Komplexní vyjádření kvality bavlněných vláken Jiří Militký Technická universita v Liberci Česká republika Praha, Leden 2007

Obsah Jakost vláken obecně Vlastnosti bavlněných vláken Jednoduché vyjádření jakosti bavlny Využití koncepce užitné hodnoty pro komplexní vyjádření jakosti bavlny („index jakosti“). Vztahy mezi vlastnosti vláken a pevností příze s ohledem na jakost.

Jakost vláken I Vláknaři: jakost ve smyslu dodržení technologických parametrů (rovnoměrnost jemnost, sráživost, mechanicko fyzikální vlastnosti). Textiláci: jakost vláken s ohledem na jejich zpracovatelnost a chování při technologických operacích ( soudržnost, tření, mechanicko fyzikální vlastnosti). Uživatelé: zprostředkovaný projev vlastností v textiliích (omak, pocity při nošení, tepelné a sorpční projevy).

Jakost vláken II Přírodní vlákna: lze jen obtížně měnit cíleně jejich vlastnosti (selekce, šlechtění, genová manipulace)  zaměření na zpracovatelnost. Bavlna, Lýková vlákna, Vlna. Chemická a syntetická vlákna: variací geometrie (jemnost, profil, tvar) a podmínek přípravy(rychlost zvlákňování, dloužící poměr, tepelné zpracování) lze výrazně ovlivňovat většinu vlastností. Další možností je využití modifikace a kopolymerace (chemické změny).  zaměření na obecnější definici jakosti. . Viskóza, Polyamidy, Polyestery, Polyakrylonitril, Polyolefíny,

Ideální vlákno Pevnost T 0,3 N.tex- 1 Tažnost BS 15 % Počáteční modul I 5 N.tex - 1 Práce do přetrhu W 40 mJ . ( tex . m) -1 Navlhavost R 5 % Retence vody WR 50 % Elektrická vodivost C 0,1 a) Limitní kyslíkové číslo OI 21 Stálost na světle L 3 b) month Odolnost vůči alkáliím ALK 2 c) hour Odolnost vůči kyselinám AC 2 d) hour Tepelná odolnost H 120 e) o C a)Úměrné reciproké hodnotě logaritmu elektrického odporu. b)Čas, kdy dojde k 50% nímu poklesu pevnosti na slunci (Florida). c)Čas, kdy dojde v 10% ním NaOH při 100 o C k poklesu pevnosti na 50%. d)Čas, kdy dojde v 10% ní HCl při 100 o C k poklesu pevnosti na 50%. e)Maximální teplota, při které se může vlákno používat neomezeně dlouho

Vlákna pro speciální účely (budou potřebné další vlastnosti)! Diagram identity 12 ti úhelník, kde na paprscích jsou relativní velikosti vlastností vláken ( vůči průměrnému). Přibližně kruhový tvar - vyvážené vlastnosti. Doplňkové vlastnosti: 1. Cyklický ohyb (žmolkovitost) 2. Elastické zotavení ( mačkavost). 3. Zeta potenciál (špinivost).

Jakost bavlny U surové bavlny se běžně hodnotí: pevnost vlákna jemnost vlákna parametry staplového diagramu zralost vláken stupeň znečištění a barva Optimální vlastnost s ohledem Na maximalizaci pevnosti příze Technologie: Prstencové předení (délka > pevnost > jemnost) Rotorové předení (pevnost > jemnost > délka)

Uster HVI Spectrum

Mat=/0,577 Uster AFIS

HVI a LVI základní parametry Pevnost STR [cN/tex] Tažnost EL [%] Délka „Upper half mean“ UHM [mm] Stejnoměrnost délky UI [%] Obsah krátkých vláken SF [%] Obsah nečistot TR [%] Micronaire MIC [-] Jemnost FI [tex] Zralost MAT [-]

Hraniční meze Micronaire Premium Range 3.7-4.2   Premium Range 3.7-4.2 Base Range 3.5-3.6 nebo 4.3-4.9 Discount Range 3.4 a pod nebo 5.0 a pod

Index geometrie vláken I FQI=(pevnost vláken*délka)/jemnost (USA) Korickij – větší index lepší vlákno (SU) LVI měření průměrná délka IG = 0.1*Lm*(1-SF/100)*MAT*(FI)-0.5 HVI měření SF krátká vlákna, MAT zralost, FI jemnost, UHM upper half mean, UI stejnoměrnost délek

Index geometrie vláken II Ig koreluje s hmotnou nestejnoměrností A2 = 11.7 pro dlouho vlákenné bavlny a A2 = 14.7 pro středné dlouhé bavlny. TP je jemnost příze Ig koreluje s variačním koeficientem pevnosti CVP A3 = 3.85 pro dlouho vlákenné bavlny a A3 = 4 pro středné dlouhé bavlny.

Pevnost bavlněných vláken Empirický vztah Pevnost vláken STR souvisí jednoduše s jejich zralostí MAT Při komplexním hodnocení se dá použít Ig také jako „ geometrická“ užitná vlastnost. dlouho vláknité a = 0,345 b = 0,42 středně vláknité a = 0,308 b = 0,725

Užitná hodnota I Znaky jakosti jsou vyjádřené tzv. užitnými vlastnostmi, které jsou jednoduše měřitelné (pevnost, tažnost, navlhavost) mající u některých výrobků (např. oděvních textilií) malý význam, přímo neměřitelné (omak, vůně, komfort při použití, vzhled), které jsou zejména pro výrobky spotřebního charakteru rozhodující.

Užitná hodnota II m‑tice užitných vlastností R1 ,...,Rm. Na základě přímých a nepřímých měření lze stanovit ukazatele jakosti (průměr, rozptyl, kvantily, podíl prvků mimo meze atd.) x1 ,...,xm. Tyto ukazatele charakterizují vhodným způsobem užitné vlastnosti. Funkční transformace (založená často na psycho-fyzikálních zákonech) definuje dílčí úroveň jakosti KD je předepsaná hodnota užitné vlastnosti pro právě nevyhovující (ui = 0) a KH pro právě vyhovující (ui = 1) výrobek

Užitná hodnota III Celková úroveň jakosti, označovaná jako užitná hodnota výrobku, je vhodný vážený obecný průměr dílčích úrovní i jsou váhy definující význam dané užitné vlastnosti a související s účelem použití výrobku. S ohledem na své vlastnosti (pro nulové ui vychází také u = 0) se obyčejně používá vážený geometrický průměr.

Index jakosti bavlněných vláken Využití koncepce užitné hodnoty pro m vlastností R1 ,...,Rm měřených pomocí LVI nebo HVI. Transformace na dílčí funkce užitnosti (lineární lomená funkce) L hodnota pro právě nevyhovující bavlnu (ui = 0.1) a H je hodnota pro zcela vyhovující bavlnu (ui = 1) Index jakosti U (s ohledem na pevnost příze) je pak vážený geometrický průměr ui s vahami bi

Jednostranně ohraničené vlastnosti (bavlna) Stupeň jakosti je monotónně klesající nebo rostoucí funkcí vlastnosti x. LB (menší je lepší) vlastnosti Podíl nečistot TR [%] L=6 H=2 Obsah krátkých vláken SF [%] L=18 H=6 UB (větší je lepší) vlastnosti Pevnost HVI STR [g/tex] L=23 H=31 Délka UHM [mm] L=25 H=32 Stejnoměrnost délky UI [%] L=77 H=85 Tažnost EL [%] L=5 H=7.7 L …dolní limita H…horní limita

Oboustranně ohraničené vlastnosti (bavlna) Stupeň jakosti je monotónně klesající vlastnosti x na obou stranách od optimální oblasti. Micronaire MIC [-] L1=3.4 H1=3.7 L2=5 H2=4.2 L1, L2 …dolní limity H1, H2 …horní limity

Váhy pro index jakosti Rotor Ring UI [%] 0.20 0.22 MIC [-] 0.16 0.17 Příspěvek HVI charakteristik k pevnosti příze Váha b charakteristiky je procentní podíl dělený 100 a pak standardizovaný (součet vah musí být roven jedné). Váha parametru Rotor Ring UI [%] 0.20 0.22 MIC [-] 0.16 0.17 UHM [mm 0.14 0.24 STR [g/tex] 0.28 EL [%] 0.09 0.06 SF [%] TR [%] 0.07 0.03

Simulační výsledky I mic = 3.5

Index jakosti prstenec : Simulační výsledky II Index jakosti rotor : Půměr dolní mez horní mez 4.90e-001 4.86e-001 4.94e-001 Index jakosti prstenec : Půměr dolní mez horní mez 4.79e-001 4.75e-001 4.84e-001 ------------------------------------------ Variační koeficient = 3 %

Bavlny použité v ČR 15 druhů bavln dovážených do ČR Základní parametry určené pomocí HVI jsou na paprskovém grafu

Profily Vlastnosti bavln Giza 70

Vzájemné vazby

Index jakosti Druhy bavlny jsou odděleny do dvou skupin. Ve skupině s nízkým indexem U jsou bavlny s velmi nízkou pevností (č. 8, 9) nebo velmi nízkou zralostí (č.1, 2, 10).

Použití U Index jakosti U (komplexní kritérium) lze použít pro tyto účely: 1.Regulační diagramy (monitorování suroviny) 2. Vyjádření vhodnosti pro různé technologie předení Významnost rozdílů mezi indexy jakosti pro různé bavlny se posuzuje přes porovnání odpovídajících intervalů spolehlivosti Index jakosti je použitelný jak v přádelnách tak i pro potřeby nákupu bavlny vhodné pro různé typy přízí

Vztahy mezi vlastnostmi bavlněných vláken a přízí Parametr vlákna Vztah k přízi Staplová délka spřadatelnost Pevnost Pevnost příze, přetrhovost Jemnost Zralost Pevnost, barvitelnost Obsah nečistot výtěžnost Stejnoměrnost délky Spřadatelnost, nestejnoměrnost Tažnost přetrhovost Tření soudržnost Třída (klasifikace) Vzhled příze Lepivost zpracovatelnost Nopky nopkovitost Obsah vlhkosti

Časové trendy jakostních parametrů bavlny