,5)
* (8)
31 kde: nz … počet zralých vláken
np … počet polozralých vláken nm … počet mrtvých vláken 3 … koeficient pro zralá vlákna 1,5 … koeficient pro polozralá vlákna 0,5 … koeficient pro mrtvá vlákna n … celkový počet měřených vláken.
Tab. 4: Třída zralosti Třída zralosti Stupeň zralosti Obsah zralých
vláken [%]
Číslo zralosti I. velmi dobře
vyzrálá bavlna
85 a více 2,75 a vyšší
II. dobře vyzrálá bavlna
75 – 84,9 2,50 – 2,749 III. zralá bavlna 70 – 74,9 2,40 – 2,499 IV. nedozrálá bavlna 60 – 69,9 2,20 – 2,399 V. polozralá bavlna 50 – 59,9 2,00 – 2,199 VI. nezralá bavlna pod 50 pod 2,00
4.2.2.1 Stanovení pevnosti vláken podle jejich zralosti
Zjištěné údaje o obsahu vláken různých skupin zralosti mohou být použity pro určení pevnosti vláken. V tabulce 5 jsou uvedeny pevnosti vláken bavlny, která slouží jako norma pro jednotlivé jakostní druhy. Čím je vlákno zralejší, tím je pevnější. Pevnost vlákna se vypočítá podle vztahu [19]:
# =(1 ∗ ) + (2 ∗ 3) + (4 ∗ 5)
100 (9) kde: P … pevnost vlákna [mN]
A, B, C … obsah vláken v jednotlivých skupinách zralosti [%]
32
a, b, c … ukazatelé pevnosti pro vlákna různých skupin zralosti [mN].
Tab. 5: Ukazatelé pro výpočet pevnosti vláken v g [19]
Podíl vláken [%]
77,5 a výše
77 – 72,5 72 – 69,1 69 – 45,5 45 – 35,5 35 a méně
zralých 5,6 5,5 5,4 5,2 5,0 4,7
polozralých 2,7 2,7 2,7 2,7 2,5 2,0
mrtvých 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
Tab. 6: Jakostní druh bavlny podle pevnosti vláken [19]
Pro textilní vlákna, jejichž průřez je náhodně proměnná veličina, je nutno přepočítat absolutní sílu na veličinu, která je obrazem průřezu. Tím je u vláken jemnost. Relativní pevnost je tedy poměr mezi silou do přetrhu a jemností. Relativní pevnost lze vyjádřit podle vztahu [22]:
7 =
8 (10) kde: f … relativní pevnost [mN*dtex-1]
F … absolutní pevnost v tahu [mN]
t … jemnost vlákna [dtex].
Jakostní druh bavlny
Pevnost vláken [mN]
výběrový 48 a více
první 39 – 47
druhý 38 – 42
třetí 33 – 37
čtvrtý 29 – 32
pátý 28 – 24
šestý 23 a méně
33 4.2.2.2 Stanovení jemnosti vláken z jejich plochy
Stupeň zralosti je souvztažný s plochou bavlněného vlákna v příčném řezu. Čím je vlákno zralejší, tím větší je plocha průřezu vlákna. Průměrná plocha řezu vlákna se vypočítá dle vztahu [19]:
9 = (1 ∗ :) + (2 ∗ 3;) + (4 ∗ 5<)
100 (11) kde: S … průměrná plocha řezu vlákna [µm2]
A, B, C … množství vláken v jednotlivých skupinách zralosti [%]
aA, bB, cC … průměrní ukazatelé plochy vlákna v příčném řezu stanovené pro jednotlivé typy bavln [µm2].
Podle dané plochy vláken v příčném řezu je dána pravděpodobná jemnost vláken, která se vypočte dle vztahu [22]:
8 = 9 ∗ = ∗ 10>? (12) kde: t … jemnost vláken [tex]
S … plocha vláken v příčném řezu [µm2] ρ … měrná hmotnost vláken bavlny [kg*m-3].
Tab. 7: Ukazatelé pro výpočet plochy vláken v µm2 [19]
Podíl vláken [%]
77,5 a výše
77 – 72,5 72 – 69,1 69 – 45,5 45 – 35,5 35 a méně
zralých 140 134 130 114 100 80
polozralých 80 80 80 80 80 80
mrtvých 40 40 40 40 40 40
34
Tab. 8: Jakostní druh bavlny podle jemnosti vláken [19]
Jakostní druh bavlny
Jemnost vláken [dtex]
výběrový 1,99 a více
první 1,96
druhý 1,85
třetí 1,71
čtvrtý 1,51
pátý 1,32
šestý 1,31 a méně
4.2.3 Zkoušky mechanicko – fyzikální
Při těchto zkouškách se zjišťuje zralost měřením těch vlastností, které jsou v přímé závislosti na stupni vyzrání. Jsou to pevnost, která se zjišťuje na trhacích přístrojích, jemnost, jejichž hodnoty jsou závislé na tloušťce buněčné stěny. Vlákno zralé váží více než vlákna nezralá nebo mrtvá. U vláken nedozrálých a nezralých lze nalézt vyšší jemnost než u vláken zralých [19].
4.2.4 Zkoušky chemické
Bavlna s větším obsahem mrtvých a nezralých vláken se obtížněji a nestejnoměrně barví. Příčinou je, že vlákna mrtvá obsahují malé množství celulózy.
Barvení vzorku je prováděno dvěma barvivy, červeným a zeleným. Červené barvivo je snadno rozpustné a málo stále ve vodě, zelené barvivo je méně rozpustné s větší stálostí ve vodě. Červené barvivo se natahuje na zralá vlákna, zelené barvivo se natahuje na polozralá a mrtvá vlákna [19].
4.3 Obrazová analýza
Analýza obrazu je moderní metoda, která vznikla ve snaze o objektivizaci posuzování jakosti výrobků, její charakterizaci a kontrolu vad. Obrazová analýza umožňuje subjektivní posuzování obrazů pomocí objektivních charakteristik. Obrazová analýza NIS-Elements je programový systém, vyvinutý firmou Laboratory Imaging s.r.o.,
35
pro pořizování a ukládání obrazů měření vlastností vláken, přízí a plošných textilií, nebo jiných netextilních materiálů. Systém umožňuje archivování rozsáhlých obrazových sekvencí a jejich zpracování. Části systému je PC se softwarem NIS-Elements, barevná digitální kamera, makroskop, mikroskop, osvětlovače. Obecně lze postup obrazové analýzy rozdělit do následujících etap:
snímaní a digitalizace obrazu,
předzpracování obrazu,
segmentace obrazu,
popis objektů,
kvalifikace a porozumění obrazu,
statistické vyhodnocení.
Obrazy jsou vytvořeny digitální kamerou spojenou s optickými členy.
Tato kombinace umožňuje sledování vzorků v široké škále zvětšení od mikroskopických do makroskopických rozměrů. Je možné použít průsvitné vzorky, ale i neprůsvitné vzorky [23].
Obrazová analýza je aplikována pro řešení řady problémů z oblasti textilní metrologie vláken, přízí i plošných textilií. U vláken se hodnotí např. obsah nečistot, stejnoměrnost odstínu bavlněných vláken, hodnotí se geometrické vlastnosti vláken, průřez a tvar vláken, střední parametry vláken ve směsích, atd. U přízí se zkoumá struktura a vlastnosti přízí jako průměr, počet ovinků (u BD příze), založené na aplikaci obrazové analýzy. U textilních útvarů se hodnotí parametry širokého spektra rozborem
textilie. Také lze hodnotit povrchovou vzhledovou nestejnoměrnost, porózitu a žmolkovitost textilií [24].
Systém RCM je založen na snímání textilie přes hranu s využitím obrazové analýzy.
Je nutné volit vhodnou formu osvitu pro získání obrazu povrchu textilie. RCM systém se skládá z digitální kamery a nosné konstrukce umožňující požadovaný pohyb textilního vzorku ve směru měření. Tato metoda slouží ke stanovení povrchových vlastností textilních materiálů jako drsnost, povrchový reliéf, chlupatost textilií, žmolkovitost, atd.
Pomocí programových příkazů lze pohyb zkoumané textilie přes hranu definovat, snímat a zaznamenávat, vyhodnocovat a výsledky analyzovat [25].
36 4.3.1 Makroskopická obrazová analýza
Makroskopy jsou součástí systému obrazové analýzy. Základním předpokladem pro úspěšné provedení obrazové analýzy je správné sejmutí obrazu analyzovaného materiálu. Tento proces je ovlivňován mnoha faktory, z nichž nejdůležitějšími jsou osvětlení, podklad a kvalita snímacích zařízení. Makroskopická obrazová analýza zajišťuje jasný a ostrý obraz bez jakýchkoliv deformací. Změna velikosti zvětšení a zorného pole se realizuje prostřednictvím nastavitelného zoomu [26].
Obr. 8: Ukázka makroskopu
4.3.2 Mikroskopická obrazová analýza
Světelný mikroskop je optický mikroskop, v němž je obraz zvětšován dvěma sadami spojných čoček: objektivem a okulárem. Pro účely optické mikroskopie se užívají objektivy různé síly, tj. různé zvětšovací schopnosti. Modernější mikroskopy mívají zabudováno další vybavení, např. kameru. Ta umožňuje pořízení fotografií pozorovaných objektů a následné uložení a zpracování na počítači. Světelná mikroskopie umožňuje sledovat řadu strukturních charakteristik vláken a přízí [27].
37
Obr. 9: Ukázka mikroskopické obrazové analýzy [28]
4.4 Rastrovací elektronový mikroskop – REM
Rastrovací elektronový mikroskop pracuje na principu interakce úzkého svazku elektronů s povrchem vzorku. Odražený paprsek se převádí na viditelný obraz.
Elektronová mikroskopie umožňuje zvětšení, které překračuje možnosti optického mikroskopu. Příprava vzorků spočívá v tom, že se pokryje tenkou vrstvou těžkého kovu a poté se po něm přejíždí (řádkuje) svazkem elektronů pomocí elektromagnetického vinutí. Metoda vyniká rozsahem zvětšení, vysokou rozlišovací schopností, hloubkou ostrosti a plasticitou obrazu. Struktura a geometrie vláken se hodnotí z fotografických snímků, na kterých jsou zobrazeny ty části zkoumaného objektu. Při fotografickém zobrazení zkoumaného objektu je známo přesné zvětšení, což umožňuje vedle kvalitativního posouzení, také kvantitativní hodnocení.
Mezi výhody patří přímé pozorování objektů, velmi velké zvětšení, což umožňuje pozorovat i opravdu velmi malé částice, jednoduchá příprava preparátů. Za nevýhodu lze považovat velké nároky na prostor a vysokou pořizovací cenu REM [27].
Obr. 10: Ukázka řádkovacího elektronového mikroskopu [29]
38
5. Experimentální část
Cílem práce bylo nalézt příčiny výrazné žmolkovitosti u pánských ponožek firmy H&D, a.s., a navrhnout vhodná opatření k odstranění tohoto problému. Nejdříve bylo nutné ověřit materiálové složení směsi vláken v ponožkách.
Experimenty byly prováděny na pánských ponožkách, které byly dodány od akciové společnosti H&D. Černé ponožky mají deklarované složení 98% bavlny a 2 % elastanu. Hnědé ponožky jsou složeny ze 78 % bavlny, 20 % polyamidu a 2 % elastanu. Ponožky jsou pleteny v zátažné jednolícní vazbě a mají zdravotně
nezávadný lem.
Pro porovnání experimentů byly zakoupeny pánské ponožky, které měly uvedené složení – 95 % bavlny a 5 % elastanu; 80 % bavlny, 17 % polyamidu a 3 % elastanu.
Tyto ponožky jsou také pleteny v jednolícní zátažné vazbě. Po prozkoumání libereckého trhu s ponožkami byly nalezeny ponožky tohoto složení, které se svým materiálovým složením nejvíce podobaly ponožkám H&D, a.s.
Vzorky byly před experimentem klimatizovány dle ČSN 80 006 [30]. Experimenty probíhaly v normovaném klimatizovaném prostředí dle normy ČSN EN ISO 139 [31].
Nejprve byla vyhodnocena žmolkovitost u všech vzorků ponožek a také u ponožek s protižmolkovou úpravou. Dále bylo zjišťováno po jak dlouhé době nošení a praní dochází k žmolkovitosti u ponožek firmy H&D, a.s. Byl proveden chemicko-textilní rozbor pro ověření materiálového složení v ponožkách. Pro nalezení příčin žmolkovitosti byly prověřovány tyto vybrané vlastnosti vláken – zralost bavlněných vláken a jejich délka.
U přízí byla orientačně zjišťována jejich jemnost, zákrut a technologie výroby.
Tyto experimenty byly prováděny na vypáraných přízích z ponožek, jelikož nebylo možné získat vstupní materiál. Také byla analyzována povrchová struktura ponožek, vlákna v příčném řezu přízí a žmolky pomocí REM.
5.1 Zjišťování žmolkovitosti na přístroji Martindale
Zjišťování odolnosti plošných textilií proti žmolkování se provádí na přístroji Martindale podle normy ČSN EN ISO 12945-2. Postup zkoušky je popsán v kapitole 3.3.1.
39
Zkoušky byly provedeny na černých i hnědých ponožkách a ponožkách podobného složení pro porovnání.
Na hnědých a černých ponožkách od firmy H&D, a.s. byla provedena protižmolková úprava (kap. 3.2.4). Ponožky byly ponořeny do lázně po dobu 5 minut o koncentraci 45 g.l-1 Sokratu 942. Po úpravě byla odmačkána přebytečná lázeň.
Upravené pánské ponožky byly zasušeny při teplotě 80 ˚C po dobu 30 minut, poté byly vzorky sušeny při 130 ˚C po dobu 10 minut. Ponožky s protižmolkovou úpravou byly poté podrobeny zkoušce na přístroji Martindle.
Průměrné hodnoty žmolkovitosti jsou zobrazeny na obr. 12. Vzhled vzorků po zkoušce na přístroji Martindale jsou na obr. 11.
Tab. 9: Vyhodnocení žmolkovitosti na přístroji Martindale
Otáčky
Hnědé ponožky (CO+PA+EA) Porovnávací ponožky (CO+PA+EA)
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
125 4 4 4 4 5 5 5 4
500 2 2 2 2 4 4 4 3
1000 1 1 1 1 2 2 2 1
2000 1 1 1 1 1 1 1 1
5000 1 1 1 1 1 1 1 1
Otáčky
Černé ponožky (CO+EA) Porovnávací ponožky (CO+EA)
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
125 5 4 4 4 5 4 5 5
500 3 3 3 3 4 3 4 4
1000 2 2 2 2 3 2 3 3
2000 1 1 1 1 1 1 1 1
5000 1 1 1 1 1 1 1 1
Otáčky
Černé ponožky s protižmolkovou úpravou (CO+EA)
Hnědé ponožky s protižmolkovou úpravou (CO+PA+EA)
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 4
125 5 5 5 5 5 5 5 5
500 5 5 5 4 5 4 5 5
1000 4 4 4 3 4 3 4 4
2000 3 3 3 2 3 2 3 3
5000 2 2 2 1 1 1 2 2
40
Obr. 11: Ukázka ponožek od firmy H &D, a.s. po zkoušce žmolkovitosti na přístroji Martindale
a) Hnědé ponožky (CO+PA+EA) b) Černé ponožky (CO+EA)
Obr. 12: Průměrné hodnoty žmolkovitosti na přístroji Martindale
0 1 2 3 4 5
125 500 1000 2000 5000
Stupeň žmolkování
Počet otáček
Průměrné hodnoty žmolkovitosti
Černé ponožky (CO+EA)
Porovnávací ponožky (CO+EA)
Černé ponožky s protižmolkovou úpravou
0 1 2 3 4 5
125 500 1000 2000 5000
Stupeň žmolkování
Počet otáček
Průměrné hodnoty žmolkovitosti
Hnědé ponožky (CO+PA+EA)
Porovnávací ponožky (CO+PA+EA)
Hnědé ponožky s protižmolkovou úpravou
41
Po prvních otáčkách byl u všech zkoušených ponožek vzhled mírně narušen, projevila se chlupatost. Toto se nepotvrdilo u ponožek s protižmolkovou úpravou.
Z obrázku 12 vyplývá, že u hnědých ponožek H&D dochází k silné žmolkovitosti už při 500 otáček, velmi silné žmolkování nastává již při 1000 otáčkách. U ponožek podobného složení nastává při 500 otáček slabé žmolkování, při 1000 otáčkách nastává
silné žmolkování. K velmi silnému žmolkování dochází u porovnávacích ponožek až při 2000 otáčkách.
Střední žmolkovitost mají černé ponožky H&D (obr. 12) při 500 otáček, při 1000 otáčkách nastává silná žmolkovitost, k velmi silné žmolkovitosti dochází
při 2000 otáčkách. Ponožky podobného složení vykazují střední žmolkovitost až při 1000 otáčkách, při 2000 otáčkách nastává také velmi silné žmolkování.
Hnědé a černé ponožky H&D s protižmolkovou úpravou vykazují střední žmolkování až při 2000 otáčkách.
5.2 Zjišťování žmolkovitosti a rozvláknění na komorovém žmolkovacím stroji
Zjišťování odolnosti plošných textilií proti žmolkování na komorovém žmolkovacím stroji se provádí dle normy ČSN EN ISO 12945-1. Postup zkoušky je popsán v kapitole 3.3.2. Zkoušky byly provedeny na černých a hnědých ponožkách firmy H&D, a.s. Průměrné hodnoty žmolkovitosti a rozvláknění jsou zobrazeny na obr. 14.
Vzhled vzorků po zkoušce na komorovém žmolkovacím přístroji jsou na obr. 13.
42
Tab. 10: Vyhodnocení žmolkovitosti Ž a rozvláknění R na komorovém žmolkovacím přístroji
Doba zkoušky [min] Žmolkovitost rozvláknění Hnědé ponožky (CO+PA+EA) Černé ponožky (CO+EA) Vzorek
č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
Vzorek č. 1
Vzorek č. 2
Vzorek č. 3
30 Ž 4 5 5 5 5 5
R 4 4 5 5 5 5
60 Ž 4 4 3 4 4 4
R 3 3 3 4 4 4
90 Ž 3 2 3 3 3 4
R 2 2 2 2 2 3
120 Ž 1 1 1 1 1 2
R 1 1 1 1 1 2
Obr. 13: Ukázka ponožek od firmy H &D, a.s. po zkoušce žmolkovitosti a rozvláknění na komorovém žmolkovacím přístroji
a) Hnědé ponožky (CO+PA+EA) b) Černé ponožky (CO+EA)
