Komplexní vyjádření kvality

bavlněných vláken

JJiříiří MilitkýMilitký

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

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

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

Diagram identity

12 ti úhelník, kde

na paprscích jsou

relativní velikosti

vlastností vláken (

vůči

průměrnému).

Přibližně kruhový

tvar - vyvážené

vlastnosti.

T ideální

AC BS vlákno

AL I reálné

vlákno

H W

L R

OI WR

C

Doplňkové vlastnosti: 1. Cyklický ohyb (žmolkovitost) 2. Elastické zotavení ( mačkavost). 3. Zeta potenciál (špinivost).

Vlákna pro speciální účely (budou potřebné další vlastnosti)!

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

Uster AFIS

Mat= /0,577

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 [-]

3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 50.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.2

0.21

0.22regression model

FJ = 0.038*MAT + 0.016Mean relative error: 5.63039

Hraniční meze

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

Micronaire

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

MIC

SFUIUHMIGa

*10000

)100(**

FI

MATSFUIUHMIG

*1000000

*)100(**

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.

Index geometrie vláken II

Pg

2

TI

A*100CV

4 T*I

A*100CV

Pg

3P

Pevnost bavlněných vláken

Empirický vztah Pevnost vláken STR souvisí jednoduše s jejich zralostí MAT

*MAT a STR b

dlouho vláknité a = 0,345 b = 0,42

středně vláknité a = 0,308 b = 0,725

Při komplexním hodnocení se dá použít Ig také jako „ geometrická“ užitná vlastnost.

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

( , , )i i D Hu f x K K

u

x

K

O

1

0

Užitná hodnota III

1

exp ( ln ( ) )m

jj

j

U u

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.

( , )i iu ave u

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 i

( , , )i iu f x L H

Jednostranně ohraničené

vlastnosti (bavlna) Stupeň jakosti je monotónně klesající nebo rostoucí funkcí vlastnosti x.

u(x

)

xL H

0.1

1

L …dolní limita

H…horní limita

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

0.9( ) ( ) 1u x x H

H L

Oboustranně ohraničené vlastnosti (bavlna)

Stupeň jakosti je monotónně klesající vlastnosti x na obou stranách od optimální oblasti.

u(x

)

xL1 H1 L2H1

1

0.1

L1, L2 …dolní limity

H1, H2 …horní limity

Micronaire MIC [-]

L1=3.4 H1=3.7 L2=5 H2=4.2

Váhy pro index jakosti

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

0.22

EL [%]

0.09

0.06

SF [%]

0.06

0.06

TR [%]

0.07

0.03

Simulační výsledky I

mic = 3.5

Simulační výsledky II

Variační koeficient = 3 %

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

------------------------------------------

Bavlny použité v ČR

15 druhů bavln dovážených do ČR

Základní parametry určené pomocí HVI jsou na paprskovém grafu

Vlastnosti bavln

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

1

2

DISCRIMINATION BETWEEN COTTONS

score 1

sco

re 2

UI[%] MIC[-] UHM[mm] STR[g/tex] EL[%] SF[%] TR[%]-2

-1

0

1

2

3

4

Sloz

ky

Profily 2skupiny

1

2

Giza 70

Profily

Vzájemné vazby S

RT

STR EL UHM UI MIC

EL

UH

M

UI

MIC

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).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

cotton No

Utilit

y v

alu

e

ring

rotor

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

Použití U

Vztahy mezi vlastnostmi bavlněných vláken a přízí

Parametr vlákna Vztah k přízi

Staplová délka spřadatelnost

Pevnost Pevnost příze, přetrhovost

Jemnost spřadatelnost

Zralost Pevnost, barvitelnost

Obsah nečistot výtěžnost

Stejnoměrnost délky Spřadatelnost, nestejnoměrnost

Tažnost přetrhovost

Tření soudržnost

Třída (klasifikace) Vzhled příze

Lepivost zpracovatelnost

Nopky nopkovitost

Obsah vlhkosti spřadatelnost

Časové trendy jakostních parametrů bavlny