BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ

Katedra textilních technologií

Studijní obor: Mechanická textilní technologie

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Vlastnosti přízí Vortex Properties of Vortex yarns

Autor: Tereza Hamplová

Vedoucí bakalářské práce:

Rozsah práce:

Počet stran: 59 Počet obrázků: 61 Počet tabulek: 3 Počet příloh: 5

Prohlášení

Prohlašuji, že předložená bakalářská práce je původní a zpracovala jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná, že jsem v práci neporušila autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb. O právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským).

Souhlasím s umístěním bakalářské práce v Univerzitní knihovně TUL.

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

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

Jsem si vědoma 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 si svou bakalářskou práci mohu vyzvednout v Univerzitní knihovně TUL po uplynutí pěti let po obhajobě.

………

V Liberci dne: 3.5.2010 Podpis

Poděkování

Ráda bych poděkovala vedoucí mé bakalářské práce Doc. Dr. Ing. Daně Křemenákové za odbornou pomoc při provádění experimentální části, za cenné připomínky a podněty poskytnuté během vypracovávání zvoleného tématu. Také bych chtěla poděkovat Ing. Monice Vyšanské Ph.D. za konzultace ohledně bakalářské práce.

Anotace

Rešeršní část práce se zabývala principem předení Vortex a jeho srovnáním s ostatními typy předení (prstencové a rotorové). V průběhu práce byly sledovány vybrané procesní parametry spřádacího stroje, s největším vlivem na vlastností příze Vortex. Dále byly definovány základní vlastnosti příze Vortex a porovnány s prstencovými a rotorovými přízemi.

Cílem této práce byl pokus o stanovení zákrutu stužky, jako strukturálního parametru, jelikož u příze Vortex nelze zákrut definovat, jako parametr vyplývající z technologických podmínek tj. spřádací tlak a rychlost předení.

Experimentální část práce tento pokus prokázala na vzorku devíti cívek příze Vortex o jemnosti 20 tex, které byly vyráběny při různých parametrech nastavení spřádacího stroje.

Výsledky byly statisticky zpracovány a následně byl stanoven závěr.

Klíčová slova: zákrut stužky, vlastnosti přízí

Annotation

Search part of this work dealed with principle of spinning of Vortex and its comparison with other types of spinning (ring and rotor sp.). Main focus during the research was put on procedural parameters of spinning machine with main impact on characteristics of Vortex yearns. Furthermore it was defined basic characteristics of Vortex yarns and compared with ring and rotor yearns.

Main aim of this thesis was test at determination of braid twist as a structural parameter, since for Vortex yarns is not possible to define twist as parameter resulting from technological conditions, i. e. spinning presure and speed.

Experimental part of this thesis proved this test on sample of nine spools of Vortex yarns with 20 tex, those produced with different kind of parameter setup of spinning machine.

Results were statistically processed and summary was made on top of that.

Keywords: braid twist, properties yarns

Seznam použitých symbolů a zkratek

s [-] směrodatná odchylka IS [-] 95% Interval spolehlivosti T [tex] jemnost příze

t [tex] jemnost vlákna

m [g] hmotnost příze

mv [g] hmotnost vlákna

D [mm] průměr příze l [km] délka příze lv [km] délka vlákna

h [µm] výška stoupání šroubovice Av [m²kg^-1] měrný povrch vlákna de [m²] ekvivalentní průměr vlákna q [-] tvarový faktor průřezu Z [m^-1] zákrut příze

α [◦] alfa

β [o] úhel sklonu ovinku ε [%] tažnost příze

F [cNtex^-1] poměrná pevnost

H [-] chlupatost

CVm [%] kvadratická nestejnoměrnost CVlim [%] limitní nestejnoměrnost CVef [%] efektivní nestejnoměrnost

µ [-] zaplnění

ρ^v [kg m^-3] měrná hmotnost vláken δs [%] seskání příze

R [N tex^-1] poměrná pevnost v tahu F [N] absolutní pevnost v tahu DS [mm] substanční průměr příze V [m³] objem plošné textilie Vv [m³] objem vláken

Vc [m³] celkový objem příze

S [mm²] sumární plocha příčného řezu vlákna SC [mm²] celková plocha

γ [kg/m³] hustota příze

n [min^-1] otáčky zákrutového ústrojí v [m min^-1] odváděcí rychlost

l0 [mm] upínací délka

l1 [mm] délka po přikroucení příze R [N tex^-1] poměrná pevnost v tahu F [N] absolutní pevnost v tahu

lp [m] max. vzdálenost čelistí v okamžiku přetrhu l0 [m] původní vzdálenost čelistí

f [N.tex^-1] poměrná pevností I [-] index nestejnoměrnosti

MVS Murata Vortex Spinner

MJS Murata Jet Spinner

MTS Murata Twin Spinner

PDS Prstencový dopřádací stroj

OBSAH

1. ÚVOD………..

2. REŠERŠE………...

2.1 Vlastnosti přízí a základní vlastnosti vláken………..

2.1.1 Jemnost a ekvivalentní průměr vlákna………. 9

2.1.2 Měrný povrch vlákna………... 10

2.1.3 Jemnost příze……… 10

2.1.4 Zaplnění………... 10

2.1.5 Průměr příze………. 11

2.1.6 Zákrut………... 12

2.1.7 Koeficient zákrutu……… 13

2.1.8 Chlupatost……… 14

2.1.9 Pevnost a tažnost……….. 14

2.1.10 Hmotná nestejnoměrnost……… 16

2.2 Tvorba příze………..

2.2.1 Bavlna……….. 19

2.3 Spřádací technologie……….

2.3.1 Klasické dopřádání………... 20

2.3.1.1 Prstencový dopřádací stroj………. 20

2.3.2 Nekonvenční(bezvřetenové) dopřádání………... 22

2.3.2.1 Rotorový dopřádací stroj……… 22

2.3.2.2 Tryskový dopřádací stroj ……….. 24

2.4 Struktura příze Vortex……….

2.5 Struktura přízí jednotlivých spřádacích systémů………..

2.6 Vlastnosti přízí Vortex a porovnání s ostatními vlastnostmi přízí………

2.7 Vliv procesních parametrů na strukturu a vlastnosti příze Vortex……….

3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST……….

3.1 Testované metody, podmínky měření……….

3.1.1 Jemnost příze……… 36

3.1.2 Zákrut stužky a zákrutový koeficient………... 37

3.1.3 Průměr a hustota příze……….. 42

3.1.4 Kruhovitost příze……….. 45

3.1.5 Chlupatost příze………... 45

3.1.6 Hmotná nestejnoměrnost……….. 50

3.1.7 Tahové pracovní křivky, pevnost a tažnost příze Vortex………. 54

4. ZÁVĚR………

5. POUŽITÁ LITERATURA………

1. ÚVOD

Hlavní omezující faktor produkce klasických přízí je obvodová rychlost běžce v systému „prstenec-běžec-vřeteno“, který slouží k zakrucování a navíjení příze.

Klasické příze se vyznačují velmi dobrou kvalitou, ale jsou předeny s poměrně nízkou výstupní rychlostí cca 20 m/min. Použití rotoru místo prstence se zvýšila produkce (výstupní rychlosti 150-180 m/min dle parametrů suroviny a příze).

Tryskové předení Vortex je technologie, která při spřádání příze využívá proudu (“víru“) vzduchu, což umožňuje výstupní rychlosti až 400 m/min. Parametry, které se dají nastavit při výrobě příze Vortex jsou jemnost příze, průměr použité štěrbiny průtah, tlak a doba směru působení vzduchu.

Touto technologií se vyrábí příze Vortex se strukturou prostřednictvím Vortex spinning, bez ohledu na materiál.

V bakalářské práci jsou definovány vlastnosti přízí a přízí Vortex a jejich porovnání s prstencovými a rotorovými přízemi. Dále je uveden princip předení Vortex a jeho srovnání s ostatními principy předení ( prstencové, rotorové).

Experimentální část zahrnuje měření zákrutu stužky, který nelze definovat jako parametr vyplývající z technologických podmínek tj. spřádací tlak a rychlost předení, ale tato práce se zabývá pokusem o stanovení zákrutu, jako strukturálního parametru.

Práce se věnuje sledováním vlivu zákrutu a zákrutového koeficientu na vlastnosti přízí např. výška stoupání šroubovice, úhel stoupání šroubovice stužky, průměr příze, chlupatost, hmotná nestejnoměrnost, pevnost a tažnost atd..

2. REŠERŠE

V této kapitole jsou popsány základní vlastnosti vláken, vlastnosti přízí (tj.

jemnost, zaplnění, průměr, chlupatost, zákrut, koeficient zákrutu, pevnost, tažnost, objemová měrná hmotnost a hmotná nestejnoměrnost), vlastností přízí Vortex a porovnání s ostatními přízemi. Rešeršní část se také zabývá principem předení této příze.

2.1 VLASTNOSTI PŘÍZÍ A ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI VLÁKEN

Vlastnosti přízí jsou ovlivňovány vlastnostmi vláken. V první řade strukturu příze ovlivňuje proces předení, kde každý spřádací proces produkuje jinou strukturu příze.

Mezi základní vlastnosti vláken a přízí patří: jemnost, zaplnění, průměr, zákrut, chlupatost, pevnost a tažnost a hmotná nestejnoměrnost.

2.1.1 Jemnost a ekvivalentní průměr vlákna

Mezi jemností vláken t (tj. hmotnost vlákna mv ku jeho délce lv), plochou sumárního příčného řezu vlákna S a hustotou vláken ρ_v platí vztah

v v

v S

l

t = m = ρ [tex] (1)

Běžně se užívá pro jemnost jednotka tex, tj. hmotnost vlákna m

v[g] ku jeho délce l

v [km]

[15].

Ekvivalentní průměr vlákna d

e vyjadřuje průměr kruhu o ploše rovné ploše příčného řezu vlákna [15].

v e

t d S

πρ π

4 4 =

= [m²] (2)

2.1.2 Měrný povrch vlákna

Měrný povrch vlákna A vyjadřuje plochu povrchu vlákna (povrch je vyjádřen jako plášť ekvivalentního válce o průměru de v hmotnostní jednotce materiálu, q je tvarový faktor průřezu [15].

Válcové vlákno q=0, jinak q>0

t q d

A q

e

v ρ

π ρ

) 1 ( 2 ) 1 (

4 +

+ =

= [m²kg^-1] (3)

2.1.3 Jemnost příze

Jemnost příze podle normy ČSN EN ISO 2060 nazýváme délkovou hmotností definovanou poměrem mezi hmotností příze a její délkou. Můžeme rozlišovat vyjadřování hmotnostní a délkové. Jednotkou délkové hmotnosti je 1 tex [7].

ρ ρ l S V l

T = m = ^v = [tex] (4)

kde T je jemnost příze v [tex], m je hmotnost příze v [g], l je délka příze v [km], ρ je měrná hmotnost vláken v [kg m^-3], Vv je objem vláken v [m^-3] a S je sumární plocha příčného řezu vláken v [mm²] [5].

2.1.4 Zaplnění

Zaplnění je definováno jako podíl objemu vláken ku celkovému objemu vlákenného útvaru v intervalu <0;1>.

c v

V

=V µ

[-] (5)

kde µ je zaplnění v [-], Vv je objem vláken v [m³], Vc je celkový objem příze v [m³].

Zaplnění lze také vyjádřit poměrem ploch vláken ku celkové ploše průřezu příze.

Mezi průměrem příze D a substančním průměrem D

S platí relace D

S <D a platí vztah

2 2

D Ds S

S

c

=

µ = [-] (6)

kde µ je zaplnění v [-], S je plocha vláken v [mm²], SC je celková plocha v [mm²].

Zaplnění se po průřezu příze mění a je ovlivněno typem vláken, jemností, zákrutem a technologií výroby příze.[5]

Měrná hmotnost vláken ρ je definována jako hmotnost (vláken) m ku objemu vláken V.

v v

v V

= m

ρ [kg.m^-3] (7)

Zaplnění µ lze také vyjádřit jako podíl hustoty příze γ [kg.m^-3] ku měrné hmotnosti vláken ρv [kg.m^-3] (za předpokladu zanedbání hmotnosti vzduchu)

ρv

µ = γ [-] (8)

2.1.5 Průměr příze

Pokud se z příze odstraní všechen vzduch a stlačí se, stává se z ní homogenní válec o substančním průměru příze. Z rovnice (4) plyne.

4

2

Ds

S π

= ->

πρ D_s 4T

= [mm] (9)

kde DS je substanční průměr příze v [mm], T je jemnost příze v [tex], ρv je měrná hmotnost vláken v [kg m^-3].[5]

Skutečná příze není homogenním válcem. Mezi vlákny se vyskytují vzduchové mezery. Hustota stěsnání vláken po průřezu není rovnoměrná a směrem k povrchu přechází spojitě do oblasti chlupatosti. Z rovnice (6) a (9) lze odvodit

πµρ D 4T

= [mm] (10)

kde D je průměr příze v [mm], T je jemnost příze v [tex], µ je zaplnění v [-], ρ je měrná hmotnost vláken v [kg m^-3].[5]

Obr. 1 Průřez a substanční průřez příze, převzato[10]

2.1.6 Zákrut

Principem zpevnění vláken ve vlákenném svazku je zvýšení jejich kontaktů, vzájemné přitlačení vláken k sobě a tím také zvýšení tření mezi vlákny. Zákrut vyjadřuje počet otáček, které vloží zakrucovací pracovní orgán (vřeteno, křídlo, rotor u bezvřetenového předení, atd.) do paralelizovaného vlákenného svazku na jeho určitou délku (převážně se počítají zákruty na 1 m). Podle směru zakrucování urovnaného vlákenného svazku označujeme zákrut jako pravý (Z) a levý (S) [6].

Strojní zákrut přízí lze vyjádřit

v

Z =n [m⁻¹] (11)

kde Z je počet zákrutů v [m^-1], n jsou otáčky zákrutového ústrojí v [min^-1] a v je odváděcí rychlost v [m min^-1].

Zkrácení původní délky dáno vztahem

Δl = l⁰− l¹ [mm] (12)

kde Δl je změna délky v [mm], l0 je upínací délka v [mm] a l1 je délka po přikroucení příze v [mm].

Seskání přízí je definováno dle vztahu

2 0

l 10 l

= ∆

δs [%] (13)

kde δs je seskání příze v [%], Δl je změna délky v [mm] a l0 je upínací délka v [mm].

Uvažujme, že-povrchová vlákna (na válci příze o průměru D) mají tvar šroubovice s úhlem sklonu vlákna βD, výška jednoho ovinu je 1/Z, rozvinutím pláště válce vznikne (znázorněný) troj-úhelník, z něhož plyne

Z DZ tg _D πD π

β = =

) / 1

( (14)

kde je D je průměr příze v [mm], Z je zákrut příze v [m^-1], tgβ je intenzita zákrutu v [-], podle [10]

Obr.2 Šroubovicový model příze, převzato [10]

2.1.7 Koeficient zákrutu

Přízi můžeme definovat koeficientem zákrutu, který závisí na zákrutu a jemnosti příze (nebo ploše vláken – plošný zákrutový koeficient). Běžně se používají dva druhy zákrutového koeficientu Kıchlinův a Phrixův [4, 5].

Kıchlinův zákrutový koeficient se zpravidla používá pro hrubší útvary, např. přásty.

2 /

ZT1

α = _[m^-1 _ktex^1/2_{] (15)}

kde α je Kıchlinův zákrutový koeficient v [m^-1 ktex^1/2], Z je zákrut příze v [m^-1] a T je jemnost příze v [tex].

Pro příze se používá Phrixův zákrutový koeficient

3 /

ZT2

α = _[m^-1 _ktex^2/3_{] (16)}

kde α je Phrixův zákrutový koeficient v [m^-1 ktex^2/3], Z je zákrut příze v [m^-1] a T je jemnost příze v [tex]

2.1.8 Chlupatost

Chlupatost je charakterizovaná množstvím z příze nebo plošné textilie vystupujících nebo volně pohyblivých konců vláken, nebo vlákenných smyček.

Kritériem pro posuzování je počet odstávajících vláken, jako délkových jednotek, nebo plošných jednotek, ve směru kolmém k přízi, nebo plošně naměřeného odstupu konců vláken. Výrazným způsobem ovlivňuje jak zpracovatelské vlastnosti příze.

Chlupatost je měřena pomocí přístroje Uster Tester, který je definovaný v kapitole 2.1.10 a pomocí přístroje Zweigle G567, který pracuje na optickém principu, který vyhodnocuje změny intenzity světla způsobené průchodem jednotlivých odstávajících vláken díky sérii foto-tranzistorů. Na začátku měření je provedena kalibrace jednotlivých senzorů bez testované příze, po proměření daného úseku příze je vymezen její povrch, následně je proměřena testovaná příze dle zadaných parametrů (rychlost testování, testovaná délka a počet testů) a sledován je počet konců odstávajících vláken od povrchu příze v jednotlivých délkových kategoriích (i =1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 15mm). Pokud vlákno zasahuje do více skupin, je zaznamenáno pouze v poslední skupině. Výstupem analýzy je absolutní četnost chlupů ni v m délkových kategoriích – histogram četností. V případě, že vlákno zasahuje do více kategorií je zaznamenáno pouze v kategorii poslední (výstupem nejsou součtové četnosti)

Nejčastěji se pro popis chlupatosti hodnocené s využitím metodiky Zweigle G567 používají součtová kritéria S12, S3 a celkový počet odstávajících konců vláken S.

Kritérium S12 je definováno jako součet počtu odstávajících vláken v první a druhé kategorii a kritérium S3 je definováno jako součet počtu odstávajících vláken delších, než tři milimetry [3].

2.1.9 Pevnost a tažnost

Nejběžnější stanovenou fyzikálně mechanickou veličinou je pevnost. Pevnost je úzce spjata se zákrutem příze [5]. Zachytává okamžik porušení, ke kterému dochází v nejslabším a nejméně pevném místě zatěžované příze. V dlouhém úseku příze je předpoklad, že se vyskytne aspoň jedno slabé místo, které bude mít predispozici k nižší pevnosti [7].

Pevnost příze je určena upínací délkou, rychlostí čelistí trhacího přístroje, dále pevností samotného vlákenného materiálu a strukturálními faktory – zejména zákrutem, stupněm napřímení vláken, migrací vláken a dalšími vlivy.

Grafické znázornění závislosti mezi tahovou silou potřebnou na přetrhnutí příze a prodloužení příze se nazývá tahová křivka obr.3. Konstrukce průměrných tahových křivek se realizuje ze soustavy tahových křivek jednotlivých přízí. K přetrhu přízí dochází při různých hodnotách tažnosti a poměrné pevnosti. Minimální hodnoty těchto veličin se stávají limitujícími pro průměrnou tahovou křivku. Ze soustavy jednotlivých tahových křivek se vytvoří soubor průměrných bodů. Přeložením křivky přes tyto průměrné body vzniká průměrná tahová křivka. Na obr. 4 je znázorněno schéma s rozborem modulů tahové křivky. Počáteční modul pružnosti Ep je definován strmostí pracovní křivky při nulové deformaci, je to první derivace funkce tahové křivky, jinými slovy směrnice tečny ke křivce v počátku Ep = dσ1/dε1. Tangentový modul je definován strmostí pracovní křivky při nenulové deformaci Et (B) = dσ2/dε2 a sekantový modul Es je v libovolném bodě definován směrnicí přímky spojující počátek s tímto bodem pracovní křivky. Es (A) = ∆σ/∆ε. Tangentový a sekantový modul lze definovat v každém bodě pracovní křivky (kromě počátku) [16].

Obr.3 Tahová křivka, převzato [6] Obr.4 Rozbor modulů tahové křivky

Běžnou a pro textilní praxi vhodnější je použití tzv. poměrné pevnosti.

T

R= F [N tex ^-1] (17)

kde R je poměrná pevnost v tahu v [N tex^-1], F je absolutní pevnost v tahu v [N], T je jemnost příze v [tex].[4]

Tažností příze se rozumí celkové poměrné prodloužení při přetržení, které vyjádříme podle vztahu.

102 o

o p

l l l −

ε = [%] (18)

kde ε je tažnost v [%], lp je max. vzdálenost čelistí v okamžiku přetrhu v [m] a l0 je původní vzdálenost čelistí v [m].[4]

Pod pojmem napětí σ [Pa] rozumíme absolutní sílu F [N] přepočítanou na plochu průřezu vzorku S [m²]. Protože plocha průřezu nitě je obtížně zjistitelná, přepočítává se absolutní síla F [N] na jemnost vzorku T [ tex ]. Přísně vzato bychom v tomto případě měli poměr mezi silou do přetrhu a jemností šicí nitě nazývat poměrnou pevností f [N.tex^-1]. [6]

T

f = F [ N.tex^-1 ] (19)

Pro zjišťování pevnosti a tažnosti používáme trhací přístroj Instron 4411, u kterého se provádí zkouška tažnosti a pevnosti. Přístroj je určen k zjišťování mechanických vlastností délkových a plošných textilií. Lze realizovat jednoosé namáhání tlakem, tahem a ohybem. Model je založen na principu pevnosti nejslabšího článku, kde pevnost základního článku je určena experimentálně. Měří se pevnost příze na standardních a krátkých upínacích délkách (0-35cm). Metoda je vhodná pro všechny druhy přízí bez ohledu na použitou technologii výroby, surovinu a strukturu. Pro měření na krátkých upínacích délkách je přístroj vybaven automatem pro podávání a upínání přízí [17].

2.1.10 Hmotná nestejnoměrnost

Je parametr charakterizující kvalitu příze a její možnosti následného zpracování.

Hmotná nestejnoměrnost je kolísání hmoty vláken v průřezu nebo v určitých délkových úsecích délkového vlákenného útvaru. Ovlivňuje i řadu dalších vlastností přízí (pevnost, zákrut) a plošných textilií (vzhled–pruhovitost), proto je snahou vyrábět příze s co nejmenší hmotnou nestejnoměrností. [12]

Z hlediska dalšího použití příze je možno uvést, že hmotná nestejnoměrnost příze se projevuje negativně v tkanině nebo pletenině. Současně úroveň hmotové nestejnoměrnosti ovlivňuje i přetrhavost při dopřádaní.[13]

Jednou z příčit hmotné nestejnoměrnosti je variabilita vlastnosti vláken.

Teorie hmotné nestejnoměrnosti vychází ze tří základních hledisek a příčin:

1. Příčina nestejného počtu vláken v různých průřezech příze a uspořádání vláken do „svazků“ v její struktuře

2. Příčina nestejného průřezu, resp. délkové hmotnosti (jemnosti) samotných vláken

3. Nedokonalost návaznosti konců staplových vláken na sebe vlivem nestejnoměrné délky vláken [6]

Parametry vyjádření hmotné nestejnoměrnosti jsou:

-lineární hmotná nestejnoměrnost U[%]

-kvadratická hmotná nestejnoměrnost CV[%]

-limitní hmotná nestejnoměrnost CVlim[%]

-index nestejnoměrnosti I

-výrobní nestejnoměrnost CVf[%]

-strojová nestejnoměrnost CVm[%]

Lineární hmotná nestejnoměrnost se vyjadřuje střední lineární odchylku od střední hodnoty hmotnosti délkového úseku vlákenného útvaru

dl m l L m U m

L

. ) . (

100

0

∫

= [%] (20)

Kvadratická hmotná nestejnoměrnost je variační koeficient hmotnosti délkových úseků vlákenného útvaru

(

)

m L U

L

∫

=

0

) 2

1 ( .

100 [%] (21)

Limitní hmotná nestejnoměrnost je minimální možná nestejnoměrnost, reprezentuje „ideální stav“- způsobená náhodných rozložením vláken v průřezu vl.

útvaru (kolísáním počtu vláken v průřezu) a variabilitou průřezu vláken (vlastní nestejnoměrností vláken)-nelze vyrobit absolutně stejnoměrnou přízi.

Základní Martindaleův vztah:

n CV 100

lim = [%] (22)

kde n je střední počet vláken v průřezu délkového vlákenného produktu.

Index nestejnoměrnosti slouží k vyjádření míry nestejnoměrnosti reálného vlákenného produktu, ukazuje, jak se reálný vlákenný produkt odchyluje od ideálního (I = 1)-měřítko pro dokonalost přádního procesu a jakost přádelnického produktu [13].

lim

lim U

U CV

I = CV^ef = ^ef >1 [-] (23)

Cvef je efektivní–skutečně naměřená nestejnoměrnost

Výrobní nestejnoměrnost-jedná se o nestejnoměrnost, kterou způsobil výrobní proces:

2 lim

2 CV

CV

CV_f = _ef − [%] (24)

Strojová nestejnoměrnost-nestejnoměrnost, kterou vložil do produktu sledovaný stroj

2 1 2

− −

= _{fn fn}

m CV CV

CV [%] (25)

kde CVfn je výrobní nestejnoměrnost na výstupu ze stroje[%], CVfn-1 výrobní nestejnoměrnost na vstupu do stroje [%]

Obvykle je hmotná nestejnoměrnost zjišťována na přístrojích firmy Uster Tester.

Je to přístroj pro měření hmotné stejnoměrnosti, počtu slabých míst, silných míst a nopků na kapacitním principu, chlupatost definovanou jako celková délka vláken vyčnívajících z těla příze na délku 1 cm příze, průměr příze pomocí optických senzorů OH a OI a množství nečistot v přízi.

Princip je založen na nepřímém měření kolísavé hmotnosti délkové textilie, která prochází mezi deskami kondenzátoru. Kolísáním tloušťky délkové textilie při jejím konstantním pohybu mezi deskami kondenzátoru kolísá také kapacita měřícího kondenzátoru. Elektrody=desky měřícího kondenzátoru jsou voleny podle jemnosti měřené délkové textilie.

Údaj o počtu silných a slabých míst a nopků provádí imperfektní indikátor, který registruje odchylky. Průměr příze lze hodnotit díky přídavnému optickému čidlu. Příze je prosvětlována svazkem monochromatických paprsků ve dvou vzájemně kolmých směrech a jednotlivé profily příze bez odstávajících vláken jsou získány díky řádkovacím kamerám s vysokým rozlišením. Na začátku měření je provedena kalibrace optického senzoru bez testované příze, následuje hodnocení kolísání hodnoty na daném kalibračním úseku příze a poté jsou sledovány odchylky oproti této hodnotě na měřeném úseku příze.

Signály jsou elektronicky zpracovány a výstupem jsou údaje: o lineární a kvadratické nestejnoměrnosti, o počtu slabých, silných míst a počtu nopků, o chlupatosti, spektrogram je graf zachycující statické rozdělení spektra vlnových délek.

2.2 TVORBA PŘÍZE

Vlákna je nutné během technologického procesu spřádání zpevňovat vkládáním zákrutů (trvalý zákrut, nepravý zákrut). Trvalý zákrut na přízi vzniká buď na klasickém dopřádacím prstencovém stroji nebo na rotorových dopřádacích strojích. Trvalý zákrut bývá u jednoduchých přízí častější. Tento typ zákrutu dodá výrobku větší pevnost, než zákrut nepravý, vzniklý zaoblováním. Podrobněji jsou zákruty popsány v kapitole 2.1.6.

Příze představuje délkovou textilii, která je složena ze spřadatelných vláken a zpevněná zákrutem.

2.2.1 Bavlna

Bavlněná vlákna jsou ve více než 50 % dnes vyráběných textilií. Vlákna se získávají ze semen bavlny. Délka vláken bavlny je 20 až 55 mm. Je odolná vůči světlu,

lze ji prát, je odolná vůči povětrnostním vlivům, netrhá se a nesráží se.[9] Bavlna je významná surovina a její spotřeba stále roste.

Používá se pro speciální účely: cigaretový papír, bankovní papír, surovina pro výrobu nitrocelulozy.[8]

2.3 SPŘÁDACÍ TECHNOLOGIE

2 hlavní způsoby dopřádání:

1) klasické (prstencový dopřádací stroj –PDS, kompaktní předení ) 2) nekonvenční (rotorový dopřádací stroj, tryskové dopřádání,…)

2.3.1 Klasické dopřádání

2.3.1.1 Prstencový dopřádací stroj

Prstencový dopřádací stroj byl vynalezen ve 30. letech 19. století a je dosud nejužívanějším zařízením k výrobě staplových přízí.

Účelem je zjemnit předlohu (přást) průtahem, zpevnit zákrutem výslednou vlákennou stužku a nakonec přízi navinout na potáč.

Princip: Na každé přádní jednotce se (shora) předkládá přást z křídlového předpřádacího stroje průtahovému ústrojí se dvěma nebo třemi páry válečků. Z průtažného ústrojí vychází slabý pramínek vláken, který je třeba zpevnit. Zákrut -trvalý- se vkládá v oblasti odváděcích válečků PÚ. Pohyb běžce po prstenci je vyvozen od otáčení vřetene prostřednictvím tahu příze, neboť příze je provlečena očkem, rotuje spolu s běžcem a navíjí se na dutinku. Vlivem tření běžce o prstenec se běžec zpožďuje za vřetenem –díky tomu se příze navíjí na dutinku nasazenou na vřetenu, vytváří tzv.

potáč.[13]

Obr. 5 Schéma – prstencový dopřádací stroj, převzato [13]

2.3.1.2 Kompaktní předení

Dopřádaní na PDS, které má upravené průtahové ústrojí. Odváděcí váleček PÚ a přídavný sací systém umožňuje zhuštění vláken výsledná příze má lepší užitné vlastnosti.

Obr. 6 Schéma PÚ, převzato[13]

Průtahové ústrojí je zakončeno zhušťovací zónou, která se skládá z profilované trubice, mřížkovaného řemínku a horního odváděcího válečku.

V profilované trubici je podtlak vzduchu. V každém spřádacím místě je v trubici štěrbina, která se rozšiřuje. K profilované trubici přiléhá mřížkovaný řemínek poháněný 1 … vřeteno s potáčem 2 … prstenec

3 … běžec

4 … prstencová lavice 5 … vřetenová lavice 6 … hnací pásek

7 … vodící očko (vodič) 8 … průtahové ústrojí

horním odváděcím válečkem, který je spojen s předním horním válečkem malým převodem. Jakmile vlákno opustí svěrnou linii předních válečků, je díky vakuu přitlačeno k mřížkovému řemínku. Vlivem podtlaku vzduchu se vláknu semknou a zhustí.Mřížkovaný řemínek dopravuje semknutá vlákna k odváděcí svěrné linii.

Kompaktní příze jsou velmi těsné(neprodyšné), hladké, velmi pevné, v porovnání s klasickou prstencovou přízí mají menší chlupatost, vyšší stejnoměrnost, větší odolnost a pružnost, větší odolnost tkaniny při nošení, minimální prášivost [13].

2.3.2 Nekonvenční (bezvřetenové) dopřádání

Bezvřetenová rotorová dopřádací technika má v bavlnářských přádelnách mimořádný význam. Technologie rotorového dopřádání se prosadila v celosvětovém měřítku a představuje výrazný podíl z celkové produkce bavlnářských přízí (přes 50%).

Z hlediska současné etapy vývoje lze konstatovat, že bezvřetenové předení je stále vysoce perspektivní technologií.[4]

Výsledná příze se nazývá bezvřetenová nebo rotorová.

OE-systémy

a) předení s volným koncem-rotorový (např. typová řada BD) b) předení s částečným volným koncem-tryskový (MurataMJS)

2.3.2.1 Rotorový dopřádací stroj

Princip OE systému dopřádání odlišný od prstencového–zakrucování je odděleno od navíjení, dochází k přerušení toku materiálu a mezivlákenných sil, při zakrucování nerotuje celý návin, ale pouze tzv. volný konec příze . Jedná se o tzv.

Předení s volným koncem.[13]

Příze s tzv. volným koncem (rotorové, BD) mají charakteristickou strukturu.

Vlákna sledují jistý směr zákrutů, ne tak přesně jako u prstencových přízí, a v nepravidelných vzdálenostech se vyskytují tzv. „ovinky“.

Zdrojem ovinku je vlákno, které dopadne tak, že jedním koncem zasáhne zakrucující se pramínek a druhým koncem uvolněný prostor na vnitřním povrchu rotoru.

Obr.5 Princip výroby příze s volným koncem, převzato [13]

1. Navíjecí ústrojí – navíjení příze na cívku s křížovým vinutím 2. Odtah příze

3. Zakrucovací ústrojí – cyklické družení, zakrucování 4. Doprava vláken – jednotlivá vlákna

5. Sjednocovací ústrojí – ojednocování vláken pramene a podávání 6. Předloha – pramen posukovaný

Pramen vstupuje do spřádací jednotky a pomocí vyčesávacího válečku jsou vlákna rozvolněna a ojednocena. Ojednocená vlákna nebo skupiny vláken jsou dopravovány vyčesávacím válečkem do vzduchového kanálu, kde jsou z povlaku válečku snímána proudem vzduchu a pomocí odstředivých sil. Proud vzduchu unáší vlákna ke skluzové stěně rotoru, po níž vlákna kloužou a dopadají na sběrný povrch rotoru. Na sběrném povrchu rotoru vzniká vlákenná stužka (díky cyklickému družení vláken). Vlákenná stružka je pak zakrucována. Příze se vytváří navíjením vláken na volný konec příze a přikrucováním ostatních vláken. [13]

Obr. 7 Schéma spřádací jednotky rotorového dopřádacího stroje, převzato [13]

2.3.2.2 Tryskový dopřádací stroj

Systém tryskového dopřádání je vhodný pro předení jemné svazkové příze z vlákenného materiálu bavlnářského charakteru. Spřádací princip je založen na specifickém krutném účinku zakružovacích trysek. [4]

Systém Vortex je tryskové dopřádání a můžeme ho zařadit k nekonvenčním dopřádacím principům. Jedná se o tzv. předení s částečně volným koncem (viz obr.8), kde je příze tvořena ze dvou vrstev – jádra, které je bez zákrutu(zákrut nepravý) a obalové vrstvy, která je k jádru přikrucována zákrutem trvalým. [3]

Obr.8 Princip výroby příze s částečně volným koncem, převzato [13]

1. Odtahové a navíjecí ústrojí (odtah příze a tvorba koncového návinu)

2. II. zóna krutného systému (udělování trvalého zákrutu vláken obalové vrstvy a dokončování procesu nepravého zákrutu jádra)

3. Zakrucovací ústrojí (udělování krutného momentu lineárnímu produktu pro jeho krutnou deformaci a pro rotaci uvolněných částí vláken obalové vrstvy)

4. I zóna krutného systému (rotující uvolněné části vláken, jádro přechodně zakroucené) 5. Průtahové ústrojí (zjemňování pramene s uvolňováním části vláken z obalové vrstvy) 6. Předloha (pramen (posukovaný, popř. česaný) [3]

Murata Vortex Spinner (MVS)

Murata Vortex Spinner (MVS) byl představen poprvé v roce 1997 na „Osaka Textile Machinery Show“. Stroj MVS umožňuje výrobu příze z bavlny, chemických vláken (PES, VS) a jejich směsí do délky vláken 38 mm. [3]

Obr. 9 Schéma spřádací jednotky stroje MVS, převzato [19]

Murata jet spinner

Největším výrobcem tryskových dopřádacích strojů je japonská firma Murata, která představila tryskový dopřádací stroj s označením MJS (Murata Jet Spinner), určený pro výrobu bavlnářských staplových přízí z vláken délky 38 mm až 51 mm [20].

Dvoutryskový systém Murata-J (MJS), vytváří též svazkovou přízi. U uvedeného dvoutryskového systému je uvažovaná struktura jádro/plášť vytvářena pomocí nepravého zákrutu vlákenného pramínku. Část plášťových vláken se díky rotaci volných konců těchto vláken v I. zóně (svěr odváděcích válečků průtahového ústrojí – oblast zakrucování v 1. zakrucovací trysce) následně přikrucuje v zóně II (oblast zakrucování v 2. zakrucovací trysce – svěr odtahových válečků). Jádro příze je zpracováno nepravým zákrutem, tj. teoreticky neobsahuje žádný trvalý zákrut. [3]

Princip: Posukovaný pramen je odtahován z konve a zjemňován ve vysokoprůtažném ústrojí. Průtahové ústrojí je čtyřválečkové nebo pětiválečkové s dvěma krátkými kontrolními řemínky. Zjemněný produkt vstupuje do první zakrucovací trysky, kde je vystaven působení stlačeného vzduchu a jeho krutnému účinku. První tryska slouží rovněž k částečnému uvolnění konců obalových vláken.

Vzduchový proud v první trysce pracuje v opačném směru než v trysce druhé. Vlákenný pramínek, který je zakrucován předřazenou tryskou nakonec obdrží zákrut od druhé trysky. Zákrut je do příze vkládán tím, že vířivý proud vzduchu přikrucuje vlákenný pramínek na válcové stěně trysky, dochází tak k jeho rotaci kolem osy a vlákna, která tvoří obalovou vrstvu, jsou přikrucována k jádru příze. Výsledná příze je odváděna

1 ... přiváděná protažená stužka vláken

2 ... vzduchový vír 3 ... vřeteno 4 ... příze Vortex

válečky, prochází čističem příze a je navíjena na válcovou cívku křížovým vinutím (viz obr. 10). [3]

Obr. 10 Schéma tryskového dopřádacího stroje MJS, převzato [18]

1 - vzduchová tryska č.1, 2 - vzduchová tryska č.2, 3- trysková komora, 4 - odváděcí váleček, 5 - čistič příze, 6 - návin

Murata Twin Spinner

Stroj MTS (Murata Twin Spinner) je modifikací stroje MJS. Umožňuje výrobu družené příze přímo z pramene. Princip výroby je obdobný jako u stroje MJS s tím rozdílem, že do průtahového ústrojí vstupují dva prameny. Zjemněné svazky vláken vstupují samostatně do spřádacích trysek, za kterými se příze druží a jsou společně navíjeny na válcovou cívku křížovým vinutím (viz obr. 11). [3]

Obr. 11 Schéma tryskového dopřádacího stroje MTS, převzato [21]

1 … podávaný pramen 2 … průtahové ústrojí 3 … spřádací trysky 4 … družení přízí 5 … čistič příze 6 … koncová cívka

Obr. 12 Schéma tryskového dopřádacího stroje MTS, převzato [21]

1 - přiváděná protažená stužka vláken, 2 - těleso trysek s přiváděcím kanálem, 3 - trysky, 4 - vřeteno, 5 - příze Vortex

Rozdíl mezi technologií Vortex (MVS) a dvoutryskovou technologií (MJS) spočívá v tom, že u systému Vortex nevzniká žádný nepravý zákrut. Mezi průtahovým ústrojím a bodem tvorby příze jsou vlákna v přibližně paralelní poloze, bez zákrutu.

Takto jsou vlákna přivedena k ústí dutiny vřetene. Zde jsou konce některých vláken účinkem vzduchového proudu, resp. vzduchového víru, vychýleny a vrženy na vnější povrch vřetene, tvoří se trvalý zákrut konců plášťových vláken. [22]

Tyto parametry mají velký vliv na strukturu příze.

Stroj Parametr

MJS No. 8R2 MTS 8R8 MVS 861

Surovina Chem. vlákna

Směsi: ba/chem.vl.

PES_s, VS_s Bavlna, PES, VS, PAN Směsi: chem. vl./ba

Délka vláken [mm] 38-51 38-51 Max.38

Jemnost příze [tex] 7,4-59 7,4-30 10-40

Jemnost předlohy

[ktex] 1,8–3,4 1,8-3,4 2,5-5

Průtah [-]

97-330 97-330 35-160 při 240m/min

65-300 při 450 m/min Odváděcí rychlost

[m/min] 200-350 200-350 240-450

Tab. 1 Hlavní parametry strojů MJS, MVS, MTS, převzato [22]

Stroj MVS je vybaven kontrolním systémem VOS (Visual on-demand system), který monitoruje:

a) parametry stroje, tj. odtahová rychlost, jemnost příze, průtah hlavní, celkový, přivádění pramene, odtah příze, navíjení příze,

b) kvalitu příze, tj. nopky, slabá místa, silná místa, CV, IPI, jemnost příze, třídí vady do tříd, sleduje periodické vady a cizí vlákna,

c) chod stroje, sleduje výrobnost, počet smeknutých cívek, délku vyrobené příze, závady na stroji.[3]

2.4 STRUKTURA PŘÍZE VORTEX

Příze Vortex je tvořena dvěmi částmi. Jeden konec vlákna směřuje do středu příze a druhý konec vlákna je ovíjen vlákny ostatními v obalové vrstvě viz obr.13.

Obr. 13 Schéma tvorby příze Vortex, převzato [23]

Část vláken tvoří pravidelně nosnou část příze a část vláken tvoří obal. Nosná část příze (jádro) je tvořena z přibližně rovnoběžných vláken a stužka ji ovijí.

Na obr. 14 jsou uvedeny mikroskopické obrazy povrchové struktury příze Vortex.

Obr. 14 Povrchová struktura příze Vortex – elektronový mikroskop

Na obr.15 jsou mikroskopické obrazy povrchové struktury tří přízí Vortex, které se liší počtem zákrutů. Na levé straně je příze nejméně zakroucená a na pravé straně je příze s největším počtem zákrutů.

Obr. 15 Povrchová struktura příze Vortex – elektronový mikroskop (odlišné zákruty přízí)

2.5 STRUKTURA PŘÍZÍ JEDNOTLIVÝCH SPŘÁDACÍCH SYSTÉMŮ

Vortex je název pro typ příze, které se liší svou strukturou od běžné příze. Jde o svazkovou přízi v porovnání s prstencovou přízí.

Na obr.16 je radiální průběh zákrutů vláken v prstencových a rotorových přízích a přízích Vortex a Vortex-J. Prstencové příze mají konstantní hodnotu zákrutu vláken.

Rotorové příze se v důsledku nižší pevnosti běžně předou s vyšším zákrutem a v povrchových vrstvách se objevují příčně ovinutá vlákna, tzv. ovinky (zákrut S i Z).

Příze Vortex-J mají v jádře nulový zákrut a na povrchu je část vláken ovinuta ve směru Z zákrutu. Příze Vortex mají v jádře nulový zákrut a směrem k povrchu příze zákrut narůstá (Z zákrut). U příze Vortex je vidět vyšší podíl zakroucených vláken.[3]

Obr.16 Radiální průběh zákrutu přízí v závislosti na průměru příze [3]

Na obr.17 až obr.19 jsou porovnané různé struktury přízí.

Obr.17 Struktura zákrutu příze Vortex, převzato [24]

Vlákna jsou v jádru příze bez zákrutu. Obalová vlákna jsou do příze postupně zakrucována od jejího středu směrem k povrchu příze.

Obr.18 Struktura zákrutu prstencové příze, převzato [24]

Svazek rovnoběžných vláken je zakrucován trvalým zákrutem – vlákna jsou uložena ve tvaru „šroubovice“.

Obr. 19 Struktura zákrutu rotorové příze, převzato [24]

Vlákna jsou přikrucována na volný konec příze od jejího povrchu směrem do středu. Některá vlákna ovíjí přízi v jednom místě – tzv. ovinek.

Firma Murata uvádí, že jak příze Vortex-J, tak příze Vortex vykazuje v porovnání s přízí prstencovou lepší vzhled (obr. 21 a, b), menší chlupatost, která je způsobena strukturou příze Vortex, ve které vlákna obalové vrstvy ovíjí vlákna v jádru příze a tím zabraňují tomu, aby volné konce vláken vystupovaly na povrch příze.

Tkanina z příze Vortex méně žmolkuje (obr. 22 a, b), méně práší, vykazuje lepší odolnost v oděru, lepší stálost příze při opakovaném praní. Příze typu Vortex a Vortex-J vykazují vyšší navlhavost v porovnání s přízí prstencovou.

Prstencové příze vykazovaly nejvyšší pevnost. Ohybová tuhost příze Vortex je nejvyšší. [24]

Na obr.20 je porovnán vzhled příze Vortex, rotorové a prstencové.

Obr.20 Vzhled příze MVS (červená), prstencové (zelená) a rotorové (modrá), převzato [2]

Obr.21 a) Vzhled příze Vortex, Obr.21 b) Vzhled prstencové příze jemnost 16 tex mykaná bavlna, převzato [24] jemnost 16 tex, mykaná bavlna,

převzato [24]

Obr. 22 a) Detail tkaniny z příze Vortex Obr. 22 b) Detail tkaniny Jemnost 16tex, česaná bavlna, převzato [24] z prstencové česané příze česané

příze - jemnost 16 tex, převzato [24]

2.6 VLASTNOSTI PŘÍZÍ VORTEX A POROVNÁNÍ S OSTATNÍMI VLASTNOSTMI PŘÍZÍ

Základní parametry přízí jsou jemnost a zákrut, popřípadě zákrutový koeficient.

Příze Vortex není tvořena ani zpevňována klasickými zákruty, nelze tedy použít standardní metody pro měření zákrutu, který ovlivňuje zaplnění a tím i další charakteristiky příze.

Při určování vlastností přízí Vortex lze předpokládat, že kolem jádra(z paralelních vláken) příze je ovinuta plochá stužka ve tvaru šroubovice. Osa stužky tvoří šroubovici na válci o poloměru D. Pokud známe délku ovinku l, můžeme následně vypočítat hodnotu zákrutu ze vztahu

Z 1l

= [m^-1] (26)

kde Z je zákrut stužky v [m^-1] a l je délka ovinku v [µm].

Jestliže známe jemnost a zákrut stužky, můžeme vypočítat zákrutový koeficient stužky pomocí vztahu

623 , 31 Z T

α = [m^-1 ktex^2/3]

kde α je zákrutový koeficient v [m^-1 ktex^2/3], Z je zákrut příze v [m^-1] a T je jemnost příze v [tex].

Délku ovinku můžeme naměřit pomocí obrazové analýzy Lucia.

Lucia je systém obrazové analýzy určený ke sledování, snímání, archivaci a ručnímu nebo automatizovanému měření preparátů. Umožňuje nahrazení subjektivního posuzování obrazů pomocí objektivních charakteristik. Lucia je programový systém vyvinutý pro pořizování a ukládání obrazů, interaktivní měření geometrických vlastností vláken, přízí a plošných textilií nebo jiných netextilních materiálů. Systém umožňuje archivování rozsáhlých obrazových sekvencí a jejich zpracování.

Obecně lze postup obrazové analýzy rozdělit do tří etap:

1. tvorba obrazu (náhrada klasické fotografie), 2. počítačem podporovaná analýza obrazu,

3. analýza vybraných (charakteristických ) rysů obrazu.

Obrazy jsou vytvořeny digitální kamerou spojenou s optickými členy. Tato kombinace umožňuje sledování vzorků v široké škále zvětšení od mikroskopických do makroskopických rozměrů. Je možné použít tenké (průsvitné) vzorky i tlusté (neprůsvitné) vzorky. V případě, kdy je třeba sledovat kontury vzorků je vhodné použít osvit v procházejícím světle, při sledování povrchů je třeba použít světlo dopadající. Po vytvoření obrazu následuje primární zpracování obrazové informace na počítači.

Hlavním cílem je odstranění šumů a extrakce typických rysů, charakterizujících obraz

Typické úlohy, které se používají při sekundárním zpracování obrazů jsou:

a) měření délek ke stanovení tloušťky a délky vláken, chlupatosti přízí a dostavy tkaniny,

b) měření ploch ke stanovení plochy příčného řezu vláken, porózity, žmolkovitosti a povrchové nestejnoměrnosti plošných textilií,

c) měření úhlů ke sledování orientace vláken v textilních strukturách, sklonu

povrchových vláken a zákrutu přízí, trajektorie přízí zatkaných v kompozitech s tkanou výztuží

d) měření těžiště ke sledování migrace vláken v přízi, k hodnocení radiálního zaplnění, průměru příze a radiálního směsového podílu [15].

Vlastnosti přízí Vortex a odpovídajících tkanin se blíží vlastnostem výrobků z klasických prstencových přízí, zejména co do hladkosti a měkkosti. Výrobky z přízí Vortex mají ve srovnání s výrobky z prstencových přízí nižší opotřebení při použití. Na druhou stranu vyžadují příze Vortex kvalitní pevnou a čistou bavlnu s delší staplovou délkou (nejméně 28 mm) a s vyšší stejnoměrností staplu.[3] Pevnost příze Vortex je cca o 10-20% nižší, než u prstencové příze. Hmotná stejnoměrnost, hladkost a výskyt silných míst jsou na lepší úrovni, než u prstencové příze.[4]

Obalová vlákna Vortex jsou podobně uspořádaná jako vlákna příze prstencové.

Rovnoměrnost těchto vláken vytváří přízi Vortex velmi nízkou chlupatost v porovnání s ostatními. Rotorové příze jsou obvykle objemnější, než prstencové příze. Vortex příze jsou nejobjemnější.

2.7 VLIV PROCESNÍCH PARAMETRŮ NA STRUKTURU A VLASTNOSTI PŘÍZE VORTEX

Zásadní vliv parametrů, které ovlivňují proces výroby příze jsou jemnost, tlak vzduchu v trysce, sklon trysek, průměr vřetene, odváděcí rychlost příze a vzdálenost mezi předním válečkem průtahového ústrojí a vřetenem.

Procesní parametr, který nejvíce ovlivňuje stejnoměrnost příze, vady a chlupatost je vzdálenost vstupních válečků od vřetene.

V práci [25] bylo zjištěno, že se zmenšující se vzdáleností mezi předním válečkem a vřetenem se zlepšuje stejnoměrnost příze, klesá počet vad a snižuje se chlupatost. Vyšší úhel sklonu trysek má za následek rostoucí zákrut a méně chlupatou přízi. Kombinace vysokého sklonu trysek a malé vzdálenosti předního válečku způsobí lepší stejnoměrnost příze. Tlak vzduchu a průměr trysky ovlivňuje pouze chlupatost (vysoký tlak vzduchu, malý průměr trysky → nízká chlupatost). Nízká odtahová rychlost způsobuje menší počet silných míst a nižší chlupatost. Kombinace odtahové

rychlosti a sklonu trysek významně ovlivňuje chlupatost. Malý rozměr vřetene, vysoký tlak trysky a nízká přiváděcí rychlost způsobuje snížení chlupatosti a počtu slabých míst.

Z výsledků práce [3] je zjištěno, že použití nejužší štěrbiny a nejnižší rychlosti vede k intenzivnímu působení tlakového vzduchu na vlákna. Má za následek vyšší zákrut, vyšší stlačení vláken v přízi, tj. vyšší hustotu, menší průměr, vyšší kruhovitost, nižší chlupatost, vyšší odolnost v oděru. Problémem však je, že při překročení kritického zákrutového koeficientu, je pravděpodobně menší podíl paralelních vláken v nosné části a dochází k poklesu pevnosti a růstu tažnosti příze. Kritický zákrutový koeficient se pohybuje okolo hodnoty 170 m-1ktex1/2 pro přízi jemnosti 16.5 tex, 180 m-1ktex1/2 pro přízi jemnosti 20 tex a 200 m-1ktex1/2 pro přízi jemnosti 25 tex.

V navazující experimentální části práce je provedeno porovnání vlastností přízí Vortex.

3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

Pro experimentální část bylo vypředeno 9 skupin 100% bavlněné příze Vortex s odlišnou rychlostí předení a spřádacího tlaku, každá skupina obsahuje 5 stejných cívek o jemnosti 20tex. Parametry přízí jsou uvedeny v tabulce 2.

Nejprve bylo provedeno měření výšky stoupání šroubovice stužky h, úhel stoupání šroubovice β a průměru příze D (obr.23 ). Jednotlivé veličiny byly snímány z mikroskopických obrazů přízí pořízené z obrazové analýzy LUCIA NIS Elements, blíže vysvětleno v kapitole 2.6.

Dále byla hodnocena: nestejnoměrnost Cvm[%], slabá místa thin -50[%], silná místa thick+50[%], Nopky +200, +280, kruhovitost – shape, hustota – D [g/cm3] a chlupatost H. Tyto vlastnosti byly naměřeny na přístroji Uster Tester, který je definován v kapitole 2.1.10.

Další naměřenou vlastností z přístroje Zweigle G567 je chlupatost S12 [-], S3 [-], definovaná v kapitole 2.2.8.

Poslední naměřené vlastnosti jsou absolutní pevnost P [N], poměrná pevnost [Ntex-1], tažnost ε [%], které jsou proměřené na přístroji Instron 4411, který je blíže definován v kapitole 2.2.9.

Tab. 2 Technologické parametry přízí Vortex

TESTOVANÉ METODY, PODMÍNKY MĚŘENÍ

Všechny vzorky byly před měřením uložené v klimatizační komoře KBF 250 dle ČSN 80 0061.

Zařízení pro klimatizaci vzorků textilií i jiných materiálů umožňující udržování nastavených podmínek v rozmezí : teplota : 0 – 100°C a relativní vlhkost : 10 – 90%.

Všechny naměřené hodnoty byly statisticky zpracovány v programu QC-Expert a pomocí tohoto programu byly určeny statistické ukazatele – 95% interval spolehlivosti, směrodatné odchylky, rozptyly, test normality a homogenity.

3.1.1 Jemnost příze

Jemnost příze je definovaná v kapitole 2.1.3.

Měření jemnosti přízí bylo provedeno dle normy ČSN EN ISO 2060. Měření bylo realizováno na navijáku, na němž byla navinuta příze 100x5m, která byla zvážená na digitálních vahách. Hodnoty byly dosazeny do vztahu (4). Bylo zjištěno, že jemnosti všech měřených přízí jsou téměř stejné v poměru s hodnotami poskytnuté výrobcem.

Technologie Materiál Jemnost

[tex] Rychlost

[m/min] Spřádací tlak

[Mpa] Počet cívek

1 ba.česaná 20 325 0,50 5

2 ba.česaná 20 325 0,55 5

3 ba.česaná 20 325 0,60 5

4 ba.česaná 20 350 0,50 5

5 ba.česaná 20 350 0,55 5

6 ba.česaná 20 350 0,60 5

7 ba.česaná 20 375 0,50 5

8 ba.česaná 20 375 0,55 5

9 ba.česaná 20 375 0,60 5

3.1.2 Zákrut stužky a zákrutový koeficient

Pomocí obrazové analýzy Lucia (viz. kapitola 2.6) byly pořízené obrazy, na kterých byla naměřená výška stoupání šroubovice stužky h, úhel stoupání šroubovice β a průměru příze D (obr.23). Nebylo jisté, zda budou mít cívky v jedné skupině stejné nebo podobné parametry, proto byly nejprve změřeny parametry prvních pěti cívek z jedné skupiny, které byly statisticky vyhodnoceny. Z tabulky 3 a z obr. 24-26 je vidět, že jejich parametry jsou statisticky nevýznamné a z tohoto důvodu byly pro další výpočty použity průměry naměřených hodnot.

výška stoupání šroubovice stužky h

úhel stoupání

šroubovice β průměru příze D

1 826,1412

<814,29 ; 838,00> 30,3614

<29,72 ; 31,00> 189,5192

<186,49 ; 192,54>

2 825,7684

<814,91 ; 836,63>

30,3724

<29,55 ; 31,19>

189,8512

<186,79 ; 192,92>

3 825,5586

<814,06 ; 837,06> 30,2678

<29,64 ; 30,89> 188,9456

<185,41 ; 192,48>

4 825,5696

<812,71 ; 838,43>

30,3566

<29,68 ; 31,03> 189,6612

<187,88 ; 191,45>

5 826,181

<811,72 ; 840,64> 30,3416

<29,80 ; 30,88> 189,8218

<187,72 ; 191,92>

Tab. 3 Vlastnosti přízí naměřené na přístroji obrazová analýza Lucia .

Obr. 23 Podélný pohled na zkoumanou přízi Vortex

Obr. 24 výška stoupání šroubovice (prvních 5 stejných cívek)

Obr. 25 úhel stoupání šroubovice stužky (prvních 5 stejných cívek)

800 805 810 815 820 825 830 835 840 845 850

0 1 2 3 4 5 6

číslo cívky výška stoupání šroubovice stužky[µm]

29 30 31 32

0 1 2 3 4 5 6

číslo cívky

úhel stoupání šroubovice stužky[º]

Obr 26 průměr příze (prvních 5stejných cívek)

Na obr.27 je vynesena výška stoupání ovinů stužky h a na obr. 28 je uveden zákrut stužky Z vypočtený ze vztahu (26). Obrázky jsou znázorněny v závislosti na spřádacím tlaku [MPa]. Tyto parametry ovlivňují strukturální vlastnosti vypřádané příze. Je vidět, že čím je vyšší rychlost a menší spřádací tlak, tím větší je délka ovinku a tedy nižší zákrut stužky.

Obr. 27 Výška stoupání šroubovice 185

187 189 191 193 195

0 1 2 3 4 5 6

číslo cívky

průměr příze[µm]

805 815 825 835 845

0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62

spřádací tlak[MPa]

výška stoupání šroubovice stužky[µm]

rychlost 325[m/min]

rychlost 350[m/min]

rychlost 375[m/min]

Obr. 28 Zákrut stužky

Na obr.27 a 28 je vidět, že vyšší propracování stužky má příze při nejvyšším spřádacím tlakem [0,60 MPa] a při nejnižší rychlosti [325m/min]. Z daných výsledků, lze zákrut stužky Z použít jako parametr stužky. Byl zaveden souhrnný parametr

„zákrutový koeficient stužky“.

Na obr.29 jsou uvedeny hodnoty zákrutového koeficientu stužky v závislosti na spřádacím tlaku. Čím je vyšší spřádací tlak a nižší spřádací rychlost, tím je vyšší zákrutový koeficient, protože jemnost T je konstantní.

Obr. 29 Zákrutový koeficient

1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240

0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62

s přádací tlak [M Pa]

zákrut[m-1] rychlost 325[m/min]

rychlost 350[m/min]

rychlost 375[m/min]

169 170 171 172 173

0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62

s p ř ád ací tlak [M Pa]

zákrutový koeficient[m-1ktex1/2]

ry c hlos t 325[m/min]

ry c hlos t 350[m/min]

ry c hlos t 375[m/min]

Na obr.30 jsou uvedeny hodnoty úhlu sklonu šroubovice stužky β měřený z mikroskopických obrazů v závislosti na spřádacím tlaku. Je vidět, že čím menší spřádací tlak a menší rychlost, tím je větší úhel stoupání šroubovice β a menší zákrut Z.

Na obr.31 je vynesena závislost mezi tangentou úhlu stoupání šroubovice stužky, intenzitou zákrutu (vypočítanou z průměru, který byl naměřen pomocí mikroskopu a z průměru naměřeného na přístroji Uster Tester) a zákrutovým koeficientem. Nejvyšší hodnotu intenzity má hodnota průměru, který byl naměřena na přístroji Uster Tester.

Obr. 30 úhel stoupání šroubovice stužky β

Obr. 31 Úhel sklonu šroubovice stužky β, intenzita zákrutu vypočtená z průměru měřeného obrazovou analýzou a na přístroji Uster Tester 4

0,56 0,59 0,62 0,65 0,68 0,71 0,74 0,77 0,80 0,83 0,86

170 171 171 172 172 173 173

zák r utový k oe ficie nt[m^-1k te x^1/2]

tgB/píDZ

tgB píDZ píDZ(Uster Tester) 29,50

29,70 29,90 30,10 30,30 30,50 30,70 30,90 31,10

0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62

s přádací tlak [M Pa]

úhel stoupání šroubovice stužky[º]

rychlost 325[m/min]

rychlost 350[m/min]

rychlost 375[m/min]