2.3.1. Thiết bị thí nghiệm
Quá trình thí nghiệm độ bền, độ không đều độ bền và độ giãn của sợi đƣợc thực hiện tại Công ty cổ phần Dệt May Hoàng Thị Loan, sử dụng thiết bị thí nghiệm: BCL Uster Quantum, Loepfe và máy kéo đứt Uster Dynamat I.
1. Máy kéo đứt USTER DYNAMAT I:
1. Bộ phận ghi biểu đồ độ giãn. 2. Bộ phận ghi biểu đồ độ bền. 3. Bộ phận cho biểu đồ bi.
4. Bộ phận cho tổng số phép thử kéo đứt dƣới dạng số.
5. Bộ phận cho kết quả tổng số độ bền đứt. 6. Bộ phận cho kết quả tổng số độ giãn đứt.
Hình 2.1. Máy kéo đứt Uster Dynamat I
a / Nguyên lý làm việc của máy Uster Dynamat I:
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy Uster Dynamat I
1. Mẫu thử 2. Hàm kẹp trên (di động) 3. Hàm kẹp dƣới (cố định) 4. Hệ thống pu - li 5. Mặt phẳng nghiêng 6. Hệ thống tải trọng và xe lăn 7. Giá đỡ mặt phẳng nghiêng 8. Trục vít - bánh vít 9. Hệ thống dẫn động 10.Thang đo lực 11.Thang đo độ giãn 12. Xích
13.Ngàm 14.Ống sợi
b / Nguyên lý hoạt động:
Sợi từ ống sợi đƣợc tháo ra và đặt vào giữa hai hàm kẹp trên và dƣới. Hàm kẹp trên di động đƣợc nối với hệ thống puli và xe lăn. Hàm kẹp dƣới cố định. Xe lăn đặt trên mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng nghiêng này có thể di động xuống dƣới nhờ giá đỡ (7) và hệ thống dẫn động (9). Vòng xích (12) có gắn ngàm (13) dùng để mắc sợi cho lần thí nghiệm tiếp theo.
Giá đỡ mặt phẳng nghiêng (7) nhận truyền động và đi xuống dƣới với vận tốc không đổi nhờ hệ thống dẫn động (9). Khi giá đỡ (7) đi xuống dƣới, mặt phẳng nghiêng (5) sẽ quay quanh trục của nó và tạo với phƣơng nằm ngang một góc .
Kết quả đó làm cho xe lăn (6) di chuyển trên mặt phẳng nghiêng (5) và kéo theo hàm kẹp di động (2) đi lên. Do đó lực tác dụng lên mẫu thử (1) tăng dần và cuối cùng làm cho sợi đứt. Vào lúc sợi đứt, máy tự động dừng lại, trên cơ cấu đếm ghi lại kết quả thí nghiệm của lực đứt và độ giãn đứt.
Sau khi sợi đứt, xe lăn (6) cùng với kẹp di động (2) trở về vị trí ban đầu; lúc đó cả hai kẹp sợi tự động mở ra, vòng xích (12) quay liên tục trên đó có gắn ngàm (13) sẽ đặt vào (2) hàm kẹp. Sau đó hai hàm kẹp đóng lại và máy lại tiếp tục kéo đứt sợi.
Các kết quả thí nghiệm thu đƣợc trên máy Uter Dynamat I: + Sp: Tổng số độ bền đứt đọc trên bộ đếm.
+ SE: Tổng số độ giãn đứt đọc trên bộ đếm. + Biểu đồ độ bền đứt.
+ Biểu đồ độ giãn đứt.
+ Biểu đồ bi phân bố độ bền đứt.
Vì các kết quả thí nghiệm thu đƣợc ở dạng tổng số các lần thử nên cần phải tính toán xử lý số liệu.
- Trị số trung bình của tải trọng đứt tính bằng % thang đo:
k n m Sp (%) . (2.1)
Trong đó: m – Số lần thử trên một ống sợi n – Số lần thử tổng cộng
k – Hằng số cho mỗi máy (k=1, 9 3,3) Sp – Tổng độ bền đứt đọc trên bộ đếm. - Trị số trung bình của độ giãn đứt tính ra %:
e
n m S
E(%) E. (2.2) Trong đó: SE – Tổng số giãn đứt đọc trên bộ đếm.
e - 0 0,4 là hằng số cho mỗi máy. - Trị số trung bình của độ bền đứt tính ra gam:
100 (%).M
(g) (2.3)
Với M – độ lớn của thang đo (g).
- Hệ số độ biến sai độ bền CVp (%) xác định trực tiếp trên biểu đồ bi phân bố độ bền bằng thƣớc chuyên dùng. Sai số cho phép bằng
10 1
đơn vị của phép đo.
Đặc tính kỹ thuật của máy đo độ bền Uster Dynamat I.
- Kích thƣớc máy: Dài x rộng x cao = 630 x 600 x 1065 mm. - Chiều dài mẫu thử: 500 mm.
- Lực căng ban đầu của mẫu thử: 0,5 cN/tex.
Có thể điều chỉnh lực căng ban đầu của sợi nhờ bộ hãm.
- Thang đo độ bền đứt phụ thuộc vào trọng lƣợng con lăn chạy trên mặt phẳng nghiêng. Máy đƣợc cung cấp 6 tổ hợp trọng lƣợng cho các thang đo nhƣ sau:
0 200g; 0 400g; 0 600g; 0 1000g; 0 1500g; 0 2000g;
2. Bộ cắt lọc Uster Quantum:
Hình 2.3.Bộ cắt lọc Uster Quantum
Các chức năng cắt lọc của bộ làm sạch Uster Quantum:
1. Neps: Kết tạp.
2. N-fault: (Very short thick place < 1cm).
+ Lỗi: Các lỗi dầy cực ngắn (< 1cm chiều dài). + Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống.
+ Độ dài kiểm soát: [cm]
+ Độ nhạy: 100 500 % (giới hạn trên). 3. S-fault: (Short thick place 1 to 8 cm).
+ Lỗi: Các lỗi dầy có chiều dài từ 1-8 cm. + Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: 1 10 [cm]
+ Độ nhạy: 50 300 % (giới hạn trên). 4. L-fault: (Long thick place > 8cm)
+ Lỗi: Các lỗi dầy có chiều dài > 8 cm. + Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: 10 200 [cm]
+ Độ nhạy: 20 200 % (giới hạn trên). 5. T-fault: (Thin place)
+ Lỗi: Các lỗi điểm mỏng.
+ Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: 10 200 [cm]
6. NSL-Effect: (Clearing of fancy yarn) + Kiểm soát: Sợi kiểu. 7. C-fault: (Yarn count variation at start-up).
+ Lỗi: Sai lệch chi số.
+ Kiểm soát: Trong giai đoạn khởi động.
+ Độ dài kiểm soát: 200 10000 [cm] hoặc (2 100 m) + Độ nhạy: Cp: 1 80 % (giới hạn trên).
Cm: -80 -1 % (giới hạn dƣới). 8. CC-fault: (Yarn count variation during production).
+ Lỗi: Sai lệch chi số.
+ Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: 30 10000 [cm] hoặc (0,3 100 m) + Độ nhạy: CCp: 1 150 % (giới hạn trên).
CCm: -80 -1 % (giới hạn dƣới). 9. J-fault: (Faulty yarn joints)
+ Lỗi: Các điểm sợi quá dầy, quá mỏng. + Kiểm soát: Trong giai đoạn khởi động (start-up). + Độ dài kiểm soát: 0,2 10 [cm]
+ Độ nhạy: Jp: 10 300 % (giới hạn trên). Jm: -80 -10 % (giới hạn dƣới). 10. FD-fault: (Dark foreign matter in light yarns)
+ Lỗi: Phát hiện xơ ngoại lai tối màu trong sợi sáng màu.
+ Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: [cm]
+ Độ nhạy (contrast): [%]
11. FL-fault: (Light foreign matter in dark yarns).
+ Kiểm soát: Trong suốt quá trình quấn ống. + Độ dài kiểm soát: [cm]
+ Độ nhạy (contrast): [%] 12. PC-fault: (Fault swarm-(pearlchain)-)
+ Lỗi: Các điểm dầy lặp lại theo chu kỳ (kiểu chuỗi ngọc trai) trong 8m.
+ Cài đặt thời gian: [phút] + Cỡ lỗi: [% và phút] + Chiều dài xuất hiện lỗi: [cm]
13. CY-fault: (Core yarn, faulty yarn)
+ Kiểm soát lỗi của sợi bọc trong quá trình trong quá trình nối (chỉ sử dụng cho sợi bọc).
14. U-fault: (Double upper yarn)
+ Kiểm soát quá trình nối đối với sợi chập 2 trở lên (chỉ áp dụng với các loại sợi đặc biệt).
Kiểu làm sạch sợi tụ điện lắp trên các máy quấn ống tự động Autoconer (hãng Schlafhorst), Machconer (hãng Muratec), nhiều máy quấn ống tự động khác và cả các máy quấn ống cơ khí thế hệ mới.
3. Bộ cắt lọc Loepfe: Bộ cắt lọc Loepfe đƣợc lắp trên máy quấn ống Muretec 21C.
Bộ cắt lọc Loepfe-TK840 có các chức năng cắt lọc sau:
N : Đƣờng kính giới hạn cho điểm Neps. DS : Đƣờng kính giới hạn cho điểm dầy ngắn. LS : Chiều dài giới hạn cho điểm dầy ngắn. DL : Đƣờng kính giới hạn cho điểm dầy dài. LL : Chiều dài giới hạn cho điểm dầy dài. -D : Đƣờng kính giới hạn cho điểm mỏng. -L : Chiều dài giới hạn cho điểm mỏng.
Hình 2.4. Bộ cắt lọc Loepfe-TK840
Các chức năng trên đây đƣợc cài đặt cả trong 2 phần: kiểm soát thân sợi và
kiểm soát mối nối. Ngoài ra, bộ làm sạch Loepfe TK840 còn có một số các chức
năng khác nhƣ sau:
+ Kiểm soát xơ ngoại lai (phân biệt bằng màu sắc). + Kiểm soát lỗi chuỗi (Cluster).
1- Điểm Neps (kết tạp) 2- Điểm dầy ngắn 3- Điểm dầy dài 4- Điểm mỏng 5- Mối nối
6- Tổng số lỗi (một số loại lỗi khác)
Hình 2.6. Lỗi chuỗi Clusters
Hình 2.7. Lỗi xơ ngoại lai
2.3.2.Phƣơng pháp thí nghiệm
- Điều kiện phòng thí nghiệm:
Độ ẩm tƣơng đối φtđ = 65 ± 2 (%), Nhiệt độ t0 = 20 ± 2 (0C).
- Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của sợi theo tiêu chuẩn: TCVN 5786-1994.
2.3.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu 1. Cơ sở xử lý số liệu: 1. Cơ sở xử lý số liệu:
Khi nghiên cứu chất lƣợng của vật liệu dệt, cần biết mối quan hệ hàm số của thông số nghiên cứu này với thông số khác. Hàm số này (dạng tổng quát y = f (x)) thƣờng không biết biểu thức cụ thể, mà chỉ biết các giá trị tƣơng ứng của cặp đại lƣợng xivà yi. Đó là các giá trị đo đƣợc qua thực nghiệm hoặc nhận đƣợc qua thống kê.
Các kết quả có thể đƣợc biểu thị dƣới dạng bảng hoặc đồ thị.
Để kẻ đƣờng thẳng y = ax + b chỉ cần hai điểm (x1,y1) và (x2,y2) là hoàn toàn đủ, nếu biết chính xác hai điểm đó. Nhƣng vì tồn tại ít nhiều “nhiễu loạn”, nên với cùng mục đích đó có thể cần đến vài chục điểm. Đối với các giá trị khác của mối quan hệ tại các điểm trung gian chƣa xác định. Vấn đề đặt ra là tìm mối liên hệ giữa các biến xivà yi. Trong thực tế giải quyết vấn đề này theo cách chọn dạng đƣờng biểu diễn và biểu thức đại số tƣơng ứng, rồi tìm các tham số của hàm có dạng biết trƣớc đó.
Ký hiệu sự phụ thuộc của hàm đã đƣợc chọn là: y= f (x, a0, a1, …, aN) với việc chỉ rõ tất cả các tham số cần xác định. Không thể xác định một cách chính xác các tham số a0, a1, … , aN, vì các giá trị này chứa các sai số ngẫu nhiên.
2. Phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu:
Đây là phƣơng pháp phổ biến nhất, đƣợc dựa trên giả thuyết: Tổng các bình phƣơng sai lệch tung độ đƣợc tính theo công thức thực nghiệm so với tung độ của đƣờng cong từ thực nghiệm là nhỏ nhất.
Đối với dạng đƣờng cong thực nghiệm bất kỳ f(x, Bo, B1 ...) có thể diễn tả nhƣ sau:
( , , 1,...) 2 min
f x Bo B Y
x x1 x2 …. xk …. xN
Y- Biến số phụ thuộc. Bo, B1 ... - Các hệ số của phƣơng trình hồi quy. X - Biến số độc lập. f - Phƣơng trình hồi quy.
Lấy các đạo hàm riêng theo Bo, B1,.... sẽ có:
o B f(x,Bo,B1,...)Y2 0 1 B f(x,Bo,B1,...)Y2 0 ...
Từ hệ phƣơng trình trên có thể thiết lập hệ thống riêng phần cho các dạng đƣờng cong cụ thể.
3. Phƣơng pháp phân tích tƣơng quan:
Mục đích: làm sáng tỏ mức độ ảnh hƣởng của các nhân tố khác nhau lên yếu tố đầu ra của một quá trình thí nghiệm.
Hai biến số ngẫu nhiên Y và X có thể: liên quan tuyến tính, có khuynh hƣớng tuyến tính hoặc không liên quan. Phân tích tổng quan khảo sát khuynh hƣớng và mức độ của sự liên quan.
Hệ số tƣơng quan Pearson:
N i x i x y x y x X N Y X COV 1 2 2 , ( , ); 1 ( ) ; N i y i y Y N 1 2 2 ) ( 1 N i i N i i N i i i yy xx xy Y Y X X Y Y X X S S S R 1 2 1 2 1 . ) ( . ) ( ) )( ( ˆ
Hệ số tƣơng quan đƣợc dùng trong việc đánh giá mức độ liên quan. Giá trị R < 0,70 0,70 - 0,80 0,80 - 0,90 > 0,90 Mức độ tƣơng quan Nghèo nàn Khá Tốt Xuất sắc
4. Phần mềm trợ giúp xử lý số liệu:
Để xử lý các số liệu thực nghiệm ta sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2010, với công cụ Solver, Regression để giải bài toán hồi quy tìm mối quan hệ tƣơng tác giữa các biến giải tích và lập dự báo tuyến tính bằng các hàm khuynh hƣớng (trendline).
Lập đƣờng cong dùng phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu: để lập một đƣờng cong cho một dữ liệu bằng cách dùng Excel ta chỉ cần nhập dữ liệu vào một bảng tính, vẽ đồ thị dữ liệu theo một cách thức bình thƣờng rồi tạo một đƣờng xu hƣớng (trendline) ngang qua dữ liệu. Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu sẽ tự động áp dụng cho tập dữ liệu và kết quả đƣợc hiển thị cả dƣới dạng đồ họa lẫn dới dạng hàm giải tích. Trình tự thực hiện nhƣ sau:
- Mở một trang bảng tính, nhập dữ liệu biến (x); nhập dữ liệu biến phụ thuộc (y).
- Vẽ dữ liệu dƣới dạng một biểu đồ (xy).
- Nhấp lên một trong các điểm dữ liệu đã đƣợc vẽ, chọn add trendline từ menu
chart, chỉ định kiểu đƣờng cong phù hợp, kết quả phƣơng trình của đƣờng cong yêu cầu và giá trị R2
liên kết sẽ hiển thị.
Áp dụng vẽ biểu đồ độ bền, độ không đều độ bền và độ giãn sợi theo các thông số điều chỉnh trên bộ cắt lọc máy ống.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.1. Ảnh hƣởng của thông số cài đặt trên bộ cắt lọc tới độ bền sợi ống: 3.1.1. Ảnh hƣởng của thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp tới độ bền sợi ống: 3.1.1. Ảnh hƣởng của thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp tới độ bền sợi ống:
1. Ảnh hưởng của thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp tới độ bền sợi ống Ne 32 cotton trên bộ cắt lọc Uster Quantum:
Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả thí nghiệm độ bền sợi ống Ne 32 cotton khi thay đổi chỉ tiêu kết tạp trên bộ cắt lọc Uster Quantum.
Kết tạp N (%) Dày ngắn S (%) Mỏng T (%) Kết quả thí nghiệm độ bền sợi ống (cN/tex) 280 200 - 50 15,47 300 200 -50 15,46 320 200 -50 15,08 350 200 -50 14,90 400 200 -50 14,38
Với kết quả thực nghiệm nhƣ trên, sử dụng phần mềm Microsof Excel 2010 vẽ đồ thị thể hiện trực quan kết quả nghiên cứu và đƣa ra phƣơng trình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền sợi ống Ne 32 cotton với bề rộng khe lọc tạp trên bộ cắt lọc Uster Quantum.
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp trên bộ cắt lọc Uster Quantum tới độ bền sợi ống Ne 32 cotton.
Phƣơng trình hồi quy:
Y = - 0,0095 X + 18,189
Trong đó: Y là độ bền sợi ống Ne 32 cotton (cN/tex).
X là thông số cài đặt kết tạp trên bộ cắt lọc Uster Quantum. Hệ số tƣơng quan R2
= 0,97 cho thấy độ bền sợi ống có quan hệ chặt chẽ tới thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp trên bộ cắt lọc Uster Quantum.
Trong khoảng thay đổi chỉ tiêu kết tạp đề tài nghiên cứu trên bộ cắt lọc Uster Quantum (N từ 280% đến 400%), khi cài đặt chặt chỉ tiêu kết tạp hay khi kết tạp trên thân sợi con Ne 32 cotton có kích thƣớc nhỏ đã đƣợc cắt lọc trên máy quấn ống, thì độ bền sợi ống cao hơn khi cài đặt rộng - kết tạp có kích thƣớc lớn hơn mới cắt lọc.
Khi quấn ống sợi con, độ bền sợi con bị giảm. Mức độ giảm độ bền của sợi con Ne32 cotton giảm còn 96,4% (khi cài đặt N = 280%) đến giảm còn 89,6% (khi cài đặt N = 400%) so với độ bền sợi con trƣớc quấn ống (16,05 cN/tex).
2. Ảnh hưởng của thông số cài đặt chỉ tiêu kết tạp tới độ bền sợi ống Ne 32 cotton trên bộ cắt lọc Loepfe:
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả thí nghiệm độ bền sợi ống Ne 32 cotton khi thay đổi chỉ tiêu kết tạp trên bộ cắt lọc Loepfe.
Kết tạp N Dày ngắn S Mỏng T Kết quả thí nghiệm độ bền sợi ống (cN/tex) 4,5 2,2 -18 15,31