TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
FAKULTA TEXTILNÁ
OBOR 3113 – 8 ODEVNÁ TECHNOLÓGIA
ZAMERANIE: PROJEKTOVANIE KONFEKČNÝCH VÝROBKOV KATEDRA ODEVNÍCTVA
VPLYV EXTRÉMNYCH KLIMATICKÝCH PODMIENOK NA VYBRANÉ ÚŽITKOVÉ VLASTNOSTI ODEVNÝCH MATERIÁLOV, OBSAHUJÚCICH ELASTANOVÉ VLÁKNO.
THE INFLUENCE OF EXTREME CLIMATE CONDITIONS ON CERTAIN CHOSEN CHARACTERISTICS OF USE OF CLOTING MATERIALS CONTAINING ELASTAN FIBRE.
SOŇA TOMEČKOVÁ
VEDÚCI PRÁCE: ING. DAGMAR RŮŽIČKOVÁ
ROZSAH PRÁCE A PRÍLOH:
Počet strán: 69 Počet obrázkov: 9 Počet tabuliek: 23
ANOTÁCIA
Diplomová práca, zaoberajúca sa problematikou vplyvu extrémnych klimatických podmienok na vybrané úžitkové vlastnosti odevných materiálov, obsahujúcich elastanové vlákno, je rozdelená ne teoretickú a experimentálnu časť.
Teoretická časť definuje pojem úžitková vlastnosť odevného výrobku, rozdeľuje a charakterizuje jednotlivé úžitkové vlastnosti odevných materiálov. Podrobnejšie sa zameriava na charakteristiku klimatických faktorov životného prostredia, nimi spôsobovanú degradáciu textilných materiálov a popisuje zariadenie pre simuláciu klimatických podmienok: ultrafialové žiarenie a zvýšená vzdušná vlhkosť pri zvolenej teplote. Nakoniec popisuje použitý odevný materiál a uvádza charakteristické znaky a vlastnosti elastomérových vlákien.
Experimentálna časť sa zaoberá samotným meraním vybraných úžitkových vlastností zvoleného odevného materiálu, ktorým je plavkovina. Na základe výsledkov meraní sú porovnané vlastnosti troch materiálov s rôznym obsahom elastanovej zložky, pred a po pôsobení klimatických podmienok. Jednotlivé skúšky, hodnotiace dané vlastnosti, sú vyhodnotené pre dva expozičné cykly a pre rôznu dobu pôsobenia klimatických podmienok.
ANNOTATION
The diploma work dealing with influence of extreme climate conditions on some chosen use charakteristics of cloting materials containing elastan fibre is divided into theoretical and experimental part.
Theoretical part defines the term of characteristics of use of a clothing product, divides and characterizes particular use qualities of clothing materials. It is focused more thoroughly on characteristics of environmental climate factors, degradation of textiles caused by them and it describes equipment for simulation of climate conditions such as ultraviolet radiation and increased humidity at chosen temperature. Finally, this part describes used clothing material and lists characteristic features and qualities of elastomeric fibres.
Experimental part is dealing with mere measuring of certain chosen characteristics of use of given clothing material, which is elastic cloth – material used for swimming suits.
On the basis of measurings the characteristics of three materials with different contents of elastan are compared before and after climate conditions influence. Particular tests evaluating given characteristics are assessed for two exposure cycles and different period
„Prehlasujem, že som diplomovú prácu vypracovala samostatne s použitím uvedenej literatúry“.
V LIBERCI, dňa 31. 5. 2001 . . . podpis
Touto cestou by som chcela vyjadriť poďakovanie vedúcej diplomovej práce Ing. Dagmar Růžičkovej za odborné vedenie práce, vecné rady a pripomienky. Zároveň ďakujem pánovi Prof. Ing. Radkovi Kovářovi, CSc. a pánovi Prof. Ing. Jiřímu Kryštůfkovi, CSc. za poskytnuté odborné rady. Ďalšie poďakovanie patrí pani Táňe Humplíkovej z katedry textilných materiálov za pomoc a ochotu pri laboratórnych skúškach a firme Modeta Style s. r. o. za poskytnutý odevný materiál. V neposlednej rade ďakujem všetkým, ktorí mi akýmkoľvek spôsobom pomohli.
OBSAH
I. ÚVOD ... 7
II. TEORETICKÁ ČASŤ... 8
1. VLASTNOSTI ODEVNÝCH MATERIÁLOV ... 8
1.1 TEÓRIA ÚŽITKOVÝCH VLASTNOSTÍ ... 8
1.2 VZŤAH „ÚŽITKOVÁ VLASTNOSŤ - URČUJÚCA VLASTNOSŤ – ÚŽITKOVÁ HODNOTA“ ... 9
2. ÚŽITKOVÉ VLASTNOSTI ODEVNÝCH MATERIÁLOV... 10
2.1 VLASTNOSTI TVARU ... 10
2.2 STÁLOSTI TVARU A VZHĽADU... 10
2.2.1 ZRÁŽAVOSŤ... 11
2.2.2 TUHOSŤ V OHYBE ... 11
2.2.3 SPLÝVAVOSŤ... 11
2.2.4 KRČIVOSŤ... 11
2.3 VLASTNOSTI POVRCHU ... 12
2.3.1 ESTETICKÉ VLASTNOSTI ... 12
2.3.2 OMAK ... 12
2.3.3 STÁLOFAREBNOSŤ... 13
2.3.4 LESK... 13
2.3.5 ŽMOLKOVITOSŤ... 14
2.3.6 ZÁTRHOVOSŤ... 14
2.3.7 ODER... 14
2.4 FYZIOLOGICKO – HYGIENICKÉ VLASTNOSTI... 15
2.5 MECHANICKÉ VLASTNOSTI ... 15
2.5.1 PEVNOSŤ V ŤAHU A ŤAŽNOSŤ... 15
2.5.2 PEVNOSŤ PRI PRETRHNUTÍ ... 16
3. DEFINÍCIA KLIMATICKÝCH PODMIENOK ... 17
3.1 KLIMATICKÉ FAKTORY PROSTREDIA ... 17
3.2 DEGRADAČNÝ DEJ ... 17
3.3 VPLYV SVETLA, KYSLÍKU A POVETERNOSTI NA DEGRADÁCIU TEXTILNÝCH MATERIÁLOV ... 19
3.3.1 FOTOLYTICKÁ DEGRADÁCIA ... 19
3.3.2 FOTOOXIDÁCIA... 20
3.3.3 POVETERNOSTNÉ VPLYVY... 20
3.4 VPLYV TEPLOTY A VLHKOSTI NA DEGRADÁCIU TEXTILNÝCH MATERIÁLOV ... 24
3.4.1 TERMICKÁ DEGRADÁCIA ... 24
3.4.2 HYDROLITICKÁ DEGRADÁCIA ... 25
3.5 ZARIADENIE PRE SIMULÁCIU KLIMATICKÝCH PODMIENOK... 25
3.5.1 ZÁKLADNÉ POUŽITIE ZARIADENIE ... 25
3.5.2 OVLÁDACIE PRVKY TEPLOTY... 26
3.5.3 OVLÁDACIE PRVKY ČASOVANIA A CYKLOVANIA ... 27
3.5.4 ZDROJ ULTRAFIALOVÉHO ŽIARENIA... 27
3.5.5 ÚLOŽNÝ ROŠT PRE VZORKY A DRŽIAKY... 27
4. POUŽITÝ ODEVNÝ MATERIÁL... 28
4.1 VÝBER ODEVNÉHO MATERIÁLU ... 28
4.2 CHARAKTERISTIKA ODEVNÉHO MATERIÁLU ... 28
4.3 CHARAKTERISTIKA ELASTOMÉROVÝCH VLÁKIEN ... 29
4.3.1 VLASTNOSTI ELASTOMÉROVÝCH VLÁKIEN ... 30
4.3.2 PLETENINY S POUŽITÍM ELASTOMÉROVÝCH NITÍ. ... 31
5. URČENIE SKUPINY ÚŽITKOVÝCH VLASTNOSTÍ ZVOLENÉHO ODEVNÉHO MATERIÁLU ... 34
III. EXPERIMENTÁLNA ČASŤ... 35
6. ROZBOR POUŽITÝCH MATERIÁLOV... 35
7. SÚBOR MERANÝCH VLASTNOSTÍ ... 36
7.1 SKÚŠANIE PEVNOSTI V ŤAHU A ŤAŽNOSTI ... 38
7.2 SKÚŠANIE PLOŠNEJ HMOTNOSTI ... 50
7.3 HODNOTENIE STÁLOFAREBNOSTI ... 55
7.4 SKÚŠANIE ODERU ... 58
IV. DISKUSIA VÝSLEDKOV... 65
V. ZÁVER ... 71
VI. POUŽITÁ LITERATÚRA: ... 69
I. ÚVOD
Textilné vlákna, prírodné a syntetické, sú veľmi dôležitým materiálom pre civilizované ľudstvo. Veľmi málo ľudí, okrem úzkeho okruhu špecialistov, pozná však odolnosť týchto vlákien v rôznom prostredí.
Otázky degradácie prírodných textilných materiálov sú známe oddávna. Zo skúsenosti vedeli výrobcovia i spotrebitelia, že i veľmi odolné textilné vlákna, ako sú bavlna alebo vlna, starnú, strácajú niektoré cenné úžitkové vlastnosti, hlavne pevnosť, a následne podliehajú degradácii vplyvom nevhodného prostredia, hlavne priameho pôsobenia slnka alebo vlhkosti, pôsobením mikroorganizmov, a tým skôr priamym účinkom agresívnych chemikálií.
S rozšírením textílií do nových oblastí, ich technickým použitím, uplatnením v teréne, v športe, v medicíne, v kozme, s rozšírením chemických, hlavne syntetických vlákien, sa otázky degradácie vyhrocujú. Zisťuje sa, že použitím textilných materiálov na nevhodnom mieste, alebo skôr voľbou materiálu bez zreteľa na prostredie použitia, vznikajú veľké národohospodárske straty.
Na textíliu pôsobia podľa okolností použitia nielen bežné ovzdušie, ktoré sa v mestách a priemyslových oblastiach značne zhoršilo, ale i rôzne exhalácie, smog, chemikálie, vlhkosť, sladká i slaná voda, teplo, horko, mráz, rôzne druhy žiarenia, celý svet mikroorganizmov a konečne i chemické procesy, ku ktorým vytvorili predpoklady rôzne druhy úprav a zošľachtenia. Je preto nutné na základe znalostí podmienok v aplikačnom prostredí voliť takú zostavu materiálov, aby možnosť degradácie textilných odevných materiálov bola znížená na minimum.
Vyrástol celý technický a vedný obor, zaoberajúci sa prípravou všetkých materiálov, teda nielen textilných, pre extrémne klimatické podmienky a výrobcovia usilovne hľadajú najvhodnejšie materiály a úpravy pre rôzne podmienky nasadenia textílií.
Cieľom diplomovej práce je zistiť stupeň degradácie, resp. odolnosť zvoleného odevného materiálu voči pôsobeniu extrémnych klimatických podmienok.
Cieľom vlastného experimentu je zistiť, ako sa zmenia vybrané úžitkové vlastnosti použitého materiálu, teda plavkoviny, po expozícii v laboratórnom zariadení ATLAS UVCON. Na základe výsledkov meraní budú porovnané vlastnosti troch materiálov s rôznym obsahom elastanovej zložky, pred a po pôsobení klimatických podmienok t.j.
ultrafialové žiarenie a zvýšená vzdušná vlhkosť pri zvolenej teplote.
Jednotlivé skúšky, hodnotiace úžitkové vlastnosti použitých materiálov, budú vyhodnotené pre dva degradačné cykly a rôznu dobu pôsobenia klimatických podmienok.
II. TEORETICKÁ Č AS Ť
1. VLASTNOSTI ODEVNÝCH MATERIÁLOV
Vlastnosť je veličinou (fyzikálnou), ktorá popisuje daný textilný útvar.
Aby sa textilné útvary resp. textílie mohli používať ako odevné materiály, musia vyhovovať predovšetkým požiadavkám, ktoré sa na ne kladú počas používania, t.j. pri nosení odevov z nich vyhotovených. Nevyhnutnou podmienkou uplatnenia odevných textílií sú aj také ich vlastnosti, ktoré umožňujú spracovať textílie v odevnom priemysle, tzn. ušiť z nich odevy.
Vlastnosti materiálov, hodnotené podľa hľadiska spracovateľnosti v dielčích procesoch odevnej výroby, nazývame spracovateľskými vlastnosťami.
Vlastnosti hodnotené podľa účelu použitia v odevnom výrobku nazývame úžitkovými vlastnosťami [1].
Odevné materiály musia mať teda vyhovujúce spracovateľské a úžitkové vlastnosti.
1.1 TEÓRIA ÚŽITKOVÝCH VLASTNOSTÍ
Medzi úžitkové vlastnosti patria tie, ktoré sa uplatňujú pri používaní odevných výrobkov.
Akýkoľvek výrobok je možné popísať pomocou určitých vlastností, ktorými výrobok pôsobí na spotrebiteľa. Vlastnosti, ktorých prejavy majú vplyv na uspokojenie potrieb spotrebiteľa pôsobia na hodnotenie úžitkovej hodnoty výrobku. Spotrebiteľ teda chápe úžitkovú hodnotu ako akosť výrobku.
Tomu odpovedá i definícia akosti podľa ČSN 01 01 01:
„ Akosť výrobku je súhrn vlastností, vyjadrujúcich spôsobilosť výrobku plniť funkcie, pre ktoré je určený “.
Účel a spôsob použitia plošnej textílie:
Plošné textílie sú pre účely hodnotenia formou úžitkovej hodnoty rozdelené do sortimentových skupín podľa účelu a spôsobu použitia.
Účel použitia udáva spotrebiteľské určenie textílie z hľadiska ergonometrického, v rámci sústavy organizmus – textília – prostredie, stanoví jej polohu voči ľudskému organizmu, posudzuje teda vzťah textília a organizmus, (napr. bielizňovka ako odevná vrstva v plnom kontakte, šatovka ako odevná vrstva v čiastočnom kontakte, poťahovka ako bytová textília bez kontaktu s ľudským organizmom).
Spôsob použitia udáva spotrebiteľské určenie textílie z hľadiska priameho použitia výrobku vzhľadom k prostrediu a jeho podmienkam, posudzuje teda vzťah textília a prostredie, (napr. košeľovina, dámska letná šatovka, pracovný keper).
Vlastnosti textílií nadobúdajú z hľadiska úžitkovej hodnoty rôzneho významu pre rôzne účely použitia:
a) vlastnosti vedľajšie nemajú vplyv na hodnotenie textílie pre daný účel použitia (napr.
tepelná priepustnosť nemá vplyv na hodnotenie poťahoviek ako druhovej textílie z hľadiska účelu použitia).
b) vlastnosti úžitkové ovplyvňujú hodnotenie textílie pre daný účel použitia, (napr. tepelná priepustnosť sa stáva vlastnosťou úžitkovou pre účel použitia ako dámska šatovka) [1].
1.2 VZ Ť AH „ÚŽITKOVÁ VLASTNOS Ť - UR Č UJÚCA VLASTNOS Ť – ÚŽITKOVÁ HODNOTA“
Úžitková vlastnosť je taká vlastnosť (jej prejav), ktorá je schopná pôsobiť na psychiku spotrebiteľa, a ktorá je svojím spôsobom schopná vyvolať reakciu subjektívneho hodnotenia.
Určujúca vlastnosť je vlastnosť nahrádzajúca niekoľko vlastností, ktoré sa u spotrebiteľa prejavujú ako jedna úžitková vlastnosť (napr. rôzne druhy pevností).
Určujúca vlastnosť je teda ľubovolnou úžitkovou vlastnosťou, z ktorej sa vychádza pri stanovení úžitkovej hodnoty textílie.
Úžitková hodnota je formulovaná ako kvalifikovaná predpoveď miery uspokojenia spotrebiteľa vlastnosťami výrobku [1].
2. ÚŽITKOVÉ VLASTNOSTI ODEVNÝCH MATERIÁLOV
Cieľom tejto kapitoly je podrobnejšia analýza vlastností, ktoré môžu ovplyvniť úžitkovú hodnotu odevných materiálov.
Plošné textílie v sebe skrývajú okrem vlastností vlákien a nití tiež štrukturálne – kompozičné vplyvy a ich úžitkové vlastnosti je možné rozdeliť do piatich skupín:
1. vlastnosti tvaru
2. stálosti tvaru a vzhľadu 3. vlastnosti povrchu
4. fyziologicko – hygienické vlastnosti 5. mechanické vlastnosti
2.1 VLASTNOSTI TVARU
Medzi vlastnosti tvaru, t.j. parametre popisujúce a určujúce geometriu plošnej textílie a jej hmotnostné charakteristiky, patria také, ktoré nazývame „základnými parametrami“ plošných textílií. Je možné ich považovať za zvláštnu skupinu vlastností, pretože priamo ovplyvňujú ďalšie vlastnosti uvedené nižšie. Sú to [2]:
• hrúbka a stlačiteľnosť
• plošná merná hmotnosť
• objemová merná hmotnosť
• pórovitosť
• konštrukcia plošnej textílie
2.2 STÁLOSTI TVARU A VZH Ľ ADU
Plošná textília jednak behom ďalšieho spracovania, ale hlavne svojim používaním je vystavená rade fyzikálnych vplyvov (teplo, slnečné žiarenie, vlhkosť, rozpúšťadlá atď.), ktoré ovplyvňujú jej stálosť v zachovaní jej parametrov. Tieto stálosti môžeme rozdeliť do dvoch hlavných skupín na:
1. stálosti tvaru (rozmerové zmeny) 2. stálosti vzhľadu (vyfarbenie)
Medzi stálosti tvaru radíme [2]:
• zrážavosť
• tuhosť v ohybe
• splývavosť
• krčivosť
2.2.1 ZRÁŽAVOSŤ
Touto charakteristikou vyjadrujeme rozmerové zmeny, ku ktorým došlo v plošnej textílií následkom vonkajšieho fyzikálneho vplyvu (teplo, vlhkosť, voda), ktorý vyvolal vznik vnútorných síl. Rozmerové zmeny je treba s ohľadom na štruktúru väzby vyjadrovať vo dvoch na seba kolmých smeroch podľa daných noriem.
Vyhodnotenie zrážavosti sa vyjadruje relatívnou zmenou dĺžky vo dvoch smeroch.
2.2.2 TUHOSŤ V OHYBE
Tuhosť v ohybe je fyzikálna veličina, ktorá ako silový odpor vzniká v plošnej textílií pri jej ohýbaní vonkajšou silou alebo vlastnou tiažou.
Tento odpor je súčtom všetkých trecích a súdržných síl, ktoré pri tomto ohybe vznikajú medzi vláknami a medzi niťami vo väzbových bodoch. To znamená, že tkaniny s väčšou dostavou a pleteniny s väčšou hustotou budú vykazovať vyššie hodnoty tuhosti.
Metódy zisťovania tuhosti v ohybe rozdeľujeme do dvoch skupín. Na metódy statické a dynamické [2].
2.2.3 SPLÝVAVOSŤ
Splývavosť je definovaná ako schopnosť plošnej textílie vytvárať priestorové deformácie v tvare záhybov zaobleného tvaru, ktorých sa dosiahne jej upnutím v kruhovej horizontálnej čeľusti. Splývavé okraje kruhovo vystrihnutého vzorku textílie a záhyby na nich charakterizujú túto priestorovú poddajnosť.
Splývavosť je parameter, ktorý vyjadruje korigovanú tuhosť v ohybe vo všetkých smeroch súčasne [2].
2.2.4 KRČIVOSŤ
Spolu s tuhosťou a splývavosťou tvorí krčivosť základnú trojicu vlastností, popisujúcich stálosť tvaru plošných textílií, hlavne odevných.
K účinkom krčenia dochádza až po prehnutí (prekonaní tuhosti) a zaťažení textílie, pričom vzniká trvalá deformácia, ktorá sa po čase môže čiastočne zotaviť. Preto krčivosť vyjadruje súčasne stálosť skrčeného tvaru textílie.
Skúšobné metódy rozdeľujeme do dvoch základných skupín:
a) meranie zmeny dĺžky b) meranie uhlu
Do skupiny ad a) patria skúšobné metódy, u ktorých sa skúšobná vzorka zloží do tvaru harmoniky alebo deformuje do tvaru skrutkovice, zaťaží a po odľahčení sa zmeria vzdialenosť koncov voľne zaveseného alebo položeného vzorku.
Najrozšírenejšie sú metódy patriace do skupiny ad b). Metóda spočíva v tom, že sa vzorka textílie o danom rozmere jedenkrát prehne a zaťaží. Po odľahčení sa zmeria uhol zotavenia, ktorý je mierou krčivosti plošnej textílie. Je to uhol zvieraný dvoma ramenami prúžku textílie, ktorý sa vytvorí po zaťažení preloženého vzorku a po jeho odľahčení [2].
2.3 VLASTNOSTI POVRCHU
Vlastnosti povrchu patria medzi charakteristiky, ktoré je možné hodnotiť subjektívne (zrakovými a hmatovými vnemami) alebo objektívne pomocou meracích zariadení.
Vlastnosti povrchu je možné rozdeliť na tie, ktoré majú vplyv na prvotné hodnotenie a na vlastnosti, ktoré sa prejavia až v priebehu užívania [2].
Prvotné hodnotenie prevádza užívateľ na základe svojich hmatových a zrakových pocitov. Hovoríme o týchto vlastnostiach:
• estetické vlastnosti
• omak
2.3.1 ESTETICKÉ VLASTNOSTI
Estetické vlastnosti je možné posudzovať iba subjektívne a ich pôsobenie je ovplyvnené módnym štýlom, zvyklosťami a vkusom užívateľa.
2.3.2 OMAK
Omak je obtiažne presne definovať. Vychádza sa z predstavy, že ide o psychofyzikálnu veličinu stimulovanú mechanickými, tepelnými a predovšetkým
povrchovými vlastnosťami. Tradične sa omak stanovuje subjektívne a zároveň sa venuje pozornosť vývoju postupov pre objektívne hodnotenie omaku. Existuje niekoľko spôsobov hodnotenia omaku od geometrických (analýza obrazu) až k mechanickým ( trenie, drsnosť, tuhosť atď.).
Do druhej skupiny je možné zaradiť tieto vlastnosti:
• stálofarebnosť
• lesk
• žmolkovitosť
• zátrhovosť
• oder
V priebehu užívania dochádza ku zmenám týchto vlastností a to pôsobením niekoľkých vplyvov. V prvom rade hovoríme o mechanickom namáhaní. Presnejšie namáhaní vzniknutom kombináciou tlaku a trenia. Ďalej sú to zmeny vyvolané pôsobením vonkajších fyzikálnych vplyvov (svetla, chemikálií, vlhkosti, tepla) [3].
2.3.3 STÁLOFAREBNOSŤ
Stálofarebnosť je odolnosť farby textílií voči rôznym vplyvom, ktorým môžu byť tieto materiály vystavené pri výrobe a následnom používaní.
Skúšobné metódy sú založené na princípe, kedy vzorka skúšanej textílie sa podrobí pôsobeniu príslušných vplyvov a zmeny odtieňu skúšaných i doprovodných textílií sa hodnotia ako stupne stálosti. Jednotlivé metódy sú popísané v príslušných normách.
2.3.4 LESK
Lesk na povrchu textílie vzniká zatlačením povrchových vlákien do štruktúry textílie a pri ďalšom pôsobení tlaku dochádza k vyhladeniu tohoto povrchu, znižovaniu povrchového reliéfu, ku stenčovaniu textílie, event. ku splošťovaniu termoplastických vlákien pri zvlášť vysokom tlaku.
Avšak u niektorých odevných materiálov, hlavne športových, sa dokonca požaduje vysoký lesk lícového povrchu, pretože takáto textília má veľmi nízky odpor trenia voči vzduchu (napr. zjazdárske kombinézy).
Lesk na povrchu textílie sa zisťuje pomocou reflektometru na základe množstva odrazených lúčov, resp. ich priestorového tvaru [2].
ŽMOLKOVITOSŤ
Žmolkovitosť je zmena povrchu textílie, ktorá vzniká pozvoľným vyťahovaním vlákien nad povrch textílie a vytvorením žmolku. Ku tvorbe žmolkov dochádza nielen vplyvom tlakového zaťaženia a trenia, ale tiež vplyvom ohýbania textílie. Žmolkovitosť sa prejavuje predovšetkým u syntetických materiálov.
Metódy, ktoré sledujú priebeh žmolkovitosti sú založené na napodobení skutočného stavu: plošné textílie sú voči sebe vystavené plošnému oteru [1].
ZÁTRHOVOSŤ
Zátrhovosť je charakterizovaná ako negatívna vlastnosť, ktorá sa zrodila spoločne so zavedením pletených odevov, na ktorých dochádza následkom dotyku s ostrou hranou alebo tŕňom k vytiahnutiu očka z pleteniny nad jej povrch, tzv. zátrh. Vytiahnutie je umožnené predovšetkým tým, že tvarovaná niť dovolí deformáciu už pri použití nepatrnej sily a trecie sily vo väzbových bodoch bráni spätnému pohybu nite. Druhá príčina spočíva vo voľnej väzbe pletenín (v porovnaní s tkaninami), kde väzbové body vykazujú veľkú pohyblivosť a tým pádom vyššiu možnosť deformácie.
Skúšobná metóda vychádza zo simulácie vzniku zátrhu ostrým predmetom [2].
2.3.7 ODER
Oder je poškodenie, pri ktorom dojde k viditeľnému úbytku vlákien z povrchu textílie. Spôsob namáhania plošnej textílie na oder napodobuje spôsob jej praktického nosenia, kedy je vystavená rôznym abrazivným povrchom, čím sa poškodzuje a klesá jej úžitková hodnota. Dochádza tak k postupnému opotrebeniu povrchu a oderové skúšky sú tým najlepším dôkazom trvanlivosti textílie.
Podľa spôsobu ako k oderu dochádza, rozlišujeme dva druhy oderu [2]:
1) oder v ploche 2) oder v hrane
Rozvláknenie je zmena povrchu textílie, ku ktorej dochádza v prvej fázy namáhania.
V ďalšom priebehu dochádza k rozžmolkovaniu rozvláknenej vrchnej plochy a v pokročilom štádiu k odretiu a predratiu.
Prejavy rozvláknenia, žmolkovania a oderu sú vyvolané predovšetkým
Je treba zdôrazniť, že smer trenia sa behom užívania mení. K tejto skutočnosti je nutné prihliadnuť pri voľbe vhodnej skúšobnej metódy, teda vybrať takú kombináciu podmienok, ktoré najviac simulujú skutočný stav.
2.4 FYZIOLOGICKO – HYGIENICKÉ VLASTNOSTI
Podstatou fyziologického komfortu je zaistenie tepelnej pohody, ktorá je podmienkou normálnej životnej činnosti človeka.
Akonáhle je plošná textília vystavená fyzikálnemu prostrediu, ktoré na obidvoch jej stranách má rozdielnu intenzitu, dochádza k prestupu média k nižšej úrovni cez plošnú textíliu. Na základe kvalít týchto médií rozdeľujeme priepustnosti na [2]:
• priepustnosť tepla
• priepustnosť vodnej pary
• priepustnosť vody
• priepustnosť vzduchu
2.5 MECHANICKÉ VLASTNOSTI
Pod tento pojem zahŕňame namáhanie plošných textílií v ťahu v smere ich plochy alebo pôsobenie silou kolmo k tejto ploche – v pretrhnutí. Medzi mechanické vlastnosti odevných materiálov patrí [2]:
• pevnosť v ťahu a ťažnosť
• pevnosť pri pretrhnutí
2.5.1 PEVNOSŤ V ŤAHU A ŤAŽNOSŤ
Metóda spočíva v stanovení pevnosti a ťažnosti pri pretrhnutí elementárneho vzorku. Vyjadruje namáhanie programovanou deformáciou a jej prislúchajúcou snímanou silou. Na tvare vzorku veľmi záleží. Jeho položenie v odstrihu je normované a to jak pre tkaniny, tak pre pleteniny [2].
Ťahová krivka plošnej textílie má charakteristické tri časti, ktoré nie sú medzi sebou ostro ohraničené (obr. 1). V 1. časti sa textília - pletenina deformuje pri pôsobení veľmi malého napätia – mení sa geometria osy nite a jednotlivé nite sa po sebe vo väzbových
i deformáciu prierezu nite. V 3. časti sú už zmeny geometrie textílie takmer vyčerpané a nastupuje vlastná pevnosť nití namáhanej sústavy a to až k jej medzi pevnosti v ťahu.
V tejto časti krivky sa uplatní znateľne i ťažnosť textílie [4].
Obr. 1 Tvar ťahovej krivky tkaniny a pleteniny
2.5.2 PEVNOSŤ PRI PRETRHNUTÍ
Tento typ namáhania sa objavuje u textílií, ktoré sú namáhané tlakovou silou kolmo k ich rovine. Takto namáhané textílie slúžia spravidla ako filtre hustých kvapalín, a preto je dôležité poznať ich deformácie a medzné hodnoty pretrhových síl .
Pri jednotlivých skúšobných metódach sú vzorky textílií namáhané buď jednorázovo do pretrhnutia alebo cyklicky [2].
Ostatné mechanické vlastnosti, ako tuhosť, krčivosť, oder atď., boli zaradené do iných kapitol, kde majú väčšie opodstatnenie [1].
Uvedené úžitkové vlastnosti je možné zaradiť podľa významnosti do troch skupín:
1. Vlastnosti reprezentačné – sú na prvý pohľad na odeve zrejmé (vlastnosti tvaru a stálosti tvaru, vlastnosti povrchu).
2. Vlastnosti fyziologické – súvisia s fyziologickým komfortom (fyziologicko – hygienické vlastnosti).
3. Vlastnosti trvanlivostné – hodnotia fyzickú životnosť textílie (mechanické vlastnosti, vlastnosti povrchu).
Vyššie uvedené vlastnosti sú rozdielne preferované u jednotlivých druhov odevných textílií, čo je dané predovšetkým účelom použitia. U textílií určených na spoločenské a vychádzkové odevy je kladený najväčší dôraz na vlastnosti reprezentačné. U textílií
určených na športové ošatenie sa uprednostňujú vlastnosti fyziologické a u materiálov na pracovné odevy vlastnosti trvanlivostné [5].
3. DEFINÍCIA KLIMATICKÝCH PODMIENOK
3.1 KLIMATICKÉ FAKTORY PROSTREDIA
Klimatické faktory životného prostredia sú vlastnosti klímy - vonkajšej i vnútornej, ktoré vo funkcii vplyvov bezprostredne pôsobia na užívateľa prostredia a v našom prípade i na odevný materiál.
Medzi základné klimatické faktory životného prostredia patria:
• skladba vzduchu vrátane znečistenín fyzikálnych, chemických a biologických (pevné a tekuté aerosoly, plyny, mikroorganizmy vrátane pliesní a pod.), mimo iné i alergénov a pachov,
• teplota vzduchu a ostatné tepelné vlastnosti klímy,
• vlhkosť vzduchu,
• tlak vzduchu,
• prúdenie vzduchu,
• kmitanie vzduchu - zvuk,
• žiarenie schopné vzbudiť zrakový vnem -svetlo,
• ostatné druhy žiarenia,
• elektrické vlastnosti klímy, vrátane ionizácie vzduchu,
• magnetické vlastnosti klímy,
nie je však možné vylúčiťďalšie klimatické faktory prostredia [6].
Súhrnnému účinku týchto vonkajších vplyvov vo voľnej prírode hovoríme potom poveternostné vplyvy, ktoré majú nemalý vplyv na degradačné procesy všetkých druhov textilných materiálov, prírodných i syntetických.
3.2 DEGRADA Č NÝ DEJ
Degradačný dej je dej, pri ktorom dochádza k znehodnoteniu, čiže zhoršeniu niektorých rozhodujúcich vlastností materiálov alebo funkcií prvkov či zariadení. Toto
Degradačné deje prebiehajúce pôsobením poveternosti alebo podnebia v materiáloch alebo v zariadeniach so zreteľom na dĺžku ich trvania rozdeľujeme na:
krátkodobé – degradačné deje s krátkou časovou konštantou trvajúce sekundy, hodiny alebo dni. Tieto deje sú s ohľadom na krátkosť svojho priebehu alebo trvanie vyvolané iba vplyvmi poveternosti a je ich možné v laboratóriách napodobňovať bez zrýchlenia.
dlhodobé – degradačné deje s dlhou časovou konštantou trvajúce mesiace, roky alebo desaťročia. Tieto deje sú s ohľadom na dĺžku svojho priebehu vyvolané iba vplyvmi podnebia a je ich účelné napodobňovať v laboratóriách so zrýchleným priebehom [7].
Existuje niekoľko druhov degradačných dejov materiálov, podľa toho, ktorý klimatický faktor prostredia sa hlavnou mierou podieľa na znehodnotení. Za technicky významné považujeme deje uvedené v tab.1.
KLASIFIKÁCIA ZNEHODNOTENIA
PORAD. ČÍSLO ZNEHODNOTENIE
ROZHODUJÚCI KLIMATICKÝ FAKTOR
VYVOLÁVAJÚCI DEJ ZNEHODNOTENIA
PODĽA DĹŽKY TRVANIA
PODĽA SCHOPNOSTI K ZOTAVENIU 1. nadmerným
oteplením
medzná vysoká teplota
vzduchu krátkodobý dej prechodné
2. nadmerným ochladením
medzná nízka teplota
vzduchu krátkodobý dej prechodné
3. zmenou teploty medzná zmena teploty
vzduchu krátkodobý dej prechodné
4. teplotným starnutím
častý výskyt vysokej
teploty vzduchu dlhodobý dej trvalé
5.
adsorpciou a kondenzáciou
vodnej pary
medzná vysoká relatívna vlhkosť
vzduchu
krátkodobý dej prechodné
6. absorpciou vodnej pary
dlhé trvanie vysokej absolútnej vlhkosti
vzduchu
dlhodobý dej
trvalé prechodné
vratné 7. desorpcia vody
dlhé trvanie nízkej relatívnej vlhkosti
vzduchu
dlhodobý dej prechodné
8. atmosferickou koróziou
častý výskyt vysokej relatívnej vlhkosti vzduchu a súčasne
veľké množstvo priemyselných exhalácií
dlhodobý dej trvalé
9. fotochemické
častý výskyt intenzívneho slnečného
žiarenia
dlhodobý dej trvalé
10.
abráziou a sedimentáciou
prachu
častý výskyt veľkého množstva prachu vo
vzduchu
dlhodobý dej trvalé
vratné
11. mikrobiálne
súčasný krátky výskyt nepretržitého trvania
vysokej relatívnej vlhkosti a teploty
krátkodobý dej trvalé
vratné
vzduchu Tab. 1 Klasifikácia dejov znehodnotenia [7]
Každý degradačný dej je v podstate zložitým súborom celej rady dielčích dejov, ktoré tvoria podstatu degradačného deja.
Deje degradácie prebiehajúce vo funkčných celkoch sú zložitými kombináciami dejov, ktoré prebiehajú vo funkčných prvkoch, deje degradácie prebiehajúce vo funkčných prvkoch sú zložitými kombináciami dejov, ktoré prebiehajú v materiáloch, z ktorých sú prvky zložené. Degradačné deje sú teda zložité procesy, ktoré je nutné skúmať na troch úrovniach, a to [7]:
v materiáloch – textilné vlákna
v prvkoch – dĺžkové textílie
v celkoch – plošné textílie
V ďalšej časti tejto kapitoly budú charakterizované tie klimatické faktory a ich vplyv na degradáciu textilných materiálov, ktoré súvisia s vystavovaním testovaných materiálov v laboratórnom zariadení ATLAS UVCON pre umelú simuláciu klimatických podmienok – ultrafialové žiarenie a vlhkosť (bez žiarenia) pri zvolenej teplote. Toto zariadenie bude charakterizované neskôr (viď. str. 21).
3.3 VPLYV SVETLA, KYSLÍKU A POVETERNOSTI NA DEGRADÁCIU TEXTILNÝCH MATERIÁLOV
3.3.1 FOTOLYTICKÁ DEGRADÁCIA
K fotolytickej degradácií textilných materiálov, kratšie povedané k fotodegradácií, dochádza pôsobením svetla, hlavne jeho ultrafialovej zložky, a to i v prípade, že sú vzorky umiestnené vo vákuu alebo v inertnej atmosfére. Reakcie vyvolané absorpciou svetla nazývame fotochemickými.
Fotochemické reakcie zhoršujú úžitkové vlastnosti plošných textílií ( hlavne mechanické vlastnosti) a fyzikálne vlastnosti vlákien. Súčasne sa znižuje polymeračný stupeň makromolekuly vlákna. Stupeň poškodenia nie je u všetkých vlákien rovnaký a je nutné rozlišovať, či je textília chránená ešte sklom, alebo nie, pretože okenné sklo zadržuje určitú časť UV žiarenia. U plošnej textílie rozhoduje tiež jej konštrukcia, dostava po osnove
a po útku a počet zákrutov osnovných nití a útku. Fotochemická degradácia je tiež senzibilizovaná farbivom. Vplyv farbiva je odvislý od druhu vlákna.
Pre fotochemický proces je účinné len také svetlo, ktoré je niektorou z reagujúcich látok absorbované. Účinok absorbovaného svetla je pritom tým väčší, čím väčšie je príslušné kvantum energie, teda čím kratšia je vlnová dĺžka svetla.
Slnečné svetlo dopadajúce na zem vykazuje široký vlnový rozsah, pričom za najškodlivejší je pokladaná oblasť ultrafialového žiarenia o vlnovej dĺžke 290 až 400 nm.
Približné percentuálne zloženie slnečného žiarenia dopadajúceho na zem, je toto:
280 – 315 nm asi 0,4%
315 – 400 nm asi 9,1%
400 – 800 nm asi 90,5 %
Intenzita slnečného žiarenia však závisí na mnohých činiteľoch. Jedná sa hlavne o zemepisnú šírku, nadmorskú výšku, ročné obdobie, dennú hodinu, miestne atmosferické podmienky apod.
Fotodegradácia textilných materiálov je spôsobovaná i umelými zdrojmi, ktoré vyžarujú UV žiarenie.
Pretože degradačné reakcie svetlom prebiehajú väčšinou za prítomnosti vzdušného kyslíku, vzniká tak súčasne celá rada vonkajších oxidačných produktov [8].
3.3.2 FOTOOXIDÁCIA
Oxidačná degradácia hrá rozhodujúcu úlohu pri tzv. starnutí materiálov. Pod pojmom starnutie rozumieme pomaly (týždne, mesiace, roky) prebiehajúce zmeny za normálnej teploty a za vplyvu svetla, vzduchu, vlhkosti a oxidu uhličitého. Tieto zmeny majú za následok zníženú použiteľnosť a neskôr nepoužiteľnosť výrobku.
Rýchlosť starnutia sa pre jednotlivé vlákenné materiály podstatne líši. Pri oxidácii kyslíkom sú najodolnejšie polyméry s nasýteným nevetveným reťazcom ako polyetylén, polypropylén, polystyrén, polyamidy a celulóza [9].
3.3.3 POVETERNOSTNÉ VPLYVY
Podnebie a počasie značne ovplyvňujú úžitkové vlastnosti textilných materiálov.
K účinku slnečného svetla a kyslíku pristupujú ďalšie veličiny, ako je teplota a vlhkosť prostredia, zloženie okolitej atmosféry a pod. S výnimkou premenlivého obsahu UV žiarenia v slnečnom svetle v rôznych ročných obdobiach a v rôznej nadmorskej výške je
možné pokladať vplyv svetla a kyslíku za pomerne konštantné veličiny. Ostatné vplyvy sú značne premenlivé a závisia veľmi na zemepisnej šírke.
Na obr. 2 a 3 sú ako príklad uvedené mapy, podľa ktorých je možné usúdiť, v ktorých oblastiach zemegule môže dôjsť k poškodeniu textilných materiálov vplyvom nadmerného oteplenia alebo naopak vplyvom nadmerného ochladenia [8].
modrá – oblasť priaznivá červená – oblasť mierne nepriaznivá žltá – oblasť nepriaznivá čierna – oblasť značne nepriaznivá
Obr. 2 Mapa predpovedi nebezpečia znehodnotenia textilných materiálov vplyvom nadmerného oteplenia [8]
modrá – oblasť priaznivá červená – oblasť mierne nepriaznivá žltá – oblasť nepriaznivá čierna – oblasť značne nepriaznivá
Obr. 3 Mapa predpovedi nebezpečia znehodnotenia textilných materiálov vplyvom nadmerného ochladenia [8]
Oblasť nepriaznivá a oblasť značne nepriaznivá, ktoré sú na obr. 2 vyznačené čiernou a žltou farbou patria podľa klimatickej mapy (víz. príloha), do týchto podnebných oblastí:
• tropická suchá
• tropická vlhká
• tropická striedavo suchá a vlhká
PODNEBNÁ OBLASŤ ROZHODUJÚCI DEJ ZNEHODNOTENIA
KRITICKÁ VEĽKOSŤ VÝSKYTU PODNEBNÉHO
ČINITEĽA, PRI KTOREJ DOCHÁDZA K PODSTATNÉMU ZNEHODNOTENIU
nadmerné oteplenie absolútne maximum teploty
vzduchu 40 až 57°C teplotné starnutie
1600 a viac hodín v roku s teplotou ≥ 30°C a 200
a viac hodín v roku s teplotou ≥ 35°C desorpcia vody
3500 a viac hodín v roku s relatívnou vlhkosťou
vzduchu ≤ 50%
TROPICKÁ SUCHÁ
abrázia a sedimentácia
prachu zatiaľ nezistené
sorpcia vodnej pary
5000 a viac hodín ročného trvania absolútnej vlhkosti
vzduchu ≥ 15g /m3
mikrobiálna korózia
10 a viac dní v roku s priemer. dennou relatívnou vlhkosťou ≥ 90 % pri minimu
relatívnej vlhkosti ≥ 75 % a minimu teploty ≥15 °C
v najmenej trojdenných obdobiach TROPICKÁ VLHKÁ
atmosferická korózia
6000 a viac hodín v roku s relatívnou vlhkosťou ≥
70% a teplotou ≥ 0°C TROPICKÁ STRIEDAVO
SUCHÁ A VLHKÁ ako oblasť tropická suchá a vlhká
Tab. 2 Charakteristika podnebných oblastí [7]
Povaha degradačných dejov vyvolaných podnebným pôsobením sa tak odlišuje, že ich nie je možné vždy jednoznačne definovať kritickou veľkosťou toho alebo iného činiteľa.
Jeden podnebný činiteľ môže vyvolať rôzne druhy degradačných dejov, pričom každý z týchto dejov je vyvolaný inou formou kritickej veľkosti.
Kritickou veľkosťou podnebného činiteľa označujeme v určitej skupine materiálov podstatné znehodnotenie vlastností alebo funkcií vyvolaných podnebným činiteľom.
Na degradáciu textilných materiálov má vplyv i kolísavé, prerušované a striedavé pôsobenie podnebných činiteľov. Tak napríklad fotochemická degradácia polymérov vyvolaná len slnečným žiarením bude rovnaká, keď dostane látka tú istú dávku žiarenia naraz alebo v prerušovaných dávkach [8].
3.4 VPLYV TEPLOTY A VLHKOSTI NA DEGRADÁCIU TEXTILNÝCH MATERIÁLOV
Vplyv teploty na degradáciu textilných materiálov a výrobkov z nich je už niekoľko rokov intenzívne študovaný. Dôvodom k tomu je snaha zaviesť vyššiu bezpečnosť nielen do priemyslu, súkromia i verejnej oblasti, ale tiež potreba branného hospodárstva, nevynímajúc civilnú ochranu obyvateľstva.
Priamym dôsledkom zavádzania materiálov odolávajúcich vyšším teplotám sú nové typy plastických hmôt i vláknotvorných materiálov, ktoré však v žiadnom prípade nemôžu nahradiť masovú produkciu bavlny, ľanu, juty a ostatných nativných vlákien, vrátane stále sa zvyšujúcej výroby „klasických“ syntetických vlákien.
Znalosť tepelných degradačných procesov rôznych druhov textilných materiálov môže slúžiť ako vodidlo pri ich výbere a správnom priemyslovom využití [8].
3.4.1 TERMICKÁ DEGRADÁCIA
Pôvod vplyvu tepla na plošnú textíliu je nutné hľadať v samotných vláknach, z ktorých je textília vyrobená, kde pod vplyvom týchto veličín dochádza ku štrukturálnym zmenám, ktoré sa zobrazia ako výsledná tvarová zmena odevnej plošnej textílie. Zmeny tvaru prebiehajú súčasne napr. so zmenami pórovitosti textílie, tým sa menia jej prestupy tepla a vlhkosti a prebiehajúce procesy dostávajú tak nestacionárny charakter.
Pôsobenie teploty v obecnom pojatí spôsobuje vychýlenie vlákna z jeho rovnovážneho stavu – pohyblivosť volných segmentov makromolekúl v neusporiadaných oblastiach jemnej štruktúry. Tomuto pôsobeniu podliehajú hlavne termoplastické vlákna ako sú PL, PA, POE, atď., kde tieto oblasti obsahujú veľmi nízke percento priečnych väzieb, čo umožňuje ich vyššiu pohyblivosť. Ďalej dochádza ku zmenám geometrických parametrov vlákna, mení sa jeho dĺžka, pnutie, prierez. Táto dĺžková zmena sa prejaví v konečnom efekte zmenou napätia jak v niti, tak v plošnej textílii. V plošných textíliách však dochádza i k ostatným zmenám vplyvom teploty: mení sa priedušnosť, hrúbka a rada
ostatných parametrov, ktoré majú vplyv na zmenu tepelne – izolačnej hodnoty odevu, ktorý je z týchto textílií vyrobený [1].
Termická degradácia textilných materiálov prebieha väčšinou zložitým mechanizmom a je sprevádzaná uhoľnatením a tvorbou malých molekúl, ako kyseliny octovej, kyseliny mravčej, acetónu, metanolu, metánu, etylénu, vodíku a oxidu uhličitého.
Jej priebeh a zloženie reakčných splodín závisí na tom, či prebieha v inertnej atmosfére (N2, CO2) alebo za prítomnosti vzdušného kyslíku. V druhom prípade prebieha vedľa čisto termickej degradácie ešte oxidačné štepenie [9].
3.4.2 HYDROLYTICKÁ DEGRADÁCIA
Pri vplyve vlhkosti na plošnú odevnú textíliu neplatia tak jednoznačné závery, pokiaľ ide o vplyv na samotné vlákna a na textíliu, ako konglomerát týchto vlákien, ako tomu bolo pri vplyve teploty.
V plošnej textílii sú spôsoby odvodu vlhkosti značne zložitejšie než u samotných vlákien. Textília bod neustálym pôsobením vlhkosti mení výraznejšie, než je tomu u teploty, svoje základné charakteristiky – botnanie vlákien, pórovitosť, priepustnosť tepla, vzduchu, atď. [1].
Klimatické podmienky nášho štátu nedovoľujú v dostatočnom rozsahu a podľa potrieb výskumu i praxe realizovať experimenty spojené s hodnotením úžitkových, fyziologicko – hygienických a ostatných vlastností odevných materiálov priamo v terénnych podmienkach s ľudským subjektom. Preto sa experimenty prevádzajú prevažne v laboratórnych podmienkach, pri ktorých je možné sledovať jak reakciu ľudského organizmu na vplyvy vonkajšieho prostredia, tak i zmeny odevnej mikroklímy a zmeny vlastnosti odevných materiálov.
3.5 ZARIADENIE PRE SIMULÁCIU KLIMATICKÝCH PODMIENOK
3.5.1 ZÁKLADNÉ POUŽITIE ZARIADENIA
Zariadenie ATLAS UVCON je laboratórne zariadenie pre vystavovanie nekovových materiálov alternatívnej expozícií ultrafialového žiarenia a kondenzácií (bez žiarenia ).
Toto zariadenie je konštruované ako analytický prístroj a jeho účelom nie je
vplyvom (ako napr. Atlas Fade-Ometer a Weather-Ometer), ale pôsobiť ako jednoduchý a lacný doplnok k týmto prístrojom, kde sa vyžaduje zrýchlený rozbor pôsobenia UV žiarenia [10].
3.5.2 OVLÁDACIE PRVKY TEPLOTY
Pre sledovanie, ovládanie a indikáciu teploty skúšobnej komory slúži digitálny panelový merač, odporový senzor na jednotke čierneho panelu a doska s ovládacím obvodom.
Skúšobná teplota v priebehu expozície UV cyklu a kondenzačného cyklu sa určuje pomocou dvoch otočných spínačov, ktoré sú kalibrované v stupňoch Celsia.
OTOČNÝ SPÍNAČ UV CYKLU • spínač UV cyklu sa nastavuje na teplotu vyžadovanú pre expozíciu so zapnutými žiarivkami.
Teplota v priebehu UV expozície sa udržuje zapínaním a vypínaním ohrievača vzduchu. Doska s obvodom APC1 spína ohrievač vzduchu na dobu, pokiaľ teplota nastavená spínačom nie je indikovaná na displeji digitálneho panelového merača. Keď sa dosiahne teplota nastavená spínačom, obvod striedavo zapína a vypína ohrievač vzduchu a udržuje tak nastavenú teplotu.
OTOČNÝ SPÍNAČ KONDENZAČNÉHO CYKLU • spínač CON cyklu sa nastavuje na teplotu vyžadovanú pre expozíciu s vypnutými žiarivkami.
Teplota v priebehu CON expozície sa udržuje zapínaním a vypínaním ohrievača vody. Doska s obvodom APC1 spína ohrievač vody na dobu, pokiaľ teplota nastavená spínačom nie je indikovaná na displeji digitálneho panelového merača. Keď sa dosiahne teplota nastavená spínačom, obvod striedavo zapína a vypína ohrievač vody a udržuje tak nastavenú teplotu.
DIGITÁLNY PANELOVÝ MERAČ • digitálny merač je pripojený k senzoru jednotky čierneho panelu cez dosku s kontrolným obvodom teploty APC1 a neustále tak indikuje jeho teplotu resp. teplotu skúšobných vzoriek.
SENZOROVÁ JEDNOTKA ČIERNEHO PANELU • je to čierna kovová doska s pripojeným odporovým senzorom, ktorý má odpor 120Ω pri 0°C a 200Ω pri 100°C.
Senzor mení svoju hodnotu odporu podľa teploty, čo umožňuje ovládaciemu obvodu APC1 určovať teplotu v skúšobnej komore a zapínať príslušný ohrievač, keď teplota v skúšobnej
3.5.3 OVLÁDACIE PRVKY ČASOVANIA A CYKLOVANIA
CYKLOVÝ PROGRAMÁTOR • programátor cyklu využíva programovú vačku, ktorá určuje časovanie cyklu expozície UV žiarenia a kondenzácie. Vačka urobí jednu otáčku za 24 hodín. Zariadenie ATLAS UVCON na katedre odevníctva umožňuje nastavenie týchto expozičných cyklov:
• Cyklus 8/4 – 8 hod. UV cyklus a 4 hod. CON cyklus
• Cyklus 4/4 – 4 hod. UV cyklus a 4 hod. CON cyklus
• Cyklus UV – 24 hod. UV cyklus
• Cyklus CON – 24 hod. CON cyklus
MERAČE UPLYNULEJ DOBY •
Merač hodín ultrafialového svetla zaznamenáva celkový počet hodín so zapnutými žiarivkami, takže v priebehu expozície UV cyklu.
Merač počtu prevádzkových hodín zaznamenáva celkový počet hodín , kedy zariadenie UVCON bolo v prevádzke.
3.5.4 ZDROJ ULTRAFIALOVÉHO ŽIARENIA
Ultrafialové žiarenie je najagresívnejšia zložka slnečného žiarenia vlnovej dĺžky od 10 nm do 400 nm a delí sa do troch oblastí [11]:
• UV – A • radiácia vo vlnových dĺžkach medzi 315 nm a 400 nm
• UV – B • radiácia vo vlnových dĺžkach medzi 280 nm a 315 nm
• UV – C • radiácia vo vlnových dĺžkach medzi 10 nm a 280 nm
Ako zdroj žiarenia pre urýchlenie degradácie vzoriek, používa zariadenie UVCON osem ultrafialových žiariviek. Radiačná energia zo žiariviek je sústredená v rozsahu vlnových dĺžok 280 – 315 nm, čiže ide o zložku UV – B.
3.5.5 ÚLOŽNÝ ROŠT PRE VZORKY A DRŽIAKY
Rošt na prednej strane zariadenia slúži pre uloženie desiatich skúšobných vzoriek a rošt na zadnej stane pre uloženie deviatich vzoriek resp. držiakov. Celé zariadenie teda na dvoch roštoch pojme 19 vzoriek o veľkosti 102 x 304 mm a jednotku čierneho panelu.
Samotné vzorky sú uložené v držiakoch o veľkosti 105 x 316 mm. Každý držiak má dva otvory o veľkosti 85 x 95 mm a skladá sa zo šiestich častí. Otvory v držiakoch predstavujú plochu, na ktorej budú testované materiály vystavené expozícii UV cyklu
4. POUŽITÝ ODEVNÝ MATERIÁL
Cieľom tejto časti diplomovej práce je charakterizovať použité plošné odevné textílie na rôznych štrukturálnych úrovniach.
4.1 VÝBER ODEVNÉHO MATERIÁLU
S ohľadom na zadanú tému diplomovej práce bol použitý odevný materiál zvolený na základe prostredia, ktoré je zaťažené extrémnymi klimatickými podmienkami vysokých teplôt t.j. intenzívne slnečné žiarenie, zvýšená teplota a vlhkosť vzduchu. Takýmto prostredím sú napr. prímorské oblasti, čo je zrejmé i na obr. 2 (viď str. 17), na ktorom sú znázornené oblasti, v ktorých môže dôjsť k znehodnoteniu textilných materiálov vplyvom nadmerného oteplenia. Jedná sa hlavne o oblasť nepriaznivú a značne nepriaznivú.
Podľa tohoto prostredia bola zvoleným skúšobným materiálom plavkovina s rôznym obsahom elastanovej zložky.
4.2 CHARAKTERISTIKA ODEVNÉHO MATERIÁLU
Všetky testované materiály sú jednolícne osnovné pleteniny pletené väzbou - šarmé. Je to väzba tvorená dvomi základnými pletiarskymi väzbami trikot / súkno s protismerným kladením. K jej vytvoreniu sú potrebné dva kladacie prístroje, pričom jeden vytvára súknovú väzbu z PA vlákien a druhý trikotovú väzbu z EA vlákien.
Pre zvýšenie elasticity a niektorých úžitkových vlastností plaviek je použité elastomérové holé vlákno viditeľné na rubnej strane pletenín, takže základné neelastické PA vlákna určujú charakter povrchu pletenín.
Materiálové zloženie jednotlivých pletenín je: 74% PA / 26% EA, 80% PA / 20% EA, 84% PA / 16% EA. Vzorky jednotlivých materiálov sú uvedené v experimentálnej časti.
4.3 CHARAKTERISTIKA ELASTOMÉROVÝCH VLÁKIEN
Elastan je všeobecný termín pre elastomérové vlákna. Je to chemické vlákno, ktoré sa skladá zo syntetických polymérov dlhých reťazcov. Tie obsahujú aspoň 85% mäkkých segmentov, t. j. segmentovaného PU (polyesteruretanu, polyétheruretanu) a 15% tvrdých segmentov (obr. 3). Amorfné mäkké segmentové bloky sú pod napätím. Tieto dlhé mäkké segmenty zaručujú dostatočnú pohyblivosť (ťažnosť) i návrat do pôvodného stavu. Oproti tomu krátke tzv. tvrdé kryštalické segmenty, ktoré pôsobia ako „fixačné body“ proti skĺznutiu reťazca, sú v porovnaní s pryžovými vláknami príčinou vyššej ťahovej sily potrebnej k pretiahnutiu. Výber vhodného tvrdého a mäkkého segmentu má rozhodujúci význam pre obraz vlastností elastomérových vlákien na bázi segmentových polyuretánov [3].
A
mäkké tvrdé segmenty segmenty
B
C
A – vlákno v prirodzene relaxovanom stave B – vlákno pod napätím
C – návrat do pôvodného stavu
4.3.1 VLASTNOSTI ELASTOMÉROVÝCH VLÁKIEN
1. MECHANICKÉ VLASTNOSTI
Elastomérové vlákna sú z dôvodov ich chemického zloženia vysoko tvárne a ich pomerná ťažnosť je viac ako 500%. Po zrušení deformačných síl sú schopné okamžite sa vrátiť na pôvodnú dĺžku, pričom je ich elasticita daná chemickým zložením. Táto definícia vylučuje tvarované vlákna, ktoré vďačia za svoju ťažnosť iba fyzikálnym zmenám priestorovej formy.
Vlákna vykazujú pri cyklickom zaťažení typické hysterézne chovanie. Pri prvom pretiahnutí je vždy potrebná väčšia sila ako u pretiahnutia nasledujúceho.
Oproti pryžovým vláknam vykazujú tieto vlákna vyššiu pevnosť v ťahu, vyšší modul, dobrú odolnosť proti oderu a pri skúškach opakovaného namáhania v ohybe odolávajú podstatne vyšším striedavým procesom zaťaženia [3].
2. TEPELNÁ ODOLNOSŤ
Termoplastická ovplyvniteľnosť elastomérových vlákien je typická vlastnosť, ktorá má veľký význam napr. pre tvarovanie elastického tovaru s obmedzenou ťažnosťou.
Dlhodobé pôsobenie vysokých teplôt 180 – 195 °C vedie k viac - menej veľkej polymérnej degradácii, ktorá sa prejavuje žltnutím a zhoršením elastických vlastností, údajne bez vplyvu na pevnosť a odolnosť v odere. V rozsahu teploty tavenia 230 – 290˚C sú polyurethanové močoviny nevratne poškodené. Polyurethany vykazujú podstatne silnejšiu horiacu rýchlosť než vlákna pryžové [3].
3. CHEMICKÁ ODOLNOSŤ
Elastomérové vlákna sú značne odolné voči kyslíku. Proti typickým „pryžovým jedom“ (Cu, Mn) sú necitlivé, a preto môžu byť spracovávané tiež vo veľmi jemných textíliách. Proti svetlu sú relatívne stabilné, stabilnejšie než pryžové vlákna, ale citlivejšie než zostávajúce tvrdé vlákna. Dlhšie pôsobenie svetla, zvlášť UV žiarenie, je príčinou degradácie vlákna (zmena farebného odtieňu). Preto stálosť na svetle je všeobecne zlepšovaná stabilizátormi, používané sú predovšetkým fenolové antioxidanty.
Proti hydrolitickým vplyvom pri praní a úpravách a proti rozpúšťadlám chemického čistenia sú elastomérové vlákna dostatočne trvalé. Nízke koncentrácie chlóru napr. v benzénoch
[ ]
4. FARBITEĽNOSŤ
Elastomérové vlákna obsahujú všeobecne bázické (zásadité) centrá (napr. amino skupiny). Preto sa obzvlášť dobre farbia kyslými (aniontovými) farbivami, pričom môže byť dosiahnuté hlboké vyfarbenie dostatočnej stálosti. Tá sa môže ešte vylepšiť chrómovaním alebo inou konečnou úpravou. Voľbou vhodného farbiva a farbiaceho postupu môžno dosiahnuť dostatočné vyfarbenie tón v tóne s polyamidom.
Elastoméry je možné farbiť najrôznejšími skupinami farbív, ktoré sa používajú v textilnom priemysle. V niektorých prípadoch sú stálosti vyfarbenia zhoršené, zvlášť v praní a na svetle. Najlepšie výsledky sa dosahujú pri použití chrómových farbív [3].
4.3.2 PLETENINY S POUŽITÍM ELASTOMÉROVÝCH NITÍ.
Elastomérové vlákno sa nikdy nepoužíva samostatné, vždy sa kombinuje s iným vláknom (alebo vláknami), prírodnými alebo syntetickými. Textílie vylepšené elastanom si na vzhľad a na omak zachovávajú vlastnosti väčšinového vlákna.
Typ textílie a jej konečné využitie určujú množstvo a typ elastomérového vlákna, ktoré je potrebné, aby sa zaistili optimálne úžitkové a estetické vlastnosti.
Techniky pletenia alebo tkania spolu s typom látky a konečným využitím určujú, či je vlákno užívané ako samostatné - holé alebo ovinuté inou priadzou [3].
.
U väčšiny pletenín môžu byť elastomérové vlákna vložené do vnútornej časti, takže základné neelastické vlákna určujú charakter povrchu pleteniny. Pre túto výrobu sa hodí holé elastomérové vlákno. U tovaru, kde leží elastomérové vlákno na povrchu a určuje jeho charakter, sú uprednostňované ovíjané priadze.
Najvyššia rozťažnosť je dosiahnutá u elastických hadicových pletenín, pretože najlepšie reaguje na zmenu tvaru vplyvom štruktúry pleteniny.
Najväčšie množstvo elastomérových vlákien v holej forme je spracovávané na osnovných pletacích strojoch a na rašloch pre korzetové a plavkové výrobky.
U úpletových výrobkov je elastomérové vlákno vedené:
1) záťažná pletenina – zapletanie vlákna prebieha v smere pletenia
2) osnovná pletenina – vlákno je vedené textíliou buď pozdĺžne alebo ako u trikotových úpletových výrobkov je zapracované vo všetkých smeroch [12].
Elastoméry môžu byť použité v týchto rôznych formách [3] :
a) holé - biele (lesklé, matné) - farebné
- transparentné (priehľadné, preberajú farbu základu) b) ovíjané inými vláknami
c) opriadané inými vláknami – jadrové nite
AD A) HOLÉ VLÁKNO
Elastomérové vlákno môže byť spracované ako ostatné syntetické vlákna, a preto môže byť používané samotné v takých aplikáciách ako je bielizeň, plavky, lemy a pančuchové výrobky. Priadza je dostupná v matnom, polopriehľadnom alebo priehľadnom prevedení.
AD B) OVÍJANÉ PRIADZE
Dostupné sú jednoovinové, dvojovinové a vzduchom vírené priadze.
Jednoovinové priadze z nekonečných kapilár elastoméru sú vyrábané ovinutím pretiahnutého jadra jednoduchou skritkou neelastickej pradenej priadze alebo nekonečným textilným hodvábom
Dvojovinové priadze z nekonečných kapilár elastoméru sú vyrábané tesným ovinutím pretiahnutého jadra dvoma skrutkovitými ovinmi neelastickej pradenej priadze alebo nekonečným textilným hodvábom. Tieto dva oviny, vnútorný a vonkajší sú navzájom v opačných smeroch.
elastan
druhý ovin prvý ovin
Obr. 6 Jednoovinová a dvojovinová priadza
Vzduchom vírená priadza z elastoméru sa získava tak, že sa pretiahnuté elastomérové vlákno pod tlakom pretlačuje vzdušnou tryskou spoločne so zriasenou viacvlákennou priadzou, alebo priamo s mikrovláknom, s ktorým sa preplietáva.
elastan
Obr. 7 Vzduchom vírená priadza
Zosúkaná priadza vzniká tak že behom procesu súkania sa ovinuté alebo holé elastomérové vlákno kombinuje s inou priadzou.
elastan
iná priadza Obr. 8 Zosúkaná priadza
AD C) JADROVÉ PRIADZE
Pri výrobe jadrových elastomérových priadzí je pretiahnutý elastomér privádzaný k podávacím valčekom dopriadacieho stroja, kde je opradený niektorými vláknami napr.
(PA, PL, WO, CO alebo zmesou vlákien).
elastan
opradenie
5. UR Č ENIE SKUPINY ÚŽITKOVÝCH VLASTNOSTÍ ZVOLENÉHO ODEVNÉHO MATERIÁLU
Jak už bolo uvedené v kapitole 1 je nutné z hľadiska úžitkovej hodnoty, prihliadať k účelu a spôsobu použitia odevného materiálu. Vzhľadom k tomu, že skúšaným materiálom je osnovná pletenina určená na výrobu plaviek, boli prevedené a charakterizované skúšky hodnotiace úžitkové vlastnosti tohoto materiálu.
Výber úžitkových vlastností bol prevedený čiastočne vzhľadom k účelu použitia odevného materiálu a čiastočne na základe znalostí okolností pri praktickom užívaní.
Do skupiny určujúcich úžitkových vlastností boli zaradené tieto vlastnosti odevných materiálov:
• vlastnosti tvaru - plošná merná hmotnosť
• vlastnosti povrchu - stálofarebnosť - oder
• mechanické vlastnosti - pevnosť v ťahu - ťažnosť
Je nutné podotknúť, že výber úžitkových vlastností bol čiastočne ovplyvnený (obmedzený) množstvom poskytnutého materiálu, takže niektoré ďalšie dôležité vlastnosti (napr. pevnosť a ťažnosť materiálu po cyklickom namáhaní ) neboli do tejto skupiny zaradené.
III. EXPERIMENTÁLNA Č AS Ť
Všetky skúšky sa realizovali na vybraných materiáloch bežne používaných v odevnom priemysle na výrobu plaviek.
Všetky použité textílie sú jednolícne osnovné pleteniny, ktoré poskytla firma MODETA STYLE s.r.o. sídliaca v Jihlave. Pre porovnanie boli zvolené materiály s rôznym obsahom elastanovej zložky.
6. ROZBOR POUŽITÝCH MATERIÁLOV
MATERIÁL 1 MATERIÁL 2 MATERÁL 3
VZORKA MATERIÁLU VZORKA MATERIÁLU VZORKA MATERIÁLU
MATERIÁLOVĚ ZLOŽENIE 74% PA
26% EA
MATERIÁLOVĚ ZLOŽENIE 80% PA
20% EA
MATERIÁLOVĚ ZLOŽENIE 84% PA
16% EA VÄZBA
JEDNOLÍCNA OSNOVNÁ – SÚKNO/TRIKOT
VÄZBA
JEDNOLÍCNA OSNOVNÁ – SÚKNO/TRIKOT
VÄZBA
JEDNOLÍCNA OSNOVNÁ – SÚKNO/TRIKOT
FAREBNOSŤ JEDNOFAREBNÁ
FAREBNOSŤ
POTLAČENÁ
FAREBNOSŤ JEDNOFAREBNÁ
PLOŠNÁ HMOTNOSŤ Ms = 180,45 g /m2
PLOŠNÁ HMOTNOSŤ Ms = 185,72 g /m2
PLOŠNÁ HMOTNOSŤ Ms = 192,51 g /m2
HRÚBKA MATERIÁLU T = 0,51 mm
HRÚBKA MATERIÁLU T = 0,60 mm
HRÚBKA MATERIÁLU T = 0,66 mm
HUSTOTA PLETENINY Hs = 290 na 100 mm Hr = 500 na 100 mm
HUSTOTA PLETENINY Hs = 270 na 100 mm Hr = 400 na 100 mm
HUSTOTA PLETENINY Hs = 220 na 100 mm Hr = 380 na 100 mm
7. SÚBOR MERANÝCH VLASTNOSTÍ
Pre dosiahnutie maximálnej spokojnosti užívateľa je nutné hodnotenie všetkých vlastností, ktoré sú uvedené v kapitole 5.
Voľbu skúšobných postupov testovaných materiálov bolo nutné prispôsobiť podmienkam v laboratóriách a príslušným meracím zariadeniam. Za týchto podmienok boli prevedené tieto skúšky :
• Skúšanie pevnosti v ťahu a ťažnosti
• Skúšanie plošnej hmotnosti
• Skúšanie stálofarebnosti
• Skúšanie oderu
Pre posúdenie vplyvu klimatických podmienok na vybrané úžitkové vlastnosti jednotlivých materiálov, sa všetky prevedené skúšky skladali z troch častí:
1. skúšanie vlastností materiálov, ktoré neboli exponované v laboratórnom zariadení ATLAS UVCON
2. skúšanie vlastností materiálov, ktoré boli exponované v zariadení ATLAS UVCON po dobu 7 dní resp. 156 hodín
3. skúšanie vlastností materiálov, ktoré boli exponované v zariadení ATLAS UVCON po dobu 14 dní resp. 312 hodín
S ohľadom na zadanú tému diplomovej práce bol skúmaný krátkodobý degradačný dej plošných textílií, pričom zvolená dĺžka degradačného deja bola 7 a 14 dní. Dĺžka trvania degradačného deja bola zvolená na základe vlastného uváženia s prihliadnutím na časové možnosti pre vypracovanie diplomovej práce.
Na základe normy ASTM – G 53 – 88 [11], ktorá doporučuje testovacie teploty kondenzačného a UV cyklu pre jednotlivé typy vačiek a s prihliadnutím na kritické hodnoty podnebných faktorov v jednotlivých podnebných oblastiach, uvedených v tab. 2 (viď. str.19), boli stanovené hodnoty teplôt kondenzačného cyklu a UV cyklu zariadenia ATLAS UVCON. Teplota obidvoch cyklov bola stanovená na 50 °C .
EPOZÍCIA ZARIADENÍM ATLAS UVCON
Extrémne klimatické podmienky sme nasimulovali pomocou zariadenia ATLAS
