Analýza řezů tkanin Bakalářská práce Michal Hořejší

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta textilní

Mechanická textilní technologie Katedra textilních technologií

Analýza řezů tkanin

Bakalářská práce

Michal Hořejší

Vedoucí práce: Doc. Ing. Eliška Chrpová

Rozsah práce: 48 stran Počet obrázků: 31 Počet tabulek: 1

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č.121/2000 o právu autorském, zejména §60 (školní dílo) a §35 (o nevýdělečném užití díla k vnitřní potřebě školy).

Beru na vědomí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé práce, a prohlašuji, že souhlasím s případným užitím mé práce (prodej, zapůjčení apod.).

Jsem si vědom toho, že užít své bakalářské 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 po pěti letech si mohu svou bakalářskou práci vyžádat v Univerzitní knihovně TU v Liberci, kde bude uložena.

Datum: 29. 5. 2009

………...

Podpis

Poděkování

Na tomto místě bych rád od srdce poděkoval doc. Ing. Elišce Chrpové, vedoucí mé bakalářské práce, za druhou šanci, za odborné vedení i cenné připomínky. Velmi také děkuji Ing. Haně Ledererové za její pomoc a čas, který mi poskytla při vypracování bakalářské práce.

Mé poděkování patří také mé přítelkyni za psychickou podporu, kterou mi poskytla při vypracování bakalářské práce.

Anotace

Tato bakalářská práce se zabývá vytvořením nových metod snímání řezu tkanin.

První část je věnována predikci mechanických a užitných vlastností. Obsahuje také přehled základních parametrů struktury tkanin a popsání doposud platných metod pro stanovení a hodnocení řezů tkanin.

V druhé části je návrh nových metod pro snímání řezů tkanin a jejich následné porovnání s nejčastěji používanými metodami.

Annotation

The paper is dealing with creation of new methods for scanning of textile fabrics’ sections. First part is devoted for prediction of mechanical and utility properties.

It contains also overview of basic parameters of textile fabrics’ structure and description of existing methods for identification and evaluation of textile fabrics’

sections.

Second part is dealing with designing new methods for scanning of textile fabrics’ sections and its subsequent comparison with the most frequently used methods.

Seznam označení

A [mm] skutečná rozteč útkových nití

B [mm] skutečná rozteč osnovních nití

B (A) rozestup osnovních (útkových) nití v provázání nití

β zploštění příze v průřezu u efektivního průměru

D ,1 D [nití/100mm] ₂ dostava ve směru osnovy a útku

d průměr příze

du, do průměry osnovních a útkových nití v řezu

f stupeň provázání tkaniny

H1 (H2) výška vazné vlny osnovních (útkových) nití

ho, hu výška zvlnění po osnově a útku

h výška zvlnění

IDIF institut digitální fotografie

ISO citlivost snímače

JPEG formát obrázku

Kč koruny české

l [100mm] měřená délka

l [km] délka příze

m [g] hmotnost příze

m vazební exponent

M konstanta závislá na typu vazby

MPix mega pixel

n počet nití na měřenou délku

Obr obrázek

ρ vrchol provázání pro jednotlivé soustavy nití

RAW formát obrázku

S levý směr řádku

T [tex] jemnost příze

Z pravý směr řádku

W watt

φ úhel zvlnění

ÚVOD... 7

1 TEXTILNÍ VLÁKNA ... 8

1.1 JUTA... 8

1.1.1 Vlastnosti jutových vláken... 8

1.2 LEN... 8

1.2.1 Vlastnosti lněných vláken... 9

2 TKANINA ... 10

2.1 VLASTNOSTI TKANIN... 11

2.1.1 Vlastnosti tvaru plošných textilií ... 11

2.1.2 Stálosti a odolnosti plošných textilií... 11

2.1.3 Vlastnosti trvanlivostní ... 12

2.1.4 Fyziologické vlastnosti ... 12

2.2 ZÁKLADNÍ PARAMETRY TKANIN... 13

2.2.1 Vazba... 13

2.2.2 Dostava ... 15

2.2.3 Rozteč nití ve tkanině ... 16

2.2.4 Flotáž nití ve tkanině... 16

2.2.5 Jemnost ... 16

2.2.6 Tloušťka ... 17

3 NEJČASTĚJŠÍ VYHODNOCOVACÍ PŘÍSTROJE ... 18

3.1 POPIS A ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZKOUMANÉ TKANINY NA LUCII G ... 18

3.1.1 Zpracování vzorků... 18

3.2 POPIS A ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZKOUMANÉ TKANINY NA MIKROSKOPU VEGA... 19

4 VÝZNAM A METODY STANOVENÍ A HODNOCENÍ ŘEZŮ TKANIN ... 22

4.1 BRIERLEYOVA TEORIE... 23

4.2 PEIRCEOVA TEORIE... 23

4.3 OLOFSSONŮV MODEL... 24

4.4 HYPERBOLICKÝ MODEL... 25

4.5 MODEL PRO VYJÁDŘENÍ PROVÁZÁNÍ NITÍ SVYUŽITÍM FOURIEROVY ŘADY... 26

5 NÁVRH EXPERIMENTÁLNÍ METODY ANALÝZY ŘEZU TKANIN ... 28

5.1 EXPERIMENTÁLNÍ FOTOGRAFICKÉ SNÍMÁNÍ ŘEZU TKANIN... 28

5.1.1 Popis a postup snímání řezu tkanin pomocí metody DSS (Digital Slub Scanning)... 28

5.1.2 Popis a postup snímání řezu tkanin pomocí USB Mikroskopu... 35

6 EXPERIMENTÁLNÍ A TEORETICKÉ POROVNÁNÍ SNÍMÁNÍ ŘEZŮ TKANIN ... 45

7 ZÁVĚR... 46

Úvod

Tato práce se zabývá vytvořením nové metody pro snímání řezů tkanin a jejich následným vyhodnocením. Pro tento účel byly použity nestejnoměrné tkaniny o různé jemnosti. Hrubá nestejnoměrná jutová tkanina a jemná nestejnoměrná lněná tkanina. Záměrem je porovnat a vyhodnotit přínosy nových vytvořených metod oproti již používaným.

První část se zaměřuje na popis použitého materiálu, vazeb, základních parametrů tkanin a popis současných metod pro stanovení a hodnocení řezů tkanin.

V druhé části se zabýváme vytvořením dvou nezávislých metod pro nasnímání řezů tkanin a následné vyhodnocení na konkrétních tkaninách z juty a lnu. Třetí část potom porovnává nově vytvořené metody s metodami nejčastěji používanými. Mezi tyto metody patří vyhodnocení řezů tkanin v systému Lucie G a Tescanu.

1 Textilní vlákna 1.1 Juta

Jutové textilní vlákno, zkráceně juta, se získává z různých druhů jutovníku (lat.:

Chorchorus), který roste jen ve vlhkých tropických podmínkách. Roční světová produkce obnášela v roce 2007 asi 3,2 miliony tun (po bavlně druhé největší množství přírodních vláken). K největším producentům patří Indie, Bangladéš a Čína.

1.1.1 Vlastnosti jutových vláken Mezi charakteristické vlastnosti juty patří:

Relativní pevnost 83–196 mN/tex (polovina pevnosti bavlny).

Technické vlákno je 150–400 cm dlouhé, elementární části mají délku 1–5 mm, průměr asi 18 µm.

Navlhavost dosahuje až 34 %.

K nevýhodám patří, že výrobky z juty značně práší (uvolňování elementárních vláken) a nepříjemně zapáchají.

1.2 Len

Lněné textilní vlákno se získává ze stonku lnu setého (lat.: Linum usitatissimum L.). V surovém lnu tvoří jednotlivá 20–50 mm dlouhá vlákna svazek o délce 50–90 cm.

Nejstarší nálezy lněných výrobků pocházejí ze 7. tisíciletí před n. l. Podle některých údajů mají původ v Jižní Americe, podle jiných v Íránu. Do Evropy se len dostal přibližně o čtyři tisíce let později (důkazem toho je nález ve Švýcarsku). Na konci 18. století se len v Evropě významně podílel na celkové spotřebě textilních vláken, a to osmnácti procenty (vlna 78 %). V roce 2006 obnášela celosvětová roční produkce lněných vláken asi 1 milion tun (cca 1,3 % všech textilních vláken). Čína se na výsledku podílela asi 70%, Francie 9% a Česko 0,9% [13].

1.2.1 Vlastnosti lněných vláken Mezi charakteristické vlastnosti patří:

Lněné příze jsou o 20 – 30 % pevnější než příze z bavlny.

Za mokra se jejich pevnost zvyšuje o dalších 30 %.

Typická je nestejnoměrnost („lněný“ vzhled ve tkanině).

Tvrdý omak a malá tažnost (2–5 %).

Tkaniny se vyrábí nejčastěji v plátnové nebo keprové vazbě, známé jsou však i výrobky z žakarových strojů. Na osnovu se dají použít jen velmi stejnoměrné, drahé příze, proto se ve tkaninách nejčastěji kombinuje lněný útek s bavlněnou osnovou [13].

2 Tkanina

Definice tkaniny podle ČSN 80 0021 zní [1]:

Tkanina je plošná textilie z jedné nebo více soustav podélných (osnovních) nití a z jedné nebo více soustav příčných (útkových) nití, provázaných vzájemně v kolmém směru. Podélná soustava nití (probíhá po délce tkaniny) se nazývá osnova a druhá příčná soustava nití útek.

Obr. 1 Schéma tkaniny

Způsob vzájemného provázání soustavy osnovních a útkových nití (ČSN 800020) se nazývá vazba tkaniny. Každé překřížení osnovní a útkové niti se nazývá vazný bod. Existují pouze dvě možnosti jejich vzájemné polohy. Pokud je osnovní nit nad útkovou, jedná se o osnovní vazný bod; pokud je útková nit nad osnovní, jedná se o útkový vazný bod [4].

Obr. 2 Schéma vazných bodů

2.1 Vlastnosti tkanin

Vlastnosti tkaniny jsou dány vlastnostmi samotných vláken, strukturou a vlastnostmi příze, konstrukcí tkaniny i její konečnou úpravou. Vlastnosti tkaniny dle [2]

Vlastnosti tvaru

Stálosti tvaru

Vlastnosti povrchu

Propustnosti

Mechanické vlastnosti

Uvedené užitné vlastnosti lze zařadit podle významnosti do tří skupin:

I. Vlastnosti reprezentační – jsou na první pohled na oděvu zřejmé (vlastnosti tvarů a jejich stálosti, vlastnosti povrchu) II. Vlastnosti fyziologické – souvisí s fyziologickým komfortem

(fyziologicko –hygienické vlastnosti)

III. Vlastnosti trvanlivostní – hodnotí fyzickou životnost textilie (mechanické vlastnosti, vlastnosti povrchu)

2.1.1 Vlastnosti tvaru plošných textilií

Tyto vlastnosti zahrnují parametry, které popisují a určují tvar plošné textilie.

Lze je považovat za zvláštní skupinu vlastností, protože přímo ovlivňují další vlastnosti, např. stálosti tvaru, propustnosti, apod. Patří sem následující vlastnosti:

Tloušťka a stlačitelnost

Plošná měrná hmotnost

Objemová měrná hmotnost

2.1.2 Stálosti a odolnosti plošných textilií

Zde jsou popsány změny plošných textilií, ke kterým dochází působením vnějších a vnitřních sil. Těmito změnami se pak mění základní parametry i reprezentační znaky oděvu. Zahrnují charakteristiky změn plošných textilií, a to nejen

změn plošných, ale i prostorových, ke kterým dochází působením vnějších i vnitřních sil, a také tělesnou teplotou a vlhkostí. Patří sem následující vlastnosti:

Sráživost

Tuhost v ohybu

Splývavost

Mačkavost

2.1.3 Vlastnosti trvanlivostní

Povrch plošné textilie má různé vzhledové a reprezentativní vlastnosti. Častým používáním oděvu se tyto vlastnosti povrchu mění, zpravidla k hodnotám nižší úrovně, což snižuje užitnou hodnotu oděvního výrobku (např. odstávající vlákna se zatlačují do povrchu, stírá se vybarvení, odírá se, zatrhává se, atd.). Podle druhu poškození rozdělujeme vlastnosti povrchu do 6 skupin:

Lesk

Oděr

Otěr

Klouzavost

Zátrhovost

Žmolkovitost

2.1.4 Fyziologické vlastnosti

Pod pojmem propustnosti či prostupu máme na mysli průnik určitého média (voda, vzduch, atd.) přes vrstvu textilie, tj. přes její plochu. Mezi nejčastější nároky na oděv patří důraz na zajištění tepelné pohody, ochrany před horkem či zimou, a tím i správné výměny vlhkosti mezi tělem a prostředím. Tyto vlastnosti podmiňují subjektivní pocity člověka, jeho náladu, pracovní či sportovní výkony. Konkrétními fyziologickými vlastnostmi jsou:

Propustnost vzduchu

Propustnost vodní páry

Propustnost tepla

Propustnost vody

Komfort [2]

2.2 Základní parametry tkanin

Vazba je způsob vzájemného provázání soustavy osnovních a útkových nití.

Vazba tkaniny též ovlivňuje různé vlastnosti tkaniny jako pevnost, pružnost, tažnost, atd.

V rámci textilního zkušebnictví je vazba určována buď pod lupou, nebo páráním nití a zakreslováním jejich provázání do patrony.

Základní vazby

Základní vazby, vytvářené na tkalcovských strojích různého typu, a jejich zobrazení podává následující přehled tří základních druhů a jejich odvozenin.[3],[4]

Způsoby vzájemného provázání:

Vazba plátnová

Vazba keprová

Vazba atlasová

Odvozeniny plátnové vazby:

Ryps: podélný, příčný, šikmý, zpáteční, vzorovaný, provázaný

Panama: pravidelná, nepravidelná, vzorovaná

Odvozeniny keprové vazby:

Kepr: zesílený, stínovaný, víceřádkový, hrotový, klikatý, křížový, lomený, přerušovaný, vícestupňový, vlnitý, složený, vzorovaný

Odvozeniny atlasové vazby:

Atlas: nepravidelný, smíšený, zesílený, přisazovaný

Vazba plátnová

Plátnová vazba je nejjednodušší a nejhustější provazující vazbou ve tkalcovství.

Střídu vazby tvoří dvě nitě a dva útky. Na každé niti se střídá pravidelně osnovní a útkový vazný bod. Vazba tkaniny je stejná na líci i na rubu (tkanina je oboustranná, líc má lepší vzhled, jakostnější materiál, menší nestejnoměrnost nití, hladší povrch a výraznější vzor). Vazbu plátnovou používáme tam, kde od tkanin požadujeme velkou trvanlivost a pevnost, která je způsobována hustým provázáním nití. Husté provázání zajišťuje dobré zaplnění v obou směrech. Na výsledný vzhled tkaniny má velký vliv i směr zákrutu nití.

1 P 1

Obr. 3 Plátnová vazba

Keprová vazba

Keprová vazba tvoří na tkanině šikmé řádky směrem zleva doprava nebo zprava doleva. Směr řádkování se značí buď písmeny, nebo šipkou.

pravý směr řádků: písmeno Z nebo

levý směr řádků: písmeno S nebo

Při stejné hustotě osnovy a útku je sklon řádku 45^o. Rozlišují se kepry osnovní a útkové.

5 K 1 Z

Obr. 4 Keprová vazba

Atlasová vazba

Atlasová vazba vytváří na tkanině hladký povrch s nevýrazným jemným šikmým řádkováním různého sklonu. Je to vazba, jejíž vazné body jsou ve střídě pravidelně rozloženy a nesmějí se vzájemně dotýkat. Musí se sestavovat podle tzv.

postupného (vzestupného) čísla, které určuje na kolikáté osnovní niti je v následujícím řádku další vazný bod. Atlas, v němž převládají osnovní vazné body, je osnovní, a atlas, v němž převládají útkové vazné body, je atlas útkový.

5 A 1

Obr. 5 Atlasová vazba

2.2.2 Dostava

Dostavou tkaniny rozumíme průměrný počet nití na jednotku délky, běžně na 10 cm. Rozlišujeme dostavu osnovy (Do) a dostavu útku (Du)[5].

Pro vyšší dostavu osnovy než útku platí tyto důvody:

většina tkanin ve směru osnovy

větší namáhání než ve směru útku

osnova je často z jemnějšího materiálu a vyžaduje vyšší dostavu

nižší dostava útku zajišťuje vyšší výrobnost tkacího stroje Dostavu můžeme stanovit dle vztahu:

l

D = n [nití/100mm] ( 1 )

2.2.3 Rozteč nití ve tkanině

Velikost vazby ve tkanině lze vyjádřit na základě velikosti střídy. Velikost střídy lze charakterizovat počtem osnovních nití s označením „Do“ a počtem útkových nití s označením „Du“. Okolí jednoho zakřížení osnovní a útkové niti je nazváno vazným bodem, neboli vaznou buňkou tkaniny. Rozlišujeme skutečnou rozteč útkových nití „A“

a skutečnou rozteč osnovních nití „B“, pro které platí:

A [mm] = 1 .10₂.

Du ( 2 )

B [mm] = 1 .10₂.

Do ( 3 )

2.2.4 Flotáž nití ve tkanině

Flotáž, neboli neprovazující, volně ležící úsek nití ve vazbě tkaniny je možné definovat pouze u neplátnových vazeb. Díky neprovazujícím úsekům nití ve tkanině u neplátnových vazeb lze dosáhnout větších dostav než u plátna. Užitím Brierleyho teorie lze vliv neprovázání nití na dostavy jednotlivých soustav vyjádřit na základě opravného činitele „fm“. Obecně při vyjádření maximální a skutečné čtvercové dostavy tkaniny pak platí vztahy:

m ct

ct pn mm D f

D _max[ /100 ]= _max. D ( 4 )

f – stupeň provázání tkaniny,

m – vazební exponent, vystihující podsouvání nití pod sebe ve volných vazbách.

2.2.5 Jemnost

Jemnost příze podle normy nazýváme délkovou hmotností, definovanou poměrem mezi hmotností příze a její délkou. Podle způsobu vyjádření pak můžeme rozlišovat vyjadřování hmotnostní a délkové.

Hmotnostní vyjádření jemnosti příze:

l

T = m [tex] ( 5 )

Kromě vyjádření jemnosti v [tex] sem řadíme ještě vyjadřování jemnosti v [den] denier.

l T m

*

=9000 [den] ( 6 )

Mezi jemností v [tex] a jemností v [den] platí jednoduchý převodní vztah.

[ ]

[ ]

T =9* ( 7 )

2.2.6 Tloušťka

Tloušťku plošné textilie můžeme definovat jako kolmou vzdálenost mezi lícem a rubem. (Líc se vyznačuje např. větším leskem, je barevnější, atd.) Je jistě rozdíl, budeme-li tloušťku textilie měřit jen volně, bez přítlaku, nebo jestli ji změříme ve stlačení mezi čelistmi. Protože je textilie materiál snadno deformovatelný (stlačitelný), je měření tloušťky textilie dané normou [ČSN EN ISO 5084] [5].

K měření tloušťky textilií je používáno tloušťkoměrů různých konstrukcí.

Principem měření však zůstává změření vzdáleností mezi dvěma čelistmi, mezi kterými je umístěna textilie, jak je ukázáno na obr.6:

Obr. 6 Princip tloušťkoměru a stanovení tloušťky plošné textilie

Pro vyjádření tloušťky [12]:

Tloušťka [mm]

( )

(

)

1 2 2 .

u m o u

o u

o d d e f

d e d d

d 



 



 

 + −

+ − + +

= ( 8 )

3 Nejčastější vyhodnocovací přístroje

3.1 Popis a základní parametry zkoumané tkaniny na Lucii G

Pro vlastní experiment se připravují dva soubory vzorků tkaniny (řezy).

Jednotlivé vzorky jsou impregnovány (impregnace je prováděna za účelem fixace polohy nití a vláken v textilii) směsí disperzního lepidla Gama Fix Henkel a rychlosmáčecího přípravku v poměru 1:1, a poté jsou sušeny. Následuje opětovná impregnace disperzním lepidlem s následným sušením (doba sušení 3 – 24 hodin [7]).

Dále jsou jednotlivé vzorky upevňovány do plechové vaničky (šířka zářezu do stěny vaničky cca 4 mm [7]) a zality rozehřátou směsí včelího vosku a parafinu v poměru 2:3.

Po vychladnutí vosku následuje chlazení vzorku při teplotě cca 18 °C po dobu 24 hodin.

Poté se teprve provádí vlastní řezání vzorku textilie na mikrotomu. Pro další zpracování se vzorek zakápne xylenem (pro rozpuštění vosku) a pod mikroskopem jsou vybrány řezy.

U této destruktivní metody (řezy tkaninou) se mohou vyskytnout určité problémy. Problémem je především nebezpečí změny geometrie textilie po provedeném řezu, který podstatně změní silové poměry v textilii. Právě proto je nutné polohu nití a vláken v textilii před vlastním řezem zafixovat, přičemž jisté nebezpečí změny geometrie stejně zůstává (např. pokud fixační látka schnutím nebo tuhnutím zmenšuje objem). Existuje i další nebezpečí změny geometrie textilie vlivem síly, nutné k řezání vláken na mikrotomu (ta může překonat pevnost parafinu) [7].

3.1.1 Zpracování vzorků

Programový systém vyvinutý pro pořizování a ukládání obrazů viz (obr. 9), interaktivní měření geometrických vlastností vláken, přízí a plošných textilií nebo jiných netextilních materiálů. Systém umožňuje archivování rozsáhlých obrazových sekvencí a jejich zpracování. Přístroj se nachází na katedře textilních technologií.

Obr. 10 Systém Lucia G

Výsledný obrázek:

Obr. 11 Výstupní obrázek řezu tkaniny

3.2 Popis a základní parametry zkoumané tkaniny na mikroskopu Vega

VEGA je počítačem plně řízený rastrovací elektronový mikroskop. Je určen k pozorování povrchů při velkém zvětšení s velkou hloubkou ostrosti, k zaznamenávání a archivování zvětšených obrazů v standardním obrazovém formátu na počítačová záznamová média.

Pracovní podmínky

Teplota okolí: 15 až 30 °C

Vibrace: max 1 µm (při 5 Hz)

Relativní vlhkost: 40 – 80 %

Tlak vzduchu: 86 – 106 kPa

Stupeň znečištění: 2

Vnější magnetické pole: max 3 ⋅ 10^-7 T

Popis systému

Rastrovací elektronový mikroskop VEGA se skládá ze čtyř základních částí:

Fyzikální část

Elektronika

Počítač

Software

Příprava vzorků pro příčné řezy:

odběr vzorků tkaniny – vzorek o velikosti 8 x 8 mm se umístí mezi dvě kovové destičky tak, aby kousek vyčníval, následně se destičky stáhnou k sobě pomocí šroubů. Vyčnívající kousek textilie se odřízne pomocí řezacího nástroje.

vložení vzorku do stojánku – vzorek se pomocí pinzety umístí na stojánek dle nákresu:

Obr. 11 Nákres vzorku připraveného pro mikroskop

Oboustranná lepicí páska

Tkanina

Stojánek

Stoleček

Takto připravený vzorek se vloží do práškovací komory, kde se nachází zlato ve formě prášku. Po vyjmutí z práškovací komory se vloží do elektronového mikroskopu VEGA. Výsledný obrázek naleznete níže viz obr. 12.

Výsledný obrázek:

Obr. 12 Výstupní obrázek řezu tkaniny

4 Význam a metody stanovení a hodnocení řezů tkanin

Celý proces tkaní je procesem vytváření vazných bodů. Rozměrová stabilita obou soustav nití ve vazné buňce se od místa zrodu, tj. od místa přírazu, až do ustáleného místa uvnitř tkaniny mění. Mění se i od kraje do středu šíře tkaniny na stavu.

Tato změna má značný vliv na vlastní zakřížení osnovy a útku, tj. mění se struktura vazného bodu uvnitř tkaniny [9].

Hodnocení struktury vazné buňky ve tkanině lze provádět:

na čele tkaniny ve stavu zrodu – vliv napětí osnovy i útku,

za čelem tkaniny – stále působení vlivu napětí osnovy a útku,

ve tkanině v ustáleném stavu – bez vlivu napětí jak osnovy tak i útku.

Všechny potřebné zákonitosti o rovnováze proměnlivých sil ve výše uvedených stavech tkaniny, o přetváření vazné buňky, o dosažitelných dostavách, stabilitě tkaní, vlivu způsobu přírazu, atd., lze vyvodit z popisu vzájemných vazeb mezi napjatostí a geometrickými změnami vazné buňky [9].

Byla vytvořena celá řada modelů popisujících provázání osnovy a útku.

K nejznámějším a nejpoužívanějším modelům patří:

Peircův model

Olofssonův model

Model hyperbolický

Peircův model patří mezi nejznámější a nejpoužívanější modely. Jeho nevýhodou je, že z hlediska vzájemné provázanosti geometrie a mechaniky je nevyhovující. Pro popis řezů, kterými se zabývá tato práce, se nehodí ani z geometrického hlediska, neboť zkoumané řezy porušují první podmínku Peircova modelu, a to tu, že průměr nitě v řezu ve tkanině je kruhový.

Reálnější pohled na strukturu tkaniny dává Olofssonův model. Ten je však nevýhodný z hlediska matematického vyjádření (vyjádření čáry provázání tabulkovými eliptickými integrály) [9]. Model Olofssona lze nahradit s vyhovující přesností modelem hyperbolickým. Níže je uveden bližší popis hyperbolického modelu, neboť díky své výhodnosti byl jako jediný z transcendentních modelů využit pro potřeby této práce.

4.1 Brierleyova teorie

Brierley ukázal, že pokud geometrie je platná pro jakýkoliv vzor, tak všechny tkaniny utkané ze stejné příze budu mít totožnou tloušťku (tloušťka = 2x průměr příze).

Nicméně Bierley experimentálně dokázal, že vazebný faktor ovlivňuje tloušťku tkaniny.

Čím vyšší je vazebný faktor, tím objemnější je tkanina. Bylo odvozeno, že překrytí niti se vyskytuje v oblastech s dlouhým provázáním. V experimentech se vzory zdvojením provázání niti bylo nalezeno, že se nitě překrývají dokonce více než v keprových vzorech a vykazovaly větší dostavu.

Teorie zakřivení byla testována experimentálně Brierleyem, a byla prokázána její použitelnost pro tkací vzory s krátkými neprovazujícími úseky (až do vazebného faktoru 2). Pro vzory s delšími neprovazující úseky křivková teorie předpovídá maxima dostavy s nižšími hodnotami, než jaké byly nalezeny experimentálně. Brierley objevil, že maximum hustoty niti v panamové vazbě bylo vyšší než v případě saténové nebo keprové vazby.

Dále přišel na to, že maximum hustoty niti saténové vazby bylo vyšší než hustota niti ve vazbě keprové. Teorie osnovních nití plus vazných bodů a zakřivení nerozlišuje mezi různými typy vzory (tj. kepr, satén, panama, atd.). Na základě svých experimentálních poznatků Brierley odvodil empirický vztah pro maximální dostavu pravoúhlé tkané tkaniny vyrobené ze stoprocentní česané vlny [11].

Obecná forma této rovnice, která může být aplikována pro jakýkoliv typ nitě a vlákna zní:

d t M

m

84 .

max =1 ( 9 )

4.2 Peirceova teorie

Z prostorových geometrií jde o nejznámější a nejvíce používaný model pro vyjádření provázání nití ve tkanině [9]. Model Peirce [10] je přijatelný z geometrického hlediska v převážné většině zkoumaných tkanin, avšak – když bereme do úvahy vzájemnou provázanost geometrie a mechaniky – je nevyhovující (při popisu struktury tkanin s vyšší dostavou je daný model také nevyhovující).

Pro stanovení základních matematických rovnic vychází z následujících předpokladů:

průměr nitě v řezu ve tkanině je kruhový – neuvažuje v daném modelu zploštění ani jedné soustavy nití ve tkanině

vazná vlna osnovy, resp. útku, je nahrazena obloukem kružnice a přímkou (při těsném provázání je přímková – flotážní část rovna nule, vazná vlna v místě křížení v daném případě je čtvrt oblouku kružnice)

vazná vlna je v jednoduchém provázání – plátně. V případě neplátnových a vyšších odvozených vazeb je úsek neprovazujících nití ve tkanině nahrazen konstantním úsekem ve velikosti flotáže

Obr. 7 Peirceův model provázání

Peircův model bývá obvykle popsán parametricky – pro plátnovou vazbu těmito parametry:

průměry jednotlivých nití v řezu Do, Du, Dstr

šířka řezu – velikost roztečí A, B

výška zvlnění h, ho, hu

úhel zvlnění a délka nitě jednotlivých soustav.

4.3 Olofssonův model

Pravděpodobně nejbližší pohled na model provázání nití ve tkanině je model Olofssonův. Tvar zvlnění nití ve tkanině je funkcí vnějších a vnitřních sil působících na zatkané niti a uvnitř nití. Ten odvodil vlnu provázání ve tvaru tzv. „elastiky“.

4.4 Hyperbolický model

Jde o popis vazné vlny rovnoosou hyperbolou, která je definována na určitém intervalu (interval vychází z jednoho zakřížení osnovy s útkem v plátnové vazbě).

Obr. 8 Provázání nití ve tkanině u modelu hyperbolického

Obecná rovnice hyperboly:

pro počátek „0“ v průsečíku asymptot

2 1

2 2 2

=

−a x b

y ( 10 )

pro počátek ve vrcholu „V“ ohybové čáry

( )











 + −

=

⇒

=

− −

1 1

1 ₂

2 2

2 2

2

a b x

a y x b

b

y ( 11 )

Dále je nutné stanovit velikost hlavní a vedlejší poloosy hyperboly – a; b.

Výpočet velikosti parametrů a a b lze provést jen v tom případě, pokud jsou známy (níže uvedené) základní parametry tkaniny:

rozestup osnovních (útkových) nití v provázání nití ve tkanině – B (A) (výše uvedená obecná rovnice hyperboly je definována na intervalu y∈(0,A) nebo na intervalu y∈(-A/2,+A/2) – interval je dán počátkem vazné vlny. Její analytické

A (B)

pokračování do dalšího zakřížení nití v intervalu y∈(A, 2A) ubíhá do vysokých hodnot. V tomto intervalu je nutné nadefinovat novou hyperbolu pro vyjádření druhého zakřížení nití ⇒ každé zakřížení má svůj definiční obor, mimo něj hyperbolický popis neodpovídá tvaru provázání nití ve tkanině)

výška vazné vlny osnovních (útkových) nití – H1 (H₂),

úhel provázání ohybové čáry osnovní (útkové) nitě - ϕϕϕϕH (ψ_H), nebo poloměr křivosti ve – ρ, pro které platí (uvedeno bez odvození)

b a²

=

ρ [6]. ( 12 )

4.5 Model pro vyjádření provázání nití s využitím Fourierovy řady

Jedná se o popis vazné vlny Fourierovou řadou harmonických funkcí s určitým spektrem amplitud posuvů harmonických složek. Využitím této řady lze získat vlnovou funkci dané nitě, která provazuje. Takto lze vyjádřit tvar vazné vlny a určit její postavení osnovních nití vůči útkovým a naopak. Matematický model vychází jak z plošné geometrie (udává rozložení vazných bodů v ploše a tím určuje velikost střídy), tak i z prostorové geometrie (zahrnuje přechody jednotlivých vazních bodů z líce na rub).

Model popisující vazné vlny v provázání se skládá (dle obr. 9) z:

obdélníkového tvaru – vyjádření tzv. plošného zakreslení vazby (vzornice). Jedná se o dva obdélníky v dílčích intervalech t a T-t (v případě plátnové vazby platí t=T-t)

přechodového tvaru – zjištěného reálně z řezu tkaniny přechodové části.

Definované jsou na dílčích intervalech P (při aproximaci příslušné ₁ ohybové čáry lze zachytit možné změny vzniklé během tkaní).

Obr. 9 Obecné zobrazení popisu provázání

Pro vyjádření změn struktury, ale i vlastního tkacího procesu tkaní je nutné použít popis provázání, který se bude shodovat se skutečným provázáním [9].

5 Návrh experimentální metody analýzy řezu tkanin

5.1 Experimentální fotografické snímání řezu tkanin

5.1.1 Popis a postup snímání řezu tkanin pomocí metody DSS (Digital Slub Scanning)

Parametry jutové tkaniny:

Plátnová vazba

Do = 8nt/cm, Du = 6 nt/cm

To = 314 Tex, Tu = 359 Tex

Popis postupu měření:

Při měření byla použita hrubá nestejnoměrná jutová tkanina. Tento výběr byl zvolen záměrně, jelikož tato metoda byla navržena pro tkaniny s větším průměrem osnovních a útkových nití. Velký důraz se kladl na snížení manipulace s tkaninou, snížení třepivosti tkaniny při přípravě vzorků na focení, snížení časových intervalů mezi přípravou a vyhodnocováním nafocených vzorků a zjišťování rozměrových nestálostí a deformací.

Příprava vzorku:

Pro snížení třepivosti byla tkanina volně vložena do nádoby s tekutým dusíkem, který měl za následek následné zpevnění tkaniny pro lepší kvalitu řezu. Rozměr snímané tkaniny byl 12x18 cm. Řez byl veden po osnově, tak abychom mohli sledovat deformaci a počet osnovních nití, kvalitu a provázaní útkové nitě.

Postup snímání:

Tato metoda vznikala v institutu digitální fotografie v Praze (IDIF). Zde byl pronajat profesionální fotoateliér, spolu s tím byl zapůjčen digitální fotoaparát Canon EOS 1D Mark II (obr. 13). Tkanina byla volně vložena mezi dvě černé desky, které byly potaženy textilií, vše bylo položeno na fotografickém stole.

Fotoaparát Canon byl připevněn na stativ, tak, aby se zamezilo možným nepřesnostem při následném focení. K fotoaparátu byly přidány 3 zvětšovací

mezikroužky, které nám přinesly maximálně možné zvětšení řezu tkaniny. V tomto případě se už nejednalo o makro focení, ale o mikro focení řezu tkaniny. Spolu s fotoaparátem byla propojena dvě výbojková světla o výkonu 1000 W (obr. 14). Ke správnému nastavení světel nám sloužil Flash meter, který byl přiložen k řezu tkaniny, a pomocí odpalovacího zařízení se zjišťovalo nejlepší možné nasvícení. Tato světla byla použita k osvětlení následného řezu tkaniny. Všechny fotografie vznikaly za úplné tmy, tak, aby se zamezilo možným odleskům světla. Teplota v místnosti byla 23 stupňů Celsia. Pronájem ateliéru a zapůjčení fotoaparátu stálo 1800 Kč. Doba strávená přípravou a samotným focením byla stanovena na 8 hodin.

Obr. 13 Digitální fotoaparát Canon EOS 1D Mark II

Obr. 14 Výbojková světla

Technický popis a nastavení fotoaparátu:

Velikost snímače je 28,7 x 19,1 mm (APS-H), díky čemuž je ořezový faktor 1,3x (ohniskovou vzdálenost použitého objektivu je nutné tímto číslem násobit).

Efektivní rozlišení 8,2 MPix dává možnost snímat fotografie v rozlišení 3504x2336, 3104x2072, 2544x1696, nebo1728x1152 bodů do formátu JPEG, nebo RAW (pouze v maximálním rozlišení, možné je také ukládat zároveň RAW a libovolnou velikost JPEG). Snímač umožňuje použít citlivost 100–1600 ISO s krokem nastavení 1/3 a možností rozšíření na 50 a 3200 ISO, což umožňuje nastavit hodnoty 50, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 640, 800, 1000, 1250, 1600 a 3200 ISO. Pro zachování rychlého snímání a dosažení lepších snímků byl ve fotoaparátu použit obrazový procesor DIGIC II. Před snímačem je umístěn nízkopásmový a infračervený filtr. Pro zpracování snímků lze nastavit parametry: komprese JPEG (10 stupňů), ostrost (6 stupňů), kontrast (5 stupňů) a nahrát si svou vlastní tonální křivku. V nastavení barevného prostoru lze zvolit také saturaci (5 stupňů) a tón barev (5 stupňů).

Podporovány jsou veškeré objektivy EF (nikoliv však EF-S) a je nutné počítat s prodlužovacím (ořezovým) faktorem 1,3x. O TTL zaostřování se stará speciální CMOS senzor, který měří kontrast na 45 bodech, přičemž lze zapnout automatický, nebo manuální výběr jednoho, či skupiny bodů. V nabídce je jak režim jednorázového ostření, tak i servo AF. Pomocné světlo autofokusu je na volitelných blescích Speedlite.

O automatické nastavení expozice se stará TTL měření na 21 zónách. Na výběr je poměrové měření (svázané s libovolným bodem AF), částečné měření (cca 8,5%

hledáčku uprostřed), centrované bodové měření (přibližně 2,4% uprostřed hledáčku), bodové měření svázané s bodem AF (2,4% hledáčku), vícebodové měření (max 8 bodů) a celoplošné měření se zdůrazněným středem. Kompenzaci automatické expozice můžeme nastavit +-3 EV po 1/3 EV krocích. Expozici lze řídit pomocí automatiky (P), priority času (Tv), priority clony (Av), manuálního nastavení (M), nebo režimu Bulb.

Elektronicky řízené závěrce můžeme nastavit čas expozice od 1/8000 s do 30 s.

Automatické měření vyvážení bílé má svůj vlastní senzor a je možné jej kompenzovat ve čtyřech směrech modrá/žlutá (jantarová) +-9 kroků a purpurová/zelená +-9 kroků. K dispozici je i šest přednastavených hodnot (denní světlo, stín, zataženo, žárovka), možnost manuálního měření a nastavení teploty ve stupních Kelvina od 2800°

do 10.000° po 100° krocích. Na výběr jsou barevné prostory sRGB (čtyři varianty), AdobeRGB a dva uživatelsky nastavitelné.

Optický TTL hledáček s pětibokým hranolem a možností dioptrické korekce je vybaven závěrem okuláru. Je možné vyměnit matnici, kde je na výběr devět různých typů, přičemž standardně se dodává matnice Ec-CIII. Zajímavostí je zobrazení počtu zbývajících snímků, které lze v sérii pořídit, a samozřejmě počet zbývajících snímků na kartě i informace o hodnotách expozice.

Jedním z nejzajímavějších parametrů tohoto fotoaparátu je vysokorychlostní sériové snímání, které pořídí až čtyřicet snímků v JPEG a kompresi osm, nebo dvacet snímků ve formátu RAW rychlostí 8,5 snímků za sekundu. Trvanlivost závěrky je udávána na 200.000 cyklů.

LCD displej fotoaparátu má úhlopříčku 2" a rozlišení 230.000 bodů, což je téměř dvojnásobek oproti modelu 1D. Interní blesk zcela chybí a tak je nutné použít externí zábleskové zařízení Speedlite, které podporují E-TTL II, nebo jakýkoliv manuální blesk pro HotShoe patici. Nejkratší čas synchronizace je 1/250 s. S blesky Speedlite EX lze dosáhnout díky vysokorychlostní synchronizaci FP stejných časů jako závěrka, tzn. 1/8000 s.

Nastavení hodnot fotoaparátu:

Iso 100

Čas expozice 1/125s

F 100.0 mm

Kvalita snímku RAW + JPG – možné použití např: pro Billboardy

Metoda vyhodnocování:

Pro vyhodnocení fotek z metody DSS byl použit grafický software Adobe Photoshop 7.0 CZ. Základní parametrem pro vyhodnocení bylo zapotřebí zjištění rozměru jednoho pixelu na šířku a výšku výsledné fotografie.

Software pro vyhodnocení metody:

Adobe Photoshop je bitmapový grafický editor pro tvorbu a úpravy bitmapové grafiky např. fotografií vytvořený firmou Adobe systéme viz obr. 15.

Obr. 15 Bitmapový grafický editor Adobe Photoshop 7.0

Přepočet zobrazených dat:

Výsledné fotografie byly pořízeny fotoaparátem, který měl velikost snímače 28,7x19,1 mm, což značí rozměr v závislosti na ohniskové vzdálenosti. Tato hodnota byla vepsána do velikosti obrazu, viz obr. 15. Získané zvětšení bylo 2:1. Na výsledné fotce byly změřeny potřebné rozměry Adobe měřítkem při maximálním zvětšení, tak aby výsledné hodnoty byly co nejpřesnější. Naměřená výsledná hodnota se vydělila hodnotou zvětšení. Výsledný rozměr byl zapsán přímo do obrázku v µm.

Výsledný obraz Jutové tkaniny:

Obr. 16 Výstupní fotografie řezu jutové tkaniny

Obr. 17 Řez jutové tkaniny

Obr. 18 Vyhodnocení jutové tkaniny

Hodnocení metody:

Na výsledné fotografii můžeme vidět deformaci osnovních nití ve tkanině.

Osnovní nitě dosahují elipsovitého a kružnicového tvaru. Zde je možné velmi dobře změřit rozměry mezi jednotlivými osnovními nitěmi. Vazná útková niť vykazuje rozdílné provázání, které je zapříčiněné tahovými silami ve tkanině, spolu s tím souvisí horší výrobní kvalita útkové nitě oproti osnovní niti.

Kladné výhody metody DSS:

reálné zobrazení řezu tkaniny (snazší pro představivost a prezentaci pro širokou veřejnost)

snížení manipulace s tkaninou

snížení časového intervalu pro přípravy vzorku

možnost použití jakéhokoli rozměru pro focení (flexibilita)

při uchycení a přípravě nedochází k deformaci

při maximálním zvětšení, je možnost vidět jednotlivá vlákna osnovních nití

sledování deformací osnovních nití a tahových sil v závislosti na provázání útkové nitě

sledování rozdílných parametrů na krajích a středu tkaniny

Záporné výhody metody DSS:

drahé pořizovací náklady (ateliér, fotoaparát) cca 120–180 tis. Kč

nutnost podrobného studia makro focení a ateliérového focení

delší časový interval přípravy mezi změnou foceného řezu

nemožné nasnímání větších rozměrů tkanin

lze použít pouze na hrubé příze

5.1.2 Popis a postup snímání řezu tkanin pomocí USB Mikroskopu

Parametry lněné tkaniny:

Do = 20nt/cm, Du = 10/cm

T = 50 Tex

Popis postupu měření:

Oproti hrubé nestejnoměrné jutové tkanině, která byla použita v nově vytvořené v metodě DSS, byla oproti tomu použita jemná nestejnoměrná lněná tkanina. Veškerá snaha byla směřována k nasnímání co možná největšího délkového rozměru tkaniny.

Velký důraz se kladl na snížení manipulace s tkaninou, snížení třepivosti tkaniny při přípravě vzorků na focení, snížení časových intervalů mezi přípravou a vyhodnocováním nafocených vzorků a zjišťováním rozměrových nestálostí a deformací.

Příprava vzorku:

Pro snížení třepivosti byla tkanina volně vložena do nádoby s tekutým dusíkem, který měl za následek zpevnění tkaniny pro lepší kvalitu řezu. Rozměr snímané tkaniny byl 15x125 cm. Řez byl veden po osnově, tak abychom mohli sledovat deformaci a počet útkových nití a kvalitu a provázaní útkové nitě.

Postup snímání:

Tato metoda byla navržena s jasným cílem nasnímat co možná největší rozměr zkoumané textilie. Pro tuto metodu byla vybrána místnost, která neměla žádné okna a zaručovala nám maximální možnou tmu, pro co možná nejlepší nasnímaní tkaniny. Pro snímání byl pořízen digitální USB mikroskop (obr. 19), který byl propojen s notebookem. Mikroskop je opatřen led diodovým osvětlením, které vrhá bílé světlo na snímaný řez tkaniny.

Obr. 19 USB Mikroskop

Pro snímání byla vytvořena pevná a stabilní základna, která měla za úkol zamezit možným vibracím, změně snímané polohy a zlepšení manipulace s přiloženými prvky. Základna byla opatřena mikroposuvem, který sloužil k přesné a snadné změně posuvu kolejnic v ose x k řezu tkaniny. Na pravé straně byl připevněn na desce krejčovský metr, který sloužil k přesnému posuvu v mm po ose x. Na kolejnici byl ve stojanu připevněn USB mikroskop, který byl propojen s notebookem. Na kolejnici byla vytvořena ryska, sloužící k přesnému posuvu po ose x. Posuv se prováděl po 7 mm po celé délce tkaniny. USB mikroskop byl kolmo nasměrován na řez tkaniny.

Tkanina o délce 125 cm byla vložena mezi dva plastové průhledné hranoly, které lehce zatěžovala polystyrenová deska potažena černým klíčovacím papírem. Po

celou dobu se s tkaninou nemanipulovalo, tak aby se zamezilo možným nepřesnostem při snímání. Snímaná tkanina se realisticky zobrazovala na monitoru notebooku a došlo k nasnímání délky 125 cm lněné tkaniny. Schéma popisu snímání naleznete níže (obr.

20).

Obr. 20 Schéma snímání

Technický popis Usb Mikroskopu:

USB digitální mikroskop je překvapivě výkonný a jednoduchý příruční mikroskop, který je vhodný k řadě aplikací. Můžete s ním studovat hmyz, rostliny, kůži i další materiály. Můžete ho použít ke studijním, ale i vědeckým účelům, všude tam, kde potřebujete hlouběji proniknout do mikrosvěta, který nás obklopuje.

Popis:

rozlišení 640 x 480

čočky dvouosé se zvětšením 27x a 100x mikroskopové čočky

zaostření ruční od 10 mm do nekonečna

frekvence kmitání 50 Hz/60 Hz

snímací rychlost 30 obrazů za sekundu

zvětšení 10 – 200 krát

video formát AVI

automatická expozice

vestavěný systém osvícení 4 LED

rozhraní USB 2.0

kompatibilní s Windows Vista, XP, 2000

rozměry 11cm x 3.3 cm

váha 90g

Metoda vyhodnocování:

Pro vyhodnocení fotek z USB mikroskopu byl použit grafický software Adobe Photoshop 7.0 CZ, který sloužil k vyhodnocení metody DDS. Základním parametrem pro vyhodnocení bylo zapotřebí výpočtu rozměru jednoho pixelu na šířku a výšku výsledné fotografie.

Výstupní rozměr všech obrazů je 320x240 pixelů. Rozlišení monitoru, na kterém byla prováděna veškerá hodnocení je 1280x800 pixelů. Rozměr monitoru 33 x 21cm.

Tento parametr byl vypočten dle vztahu zmíněného níže:

Výpočet rozměru na šířku:

rozlišení monitoru v pixelech na šířku x šířka monitoru = pixel/cm

šířka nasnímaného obrazu x pixel/cm = počet pixelů na šířku obrazu

šířka nasnímaného obrazu/počet pixelů na šířku obrazu = počet pixelů/cm = µm

Výpočet rozměru na výšku:

rozlišení monitoru v pixelech na výšku x výška monitoru = pixel/cm

výška nasnímaného obrazu x pixel/cm = počet pixelů na výšku obrazu

výška nasnímaného obrazu / počet pixelů na výšku obrazu = cm/šířku pixelu = µm/šířka pixelu

Výstupní rozměr všech obrazů je 320x240 pixelů. Rozlišení monitoru, na kterém byla prováděna veškerá hodnocení je 1280x800 pixelů. Rozměr monitoru 33 x 21cm.

Výsledné zvětšení 2:1. Vypočtená data se vydělí hodnotou zvětšení.

Vypočtená data:

Šířka

1280 / 33 = 38,78 pixelů/cm

8,4 x 38,78 = 325,752 pixelů/šířku obrazu

8,4 / 325,752 = 0,0257 cm/šířku pixelu = 257 µm/šířka pixelu

Výška

800 / 21 = 38,095 pixelů/cm

6,3 x 38,095 = 239,998 pixelů/výšku obrazu

6,3 / 239,998 = 0,0269 cm/výšku pixeli = 269 µm/výšku pixelu

Výsledný obrázek lněné tkaniny:

Obr. 21 První čtvrtina nasnímané lněné tkaniny

Obr. 22 Druhá čtvrtina nasnímané tkaniny

Obr. 23 Třetí čtvrtina nasnímané tkaniny

Obr. 24 Čtvrtá čtvrtina nasnímané tkaniny

Obr. 25 Řez lněné tkaniny – levý okraj

Obr. 26 Řez lněné tkaniny – druhá čtvrtina

Obr. 27 Optické porovnání první a druhé čtvrtiny řezu

Obr. 28 Řez lněné tkaniny – třetí čtvrtina

Obr. 29 Řez lněné tkaniny – čtvrtá čtvrtina

Obr. 30 Optické porovnání třetí a čtvrté čtvrtiny řezu

Fotografie, které jsou zobrazeny výše (obr. 21, 22, 23 a 24) jsou vybrány dle snímané polohy řezu na tkanině. Tyto fotografie jsme schopni pomocí Adobe Photoshopu pospojovat podle přesnosti na jeden pixel do jakékoli potřebné délky řezu tkaniny. Na ukázku jsou zde zobrazeny fotografie (viz obr 25, 26, 28 a 29), kde jsou fotky spojeny do jednoho celku (o rozměru 12 mm). Zde je vidět provázání osnovní nitě, jejich deformace a rozměr vazné vlny, reálné 3D zobrazení provázání další osnovní nitě, kde je možnost porovnat šířku jednoho vazného bodu. Dále jsou zde vidět rozdílné tvary útkových nití, které v některých případech tvoří elipsový tvar. Na obr. 27 a 30 jsou opticky porovnané jednotlivé řezy a jejich rozdílný postoj vůči sobě. Z nasnímaných fotografií jsme schopni reálně zobrazit textílii o šíři 125 cm.

Hodnocení metody:

Cílem veškeré snahy při vytváření experimentální metody bylo potvrzení rozdílných tahových vlastností na krajích a středu tkaniny a zjednodušit přípravu vzorku, kdy byla vynechána fixace parafíny. Tahový jev si můžeme prohlédnout na obrázcích 28, 29, 30, 31. Na obrázcích je měřen rozměr mezi dvěmi útkovými nitěmi.

Rozměry na krajích tkaniny jsou vyšší než na středu tkaniny. Je to dáno nestálým napětím při výrobě tkaniny. Tímto jevem je ovlivňován tvar útkových nití, kde kraje tkaniny jsou elipsovitého tvaru (vyšší napětí, které deformuje útkové nitě), oproti tomu ve středu mají více podobu “kruhového” tvaru. Dále je zde možné změřit skutečnou šířku vazného bodu, který je dán průsečíkem dvou za sebou následujících osnovních nití viz obr. 28, 29,30.

Obr. 28 Vyhodnocení řezu tkaniny v první čtvrtině

Obr. 29 Vyhodnocení řezu tkaniny v druhé čtvrtině

Obr. 30 Vyhodnocení řezu tkaniny v třetí čtvrtině

Obr. 31 Vyhodnocení řezu tkaniny v čtvrté čtvrtině

Výhody metody USB:

reálné zobrazení řezu tkaniny

snížení manipulace s tkaninou

snížení časového intervalu pro přípravy vzorku

možnost použití jakéhokoli rozměru pro focení (flexibilita)

při uchycení a přípravě nedochází k deformaci

sledování deformací útkových nití a tahových sil na osnovní vaznou nit vlivem provázání

sledování rozdílných parametrů na krajích a středu tkaniny

možné vyhodnocení šíře jednoho vazného bodu

levné pořizovací náklady

Nevýhody metody:

nízké rozlišení výsledného snímku

nízké maximální zvětšení

6 Experimentální a teoretické porovnání snímání řezů tkanin

V tabulce 1 je teoretické porovnání experimentálních a teoretických metod pro snímání řezů tkanin. Výhodnější pro měření jsou zeleně označené řádky, oproti tomu pole označená červeně ukazují méně výhodná data z hlediska přesnosti při vyhodnocování. Porovnávají se zde metody DSS, USB mikroskop, Lucia G a Tescan Vega.

Porovnání DDS metoda USB mikroskop

Lucia G Tescan Vega Rozměr vzorku omezený rozměr jakýkoli rozměr omezený rozměr omezený rozměr

Příprava vzorku 10 min 10 min 7-24h 10 min

Fixace dusík dusík parafíny, vosky zlatý prášek

Změny geometrie

minimální minimální silové poměry minimální

Snímaný vzorek 8 mm 6 mm 4 mm 8 mm

Rozlišení fotky 3504x2336 320x240 1200x1000 512x512

Celá šíře tkaniny ne ano ne ne

Reálná fotka ano ano ne ne

Max.zvětšení střední nízké vysoké vysoké

legenda: zelené pole = výhodný parametr, červené pole = nevýhodný parametr Tab. 1 Porovnání metod

Z tabulky můžeme jednoznačně vyhodnotit výrazné přínosy i záporné stránky experimentálních metod DSS a USB mikroskopu oproti dostupným metodám.

V přípravě vzorku a možného nasnímání celé šíře tkaniny nám vyšla jako nejlepší experimentální metoda pomocí USB mikroskopu. Metody snímaní pomocí Lucii G a Tescanu Vega vyšly kladně v dosaženém maximálním zvětšení snímaného řezu tkaniny.

Pro naši experimentální metodu, ve které byla snaha o co největší možné nasnímání řezu tkaniny, nám výsledné fotografie dostatečně reálně zobrazí 3D řez tkaniny, kde je možný prostor pro další a hlubší vyhodnocení výsledných fotografií.

7 Závěr

Cílem bakalářské práce bylo u vybraného souboru tkanin vytvořit a popsat novou metodu snímání řezů tkanin. Vytvořeny byly dvě metody, které byly zvlášť prezentovány na hrubé a jemné tkanině. Výsledné nové metody byly porovnány s již stávajícími metodami.

Ze stávajících vyhodnocovacích systémů byly použity Lucia G a Tescan Vega.

Jedná se o metody, které svými měřícími postupy nabádají ke změně, která by měla vnést do měření mnohem větší přesnost, flexibilitu, časovou úsporu a snížení okolních vlivů na měřený objekt. Tyto změny se týkají přípravy vzorků, kdy se její doba pohybuje v řádu několika hodin až dnů. Během přípravy dochází ke změnám snímaného vzorku (např. zalití vzorku voskem a následné řezání), nebo uchycení vzorku mezi dvě kovové desky, které se stahují pomocí aretačních šroubů. Omezené možnosti snímaní rozměru vzorku, nám bohužel neprokáží komplexní vyhodnocení celé šíře tkaniny, ale pouze její části v řádu několika milimetrů. Na základě těchto omezených hodnot se pak vyhodnocují sledované řezy. Výsledky se tak tváří značně statisticky nedůvěryhodně.

Jako přínos experimentálních metod vidím:

Snížení manipulace se snímaným objektem.

Oproštění od fixace řezu impregnací a voskem, což má za následek objemové a tahové změny v geometrii textilie. Tato metoda byla nahrazena fixací tkaniny tekutým dusíkem. Nebyl zde kladen odpor při řezání tkaniny, který již ovlivňuje výsledné hodnoty a klade velký odpor při řezu zavoskované tkaniny.

Tkanina byla volně vložena mezi dvě plastové destičky po celé své šíři, kde nedocházelo k objemovým a mechanickým vlivům na tkaninu.

Snížení času s přípravou měřeného vzorku, který je jinak připravován v řádu několika desítek hodin.

Vytvoření reálných fotografií, u metody DSS lze výsledný obraz použít pro prezentování a následnou reálnou představu (formát fotografie lze použít i na billboard)

Vytvoření reálné 3D fotografie, na které můžeme sledovat provázání následující nitě v řezu.

Možnost změření rozměru jednoho vazného bodu na základě průsečíku vazných vln.

Digitálním USB mikroskopem jsme schopni nasnímat jakoukoli délku tkaniny.

Možnost vytvořit z výsledných fotografií reálnou délku celé tkaniny, zde jsme schopni vyhodnotit změny rozměrů od krajů tkaniny do středu a naopak. Možnost vyhodnocení rozdílných tahových sil při následné strojové výrobě.

Rozměr snímaného obrazu u metody USB je 6 mm.

Rozměr snímaného obrazu u metody DSS je 8 mm.

Seznam použité literatury

[1] Mrazíková, I.: Vazby tkanin, TU v Liberci 2002 [2] Růžičková, D.: Oděvní materiály, TU v Liberci 2003 [3] Staněk, J.: Textilní zbožíznalství část I, TU v Liberci 1996 [4] Mrazíková, I.: Vazby tkanin, TU v Liberci 2002

[5] Kovačič, V.:Kapitoly z textilního zkušebnictví, TU v Liberci 2004 [6] Nosek, S.: Struktura a geometrie tkanin, Liberec 1996

[7] IN č. 46–108-01/01 Doporučený postup tvorby příčných řezů, TU v Liberci 2002 [8] Kovář R.: Struktura a vlastnosti plošných textilií, TU v Liberci 2003

[9] Sirková, B.: Disertační práce, Matematický model pro vyjádření provázání nití ve tkanině s využitím Fourierových řad, Liberec 2002

[10] Peirce F. T.: Journal of the Textile Institute vol. 28, 1937 [11] The structural design of woven fabrics theory and practice [12] Systém projektování textilních struktur část II ,,příze-tkanina“

[13] Wikipedia (on line – cit. 10/05/09), cs.wikipedia.org/wiki/