Wpływ wybranych parametrów włókien decydujących o jakości formowanych przędz

Transkrypt

1 i funkcji. Przy ocenie za pomocą indeksu PCI kluczowe znaczenie ma dobór właściwości, w oparciu o które obliczany jest wskaźnik oraz znajomość ich wpływu na odczucie komfortu fizjologicznego. LITERATURA 1. Katalog norm europejskich i przewodników ISO/IEC dotyczących systemów jakości, Warszawa (1993). 2. Matusiak M., Jakość typu kategorią wiodącą pracach badawczych prowadzonych w Instytucie Architektury Tekstyliów ukierunkowanych na projektowanie nowych asortymentów tkanin, Kongres Wlókienników, Łódź (1997). 3. Encyklopedia Techniki. Przemysł lekki, WNT Warszawa (1986) 4. Wasilkowski J., Mikroklimat a zdrowie dzieci zaangażowanych do prac w gospodarstwie rolnym, Instytut Medycyny Wsi, Lublin. 5. Żurek W., Kopias K., Struktura płaskich wyrobów włókienniczych, WNA Warszawa (1977). 6. Polska Norma PN - EN ISO 9237: Polska Norma PN - EN Odzież chroniąca przed czynnikami atmosferycznymi, Materiały CIOP. 9. Hes L., Marketing Aspects of Clothing Comfort Evaluation, X. International Textile and Apparel Symposium, Izmir (2004). Dr inż. Małgorzata Matusiak jest adiunktem w Instytucie Architektury Tekstyliów w Łodzi. Wpływ wybranych parametrów włókien decydujących o jakości formowanych przędz TADEUSZ JACKOWSKI, DANUTA CYNIAK, JERZY CZEKALSKI Głównymi celami do których od dziesięcioleci dążą technolodzy zajmujący się badaniami procesów przędzalniczych są: - powiązanie własności surowca z jakością przędzy, - przewidywanie zachowania się włókien w procesie technologicznym, - przewidywanie własności przędz, - znalezienie parametrów wiodących (decydujących o prowadzeniu procesu i wysokiej jakości wyrobów), W polskich przędzalniach przemysłu bawełnianego dominujący udział stanowi bawełna środkowoazjatycka. Wykorzystuje się ją na przędze zgrzeblone produkowane na przędzarkach obrączkowych i bezwrzecionowych, z których największe zastosowanie mają przędzarki rotorowe. Należy podkreślić, że przędze z najnowszych typów przędzarek rotorowych w znacznym stopniu są zbliżone do przędz obrączkowych [2]. Przy stosowanych obecnie większych wydajnościach maszyn dziewiarskich i tkackich potrzebna jest lepsza jakościowo przędza, do wyrobu której należy stosować wyższej jakości włókna. Chcąc sprostać wymaganiom i oczekiwaniom odbiorcy dąży się do otrzymania przędzy o jak najlepszym wyglądzie i żądanych parametrach, ważne jest by gotowy produkt był dobrej jakości i charakteryzował się konkurencyjnymi kosztami produkcji. Najistotniejszy jest surowiec - rodzaj użytych włókien i ich właściwości, oraz zastosowany system przędzenia. Inne wymagania są stawiane włóknom przeznaczonym na przędze rotorowe niż w przypadku przędzenia systemem klasycznym Dotychczas prowadzone badania nie dały możliwości wytypowania najbardziej istotnych parametrów włókien chemicznych i bawełny decydujących o ich przędności i wysokiej jakości formowanych przędz rotorowych i obrączkowych. Producenci włókien chemicznych ograniczają się do podania takich parametrów włókien jak: długość średnia, masa liniowa, wytrzymałość na rozrywanie a w przypadku bawełny dodatkowo zawartość zanieczyszczeń oraz stopień dojrzałości. Jednak wymienione parametry są niewystarczające do określenia przydatności do formowania przędz z włókien naturalnych i mieszankowych a tym samym pełnego wykorzystania własności włókien w przędzy. Dla bawełny i włókien chemicznych istotnymi parametrami decydującymi o ich przędności są: - masa liniowa i jej równomierność, - długość włókien i ich równomierność, - parametry wytrzymałościowe (siła zerwania, wydłużenie i wytrzymałość właściwa i ich równomierność), - współczynnik tarcia i sczepłiwość włókien, - sztywność zginania i skręcania włókien, - ełektryzacja statyczna włókien (natężenie i oporność elektryczna włókien), - wilgotność włókien i ich własności higroskopijne, - zawartość zanieczyszczeń. - stopień krystaliczności i polimeryzacji, Jako istotne cechy włókien potrzebne do przędzenia rotorowego, by uzyskać żądaną wytrzymałość na rozciąganie przędzy i wydajność, najczęściej wymienia się wytrzymałość i masę liniową (rys. 1). Długość i jej równomierność (zwłaszcza zawartość włókien krótkich) są istotne, ale ich wpływ na wytrzymałość przędzy rotorowej przez większość badaczy uważany jest za mniejszy niż w przędzeniu obrączkowym (rys. 2). Zawartość zanieczyszczeń w surowcu jest istotna, ale decydujący jest ich poziom w taśmie zasilającej przędzarkę rotorową, co zależy od zastosowanego procesu oczyszczania. Ważna jest zawartość pyłu i mikropyłu w bawełnie. W tym przypadku specjalnie dobrane procesy Wytrzymałość 20% CV długości 20% Rys. 1. Wpływ parametrów włókien na wytrzymałość przędz rotorowych [5] Przegląd - WOS 2/

2 przygotowawcze i zaplanowane właściwe okresowe czyszczenie rotorów rozwiązują w znacznym stopniu problem w zakresie zrywności. Cecha ta pozostaje jednak bardzo ważna z punktu widzenia niszczenia rotorów. Proces zestawiania mieszanek przeprowadzono na rozciągarce wałkowej Globe 740. W wyniku mieszania (łączenia i rozciągania) taśm uzyskano 14 wariantów mieszanek oraz 3 warianty wyjściowe (tabela L).Udział procentowy obu rodzajów włókien w mieszankach zmieniał się, co 12,5% w przedziale od 100% udziału bawełny do 100% udziału włókien poliestrowych. Z taśm tych wyprodukowano przędze o jednakowej masie liniowej 30 tex, techniką obrączkową oraz rotorową. Tabela 1. Warianty mieszanek Rys. 2. Wpływ parametrów włókien na wytrzymałość przędz obrączkowych [5] W większości publikowanych badań [l, 7] otrzymano ścisłą zależność wytrzymałości przędzy rotorowej od wytrzymałości i masy liniowej włókien. Pozostałe wskaźniki takie jak: długość, zawartość włókien krótkich i zanieczyszczeń słabiej korelują z wytrzymałością przędzy rotorowej. Włókna powinny być: cienkie, wytrzymałe, o niskiej zawartości zanieczyszczeń i odpowiedniej długości. Przy założonej masie liniowej przędzy, masa liniowa włókien decyduje o liczbie włókien w przekroju poprzecznym przędzy n. Według wzoru Martindale'a istnieje zależność między CVj i n: gdzie: CVf - współczynnik zmienności przekroju poprzecznego idealnego strumienia włókien, v f - średnia liczba włókien w przekroju poprzecznym przędzy, - współczynnik zmienności powierzchni przekroju poprzecznego włókna. Przędze bezwrzecionowe powinny zawierać w swoim przekroju minimum 80 do 120 włókien. Włókna o większej masie liniowej są bardziej podatne na odkształcenia trwałe, a więc na tworzenie zagięć i haczyków. Z wcześniej przeprowadzonych przez autorów badań [2, 3] wynika, że obniżenie masy liniowej włókien z masy liniowej 1,7 dtex do 1,3 dtex spowodowało większą wytrzymałość właściwą otrzymanych przędz. Stwierdzono także, że liczba błędów w przędzy rośnie wraz ze zmniejszeniem liczby włókien w przekroju poprzecznym przędzy. Bawełna zgrzeblona/pet /PET - 100% /PET 87,5/12,5% /PET 75/25% /PET 62,5/37,5% /PET 50/50% /PET 37,5/62,5% /PET 25/75% /PET 12,5/87,5% PET - 100% Bawełna czesana/pet /PET B C2-100% /PET 87,5/12,5% /PET 75/25% /PET 62,5/37,5% /PET 50/50% /PET 37,5/62,5% /PET 25/75% /PET 12,5/87,5% PET - 100% Parametry jakościowe włókien oceniano na podstawie wyników badań masy liniowej, długości włókien, wytrzymałości i wydłużenia zrywającego oraz wytrzymałości na rozciąganie włókien w pętli. Parametry jakościowe taśm oceniano na podstawie wyników badań: masy liniowej, współczynników zmienności uzyskanych z aparatu Uster Tester 3, sczepliwości oraz oporu elektrycznego. Do badań zastosowano bawełnę o długości 32/33 mm i masie liniowej 165 mtex, wytrzymałości 24,9 cn/tex, i wydłużeniu 7,7%, oraz włókna poliestrowe o długości 38 mm, masie liniowej 150 mtex, wytrzymałości 36,2 cn/tex, i wydłużeniu 36,1%, Na rysunku 3 i 4 przedstawiono nierównomierność masy liniowej taśm i niedoprzędów NIERÓWNOMIERNOŚĆ MASY LINIOWEJ TAŚM Charakterystyka eksperymentu Celem pracy było określenie wpływu parametrów włókien i uformowanych z nich strumieni zasilających przędzarki rotorowe i obrączkowe na jakość przędz bawełnianych i mieszankowych bawełniano-poliestrowych. Surowcem użytym do badań była bawełna średniowłóknista oraz włókna poliestrowe. Półproduktem wyjściowym do badań były trzy rodzaje taśm wykonanych z włókien: - 100% bawełna zgrzeblona, - 100% bawełna czesana, - 100% włókna poliestrowe PET. Taśmy czesane uzyskano poddając bawełnę średniowłóknista procesowi czesania z zastosowaniem 24% wyczesów. Z taśm tych zestawiono dwa rodzaje mieszanek: - bawełna zgrzeblona/włókna poliestrowe Bz/PET, - bawełna czesana/włókna poliestrowe /PET. Rys. 3. Nierównomierność masy liniowej CVm taśm w funkcji składu procentowego mieszanki Największą nierównomierność masy liniowej CVm posiadają taśmy o największym udziale bawełny w mieszance. Wraz ze wzrostem udziału procentowego włókien poliestrowych w mieszance równomierność się polepsza. Większą nierównomiernością charakteryzują się niedoprzędy o większościowych udziałach bawełny w mieszance. Im większy udział włókien poliestrowych tym nierównomierność masy liniowej niedoprzędu mniejsza. Badania sczepliwości przeprowadzono na aparacie Stick - Slip Friction Tester F 460" firmy Zweigle. Aparat F 460 służy do ciągłej rejestracji sczepliwości taśm i niedoprzędów w warunkach laboratoryjnych. 54 Przegląd - WOS 2/2006

3 NIERÓWNOMIERNOŚĆ MASY LINIOWEJ NIEDOPRZĘDÓW B.z./PET B.cz./PET, Sczepliwość taśm rośnie wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance osiągając maksymalną wartość dla taśmy składającej się w 100% z włókien poliestrowych. Można zauważyć, że siła ta jest większa przy mieszankach z udziałem bawełny zgrzeblonej niż bawełny czesanej. Wytrzymałość właściwa niedoprzędów rośnie bardzo szybko wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance. Rys. 4. Nierównomierność masy liniowej CVm niedoprzędów w funkcji składu procentowego mieszanki Taśma lub niedoprzęd w urządzeniu przesuwa się ze staią prędkością i poddana jest stałemu rozciągowi w jednostrefowym aparacie rozciągowym. Przeprowadzono po 5 pomiarów dla każdego wariantu taśmy i niedoprzędu. Aparat określa następujące parametry: średnią wartość siły rozciągania, jej wartość maksymalną i minimalną, współczynnik zmienności siły rozciągania. Wytrzymałość właściwą określaną jako sczepliwość obliczono z wzoru: Wd = Fśr.lM Wd - wytrzymałość właściwa [cn/ktex], Fśr. - średnia siła rozciągania [cn], M - masa liniowa taśmy [ktex]. Rys. 5. Zależność wytrzymałości właściwej taśm od procentowego WYTRZYMAŁOŚĆ WŁAŚCIWA TAŚM CD CO T- Rys. 5. Zależność wytrzymałości właściwej taśm od procentowego udziału składników w mieszkaniach WYTRZYMAŁOŚĆ WŁAŚCIWA NIEDOPRZĘDÓW 2500 oo co cr> -r- Rys. 6. Zależność wytrzymałości właściwej niedoprzędu od procentowego Przegląd-WOS 2/2006 Opór elektryczny taśm mierzono w naczyniu elektrodowym odczytując na omomierzu bezpośrednie wartości rezystancji w omach. Do badań przygotowano po 10 próbek z każdego wariantu surowcowego. OPÓR ELEKTRYCZNY TAŚM CD Rys. 7. Zależność oporu elektrycznego taśm od procentowego udziału składników w mieszankach Opór elektryczny taśm maleje wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance. Opór elektryczny jest proporcjonalny do długości i odwrotnie proporcjonalny do grubości, zgodnie z tym opór elektryczny taśm z udziałem włókien dłuższych i cieńszych dla bawełny czesanej jest większy niż opór elektryczny taśm z udziałem włókien krótszych i grubszych (bawełna zgrzeblona). Wykonane przędze poddano badaniu takich parametrów jak wytrzymałość na zerwanie oraz wydłużenie przy zerwaniu, na aparacie Zwick zgodnie z normą PN-EN ISO Nierównomierność masy liniowej, błędy przędzy oraz włochatość zostały zarejestrowane na aparacie firmy Uster Tester 3. Dodatkowo włochatość zbadano na aparacie SHIRLEY. Skręt przędz rotorowych został zmierzony na skrętomierzu przy zastosowaniu metody pośredniej (skręcanie-rozkręcanie). Skrę t nominalny i zmierzony CO Wyniki i dyskusja Założony skręt dla przędz obrączkowych wynosił 681 obr/m przy a^ =118. W przędzach rotorowych różnica pomiędzy skrętami rzeczywistymi a skrętami nominalnymi jest dość znaczna (rys. 8). Założony skręt dla przędz rotorowych wynosił 800 obr/m przy cfy = 140. Stratę skrętu S s zdefiniowano jako różnicę między skrętem nominalnym S i skrętem rzeczywistym S. c = c _ c s ~~ n rz Dla poliestrowo-bawełnianych przędz rotorowych, skręt zmierzony jest niższy od skrętu maszynowego, a ubytek (strata) skrętu wzrasta wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance (rys. 9). Przeprowadzone badania pokazały, że strata skrętu jest najmniejsza w przędzach bawełnianych i ulega zwiększeniu wraz ze wzrostem zawartości włókna poliestrowego posiadającego wyższą sztywność skrętną. Liczba oplotów w przędzach uzyskanych 55

4 i _ 600 -l 500 o w o 11 n n i! l t.- ', ii m CM SKRĘT PRZĘDZY 10 r--" tt> l! i n h co PROCENTOWY SKŁAD B.z./PET-obrącz. f B.cz./PET-obrącz. jbb.z./pet-rotor. B.cz./PET-rotor. Rys. 8. Skręt przędz zmierzony w funkcji procentowego udziału składników w mieszankach STRATA SKRĘTU PRZĘDZ ROTOROWYCH 400 Rys. 9. Strata skrętu przędz rotorowych w funkcji procentowego Nierównomierność masy liniowej przędz Istotą procesu przędzenia jest wytwarzanie przędzy o możliwie największej równomierności masy. Nierównomierność masy liniowej przędz dla wszystkich wariantów mieszanek oscyluje na zbliżonym poziomie. Wyższą nierównomierność posiadają przędze obrączkowe NIERÓWNOMIERNOŚĆ MASY LINIOWEJ PRZĘDZY 20., B.z./PET-obrącz. PROCENTOWY SKŁAD B.cz./PET-obrącz. Rys. Ił. Nierównomierność masy liniowej przędzy w funkcji składu procentowego mieszanki Wlochatość przędzy Włochatość przędzy ma duże znaczenie praktyczne zarówno dla jej dalszego przerobu, jak i dla użytkowników wyrobów gotowych. Jest jednym z parametrów decydujących o jakości przędzy, posiada istotny wpływ na własności i komfort użytkowania tkanin i dzianin. Włochatość przędzy powinna być stała bez okresowych wahań, na poziomie wymaganym dla danego typu produktu [2, 3, 8,12,13]. ze sztywniej szych włókien jest większa, powodując zwiększenie straty skrętu. Wytrzymałość na rozciąganie Kolejnym parametrem poddanym badaniu była wytrzymałość na rozciąganie przędz obrączkowych i rotorowych poliestrowo-bawełnianych. Uzyskane wyniki wytrzymałości właściwej przedstawia rysunek 10. WYTRZYMAŁOŚĆ WŁAŚCIWA PRZĘDZ T O o *- WŁOCHATOŚĆ wg USTER PB.z./PET - obrącz. B.cz./PET - obrącz. PROCENTOWY SKŁAD B.z./PET - obrącz. B.cz./PET-obrącz. Rys. 10. Wytrzymałość właściwa w funkcji składu procentowego mieszanki Wytrzymałość właściwa przędzy rośnie wraz ze wzrostem procentowego udziału włókien poliestrowych w mieszance, przy czym wyższe wartości wytrzymałości właściwej uzyskiwały przędze wytwarzane techniką obrączkową, ze wskazaniem na wariant - bawełna czesana / włókna poliestrowe. Niższa wytrzymałość na rozciąganie przędz rotorowych wynika z występowania większej liczby oplotów w przędzy ze względu na wyższą sztywność skrętną włókien poliestrowych Wydłużenie przy zerwaniu zależy głównie od udziału włókien poliestrowych, rośnie wraz ze wzrostem udziału włókien PET w mieszance. Wyższe wartości wydłużenia uzyskano dla przędz obrączkowych. 56 PROCENTOWY SKŁAD Rys. 12. Wlochatość przędz H w funkcji składu procentowego mieszanki Z przeprowadzonych badań wynika, że na włochatość przędz wpływa: rodzaj stosowanych włókien i ich parametry, sposób przygotowania taśmy zasilającej, rodzaj i parametry pracy przędzarki. Badania wykonane na przędzarkach obrączkowych i rotorowych II generacji (BD 200S) wykazały, że przędze klasyczne maja większą włochatość niż przędze z przędzarek rotorowych. Na włochatość przędzy wpływa proces przędzenia. Wśród głównych przyczyn powstawania włochatości należy wymienić liczbę stosowanych rozciągarek, proces czesania, rodzaj stosowanej przędzarki obrączkowej lub rotorowej. Każda z maszyn, w wyniku zmiany rozciągu, prędkości pracy maszyny, zmiany skrętu, stosowania różnych typów prowadników może dodatkowo wpływać na wzrost lub zmniejszenie włochatości przędz. Różnice włochatości w grupie przędz wykonanych tą samą technologią i o tej samej masie liniowej wynikają z różnych własności włókien zastosowanych wariantów surowca. Według statystyk firmy Uster przędze wykonane we wszystkich wariantach surowcowych są dobrej i bardzo dobrej jakości. Przegląd - WOS 2/2006

5 Można stwierdzić że zarówno nierównomierność masy liniowej przędz, błędy przędz oraz ich włochatość oscylują na poziomie 5-50% wyprodukowanych przędz w świecie. Podsumowanie Wybrane parametry włókien i strumieni zasilających przędzarki wpływają w istotny sposób na parametry wytwarzanych przędz. Udział włókien poliestrowych w mieszankach z bawełną wpływa na poprawę parametrów jakościowych taśm, niedoprzędów i przędz: - sczepliwość strumieni włókien tzn. taśm i niedoprzędów rośnie wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance, - opór elektryczny maleje wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance, - wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance z bawełną maleje nierównomierność masy taśm i niedoprzędów, - strata skrętu dla przędz rotorowych mieszankowych bawełna/włókna poliestrowy rośnie wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance, - wytrzymałość właściwa i wydłużenie przędz mieszankowych bawełna/włókna poliestrowe rośnie wraz ze wzrostem udziału włókien poliestrowych w mieszance. Najwyższą wytrzymałością charakteryzują się przędze wytwarzane na przędzarkach obrączkowych wykonane z udziałem bawełny czesanej, -według statystyk firmy Uster przędze wykonane we wszystkich wariantach surowcowych są dobrej i bardzo dobrej jakości, - na uzyskany poziom włochatości przędz wpływa: rodzaj stosowanych włókien i ich parametry, sposób przygotowania taśmy zasilającej, rodzaj i parametry pracy przędzarki. LITERATURA 1. Jabłoński W., Jackowski T.: Nowoczesne systemy przędzenia Biełsko-Biala Jackowski T., Chylewska B., Cyniak D.: Cotton Yarns from Rotor Spinning Machines of 2 nd and 3 rd Generation". Fibres & Textiles Vol. 8, No. 3 (July/September) 2000, s Jackowski T., Chylewska B., Cyniak D.: Wplyw wybranych parametrów na włochatość przędz rotorowych",przegląd Włókienniczy m 12, s , Jackowski T., Chylewska B., Cyniak D.: Wplyw parametrów pracy przędzarek rotorowych na wtochatość przędz", Przegląd Włókienniczy nr 9, s. 3-5, Jackowski T., Chylewska B., Cyniak D. Influence of the Spinning Process Parameters on Strength Characteristics of Cotton Yarns". Fibres & Testiles Vol. 10, No. 3 (July/September) 2002, s Rohlena V. Open-end Spinning. Amsterdam Elsevier Tyagi G. K.,Chatterjee K. N.; Contribution of doubling to the characteristics of polyester-cotton ring- and rotor-spun yarns". Indian Journal of Fibrę & Research Praca naukowa finansowana ze środków Komitetu Badań Naukowych w latach 2004/2006 jako projekt badawczy. Prof. dr hab. Tadeusz Jackowski, dr inż. Danuta Cyniak, dr inż. Jerzy Czekalski są pracownikami Katedry Technologii i Budowy Przędz Politechniki Łódzkiej. Przegląd -WOS 2/2006 TEKPRO PL Łódź, ul. Gibalskiego 2/4 tel. (42) , fax (42) texpro@texpro.com.pl Oferujemy najwyższej jakości przędze importowane oraz produkcji krajowej: ^ Przędza elastomerowa (poliuretanowa) / Nici lateksowe Nr firmy HEVEAFIL z Malezji s Przędza poliestrowa teksturowana dtex84,110,167,334 s Przędza poliestrowa profilowana FDY 75D, 150D, 200D, 300D ' Przędza poliestrowa POY120D, 160D, 250D, 450D ^ Przędza wiskozowa klasyczna i bezwrzecionowa tex ^ Przędza poliestrowa cięta (elana) tex PASMANTA S.A. Halickie, Gmina Zabtudów Białystok tel. (085) , fax (085) ZPP Pasmanla S.A. oferuje: ARTYKUŁY OKOŁOOBUWNICZE: * sznurowadła, * wkladki do obuwia * akcesoria do pielęgnacji obuwia * pasty do obuwia WYROBY PLECIONE: * sznurowadła * sznurki * lamówki *gumy * sznurki knotowe