CAPITOTUL IV. CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE FIBRELOR …. Dr. Ing. Demetra... · Dimensiunile şi...

Dimensiunile şi forma fibrelor textile

45

CAPITOTUL IV. CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE

FIBRELOR TEXTILE

IV.1. DIMENSIUNEA TRANSVERSALĂ

IV.1.1. Consideraţii generale

Dimensiunea transversală a fibrelor textile constituie unul din cei mai importanţi parametrii de apreciere a calităţii loturilor de fibre, care influenţează în cea mai mare măsură procesele de fabricaţie şi calitatea produselor. De acest parametru se ţine cont în proiectarea firelor, în stabilirea destinaţiei loturilor de fibre, adică a sortimentului de fire care urmează a fi realizat, a tehnologiei de filare indicată a fi utilizată şi a parametrilor de lucru din filaturi. Fineţea firelor care se pot fila dintr-o anumită fibră este condiţionată de existenţa unui număr minim de fibre în secţiunea transversală. Pentru aceeaşi fineţe de fir, cu cât fineţea fibrelor este mai mare, cu atât numărul de fibre din secţiunea firului va fi mai mare, forţele de frecare dintre fibre vor fi mai mari, ceea ce va conferi firului o rezistenţă mai mare. Uniformitatea şi stabilitatea structurii firelor, sunt de asemenea influenţate de dimensiunea transversală, sau gradul de subţirime a fibrelor.

Grosimea fibrelor textile influenţează şi o serie de caracteristici ale produselor finite (ţesături şi tricoturi), între care:

– tuşeul – este cu atât mai plăcut cu cât fibrele sunt mai subţiri;

– luciul – este mai pronunţat la articole realizate din fibre mai groase, deoarece razele reflectate de fibrele mai subţiri sunt mai difuze, mai dispersate;

Fibre textile

46

– flexibilitatea – este cu atât mai mare cu cât fibrele sunt mai subţiri;

– stabilitatea structurii firelor – este cu atât mai mare cu cât ele au în structura lor fibre mai fine;

– uniformitatea firelor – din fibre mai fine se obţin fire mai uniforme;

– rezistenţa la îndoiri repetate – este cu atât mai mare cu cât fibrele sunt mai subţiri;

– capacitatea de izolare termică – este cu atât mai bună cu cât fibrele sunt mai subţiri, deoarece produsele realizate din asemenea fibre înglobează mai mult aer staţionar.

Spre deosebire de alte materiale, toate tipurile de fibre

prezintă două particularităţi: – au o anumită neuniformitate atât în ceea ce priveşte forma secţiunii transversale cât şi dispersia gradului de subţirime; – au o anumită deformabilitate pe direcţie transversală, particularitate care din punct de vedere tehnologic constituie un avantaj, deoarece permite fixarea fibrelor în structura firelor. Această deformabilitate nu permite însă folosirea unor sisteme şi aparate clasice pentru măsurarea dimensiunii transversale cum ar fi şublerele şi micrometrele şi impune introducerea unor tehnici speciale de apreciere a gradului de subţirime.

IV.1.2. Mărimi şi indici de apreciere a gradului de subţirime

IV.1.2.1. Mărimi de apreciere a grosimii fibrelor

♦ Diametrul fibrelor Este o mărime utilizată numai pentru fibrele a căror secţiune

transversală este circulară sau foarte apropiată de forma unui cerc, ca de exemplu fibrele de lână fină şi semifină şi unele fibre chimice.

Măsurarea diametrului se realizează prin metode care nu provoacă modificarea acestei dimensiuni, cum ar fi metodele optice, metoda curenţilor de aer sau cea a vibraţiilor.


47

♦ Lăţimea fibrelor Este o mărime utilizată în aprecierea gradului de subţirime a

fibrelor cu aspect aplatizat, de panglică sau tub turtit, cum ar fi fibrele de bumbac sau de melană. Lăţimea fibrelor indică dimensiunea cea mai mare a secţiunii transversale. Din acest motiv în cazul bumbacului măsurătorile trebuie să se efectueze la mijlocul răsuciturii (fig.IV. 1).

Fig. IV. 1. Lăţimea fibrelor a – fibră de bumbac b – fibră de melană

Măsurarea lăţimii fibrelor se realizează cu ajutorul microproiectoarelor, a lanametrelor sau a unor microscoape optice obişnuite la care lentila ocular este înlocuită cu un micrometru ocular. ♦ Perimetrul secţiunii transversale

Există fibre care, deşi au aceeaşi arie a secţiunii transversale au perimetru secţiunii diferit (fig. IV. 2).

A1 = A2 = A3

P1 ≠ P2 ≠ P3

Fig. IV.2. Secţiuni transversale ale

fibrelor A – aria secţiunii;

P – perimetrul secţiunii

Pentru aceeaşi arie a secţiunii transversale, cu cât perimetru este mai mare, cu atât denivelarea suprafeţei laterale este mai accentuată, ceea ce influenţează pozitiv fixarea fibrelor în structurile textile, porozitatea, voluminozitatea şi capacitatea de izolare termică a produselor. ♦ Aria laterală a fibrelor

Aria laterală a fibrelor se poate aprecia prin aria laterală absolută sau prin indici specifici ai ariei laterale. Dacă pentru o fibră se cunoaşte lungimea (L) şi perimetrul secţiunii transversale (P), atunci aria laterală absolută (Aab) se calculează cu relaţia:

LPAab ⋅= (mm2)

l

l

l a.

b.

Fibre textile

48

Valoarea ariei laterale a fibrelor prezintă importanţă pentru procesele de finisare chimică a produselor textile. Cu cât aria laterală a fibrelor, care alcătuiesc un produs, este mai mare cu atât cumsumul de substanţe chimice (coloranţi, agenţi de înălbire etc.) va fi mai mare.

Aria laterală se poate aprecia şi prin următorii indici:

– aria laterală corespunzătoare unităţii de lungime:

lAA ab

l = (mm2/mm)

– aria laterală corespunzătoare unităţii de masă:

mAA ab

m = (mm2/g)

– aria laterală corespunzătoare unităţii de volum:

VAA ab

v = (mm2/mm3)

în care: Aab – aria laterală a unei fibre, în mm2; l – lungimea fibrei, în mm; m – masa fibrei, în g; V – volumul fibrei, în mm3.

IV.1.2.2. Indici specifici de apreciere a grosimii fibrelor

Cu excepţia diametrului, care se determină relativ uşor pentru fibrele cu secţiune transversală circulară, toate celelalte mărimi prezentate impun tehnici speciale de includere a fibrelor într-un anumit suport precum şi de secţionare a acestora, care trebuie să se facă perfect perpendicular şi fără a deforma secţiunile.

De aceea, în industrie se folosesc metode mai operative, care au la bază măsurarea lungimii şi masei fibrelor. Se utilizează două sisteme de apreciere a gradului de subţirime: – sistemul direct, acceptat ca sistem internaţional, conform căruia dimensiunea transversală se apreciază prin densitatea de lungime sau titlu; – sistemul indirect, tolerat pe plan internaţional, care apreciază dimensiunea transversală prin număr sau fineţe.


49

♦ Densitatea de lungime, sau titlu (T) reprezintă masa unităţii de

lungime; este o mărime direct proporţională cu aria secţiunii transversale (A) şi densitatea (ρ).

ρρρ⋅=

⋅⋅=

⋅== A

LLA

LV

LMT

Unităţile de măsură pentru titlu depind de unităţile de măsură folosite pentru masă şi lungime. Astfel, dacă pentru masă se foloseşte ca unitate de măsură gramul, iar pentru lungime kilometru, atunci unitatea de măsură pentru titlu se numeşte tex. Relaţia de definiţie a titlului în tex este:

( )( )kmL

gMTtex =

Dacă pentru masă se foloseşte ca unitate de măsură gramul, iar pentru lungime porţiuni de 9 km, atunci unitatea de măsură pentru titlu se numeşte denier. Relaţia de definiţie a titlului în denier este:

( )( )kmL

gMTden 9=

În practică, pentru aprecierea densităţii de lungime a fibrelor, frecvent utilizaţi sunt submultiplii textului, între care: militexul (mg/km) şi decitextul (dg/km).

texdtex

texmtex

TT

TT

⋅=

⋅=

10

1000

Ca mărime, titlul în decitex este foarte apropiat de titlul în denier. Dintre multiplii texului cel mai utilizat este kilotexul(kg/km), folosit pentru aprecierea grosimii semifabricatelor din filaturi (în special a păturii şi a benzii). De regulă, grosimea fibrelor şi filamentelor chimice se apreciază prin titlul în denier sau în decitex.

Fibre textile

50 ♦ Numărul sau fineţea este utilizat pentru aprecierea grosimii

fibrelor în sistem indirect, şi este definit ca lungimea unităţii de masă. Este o mărime invers proporţională cu aria secţiunii transversale:

ρρρ ⋅=

⋅⋅=

⋅==

AALL

VL

MLN 1

În funcţie de unităţile de măsură folosite pentru masă şi lungime, grosimea fibrelor se poate aprecia prin mai mulţi indici, între care mai des utilizaţi sunt: numărul metric (Nm), numărul englez (Ne) şi numărul francez (Nf). Numărul metric reprezintă numărul de metri de fibră sau fir cuprinşi într-un gram, de aici şi denumirea acestui indice.

( )( )gMmLNm =

Numărul englez este definit de relaţia:

( )( )lbM

sculuriLNe =

Aşa cum se observă, în cazul acestui indice, masa se exprimă în libre (1lb = 453,59g ), iar lungimea în sculuri. Lungimea unui scul se exprimă în yards (1 yds = 0,9144m) şi diferă în funcţie de tipul fibrelor (pentru bumbac: 1 scul = 840 yds; pentru lână pieptănată: 1 scul = 560 yds; pentru lână cardată: 1 scul = 256 yds; pentru in: 1 scul = 300 yds).

Numărul francez este definit de relaţia: ( )

( )kg,MkmLN f 50

=


51

IV.1.2.3. Relaţii de transformare

între principalii indici de apreciere a grosimii fibrelor

Relaţii de transformare între titlul în tex şi numărul metric:

( )( )

( )( ) NmmL

gMkmL

gMTtex1000

1000

===

1000=⋅ texTNm Relaţii de transformare între titlul în denier şi numărul metric:

( )

( )( )

( ) NmmLgM

kmLgMTden

9000

90009

===

9000=⋅ denTNm

Relaţii de transformare între titlul în denier şi numărul metric:

( )( )

( )( ) texden TkmL

gMkmLgMT ⋅=== 9

99

texden TT ⋅= 9

Relaţii de transformare între titlul în tex şi aria secţiunii transversale:

( )( )

( ) ( )( )

( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( )( ) 3

3222

3233

101010

−

−

⋅⋅⋅⋅⋅

=

=⋅⋅

=⋅

==

mLcm/gmLmmA

kmLcm/gcmLcmA

kmLcm/gcmV

kmLgMTtex

ρ

ρρ

( ) ( )321000 cm/gmmATtex ρ⋅⋅=

Fibre textile

52

( ) ( )32310 cm/gmATtex ρμ ⋅⋅= −

Relaţii de transformare între număr metric şi aria secţiunii transversale:

( )( )

( )( ) ( ) ( ) 332 /()(

1/ cmgmmAcmgmLmmA

mLgM

mLNmρρ ⋅

=⋅⋅

==

( ) ( )22

610cm/gmA

Nmρμ ⋅

=

Relaţiile de conversie între indicii menţionaţi sunt prezentate

în tabelul IV.1.

Relaţii de conversie între indicii de apreciere a grosimii Tabelul IV.1. Denumirea

indicelui Simbol Tt (tex) Td (den) Nm NeB Nf

Titlu (tex) Tt 1 9Tt 1000/Tt 590,7/Tt 500/Tt Titlu (den) Td Td/9 1 9000/Td 5315/Td 4500/Td Număr metric

Nm 1000/Nm 9000/Nm 1 0,59Nm 0,5Nm

Număr englez bumbac

NeB 590,7/NeB 5315/NeB 1,69NeB 1 0,847NeB

Număr francez

Nf 500/Nf 4500/Nf 2Nf 1,18Nf 1

IV.1.3. Metode de măsurare a grosimii fibrelor

IV.1.3.1. Determinarea diametrului fibrelor

Măsurarea diametrului se poate face prin metode directe, cu ajutorul lanametrelor sau a unor microscoape dotate cu micrometre oculare, sau prin metode indirecte, cum ar fi metoda curentului de aer.

Metodele directe, metodele optice, sunt precise, dar nu sunt operative. Prezintă avantajul că permit nu numai calcularea diametrului mediu, ci şi a dispersiei şi a neuniformităţii diametrului. Aceste metode presupun utilizarea unor preparate microscopice uscate, deoarece utilizarea unor lichide de imersie ar putea modifica dimensiunile, conducând astfel la obţinerea unor valori eronate.


53

Lanametrul este un microscop de proiecţie care are la bază acelaşi principiu de funcţionare ca şi microscopul simplu, dar spre deosebire de acesta permite proiectarea imaginii obiectului analizat pe un ecran. Cu ajutorul a două scări gradate de pe ecranul lanametrului, poziţionate perpendicular între ele, se măsoară grosimea fibrelor în diviziuni. Valoarea unei diviziuni este diferită funcţie de tipul constructiv şi de puterea de mărire a lentilelor incluse în aparat.

Metoda curentului de aer este mult mai operativă, dar

permite determinarea numai a diametrului mediu a fibrelor din proba supusă analizei.

Metoda are la bază comportarea diferită a fibrelor faţă de un curent de aer de o anumită presiune.

Modificarea presiunii curentului de aer se datorează porozităţii probei de fibre de masă constantă introdusă într-un recipient de volum constant, iar porozitatea este cu atât mai mare cu cît grosimea fibrelor este mai mare.

a b

Fig. IV.3. Principiul metodei curentului de aer

1 – cilindru; 2 – pereţi perforaţi; 3 – probă de fibre

Principiul metodei curentului de aer este redat schematic în figura IV.3. Proba de fibre 3 de masă constantă introdusă într-un volum constat (delimitat de pereţii perforaţi 2 ai cilindrului 1) este străbătută de un curent de aer, care la intrare în probă are presiunea P1, iar la ieşire presiunea P2 , respectiv P2

’. Întotdeauna se produce o scădere de presiune datorată

porozităţii probei. Cu cât fibrele sunt mai subţiri (figura IV.3a), cu atât numărul lor (în aceeaşi masă) este mai mare şi obstacolul format de fibre va fi mai compact şi rezistenţa probei de fibre faţă de curentul de aer va fi mai mare. În cazul unei probe cu fibre mai groase (figura IV.3b), proba care constituie obstacolul va fi mai puţin compactă şi va opune o rezistenţă mai mică în calea curentului de aer, ceea ce va face ca presiunea măsurată la ieşire să fie mai mare (P2

’ >P2) şi implicit diferenţa de presiune mai mică.

P1 P1

P2 P’2

1

2 3

3

2

2 2

Fibre textile

54 Aprecierea porozităţii, a diametrului se face prin măsurarea

scăderii presiunii aerului în timpul străbaterii probei şi se calculează cu relaţia:

21 ppkd−

=

relaţie în care k reprezintă o constantă a aparatului. Cele mai cunoscute aparate care funcţionează pe principiul curentului de aer sunt aparatele Micronaire pentru determinarea diametrului fibrelor de lână şi aparatele Micronaire pentru analiza fibrelor de bumbac.

Aparatul Micronaire, a cărui schemă de principiu este prezentată în figura IV.4 se compune din: pompa 3 pentru aspirarea aerului; un recipient care menţine presiunea constantă în timpul măsurării, presiune a cărei valoare de regim se reglează cu ventilul 4 şi se apreciază prin nivelul H la care se ridică plutitorul 5 în coloana 6; recipientul cilindric 2 prevăzut cu un dop cilindric 1 între care se introduce proba de fibre; manometrul cu alcool propilic 7 prevăzut cu o scară gradată.

Fig.IV.4. Schema aparatului Micronaire pentru lână

1 – cilindru detaşabil; 2 – cilindru fix; 3 – aspirator;

4 – ventil; 5 – plutitor; 6 – tub de sticlă;

7 – coloană cu alcool

Iniţial prin deschiderea robinetului 4 se stabileşte presiunea de regim (conform indicaţiilor din cartea tehnică a aparatului) urmărindu-se nivelul H la care se ridică plutitorul, după care se introduce proba cântărită în cilindrul 2 şi se delimitează volumul constant prin înfiletarea dopului 1. Corespunzător presiunii de regim din coloana 6 se citeşte pe scara manometrului 7 diferenţa dintre presiunile aerului de la intrarea şi ieşirea din probă.


55

IV.1.3.2. Determinarea ariei secţiunii transversale a fibrelor

Pentru determinarea ariei secţiunii transversale a fibrelor se utilizează două metode: metoda planimetrică şi metoda gravimetrică.

Ambele metode presupun desenarea conturului secţiunii transversale a fibrelor cu ajutorul unui lanametru sau a unui microscop optic dotat cu un dispozitiv de desenat imaginea.

Metoda gravimetrică se bazează pe proporţionalitatea dintre aria secţiunii fibrei şi masa hârtiei omogene (de obicei calc) pe care a fost desenat conturul.

Dacă se notează cu: Af – aria secţiunii fibrei; mf – masa hârtiei omogene pe care s-a desenat conturul secţiunii fibrei; A – aria de referinţă, de valoare cunoscută; m – masa hârtiei corespunzătoare desenului ariei de referinţă;

Atunci:

fff mkmmAA ⋅=⋅=

în care k reprezintă constantă gravimetrică a hârtiei omogene, respectiv aria unităţii de masă a hârtiei.

Metoda planimetrică se bazează pe proporţionalitatea dintre aria unei suprafeţe şi numarul de diviziuni înregistrate cu ajutorul unui aparat, care poartă denumirea de planimetru. Şi această metodă presupune desenarea conturului secţiunii transversale precum şi a unei suprafeţe de referinţă şi planimetrarea ambelor suprafeţe.

IV.1.3.3. Determinarea indicilor specifici de apreciere a grosimii fibrelor

Determinarea indicilor de fineţe a fibrelor presupune

determinarea masei şi lungimii totale a fibrelor din proba analizată. Metodele folosite, diferă funcţie de modul de determinare a lungimii fibrelor, mod care este specific fiecărui tip de fibră. Între cele mai utilizate metode, se menţionează: metoda măsurării individuale, metoda segmentării şi metoda sortării fibrelor pe clase de lungimi.

Fibre textile

56 Metoda măsurării individuale a lungimii fibrelor se practică

pentru fibre lungi, fibre a căror lungime se poate determina cu precizie prin această metodă. Metoda presupune determinarea lungimii individuale a fibrelor din probă şi a masei tuturor fibrelor măsurate. Relaţiile utilizate în acest caz sunt:

ntex LLLL

MT++++

=.....321

[ g/km, sau mg/m ]

nden LLLL

MT++++

=.....321

[ g/9 km, sau mg/9 m ]

MLLLLNm n++++

=....321 [ m/g, sau mm/mg ]

în care: L1, L2,...Ln – lungimile individuale ale tuturor fibrelor

din probă; M – masa totală a probei.

Metoda segmentării se practică pentru fibre scurte şi fără ondulaţii, cum ar fi bumbacul şi fibrele liberiene. Metoda presupune îndreptarea, paralelizarea fibrelor din probă şi segmentarea fasciculului (fig. IV.5) astfel încât toate fibrele din segment să aibă aceeaşi lungime, egală cu lungimea de segmentare Ls.

Fig. IV. 5. Metoda segmentării

Segmentarea se realizează cu ajutorul unor dispozitive

speciale, prevăzute cu două cuţite paralele, numite ghilotine. Distanţa dintre cuţite, care determină lungimea de segmentare, este de regulă de 10 mm.

Pentru determinarea indicilor specifici este necesar să se stabilească masa segmentului şi numărul de fibre existente în segment. La bumbac numărul de fibre se determină cu ajotorul unui microscop optic, iar la fibrele liberiene cu ajorulul unei lupe.

Ls


57

Fig. IV. 6. Modul de stabilire a numărului de fibre din segment a – fibre unitare; b – fibre multiple

În cazul fibrelor liberiene tehnice la stabilirea numărului de fibre trebuie să se ţină seama de gradul de divizare (fig. IV.6). Astfel, se consideră fibre unitare cele fără ramificaţii, sau cu ramificaţii scurte. Ramificaţii scurte sunt considerate cele a căror lungime este mai mică decât jumătate din lungimea segmentului. La fibrele la care divizarea se realizează pe o lungime mai mare, fiecare ramificaţie se ia în considerare ca fibră unitară.

Dacă se cunoaşte masa segmentului şi numărul de fibre conţinute în segment atunci indicii specifici se calculează cu relaţiile:

fstex nL

MT⋅

= [ g/km, sau mg/m ]

fsden nL

MT⋅

= [ g/9 km, sau mg/9 m ]

MnL

Nm fs ⋅= [ m/g, sau mm/mg ]

în care: Ls – lungimea de segmentare; nf – numărul de fibre din segment; M – masa segmentului. Metoda sortării constă în sortarea fibrelor din probă în clase

de lungimi cunoscute şi determinarea numărului de fibre din fiecare clasă, precum şi masa fiecărei clase.

Această metodă poate fi aplicată cu succes la fibrele de bumbac, atunci când sortarea acestora se realizează cu fibrometru

Fibre textile

58

mecanizat. Cu acest aparat se pot forma grupe de fibre cu un interval dintre centre de o,25 mm. Sortarea realizată cu fibrometru mecanizat este precisă, iar clasele de fibre (fig. IV.7) sunt depuse ordonat pe o bandă de contrast, ceea ce permite stabilirea cu precizie a numărului de fibre din fiecare clasă.

Fig. IV. 7. Reprezentarea schematică a fibrelor

sortate în clase de lungimi cunoscute

De asemenea, pentru fiecare clasă de fibre se pot determina şi alte caracteristici, cum ar fi rezistenţa la tracţiune, în final stabilindu-se variaţia caracteristicii analizate în funcţie de lungimea fibrelor.

După cum rezultă din figura IV. 7, dacă se notează cu: li – lungimea medie a fibrelor din clasa i; mi – masa fibrelor din clasa i; ni – numărul fibrelor din clasa i;

atunci pentru fiecare clasă de fibre se pot calcula indicii de grosime cu relaţiile:

ii

itex nl

mTi ⋅

= [g/km, sau mg/m]

ii

iden nl

mTi ⋅

= [ g/9 km, sau mg/9 m]

i

iii m

nlNm ⋅= [ m/g, sau mm/mg]

l1 l2 l3 li l

m1 m2 m3 mi mk

n1 n2 n3 ni nk


59

Metoda permite calcularea grosimii medii a fibrelor din probă, dar şi a dispersiei acesteia funcţie de lungimea fibrelor din probă:

ii

k

i

i

k

itex

nl

mT

⋅=

∑

∑

=

=

1

1 [ g/km, sau mg/m]

ii

k

i

i

k

iden

nl

mT

⋅=

∑

∑

=

=

1

1 [ g/9 km, sau mg/9 m]

i

k

i

ii

k

i

m

nlNm

∑

∑

=

=

⋅=

1

1 [m/g, sau mm/mg]

IV.2. LUNGIMEA FIBRELOR

IV.2.1. Consideraţii generale

Este un parametru care stă la baza proiectării firelor, a alegerii

sistemului de filare (cardat sau pieptănat), a reglajelor maşinilor din filaturi, precum şi a destinaţiei loturilor de fibre.

Din punct de vedere a lungimii, fibrele textile se împart în: • fibre cu lungime nederminată; • fibre cu lungime determinată. Fibre cu lungime nedeterminată, numite şi filamente, sunt

considerate acele fibre naturale sau chimice a căror lungime este dependentă doar de mărimea formatului de depozitare (ex: gogoaşa în cazul mătăsii naturale sau bobina în cazul firelor filamentare chimice). Fibrele cu lungime determinată cuprind trei mari categorii: – fibre de lungime mică – fibrele a căror lungime este de până la 60 mm. Din această categorie fac parte fibrele de bumbac, fibrele chimice tip bumbac, celulele liberiene; asemenea fibre se prelucrează pe utilaje specifice filaturilor de bumbac;

Fibre textile

60

– fibre de lungime medie – fibrele a căror lungime este cuprinsă între 60 – 150 mm. Din această categorie fac parte majoritatea părurilor animale precum şi fibrele chimice tip lână. Aceaste fibre se prelucrează pe utilajele specifice filaturilor de lână; – fibre de lungime mare – fibrele a căror lungime este mai mare de 150 mm, cum ar fi fibrele liberiene tehnice (fuiorul şi câlţii), părul de cabaline, etc.; se prelucrează pe utilajele specifice filaturilor de fibre liberiene.

Lungimea fibrelor prezintă importanţă deosebită mai ales în cazul fibrelor fibrelor scurte şi a celor de lungime medie. Fibrele de lungime mare, în cele mai frecvente cazuri, sunt supuse reducerii lungimii, prin tăiere, înaintea introducerii în procesul de filare. Operaţia de segmentare se realizează la diferite lungimi, funcţie de fluxul tehnologic de prelucrare şi se poate continua şi în unele faze ale procesului de prelucrare. Un exemplul îl constituie fuioarele a căror lungime, dacă este mai mare de 1,5 m, sunt segmentate la lungimi de pâna la 1m, lungimi adecvate alimentării la maşina de pieptănat. Alegerea celei mai adecvate linii tehnologice de filare se face în baza parametrilor de lungime ai fibrelor. Astfel, se recomandă ca prin flux tehnologic cu proces de pieptănare să se prelucreze fibrele lungi. De exemplu, fibrele de lână cu lungime mai mare de 80 mm se prelucrează, în general, prin procedeu pieptănat, cele cu lungimea mai mare de 40 mm prin procedeu semipieptănat, iar cele cu lungimea cuprinsă între 30 şi 60 mm prin procedeu cardat. Parametrii tehnologici reglabili din filatură, cum ar fi vitezele de lucru, ecartamentele, coeficienţii de torsiune ş.a., se stabilesc în primul rând pe baza cunoaşterii cu precizie a dimensiunii fibrelor. La toate maşinile din fluxul tehnologic de filare ecartamentele (distanţele între organele care conlucrează) se stabilesc în funcţie de lungimea fibrelor. Pentru firele, semitorturile şi pretorturile care se prelucrează din fibre mai lungi se pot folosi torsiuni mai mici, ceea ce se va reflecta pozitiv în productivitatea maşinilor respective. Odată cu creşterea lungimii fibrelor creşte suprafaţa de contact dintre acestea, ceea ce, facilitează consolidarea, respectiv fixarea fibrelor în structură, chiar şi la torsiuni mai mici.


61

Lungimea fibrelor influenţează foarte multe caracteristici ale firelor, între care: rezistenţa la tracţiune, pilozitatea, gradul maxim de filabilitate, densitatea de lungime şi neuniformitatea acesteia.

Rezistenţa la tracţiune a firelor este cu atât mai mare cu cât lungimea fibrelor este mai mare. Fibrele lungi au o mai bună capacitate de a se fixa în strucura firului participând astfel cu propria rezistenţă la rezistenţa firului. Pentru ca o fibră să se fixeze este necesar ca ea să formeze cel puţin 3–4 spire, ceea ce se realizează cu atât mai uşor cu cât fibrele sunt mai lungi. La bumbac, s-a stabilit teoretic, că o creştere a lungimii fibrelor cu 1 mm determină o creştere a rezistenţei firelor cu 1%. S-a demonstrat însă, că o creştere a lungimii fibrelor cu 5 mm determină o creştere a rezistenţei firului cu 20%. S-a constatat de asemenea, că fibrele de bumbac cu o lungime de până la 12,5 mm nu se fixează în fir şi nu participă la rezistenţa acestuia, ele fiind fibre de umplutură.

Pilozitatea firelor – caracteristică de suprafaţă a firelor filate exprimată prin numărul capetelor şi a buclelor de fibre care ies din înşiruirea torsionată care constituie corpul firului – este determinată în cea mai mare măsură de lungimea fibrelor. Cu cât fibrele sunt mai scurte, capetele de fibre dintr-o înşiruire dată sunt mai numeroase şi implicit şi numărul capetelor de la exteriorul firului este mai mare, adică pilozitatea firelor este mai mare.

Densitatea de lungime a firelor este de asemenea dependentă de lungimea acestora. Din fibre cu lungime mare se pot obţine fire mai fine. Pentru bumbac, Rorich a demonstrat că o creştere a lungimii fibrelor cu 1 mm oferă posibilitatea obţinerii unor fire cu 3 până la 10 numere metrice. Uniformitatea densităţii de lungime a firelor, în special a celor filate prin procedee clasice este de asemenea influenţată de lungimea fibrelor şi de neuniformitatea acestei caracteristici. Cunoaşterea cu precizie a parametrilor de lungime ai fibrelor care urmează a se prelucra constituie o necesitate obiectivă în vederea realizării unor produse competitive atât sub aspect calitativ cât şi economic.

Fibre textile

62

IV.2.2. Metode si aparate de măsurare a lungimii fibrelor

Pentru determinarea lungimii fibrelor se folosesc trei categorii de metode:

♦ metode de măsurare individuală; ♦ metode bazate pe sortarea fibrelor în clase de lungimi

cunoscute; ♦ metode care au la bază înregistrarea grafică a diagramelor

de distribuţie şi/sau cumulative. Pentru fiecare metodă sunt elaborate normative specifice

fiecărui tip de fibră care urmează a fi analizat. Respectarea tuturor condiţiilor indicate în aceste normative este obligatorie pentru toţi operatorii, prin aceasta asigurându-se obţinerea unor rezultate precise şi totodată reproductibile.

IV.2.2.1. Metode de măsurare individuală

Toate metodele care se bazează pe principiul măsurării individuale sunt precise, dar prezintă dezavantajul că nu sunt operative.

Asemenea metode se aplică la fibrele liberiene, fibrele de lână şi la fibrele chimice. În cazul măsurării individuale a lungimii fibrelor ondulate, una din condiţiile de bază, care trebuie respectată, este cea de îndreptare a fibrelor până la suprimarea ondulaţiilor.

Măsurarea lungimilor individuale se poate realiza prin: – metoda manuală; – metoda cu aparate.

Metoda manuală

Această metodă presupune măsurarea lungimii fibrelor cu ajutorul unei rigle. Pentru fibrele ondulate, pe lângă riglă, se foloseşte o placă de contrast pe care se depune un strat de glicerină sau vaselină albă. Fibrele introduse în acest strat pot fi corect îndreptate fără a suferii deformaţii. Anularea ondulaţiilor este posibilă deoarece stratul de glicerină (vaselină) măreşte forţa de adeziune dintre fibră şi placa de contrast, forţă care devine mai mare decât forţa de descreţire a fibrei.


63

În baza valorilor obţinute în urma măsurătorilor, prin metode statistice, se determină parametrii de lungime (lungimea medie, lungimea mod, etc.) precum şi indicii de neuniformitate.

Metode de măsurare a lungimilor individuale cu aparate

Pentru reducerea timpului de analiză, au fost concepute aparate care grupează valorile măsurate în clase chiar în timpul determinărilor.

Asemenea aparate, frecvent folosite pentru determinarea lungimii fibrelor de lână, sunt aparatul Sinus şi aparatul Wira.

Aparatul Sinus tip 4-10-2/b (figura IV.8) se compune din: – sistemul de prindere elastică a probei reprezentative 1

(măsuţa transportoare şi clapeta de presare), care asigură îndreptarea fibrei în timpul extragerii din probă;

– sistemul de măsurare, alcătuit din rigla 2 şi claviatura cu clapete 3 (lăţimea clapetelor - 5 mm determină precizia de măsurare);

– sistemul de înregistrare a rezultatelor format din rezervoarele cu bile 5, mecanismele de debitare a bilelor şi planul înclinat prevăzut cu canale 4; un mecanism de debitare a bilelor şi un canal din planul înclinat.

Fig. IV.8. Schema de principiu a aparatului Sinus [9] 1 – sistem de fixare a probei; 2 – riglă; 3 – claviatură; 4 – plan înclinat cu canale; 5 – rezervor cu bile; 6 – placă opritoare; 7 – sertar colector; 8 - discuri debitoare;

9 – sitem de pârghi; 10 – contor

Fibre textile

64

Fig. IV. 9. Schema de principiu a funcţionării aparatului Sinus

li – lungimea medie a claselor; fi – frecvenţa absolută 1 – masă alimentatoare; 2 – sistem de presare cu arc; 3 – claviatură;

4 – pensetă; 5 – plan înclinat cu canale

Funcţionarea acestui aparat poate fi explicată în baza schemei din fiigura IV.9.

Cu o pensetă (4) se extrage manual câte o fibră din proba reprezentativă prin deplasarea acesteia deasupra claviaturii (3). În momentul în care capătul posterior al fibrei scăpa de sub clapeta de presare (2) a sistemului de fixare a probei, se opreşte deplasarea pensetei şi cu vârful acesteia se apasă clapeta corespunzătoare lungimii de fibră măsurată.

Deasupra claviaturii se află rezervoarele pline cu bile (fiecărei clapete din claviatură îi corespunde câte un rezervor cu bile şi un canal în planul înclinat),

Prin apăsarea pe o clapetă se debitează o singură bilă, bilă care se va rostogoli în canalul planului înclinat (5), marcându-se astfel lungimea fibrei.

Lăţimea claselor reprezintă intervalul dintre centrele claselor, deci în timpul măsurării lungimii se face şi reducerea la clase, adică la sfârşitul măsurătorilor se stabileşte lungimea medie a fiecărei clase (poziţia fiecărui canal) şi frecvenţa absolută a claselor (numărul de bile din fiecare canal).

Modul de repartiţie al bilelor în planul înclinat indică forma diagramei de distribuţie.


65

Aparatul Wira (figura IV.10.) se deosebeşte de Sinus, prin aceea că marcarea lungimii fibrelor nu se face cu ajutorul bilelor şi a clapetelor dispuse în lungul aparatului, ci printr-un sistem electromagnetic.

Fig. IV. 10. Schema de principiu a aparatului Wira li – lungimea medie a claselor; fi – frecvenţa absolută

1 – masă alimentatoare; 2 – sistem de presare; 3 – traductor, detector de lungime; 4 – sistem de ghidare a pensetei; 5 – pensetă; 6 – hârtie de înregistrare

Măsurarea lungimilor individuale, care se realizează tot prin

extragerea succesivă a fibrelor, cu ajutorul unei pensete, din proba reprezentativă fixată elastic.

Penseta (5) nu este deplasată manual, ci prin intermediul unui cilindru (4) prevăzut cu un şanţ elicoidal în care se introduce vârful pensetei. Pe fibra a cărei lungime urmează a se determina se aşează un braţ uşor care îi frânează deplasarea, îndreptând-o. Atunci când capătul posterior al fibrei scapă de sub controlul braţului, cilindrii (3) fac contact, comandând prin intermediul unui unui circuit electric oprirea cilindrului şi implicit oprirea deplasării pensetei. Poziţia pensetei indică lungimea măsurată. Prin ridicarea pensetei valorile obţinute vor fi preluate de un contor care le marchează împărţindu-le în clase cu distanţa dintre centre de 5 mm. Aparatul este prevăzut cu o hârtie de înregistrare (6) pe care, cu ajutorul unei peniţe, se marchează prin puncte, valorile individuale ale lungimilor ordonate pe clase.

Acest aparat, de provenienţă maghiară, este mai precis, dar mai greu de întreţinut, datorită contactelor făcute la fiecare măsurătoare.

Fibre textile

66

V.2.2.2. Metode de măsurare a lungimii fibrelor

prin sortare în clase de lungimi cunoscute

Pentru reducerea duratei de analiză se folosesc aparate, numite sortatoare, sau clasificatoare de lungime, cu ajutorul cărora fibrele din proba reprezentativă sunt sortate în clase de lungimi cunoscute. În toate cazurile fibrele din proba reprezentativă sunt paralelizate – în unele cazuri fiind necesară şi realizarea capătului drept – şi apoi suouse sortării.

Sortatoarele sunt specifice fiecărui tip de fibră. Se ceosebesc în ceea ce privesc parametrii de lucru, respectiv distanţa între diferite organe de lucru. Cele mai multe variante au fost concepute pentru determinarea lungimii fibrelor de bumbac.

Clasificatoare cu piepteni (sortatoare cu piepteni) Aceste aparate sunt formate dintr-un set de barete cu ace

dispuse echidistant într-un suport-cadru. Există două variante constructive şi anume:

– sortatoare cu câmp simplu de ace (saortatoare Bayer); – sortatoare cu câmp dublu de ace (sortatoare Johansen). În ambele cazuri, sortarea fibrelor pe clase de lungimi se

realizează în faze succesive (figura IV.11).

Fig. IV.11. Schema sortării fibrelor


67

Într-o primă fază se introduce proba de fibre, care au fost în prealabil paralelizate, într-un câmp cu ace cu ajutorul unui dispozitiv special sub formă de furculiţă.

Cu o pensetă specială se extrag succesiv grupe de fibre din câmp şi se transferă într-un alt câmp (faza a doua). Iniţial se extrag toate fibrele a căror capete ies în afara baretei din faţă, apoi se coboară prima baretă şi se extrag fibrele care ies în afara baretei 2 şi operaţia continuă. Fibrele extrase se introduc în cel de-al doilea câmp, astfel încât, capetele tuturor fibrele să fie aliniate la nivelul primei barete, adică se realizrază practic mănunchiul “capăt drept”.

Sortarea se realizează prin extragerea claselor de fibre din mănunchiul “cap drep” introdus în câmpul de piepteni (faza 3). Manual sau mecanic se coboară primul rând de ace şi se extrag cu penseta fibrele care ies din câmpul cu ace, deci sortarea se face începând cu fibrele cele mai lungi. Operaţia se repetă până la epuizarea tuturor fibrelor.

Fig. IV.12 Clase de fibre sortate după lungime

Fibrele astfel extrase se depun pe o bandă de contrast, obţinându-se în final k clase de fibre (fig. IV.12) de lungimi cunoscute. Diferenţa dintre lungimile medii ale fibrelor ce aparţin claselor vecine (intervalul dintre clase - b) este egală cu distanţa dintre baretele câmpului de ace. La sortatoarele cu câmp simplu de ace precizia de sortare este de 2 mm.

Frecvenţa fibrelor din fiecare clasă se poate stabili fie prin numărarea fibrelor din fiecare clasă (frecvenţa după număr) fie prin determinarea masei fibrelor sortate (frecvenţa după masă).

La sortatoarele cu câmp dublu de ace (figura IV.13) modul de ordonare şi de sortare al fibrelor este similar cu cel prezentat la sortatoarele cu câmp simplu, cu deosebirea că îndepărtarea baretelor

1 2 k i

Fibre textile

68

din zona activă se realizează prin ridicarea respectiv coborârea succesivă a baretelor din câmpul superior şi cel inferior.

b

Fig. IV.13. Sortatorul cu câmp dublu de ace [14] b – intervalul dintre centrele claselor

Construcţia sortatoarelor cu câmp dublu permite micşorarea

distantaţei dintre acele baretelor succesive, ceea ce asigură obţinerea unui interval mai mic dintre centrele claselor şi implicit o precizie mai mare a parametrilor de lungime calculaţi. Precizia de sortare la asemenea aparate este de 1 mm.

Clasificatorul cu cilindrii (Aparatul Jukov)

Metoda Jukov [9] se utilizează pentru determinarea lungimii fibrelor de bumbac, şi cuprinde următoarele faze de lucru: – realizarea mănunchiului cap drept;

– sortarea fibrelor din mănunchiului, pe clase de lungime cunoscute; – stabilirea frecvenţelor pentru fiecare clasă de lungime; – prelucrarea rezultatelor.

Din proba reprezentativă se prelevează o probă de analiză, de masă dependentă de lungimea fibrelor (cca. 30 mg), care se ordonează într-un mănunchi cap drept cu ajutorul unei plăci şi a unei cleme de construcţie specială.

Figura IV.14.

Realizarea mănunchiului cap drept [9]

1 - clemă; 2 - mănunchi; 3 - placă; 4 şi 5 – opritoare


69

După ordonare, fibrele sunt preluate cu aceeaşi clemă şi transferate în sortator. Opritoarele 4 şi 5 ale plăcii (fig.IV.14) asigură prinderea corectă a capătului drept al mănunchiului.

În figura IV.15 este prezentată schema aparatului Jukov precum şi modul de aşezare al mănunchiului între cilindrii sortatori.

Fig. IV.15. Schema de pricipiu a aparatului Jukov 1,2 – cilidrii; 3 –şurub melc-roată melcată;

4 – manivelă; 5 – clemă; 6 – opritorul clemei; 7 – placă opritoare; 8 – suport; 9 mănunchi cap drept

Mănunchiul 9 se introduce între cilindrii 1 şi 2, astfel încât capătul drept să fie la o distanţă de 9 mm faţă de linia de prindere a cilindrilor. În acest scop clema port-probă 5 se sprijină pe suportul 8, iar opritorul acesteia pe placa opritoare 7 a aparatului.

La aparatul Jukov sortarea începe cu fibrele cele mai scurte. Principiul de sortare este redat în figura IV.16.

Fig. IV.16 Principiul de sortare cu aparatul Jukov

1,2 - cilindrii sortatori; 3 – transmisia şurub melc-roată melcată; 4 – manivelă; 5 – clemă; N – forţe a apăsare

Fibre textile

70

Cu clema 5 se prinde capătul drept al mănunchiului şi se extrage prima clasă, care conţine numai fibre scurte, respectiv fibre care nu au fost reţinute de cilindrii. Aceasta este posibil deoarece forţa normală de apăsare a probei (N1) exercitată de cilindrii este mai mare comparativ cu forţa (N2) exercitată de clemă.

Prin rotirea manuală, în sens adecvat, a manivelei 4, mecanismul şurub melc-roată melcată 3 transmite, prin intermediul unui lanţ cinematic, mişcarea de rotaţie spre cilindrii sortatori, care la rândul lor vor asigura înaintarea mănunchiului de fibre. La fiecare rotaţie a manivelei mănunchiul înaintează cu 1 mm.

Sortarea se realizează în clase cu distanţa dintre centre de 2 mm. Manivela se roteşte de două ori, mănunchiul înaintează cu 2 mm, făcându-se o nouă sortare, după care fibrele astfel extrase se depun pe o placă pluşată, Se continuă astfel extragerea câte unei clase de fibre pănâ când toate fibrele din probă au fost sortate.

Sortarea prin această metodă nu permite stabilirea frecvenţei fibrelor după număr. Frecveţele se stabilesc după masa fibrelor din fiecare clasă.

Sortarea realizată cu aparatul Jukov nu este foarte precisă. Din analiza lungimii fibrelor din fiecare clasă s-a constatat că dintr-o anumită clasă, numai 46 % din totalul fibrelor sunt de lungimea corespunzătoare clasei respective, 17 % sunt fibre mai scurte cu 2 mm, deci fibre care ar trebui să facă parte din clasa vecină inferioară, iar 37 % sunt fibre mai lungi cu 2 mm, deci în mod normal aceste fibre corespund clasei vecine superioare.

Din acest motiv, după stabilirea masei fiecărei clase sortate se impune recalcularea, respectiv corectarea acesteia.

Fibrometrul mecanizat (fig. IV.17, a) este destinat

determinării lungimii fibrelor de bumbac. Principalele elementele de lucru ale acestui aparat sunt doi

cleşti cu ajutorul cărora se realizează atât mănunchiul cap drept cât şi sortarea în clase de lungimi cunoscute. Mănunchiul de fibre cap drept 3 se fixează elastic în cleştele mobil 1.


71

Fig. IV.17. Principiul sortării

fibrelor cu fibrometru mecanizat [14] 1 – cleşte mobil;

2 – cleşte fix; 3 – mănunchi cap drept;

4 – bandă; 5 – suportul cleştelui

mobil; 6 – limitator de cursă;

7 – clasă de fibre.

Sortarea se realizează ciclic. La fiecare ciclu, din probă se

extrage câte o clasă de fibre de către cleştele fix 2, care se deschide şi se închide periodic.

Pe parcursul unui ciclu, cleştele mobil execută două mişcări de translaţie:

• o mişcare alternativă, de apropiere şi de retragere faţă de cleştele fix, mişcare pe care o execută împreună cu suportul său 5;

• o mişcare de avans faţă de suport . Mişcările celor doi cleşti trebuie perfect sincronizate. La fiecare ciclu, cleştele fix reţine câte o clasă, prin extragerea fibrelor din mănunchiul cap drept. În acest scop cleştele mobil împreună cu suportul său şi proba de fibre se apropie de cleştele fix. Când ajunge în poziţia cea mai apropiată (cursa este limitată de opritorul 6) cleştele fix trebuie să fie deschis. Înainte de a se retrage cleştele mobil, cel fix se închide, reţinând fibrele a căror capete au ajuns până la linia sa de prindere (fig. IV.17 b). Fibrele reţinute 7, sunt depuse pe banda de contrast 4.

Cleştele mobil se retrage numai cu fibrele care sunt mai scurte decât distanţa dintre cei doi cleşti. În cursa următoare cleştele

Fibre textile

72

avansează faţă de suport deoarece un sistem de avans asigură culisarea sa în suportul său, deci distanţa între cleşti în această cursă va fi mai mică decât în cea anterioară.

Avansul cleştelui port – probă (cleştele mobil) determină precizia de măsurare – deci intervalul între clase. El poate fi reglat de la 0,125 mm până la 2 mm. După fiecare ciclu de sortare, banda de contrast 4 se deplasează (perpendicular pe planul desenului), prin aceasta clasele de fibre sunt depuse sub formă de grupe distincte.

Sortarea fibrelor cu fibrometru mecanizat prezintă următoarele avantaje:

• se pot obţine clase de fibre cu intervale foarte mici între centre;

• sortarea este precisă, nefiind necesară recalcularea frecvenţei;

• fibrele sunt depuse ordonat pe banda de contrast. Sortarea precisă şi depunerea ordonată a fibrelor pe banda de

contrast oferă posibilitatea stabilirii frecvenţei după numărul fibrelor din fiecare clasă, precum şi posibilitatea determinării pentru fiecare clasă şi a altor caracteristici (fineţea, rezistenţa, gradul de maturitate etc) ale fibrelor. Toate acestea permit analiza variaţiei caracteristicilor investigate în funcţie de lungimea fibrelor.

O astfel de sortare corectă şi ordonată, permite observarea clasei cu cele mai numeroase fibre, deci se poate aprecia foarte repede lungimea mod a probei analizate.

Pentru stabilirea corectă, cu exactitate a a lungimii mod se aplică o metodă specifică acestui aparat, şi anume:

- se determină masele fiecărei clease; - se stabileşte clasa cu masa maximă (Ml); - se compară aceasta cu masele claselor vecine. Dacă: Ml-b > Ml+b , atunci Lmod = l Ml-b < Ml+b , atunci Lmod = l+ b/2


73

IV.2.2.2.1. Parametrii de lungime ai fibrelor textile

Atât în urma măsurătorilor individuale, cât şi a celor efectuate cu ajutorul sortatoarelor se stabilesc următoarele valori: – lungimile medii ale claselor de fibre; – frecvenţele din clase (după numărul de fibre sau după

masa fibrelor din fiecare clasă). Cu ajutorul acestor valori se pot calcula următorii parametrii

de apreciere a lungimii fibrelor: lungimea medie, lungimea mod, lungimea medie superioară, lungimea filatorului ş.a.

Lungimea medie a fibrelor ( L ) Lungimea medie reprezintã media lungimilor tuturor fibrelor

analizate. În cazul grupãrii valorilor în clase, acest parametru se calculeazã cu relaţia:

∑

∑ ⋅=

−

max

min

max

min

l

li

l

lii

f

flL

în care: li - lungimea medie a fibrelor din clasa i, în mm;

fi - frecvenţa fibrelor din clasa i (după număr, sau după masă);

lmin - lungimea medie a fibrelor din clasa de fibre cu lungimea cea mai mică, în mm; lmax - lungimea medie a fibrelor din clasa de fibre cu lungimea cea mai mare.

Lungimea medie este un parametru care poate fi utilizat pentru aprecierea lungimii tuturor fibrelor. Pentru aprecierea dimensiunii longitudinale a fibrelor de lână se apelează frecvent la lungimea medie ponderată ariei secţiunii transversale a fibrelor – lungimea Hauteur (LH) sau la lungimea medie ponderată masei fibrelor – lungimea Barbe (LB):

Fibre textile

74

∑

∑

⋅

⋅⋅=

−

max

min

max

min

l

lii

l

liii

H

nA

lnAL

∑

∑ ⋅=

−

max

min

max

min

l

li

l

lii

B

M

lML

în care: Ai – aria medie a secţiunilor transversale a fibrelor din clasa i; ni – numărul de fibre din clasa i; li – lungimea medie a fibrelor din clasa i; Mi – masa fibrelor din clasa i.

Relaţia de legătură între cele două lungimi se calculează cu relaţia:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⋅=

−−2

1001 H

HBCv

LL

Lungimea mod ( Lmod )

Este un parametru care corespunde lungimii grupului cu cele

mai numeroase fibre, adică lungimea clasei cu frecvenţa maximă. Lungimea mod se poate determina direct din diagrama de

distribuţie (fig. IV.18), dar numai în cazul în care intervalele dintre centrele claselor sunt mai mici de 1 mm (b < 1 mm).


75

Fig. IV.18. Determinarea lungimii mod

din diagrama de distribuţie a lungimii fibrelor

În cazul în care intervalele între centrele claselor sunt mai mari de 1 mm (b >1 mm), lungimea mod se calculează cu relaţii specifice metodei aplicate şi tipului de fibră analizat. Astfel, în cazul sortării fibrelor de bumbac prin metoda Jukov, lungimea mod se calculează cu următoarea relaţie:

( )( ) ( )bllbll

bll

mmmmmmbblL

+−

−

−+−−⋅

+−= 5,0mod

în care: l - lungimea medie a fibrelor din clasa cu frecvenţă

maximă, în mm; b - intervalul dintre centrele claselor, în mm; ml - masa fibrelor din clasa cu frecvenţa maximă, în mg; ml-b - masa fibrelor din clasa cu lungimea medie a fibrelor

egală cu l-b, în mg; ml+b - masa fibrelor din clasa cu lungimea medie a fibrelor

egală cu l+b, în mg; Dacă sortarea fibrelor de bumbac s-a realizat cu fibrometrul mecanizat, atunci pentru stabilirea valorii lungimii mod este necesar să se compare masele claselor vecine celei cu frecvenţa maximă. Dacă: ml-b > ml+b, atunci Lmod = l; ml-b ≤ ml+b, atunci Lmod = l+ b/2 relaţii în care: l, b, ml-b şi ml+b au aceleaşi semnificaţii ca în relaţiile prezentate anterior.

Fibre textile

76

Lungimii mod pentru fibrele de lână se determină cu relaţia:

4321

44332211mod ffff

flflflflL+++

⋅+⋅+⋅+⋅=

în care: l1, l2, l3, l4, – lungimile medii ale fibrelor din clasele cu

frecvenţele cele mai mari, în mm; f1, f2, f3, f4, – frecvenţele relative ale fibrelor din clasele

corespunzătoare, în %.

Lungimea medie superioară ( sL ) Lungimea medie superioară reprezintă lungimea medie a

fibrelor cu lungimea mai mare decât lungimea medie. Se calculează cu relaţia:

∑

∑

−

−⋅

=−

max

max

l

Li

l

Lii

S

f

flL

în care: L – lungimea medie a fibrelor din probă; lmax – lungimea medie a fibrelor din clasa de fibre cu

lungimea cea mai mare. Lungimea medie superioară este un parametru utilizat pentru

aprecierea lungimii fibrelor a căror diagramă de distribuţie prezintă asimetrie stânga (ex. fibrele de bumbac).

Lungimea comercială sau lungimea filatorului ( Lf ) Este un parametru de apreciere a lungimii fibrelor, specific

fibrelor de bumbac, care reprezintă lungimea medie a fibrelor a căror lungime este mai mare decât lungimea mod. Poartă denumirea de lungimea filatorului, deoarece, reglajele parametrilor de lucru din filaturi se fac în funcţie de această mărime.

Se calculează cu relaţia:


77

∑

∑ ⋅=

max

mod

max

mod

l

Li

l

Lii

f

f

flL

Lungimea stapel, utilizată pentru fibrele de bumbac, este

definită ca lungimea părţii reprezentative a unui mănunchi de fibre îndreptate şi paralelizate.

Lungimea span (SL) reprezintă lungimea de fibră cuprinsă

între linia de prindere a tuturor fibrelor, aşezate la întâmplare în lungul unei înşiruiri şi o linie paralelă cu aceasta, peste care se extinde un anumit procent din numărul total de fibre (de regulă 2,5% sau 50%). Lungimea span se utilizează pentru aprecierea lungimii fibrelor de bumbac şi indică modul în care se vor aşeza fibrele analizate într-un câmp de laminat, informaţie deosebit de importantă pentru un filator.

Lungimea nominală, sau lungimea de segmentare (Ln )

Este un parametru, consemnat pe toate loturile de fibre chimice şi reprezintă lungimea la care au fost segmentate filamentele în procesul de obţinere a fibrelor scurte. Operaţia de segmentare a filamentelor este astfel concepută încât fibrele rezultate să se caracterizeze printr-o anumită distribuţie, deci nu toate fibrele obţinute sunt de aceeaşi lungime. Din acest motiv valoarea medie a lungimii fibrelor diferă de valoarea nominală. Pentru industrie, un interes deosebit îl prezintă abaterea (a) lungimii medii faţă de lungimea nominală, care se calculează cu relaţia:

100⋅−

=n

n

LLLa (%)

în care: L – lungimea medie determinată, mm; Ln – lungimea nominală, mm.

Fibre textile

78

IV.2.2.2.2. Indici pentru aprecierea neuniformităţii lungimii fibrelor

Pentru aprecierea calitãţii fibrelor din punct de vedere al lungimii

se ţine seama atât de valorile parametrilor de lungime determinaţi, cât şi de neuniformitatea lungimii.

Există mai mulţi indici prin care se poate aprecia neuniformitatea lungimii, între care mai des utilizaţi sunt: coeficientul de variaţie, uniformitatea Hertel, uniformitatea fibrelor.

Coeficientul de variaţie (CVL ) Este un indice utilizat pentru aprecierea neuniformităţii

lungimii fibrelor la care se determină în mod curent lungimea medie. Se calculează cu relaţia:

100⋅=L

CV LL

σ (%)

în care: σL – abaterea medie pătratică; L – lungimea medie a fibrelor.

Uniformitatea Hertel Este un indice utilizat pentru aprecierea neuniformităţii

lungimii fibrelor a căror diagramă de distribuţie prezintă asimetrie stânga, cum este cazul fibrelor de bumbac. Se calculează cu relaţia:

100⋅=S

H LLU (%)

în care: L – lungimea medie a fibrelor din probă, în mm; sL – lungimea medie superioară a fibrelor, în mm.


79

Uniformitatea lungimii fibrelor (U) Acest indice, folosit pentru bumbac, se determină cu relaţia:

BLU ⋅= mod în care: Lmod – lungimea mod a fibrelor, mm; B – baza bumbacului, %.

Fig. IV.19. Reprezentarea grafică a bazei într-o diagrama de distribuţie

Baza este definită ca suma frecvenţelor relative pe un interval de 5 mm, interval în centru căruia se află clasa cu frecvenţa maximă (fig. IV.19). Diagrama de distribuţie a fibrelor de bumbac prezintă o asimetrie stânga, cu atât mult mai pronunţată, cu cît bumbacul are o lungime mai mare; baza este mai mare pentru bumbacul mai scurt. (B1), comparativ cu bumbacul mai lung (B2 ) sau a celui extralung (B3) (fig. IV.19).

Cu cât baza lungimii fibrelor este mai mare, ca atât neuniformitatea fibrelor este mai mică, deci neuniformitatea lungimii bumbacului lung este mai mare decât a bumbacului scurt. Cu toate acestea nu se poate face afirmaţia că bumbacul scurt este de preferat, deoarece lungimea mod a acestuia (Lmod 1) este mult mai mică decât lungimea mod (Lmod 2) a bumbacului lung, sau a celui extralung (Lmod3). Din aceste motivele, pentru aprecierea calităţii bumbacului din punct de al lungimii se ia în considerare produsul dintre lungimea mod şi bază ( BLU ⋅= mod ), adică uniformitatea lungimii fibrelor.

Fibre textile

80 Indicele de pufozitate (P) Este cunoscut şi sub denumirea de procent de fibre scurte

şi reprezintă suma frecvenţelor corespunzătoare claselor de fibre a căror lungime este mai mică decât o anumită valoare consemnată în standarde, fibre considerate nefilabile sau foarte greu filabile. La bumbac sunt considerate fibre scurte fibrele a căror lungime este mai mică de 15 mm, iar la lână cele cu lungimea sub 30 mm. Procentul de fibre scurte se calculează cu relaţia:

100⋅=M

MP fs (%)

în care: Mfs – masa fibrelor cu lungimea sub o anumită valoare; M – masa fibrelor din proba analizată.

IV.2.2.3. Metode de înregistrare a diagramelor

Pentru scurtarea timpului de analiză au fost concepute şi realizate aparate numite fibrografe cu ajutorul cărora se trasează diagramele de distribuţie şi/sau cumulative, din care prin metode grafice se determină parametrii de lungime ai fibrelor. Cele mai multe tipuri de fibrografe au fost concepute pentru determinarea lungimii fibrelor de bumbac. Probele, destinate analizei, sunt pregătite de dispozitive speciale care intră în componenţă aparatelor sau constitue anexe ale acestora. Fibrografele sunt prevăzute cu traductoare (mecanice, optice, capacitive), care sesizează şi transformă variaţia frecvenţei fibrelor în funcţie de lungimea acestora în semnale electrice şi cu sisteme de înregistrare a diagramelor.


81

Fibrograful românesc este destinat fibrelor de bumbac.

Acest aparat, a cărui schemă bloc este prezentată în figura IV.20, realizează pregătirea probei şi sortarea fibrelor cu un interval de 0,25 mm între centre claselor, stabileşte frecvenţele relative şi cumulate şi trasează diagrama de distribuţie (ni), diagrama frecvenţelor cumulate ( Σ ni) şi diagrama lungimilor cumulate ( Σ nili).

Fig. IV.20 Schema bloc a fibrografului românesc

Sortarea se realizează după principiul stabilit la fibrometru. Traductorul se bazează pe proporţionalitatea dintre mărimea

forţei frecare şi numărul fibrelor extrase din fasciculul cap-drept, prins elastic într-un cleşte.

În figura IV.21 sunt prezentate diagramele trasate de fibrograful românesc.

Fig IV.21. Diagrame trasate de fibrometrul românesc

Σnili

Σ ni

ni

Sortator Traductor

Fibre textile

82

Din diagrama de distribuţie se citeşte valoarea lungimii mod, respectiv lungimea corespunzătoare frecvenţei maxime. Acest lucru fiind permis, deoarece sortarea s-a realizat cu o precizie mare, de sub 1 mm.

Din diagramele cumulative se citesc frecvenţele cumulate ( Σ ni) şi lungimile cumulate ( Σ nili) corespunzătoare lungimii minime, maxime, iar lungimea mod se citeşte direct pe diagrama de distribuţie.

Se trasează pe diagrame lungimea mod şi se marchează punctele în care aceasta intersectează cele două diagrame cumulative (punctele a şi b), cu ajutorul cărora se calculează lungimea filatorului:

;max

mod

max

mod kba

n

lnL l

Li

l

Lii

f ==

∑

∑

Lungimea medie se calculează cu relaţia:

;max

min

max

min kfe

n

lnL l

li

l

lii

==

∑

∑

După calcularea lungimii medii se ridică o perpendiculară pe axa abciselor care va intersecta cele două diagrame cumulative în punctele c şi d, valori cu care se calculează lungimea medie superioară:

;max

max

kdc

n

lnL l

Li

l

Lii

s ==

∑

∑

În toate aceste ecuaţii k reprezintă o constantă a aparatului.


83

Fibrograful Uster este destinat determinării lungimii fibrelor de bumbac şi a fibrelor chimice a căror lungime nu depăşeşte 60 mm. Trasează numai diagrama cumulativă, din care prin metode grafice se determină parametrii de lungime ai fibrelor de bumbac. Aparatul este deservit de sortatorul Johansen (sortator cu câmp dublu de ace) cu ajutorul căruia fibrele din probă se ordonează sub forma unui mănunchi cap-drept.

Schema de principiu a fibrografului Uster este redată în figura IV. 22. Proba se introduce într-un palpator mecanic, un traductor format din două plăci cu profile speciale 1 şi 2 între care este delimitată fanta 3. Prin fanta 3 se trece mănunchiul cap-drept (perpendicular pe planul figurii care redă vederea frontală a fibrografului – figura IV.22,a) care este presat cu o forţă constantă de către plăcile traductorului.

a b

Fig. IV.22. Schema de principiu a fibrografului Uster

a – vedere frontală; b – vedere laterală 1,2 – plăcile traductorului; 3 – fantă; 4 – amplificator;

5 – dispozitiv de înregistrare

Odată cu trecerea probei, placa 1 oscilează, menţinând constantă forţa de apăsare şi prin aceasta detectând continuu grosimea mănunchiului de fibre. Traductorul se bazează pe principiul proporţionalităţii dintre frecvenţa cumulativă (numărul de fibre existent într-o anumită secţiune a mănunchiului) şi aria secţiunii transversale a mănunchiului. Oscilaţiile plăcii 1 sunt amplificate şi transmise dispozitivului de înregistrare a diagramei. Înregistrarea diagramei se realizează prin detectarea grosimii probei începând de la capul drept (bază) spre lungimea maximă a fibrelor. La baza mănunchiului grosimea este maximă, apoi scade treptat odată cu scăderea numărului de fibre.

Fibre textile

84

Din diagrama cumulativă se poate determina lungimea mod, care corespunde punctului de inflexiune al curbei, sau prin caltul, se poate trasa diagrama de distribuţie. Fibrograful Hertel (fig. IV.23.) trasează numai diagrama cumulativă şi este destinat determinării lungimii fibrelor de bumbac.

Dispune de un traductor optic (celulă fotoelectrică), a cărui funcţionare se bazează pe proporţionalitatea dintre intensitatea fluxului luminos care străbate o probă şi numărul de fibre existent în proba considerată.

Proba de fibre ordonată sub formă de mănunchi cap-drept 1 se

fixează în pieptene 2 al cadrului mobil 3. Prin ridicarea cadrului, mănunchiul trece prin faţa fantei peretelui opac 7.

Fluxul luminos, emis de sursa de lumină 4, străbate fascicolul de fibre fiind apoi captat de fotocelula 6. Intensitatea fluxului captat variază în funcţie de numărul de fibre ce trece prin faţa fantei. Variaţiile, sesizate de fotocelulă, sunt amplificate, transformate în variaţii de semnale electrice şi transmise sistemului de înregistrare.

Din diagrama frecvenţelor cumulate, trasate de acest fibrograf, se determină parametrii de lungime ai fibrelor analizate.

4

1

2

3

5

6

7

8

9

Fig.IV.23. Schema de principiu a fibrografului Hertel[14]

1 – mănunchi de fibre; 2 - pieptene; 3 – cadru;

4 – sursă de lumină; 5 – lentilă; 6 – fotocelulă;

7 – perete opac; 8 – amplificator; 9 – sistem de înregistrare


85 Fibrograful Jupiter (fig. IV.24.) este destinat analizei

lungimii fibrelor de bumbac. Trasează diagrama de distribuţie, din care prin metode grafice se determină parametrii de lungime. Traductorul este optic şi se bazează pe proporţionalitatea dintre numărul de fibre depuse pe o bandă de contrast şi intensitatea fluxului luminos reflectat de acestea. Aparatul este deservit de un sortatator (sortatorul Baals) care depune fibrele în ordinea lungimii de un tambur acoperit cu bandă pluşată de culoare neagră.

Prin rotirea tamburului 1, fibrele sunt aduse pe rând sub

incidenţa fluxului luminos emis de sursa 2. Intensitatea fluxului luminos reflectat de fibre şi captat de

fotocelula 3 variază continuu în funcţie de numărul fibrelor ce intră sub incidenţa fluxului luminos. Şi în acest caz, variaţiile sunt amplificate, transformate în semnale electrice şi redate grafic sub forma diagramei de distribuţie.

IV.2.2.4. Metode gravimetrice pentru determinarea lungimii medii a fibrelor

Aceste metode se pot aplica la fibrele cu ondulaţii reduse, care pot fi îndreptate şi paralelizate. De regulă, se aplică la fibrele scurte, la care metodele de sortare în clase de lungimi cunoscute, sau metodele de înregistrare a diagramelor nu se pot aplica. De asemnea, aceste metode devin foarte utile în cazul lipsei din dotare a aparatelor specifice determinării lungimii fibrelor.

3

1 2

4

5

Fig. IV.24. Schema de principiu

a fibrografului Jupiter[14] 1 – tambur; 2 – sursă de lumină; 3 – fotocelulă; 4 – amplificator;

5- sistem de înregistrare

Fibre textile

86

De menţionat, că prin metodele gravimetrice se obţin informaţii cu privire la un singur parametru de lungime şi anume cu privire la valoarea lungimii medii, fără a se putea aprecia neuniformitatea sau conţinutul de fibre scurte. Există mai multe metode, dar cel mai frecvent se folosesc:

– metoda segmentării mijlocului unui fasciculului; – metoda segmentării fasciculului în segmente de aceeaşi

lungime.

Metoda segmentării mijlocului fasciculului (metoda Chandler) presupune ordonarea tuturor fibrelor dintr-o probă sub forma unui mănunchi cu fibre paralelizate şi individualizate, astfel încât să se poată tăia un segment de o amunită lungime din mijlocul fascicolului (fig. IV.25).

Fig. IV.25. Schema segmentării unui mănunchi de fibre Mc 1, Mc 2 – masa capetelor; Ms – masa segmentului

Fasciculul trebuie astfel ordonat încât segmentul să conţină toate fibrele din probă, adică, lungimea tuturor fibrelor din segment să fie egală cu lungimea de segmentare. Dacă se notează:

M – masa fasciculului, mg; Ms – masa segmentului, mg; Mc – masa capetelor, respectiv Mc 1+ Mc 2 ,mg;

n – numărul fibrelor din segment, care este egal cu numărul fibrelor din fascicul; w – masa unităţii de lungime a fibrelor, mg/mm; L – lungimea medie a fibrelor din fascicul, mm; ls – lungimea de segmentare, mm;

atunci masa fasciculului (M) se calculează cu relaţia:

ls

Ms Mc 1 Mc 2


87

wnLM ⋅⋅= , de unde rezultă: wn

ML⋅

=

Masa segmentului (Ms) se calculează cu relaţia:

wnlMs s ⋅⋅= , de unde rezultă: nl

Msws ⋅

=

Înlocuind în expresia lungimii medii valoarea w se obţine:

( )⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

⋅+=

⋅=

⋅⋅

=MsMcl

MslMcMs

MslM

nlMsn

ML sss

s

1

Deci, cunoscându-se doar lungimea de segmentare (ls ), masa

segmentului (Ms) şi masa capetelor (Mc) rezultate în urma segmentării, se poate calcula lungimea medie a fibrelor cu relaţia:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

MsMclL s 1

Metoda segmentării fasciculului în segmente de aceeaşi

lungime presupune ordonarea probei de fibre într-un mănunchi cap-drept şi segmentarea întregului mănunchi, începând de la capătul drept în segmente egale ca lungime (fig. IV.26).

Fig. IV.26. Fascicul cap-drept tăiat în segmente egale

Ls – lungimea de segmentare;

1L , 2L ,..., −

L 6 – lungimile medii ale fibrelor din segmente

1L 2L 3L 4L 5L 6L

SL SL SL SL SL SL

Fibre textile

88

Lungimea de segmentare se stabileşte astfel încât primul segment, cel dinspre capătul drept, să conţină fibre de aceeaşi lungime. Deci, lungimea medie a fibrelor din primul segment ( 1L ) este egală cu lungimea de segmentare (LS).

În ipoteza în care se consideră că toate fibrele se caracterizează prin aceeaşi masa pe unitate de lungime, atunci lungimea medie a fibrelor din fiecare segment ( iL ) este direct proporţională cu masa fibrelor (Mi) din segmentul considerat, respectiv:

n

n

i

iS

ML

ML

ML

ML

ML

=⋅⋅⋅==⋅⋅⋅===2

2

1

1

1

Din aceste rapoarte, pentru fiecare segment se calculează lungimea medie a fibrelor:

1MMLL iS

i⋅

=

Lungimea medie a tuturor fibrelor din fascicul ( L ) se calculează cu relaţia:

ni LLLLL +⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++= 21 În prezent, dintre toate metodele prezentate, o atenţie deosebită se acordă metodelor de înscriere a diagramelor, deoarece sunt foarte rapide şi permit determinarea unui număr mare de parametrii de lungime, care sunt necesari pentru tranzacţiile comerciale sau sunt utilizaţi în procesele de prelucrare.


89

IV. 3. ONDULAŢIILE FIBRELOR

Aproape toate fibrele textile prezintă ondulaţii mai mult sau

mai puţin pronunţate, care influenţează atât procesele de prelucrare cât şi voluminozitatea şi stabilitatea dimensională a produselor. Cu cât ondulaţiile sunt mai pronunţate fibrele au o mai mare aderenţă unele faţă de altele şi se fixează mai bine în structurile textile.

În funcţie de caracteristicile dorite a se obţine pentru produsul textil finit, ca materii prime, se utilizează fibre cu sau fără ondulaţii. Pentru realizarea unor produse voluminoase cu o bună capacitate de izolare termică se recomandă fibre cu ondulaţii accentuate, iar pentru produse netede fibre neodulate. Se pot aplica diferite procedee, fie pentru a reduce sau a mări gradul de ondulare a fibrelor. Astfel, din fibrele de lână fină, care se caracterizează prin ondulaţii naturale pronunţate, nu s-ar putea obţine stofe fine, netede dacă în fluxul tehnologic din filatură nu s-ar introduce procesul de ”lisare” (spălarea şi călcarea bezilor) care are ca scop reducerea ondulaţiilor.

În procesul de fabricaţie al fibrelor chimice scurte sau a firelor filamentare, indiferent de tipul polimerului utilizat, operaţiile comune sunt cele de filare şi etirare. Filamentele chimice etirate sunt netede, lipsite de ondulaţii. Pentru a lărgii domeniile de utilizare a fibrelor chimice, în procesul de fabricaţie, după operaţia de etirare, se introduc operaţii de încreţire. La toate procedeele de încreţire există posibilatea de a regla parametrii de lucru (presiuni, temperaturi, viteze de lucru etc.) astfel încât să se obţină fibre cu diverse grade de ondulare.

Din punct de vedere teoretic ondulaţia este o undă sinusoidală caracterizată prin frecvenţă sau lungime de undă şi prin amplitudine sau înălţimea ondulaţiei.

În general ondulaţiile fibrelor textile se apreciază prin: • formă; • frecvenţă; • amplitudine; • grad de ondulare; • stabilitate.

Fibre textile

90

Forma ondulaţiilor indică modul de deviere al axei fibrei în raport cu direcţia lungimii, deviere care poate fi plană sau spaţială. Din acest punct de vedere forma ondulaţiilor poate fi:

– spaţială elicoidală (spiralată), specifică fibrelor de lână; – plană ascuţită (formă de zig-zag), cu un anumit unghi de

ondulare (fig. IV.27 a); – plană rotunjită, cu o anumită rază de curbură (fig. IV.27

b).

Fig. IV.27 Ondulaţii plane

a – formă ascuţită cu unghi de ondulare α; b – formă rotunjită cu rază de curbură R

Frecvenţa ondulaţiilor reprezintă numărul de ondulaţii pe

unitatea de lungime de fibră.

Fig. IV.28.

Modul de stabilire a umărului de ondulaţii Numărul de ondulaţii (n) pentru o anumită lungime de fibră

(l0) se stabileşte prin identificarea tuturor arcurilor (fig. IV.28) plasate de o parte a axei de simetrie, iar frecvenţa ondulaţiilor (n0) se calculează cu relaţia:

00 l

nn = (ondulaţii/cm)

Lungimea segmentului de fibră ondulată (l0 ) pentru care se determină numărul de ondulaţii se recomandă să fie de 20 milimetri pentru fibrele tip bumbac (fibrele cu lungime de până la 60 milimetri) şi de 30 milimetri pentru cele a căror lungime este mare de 60 milimetri.

α

R b

a

l0

1 2 n


91 Amplitudinea reprezintă înălţimea ondulaţie şi a cărei valoare se utilizează pentru aprecierea caracterului ondulaţiei. Din acest punct de vedere atât ondulaţiile ascuţite cât şi cele cu o anumită rază de curbură pot fi normale, reduse (întinse), sau înalte (fig. IV.29). Pentru a stabili caracterul ondulaţiei se compară valoarea înălţimii (CD) cu valoarea lungimii corzii (AB) care subîntinde ondulaţia.

Astfel, dacă:

– 2

ABCD > , atunci ondulaţia este înaltă;

– 2

ABCD = , atunci ondulaţia este normală;

– 2

ABCD < , atunci ondulaţia este redusă.

Fig. IV.29. Caracterul ondulaţiilor a – ondulaţie înaltă; b – ondulaţie normală c – ondulaţie (redusă) întinsă

Gradul de ondulare (Gî) reprezintă raportul dintre lungimea fibrei ondulate (l0) şi lungimea aceleiaşi fibre în stare întinsă (l1):

1

0

llGi =

După Menning şi Zart, ondulaţiile se apreciază prin aşa numita ”ondulare” sau ”încreţire” care indică în procente cu cât se scurtează lungimea unei fibre drepte datorită ondulării. Deci, ondularea (O) se determină cu relaţia:

1001

01 ⋅−

=l

llO (%)

în care: l0 – lungimea fibrei încreţite; l1 – lungimea fibrei întinse.

Fibre textile

92

Fig. IV. 30. Fibră sub formă ondulată şi îndreptată

Determinarea practică a parametrilor menţionaţi se poate

realiza prin fixarea fibrei pe o ramă suport (fig.IV.31) şi proiectarea imaginii, cu un anumit grad de mărire, pe un ecran.

Fig. IV.31. Fixarea fibrei ondulate într-o ramă suport

Pentru imagimea mărită a fibrei (de pe ecran, sau reprodusă pe o hârtie) se măsoară lungimea fibrei ondulate, se stabileşte numărul de ondulaţii, iar cu ajutorul unui aparat special se determină lungimea fibrei întinse. Stabilitatea ondulaţiilor indică capacitatea fibrelor de a recupera, total sau parţial, forma şi caracteristicile ondulaţiilor după acţiunea unor factori externi.

În procesele de prelucrare textilă cel mai important factor care acţionează asupra fibrelor este solicitarea de tracţiune. Sub acţiunea forţelor de tracţiune ondulaţiile, în special la fibrelor chimice, suferă modificări ireversibile, ceea ce se va reflecta implicit în aspectul şi proprietăţile produselor finite.

Intensitatea modificărilor, dependentă de mărimea forţelor şi de durata solicitării, se poate aprecia prin:

• forţa de descreţire; • reducerea frecvenţei ondulaţiilor ca urmare a solicitării de

tracţiune cu o forţă convenţională • indicele de stabilitate a ondulaţiilor.

Forţa de descreţire reprezintă valoarea minimă a forţei de tracţiune care aplicată axial unei fibre determină anularea ondulaţiilor. Valoarea forţei de descreţire se determină prin solicitări ciclice (încărcare-descărcare) cu forţe crescătoare până la suprimarea ondulaţiilor. Această valoare prezintă importanţă pentru


93 caracterizarea fibrelor chimice. La această categorie de fibre, sub acţiunea solicitărilor de tracţiune, ondulaţiile suferă pronunţate modificări, ajungându-se chiar până la anularea totală. Forţa de descreţire se apreciază prin valori relative (Fd), similare celor utilizate pentru rezistenţa la rupere, respectiv:

tex

dad T

FF = (cN/tex)

în care: Fda – valoarea absolută a forţei de descreţire, în cN; Ttex – densitatea de lungime a fibrei solicitate, în tex.

În cazul fibrelor de lână ondulaţiile nu pot fi anulate numai prin simpla solicitare de tracţiune. Chiar şi prin solicitarea fibrei până la rupere, ondulaţiile nu dispar.

Reducerea frecvenţei ondulaţiilor. Dacă o fibră este solicitată la tracţiune cu o forţă mai mică decât cea de descreţire, atunci ondulaţiile nu dispar, dar îşi modifică toate caracteristicile, modicări, care cel mai simplu se pot aprecia prin gradul de reducere a frecvenţei.

Pentru acesta este necesar să se determine numărul de ondulaţii pe unitate de lungime ale fibrei corespunzător stării iniţiale (n01) şi numărul de ondulaţii ale aceleeaşi fibre (n02), după solicitarea acesteia cu o forţă de tracţiune convenţională. Pentru calculul gradului de reducere a frecveţei ondulaţiilor (R0) se poate aplica formula:

10001

02 ⋅=nnRo (%)

Deoarece modificarea caracteristicilor ondulaţiilor este dependentă de mărimea forţei de solicitare este strict necesar ca atunci când se indică gradul de reducere a frecvenţei să se specifice valoarea forţei de tracţiune la care a fost supusă fibra.

Indicele de stabilitate a ondulaţiilor reprezintă raportul dintre alungirea fibrei (Δl2) sub acţiunea unei forţe convenţionale (Fc), după ce aceasta a fost tensionată în prealabil cu o forţă de tracţiune (Fs) timp de un minut urmată de o relaxare timp de un minut şi alungirea (Δl1) a aceleeaşi fibre solicitată cu aceeaşi forţă convenţională, dar înainte de tensionare.

Fibre textile

94

Principiul determinărilor practice este redat schematic în figura IV.32.

Fig. IV.32. Principiul determinării stabilităţii ondulaţiilor

Iniţial se pretensionează fibra cu o forţă Fp (0,005 mN/dtex), apoi se stabileşte alungirea acesteia determinată de forţa convenţională Fc (0,7 mN/dtex). După solicitarea fibrei timp de un minut cu o forţă Fs (3mN/dtex) urmată de relaxare se determină din nou alungirea fibrei sub acţiunea aceleaşi forţe convenţionale. În final se calculează stabilitatea ondulaţiilor cu relaţia:

1001

2 ⋅ΔΔ

=llS (%)

Pentru determinarea caracteristicilor ondulaţiilor au fost construite aparate speciale cum ar fi balanţa pentru încreţiri realizată de firma Metrimpex din Ungaria, dar rezultate acceptabile pot fi obţinute şi la un dinamometru destinat solicitării fibrelor individuale.

l0

Fp

l

Fs

l2

Fp

Fc

l3

Δl2

l1

Fc

Δl1

solicitare un minut

relaxare un minut

Date post:	10-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	17 times
Download:	0 times

CAPITOTUL IV. CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE FIBRELOR …. Dr. Ing. Demetra... · Dimensiunile şi...

Documents