View
9
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Jasmina SRAKA
ANALIZA POROZNOSTI IN DRAPIRANJA TEKSTILIJ ZA FILTRIRANJE BAZENSKE VODE
Diplomsko delo
univerzitetnega študijskega programa Tekstilstvo
Maribor, september 2009
ANALIZA POROZNOSTI IN DRAPIRANJA TEKSTILIJ ZA FILTRIRANJE BAZENSKE VODE
Diplomsko delo
Študentka: Jasmina SRAKA Študijski program: Univerzitetni študijski program Tekstilstvo
Smer: Oblačilno inženirstvo
Mentor: izr.prof.dr. Polona DOBNIK DUBROVSKI
Somentor: doc.dr. Simona JEVŠNIK
Maribor, september 2009
I Z J A V A Podpisana, Jasmina Sraka, izjavljam, da:
• je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof.
dr. Polone Dobnik Dubrovski in somentorstvom doc. dr. Simone Jevšnik;
• predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev
kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;
• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v knjižnici tehniških fakultet
Univerze v Mariboru.
Maribor, _______________ Podpis: ________________________
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorici, Poloni Dobnik Dubrovski in somentorici, Simoni
Jevšnik, za strokovno pomoč in svetovanje pri opravljanju diplomske naloge.
Zahvaljujem se tudi gospodu, Joachimu Schüllerju, za vso dokumentacijo in
inspiracijo.
Posebna zahvala gre mojim staršem in bratu Borutu za dolgoletno spodbudo,
neomajno pomoč in odrekanje, Sašu za razumevanje in nesebično ljubezen, ter
Petri za iskreno prijateljstvo.
ANALIZA POROZNOSTI IN DRAPIRANJA TEKSTILIJ ZA FILTRIRANJE BAZENSKE VODE Ključne besede: filtriranje bazenske vode, konstrukcija tekstilij, poroznost, drapiranje UDK: 628.336.4:677.017(043.2) POVZETEK Diplomska naloga obravnava analizo poroznosti in sposobnosti prileganja različnih filtrnih
vreč za filtriranje bazenske vode, z namenom ugotavljanja primernosti tekstilij (določenega
proizvajalca) za filtrne vreče ter primernosti metode živosrebrne porozimetrije za določanje
parametrov poroznosti tovrstnih materialov. Parametre poroznosti sem merila s
porozimetrom Pascal 140, parametre sposobnosti prileganja tekstilij pa s pomočjo Drape
metra. Testirala sem štiri različne vrste tekstilij za bazenske filtrne vreče, od tega tri
dvosnutkovna pletiva (Viking, Aquacat 3000, Aquacat Alpha) in eno tkanino (Aquacat 3000),
ki so vsa imela podobno vrednost volumenske poroznosti (90%), razlikovala pa so se po
drugih konstrukcijskih parametrih (debelini, masi) in po deklarirani vrednosti velikosti
zadrževanja delcev umazanije. Ugotovila sem, da je pri uporabi metode živosrebrne
porozimetrije pomembna izbira ustreznega dilatometra za posamezne vrste analiziranih tekstilij.
Za tanjše in površinsko bolj porozne materiale je bolj smiselno uporabiti metodo merjenja
parametrov poroznosti s pomočjo ultradilatometra, kjer je pritisk vbrizgavanja živega srebra
nižji, medtem ko je za debelejše, kompaktnejše in bolj toge materiale bolje uporabiti metodo
merjenja parametrov poroznosti s pomočjo navadnega dilatometra. Rezultati srednjega
premera por so odvisni od nastavitve števila velikostnih razredov, če uporabimo metodo
izračunavanja srednjega premera por na podlagi porazdelitve por po velikostnih razredih ter
od vrste tekstilije, ki jo analiziramo. Tako je za vzorca 3000-80 in VIKING-80 bolje
uporabiti ultradilatometer, medtem ko je za vzorca 3000-15 in ALPHA-20 primernejši
navadni dilatometer. Izmerjeni parametri drapiranja (koeficient drapiranja, število gub) so
pokazali, da ima najnižjo sposobnost drapiranja vzorec 3000-15, najvišjo pa vzorec ALPHA-
20. Glede na rezultate analize parametrov poroznosti in parametrov drapiranja, sem ugotovila, da
je izmed analiziranih vzorcev tekstilij za filtrne vreče na področju bazenske tehnike
najprimernejša tkanina 3000-15.
ANALYSE DER POROSITÄT UND PASSUNGSFÄHIGKEIT VON TEXTILIEN FÜR SCHWIMBADWASSER FILTRATION Schlüsselwort: Filtration des Schwimmbadwassers, Konstruktion der Textilien, Porosität, Drapierung. UDK: 628.336.4:677.017(043.2) ZUSAMMENFASSUNG Diese Diplomarbeit erfasst eine Analyse der Porosität und Passungsfähigkeit der
verschiedenen Filtersäcke, die für die Filterung des Schwimmbadwasser benutz werden. Es
wird die Tauglichkeit der Textilien (bestimmten Hersteller) für Schwimmbadnutzung und
Eignung der Methode Quecksilberporosimetrie dargestellt. Die Porositätsparameter habe ich
mit dem Porosimeter Pascal 140, die Parameter der Passungsfähigkeit mit dem Drape Meter
Gerät gemessen. Getestet habe ich vier verschiedenen Arten von Textilien, drei doppelte
Raschelwaren (VIKING, Aquacat 3000, Aquacat ALPHA) und ein Gewebe (Aquacat 3000).
Ich habe festgestellt, dass die Quecksilber Porosimetrie eine nicht geeignete Analysemethode
für alle Arten der Textilien ist. Für dünnere und poröse Materialien ist es sinnvoller die
Messmethode mit dem ultra Dilatometer zu verwenden, wo der Druck des injizierten
Quecksilbers niedriger ist. Währenddessen sind für dickere, stabilere und steifere Materialien
Messungen mit einem normalen Dilatometer zu empfehlen. Wenn wir die Methode für
Berechnungen des Mittleren Porenradius, auf der Basis der Porenverteilung anhand von
Porositätsbereichen, gebrauchen, sind die Ergebnisse von der Anzahl der
Porositätsbereicheinstellungen und Arten der Textilien abhängig. So ist es besser für Proben
3000-80 und VIKING-80 den ultra Dilatometer zu benutzen, währenddessen ist für die
Proben 3000-15 und ALPHA-20 ein normaler Dilatometer besser geeignet. Die
Messergebnisse von Passungsfähigkeiten der verschiedenen Proben haben gezeigt, dass die
niedrigste Drapierungsfähigkeit die Probe 3000-15, die höchste dagegen die Probe ALPHA-
20 besitzt. Nach dem Vergleichen aller Ergebnisse, der Analyse von Porositätsparameter und
Drapierungsparameter, kam ich zur Schlussfolgerung, dass das Gewebe 3000-15 am Besten
als Material für die Filtersäcke im Schwimmbadbereich geeignet ist.
KAZALO 1. UVOD______________________________________________________________ - 1 -
2. ČISTILNI ROBOTI IN PROJEKTNI ZAHTEVKI ZA TEKSTILIJE ZA MOKRO FILTRACIJO____________________________________________________________ - 2 -
2.1. Zahteve za bazensko vodo po standardu DIN 19643_______________________ - 2 -
2.2. Onesnaženost in krogotok bazenske vode________________________________ - 3 -
2.3. Čistilni roboti ______________________________________________________ - 6 -
2.4. Mokra filtracija ____________________________________________________ - 9 -
2.5. Transport vode v tekstilijah __________________________________________ - 11 -
2.6. Projektni zahtevki za tekstilije za filtre v robotih za čiščenje bazenske vode ___ - 12 -
3. POROZNOST TEKSTILIJ ____________________________________________ - 15 -
3.1. Poroznost tkanin __________________________________________________ - 18 -
3.2. Poroznost pletiv ___________________________________________________ - 25 -
3.3. Poroznost netkanih tekstilij __________________________________________ - 28 -
4. SPOSOBNOST PRILEGANJA TEKSTILIJ ______________________________ - 30 -
4.1. Sposobnost oblikovanja tekstilij ______________________________________ - 30 -
4.2. Drapiranje tekstilij_________________________________________________ - 31 -
5. EKSPERIMENTALNI DEL ___________________________________________ - 35 -
5.1. Material - opis in lastnosti filtrnih vreč ________________________________ - 35 -
5.2. Uporabljene metode merjenja poroznosti in drapiranja tekstilij _____________ - 37 -
6. REZULTATI _______________________________________________________ - 46 -
6.1. Rezultati merjenja parametrov poroznosti ______________________________ - 46 -
6.2. Rezultati merjenja parametrov drapiranja ______________________________ - 52 -
7. DISKUSIJA REZULTATOV __________________________________________ - 53 -
8. LITERATURA ______________________________________________________ - 65 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 1 -
1. UVOD »V zadnjih desetletjih se je na področju konstrukcije, izdelave in uporabe tekstilnih izdelkov
zgodil nesluten razvoj. Začel se je z industrijsko izdelavo novih vrst vlaken, s specifičnimi,
namenu uporabe izdelka prilagojenimi značilnostmi, nadaljeval s konstrukcijo novih izdelkov
in novimi tehnološkimi procesi za njihovo izdelavo ter zaključil z razširitvijo področja
uporabe tekstilij za takšne namene, o katerih še pred nekaj desetletji v praksi ni bilo znano.
Tako so se poleg zelo izpolnjenih konvencionalnih tehnologij tkanja in pletenja, iglanja,
prešivanja, naplavljanja, razvile številne tehnologije za izdelavo netkanih tekstilij, ki temeljijo
ravno na značilnostih klasičnih in sodobnih sintetičnih vlaken [4] . «
Tekstilije danes niso več le kos blaga, s funkcijo varovanja človekovega telesa, ampak morajo
izpolnjevati zelo specifične zahteve in kakovostne predpise. Za področje uporabe tekstilij za
bazensko pripravo vode sem se odločila, ker je to dokaj nepoznano področje, vendar za ožjo
stroko zelo pomembno. Za uspešno dezinfekcijo vode je potrebna dobra usklajenost vseh
sestavnih delov bazenskega krogotoka, saj se ob neučinkovitosti enega, podre celoten sistem.
Celoten sistem mora ustrezati določenim zahtevam standarda (javna kopališča), zato je zelo
pomembno, da je filtracija kakovostna in zadostna.
Tekstilije imajo pri filtraciji pomembno vlogo, saj so tiste, ki naj bi s svojo konstrukcijo in
obliko filtrirale določeno umazanijo iz vode, že v samem bazenu. Filtrne vreče morajo zato
doseči določene uporabne lastnosti. Za filtracijo je najpomembnejša lastnost velikost delcev,
ki jih lahko tekstilija filtrira, saj imajo čistilni roboti različne zmogljivosti filtriranja, zato so
tudi vreče oz. tekstilije izdelane z različno poroznostjo. Za določevanje velikosti delcev
filtriranja, sem analizirala poroznost tekstilij na napravi Pascal 140, ki meri parametre
poroznosti tekstilij s pomočjo vbrizgavanja živega srebra v porozno strukturo tekstilij. Poleg
velikosti delcev je pomembna tudi sposobnost prileganja vreče določeni obliki, saj je tekstilija
v procesu filtriranja podvržena velikim silam in obremenitvam, zato mora le-ta zagotavljati
določeno trdnost in stabilnost oblike, ki je pomembna za kvalitetno filtracijo. Za ugotavljanje
sposobnosti prileganja, sem analizirala parametre drapiranja na drapemetru, ki na podlagi
gravitacije meri sposobnost drapiranja oz. prileganja tekstilij. Najpomembnejša parametra za
filtriranje, velikost delcev in sposobnost prileganja, sem analizirala z namenom, da ugotovim,
ali je izdelek, filtrna vreča določenega proizvajalca, primerna za učinkovito filtracijo oz. ali je
možno izboljšati uporabne lastnosti vreč in s tem vplivati na boljšo kvaliteto filtriranja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 2 -
2. ČISTILNI ROBOTI IN PROJEKTNI ZAHTEVKI ZA TEKSTILIJE ZA MOKRO FILTRACIJO
2.1. Zahteve za bazensko vodo po standardu DIN 19643
Voda je vir življenja, udobja in sprostitve. S svojimi številnimi parametri je voda zelo
specifična tekočina. Potrebno jo je znati pravilno negovati in vzdrževati, da nam lahko nudi
tisto udobje, ki ga rabimo za našo fizično in psihično sprostitev.
Osnova bazenske tehnologije je voda, ki jo vzamemo iz vodne napeljave (najbolj pogosto), jo
segrejemo, dodamo dezinfekcijska sredstva in jo vključimo v bazenski krogotok. Na javnem
področju je dovoljeno dezinfekcijsko sredstvo le klor, na privatnem področju pa so dovoljena
tudi ostala brez klorna dezinfekcijska sredstva ( npr. aktivni kisik) [13]. Nemška industrijska
norma DIN 196431 predpisuje, da je kopališče privatno, če se v njem kopa le gospodar in
njegova družina. Takoj, ko se kopa nekdo drug, se kopališče obravnava kot javno kopališče in
za pripravo vode na javnem področju veljajo pravila standarda.
Bazenska voda se od pitne vode razlikuje po:
- drugačni obremenjenosti priprave s kemijskimi snovmi,
- vsebnosti mikroorganizmov,
- krogotoku obratovanja,
- bistveno višji temperaturi.
DIN 19743 velja za vodovodno vodo z vključno morsko vodo, mineralno vodo, zdravilno
vodo, slanico in termalno vodo za bazenske naprave vseh vrst, ki jo uporablja več oseb hkrati
in/ali v časovnem zamiku. Izjema so enodružinski bazeni, ki jih uporablja le lastnik ali
njegova družina. Tudi za kvaliteto izvirov vode na tekoči ali stoječi površini vodovja ali na
morju, ne veljajo zahteve tega standarda [13].
1 Deutsche Industrie Norm - Standard DIN 19643 je priporočilo, ni uredba, vendar pravno pomemben v škodnem primeru [5].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 3 -
2.2. Onesnaženost in krogotok bazenske vode
Umazanijo najdemo vsepovsod v okolici bazenov. V vodo pride na različne načine, preko
vnosa gostov, posredovanja narave in okolja (slika 2.1 ).
Slika 2.1 Vrste umazanije, prisotne v bazenski vodi
Ne glede na to, kako se pazi na čistočo v okolici bazenov, vsak obiskovalec prinese s seboj v
vodo določeno umazanijo, ki je del njegovega organizma : 100 milijonov klic, 50 ml urina,
300 ml znoja, 4 g organskih snovi. Vsak obiskovalec zaužije 50 ml bazenske vode (slika 2.2)
[2].
Slika 2.2 Umazanija enega obiskovalca bazena
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 4 -
Bakterije najdemo v vseh kopališčih in se zelo hitro razmnožujejo pri ugodnih pogojih ( 25-
45° C ). Velik del teh klic je patoloških, to pomeni, da predstavljajo nevarnost za človeka in
njegovo zdravje. Najnevarnejša med njimi je legionela, ki nastane v biofilmu. Legionela je
povzročitelj legionarske bolezni in tako imenovane „Pontiac-vročine“. Letno je v Nemčiji
registriranih 8.000 primerov legionarne bolezni, od tega se jih 400 konča smrtno. Pri
raziskavah se, v preko 30 % vodnih raziskavah, dokažejo legionele. Legionele živijo v
»biofilmih« (mikrobiološke usedline v ceveh, napeljavah, filtrnih materialih ali na robovih
bazenov). Na sliki 2.3 je viden biofilm na konici navadne šivanke.
Slika 2.3 Biofilm na igelni konici
Poleg legionel najdemo v biofilmih še ostale nevarne povzročitelje bolezni: večceličarje,
kolobarnike, listonožce, gliste in kotačnike [2].
Za odstranitev vse umazanije, se bazenska voda neprekinjeno vodi skozi napravo za
dezinfekcijo vode v krogotoku (slika 2.4). Neprečiščena voda začne potovati v smeri filtrne
naprave iz kompenzacijskega bazena. Najprej se ji doda sredstvo za kosmičenje. To so
kosmiči v posebni tekočini, ki se aktivirajo v določenem času in poberejo posebno majhne
delce umazanije že v sami filtrni napravi. Kosmiči ostanejo nad filtrnim peskom in se
odstranijo šele s pranjem filtra. V filtrni napravi se voda filtrira skozi poseben, večplastni
pesek, tako da voda potuje od zgoraj navzdol. Nato prefiltrirana voda potuje naprej do
dezinfekcijske naprave, kjer se izvrši določena dezinfekcija, ki je lahko na bazi klora ali
aktivnega kisika. Dezinfekcija mora biti nastavljena tako, da se uniči 10.000 delov določenega
mikroorganizma (Pseudomonas aeruginosa) v času 30 sekund. Pri tem mora biti prisotnost
dezinfekcijskega sredstva v vodi le v določenih koncentracijah [13].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 5 -
Slika 2.4 Krogotok bazenske vode
Optimalni pretok bazenske vode je izrednega pomena za enakomerno razporeditev
dezinfekcijskega sredstva, kot tudi za uničenje mikroorganizmov in umazanije. Za odstranitev
organskih in anorganskih nečistoč, se uporabljajo različne procesne kombinacije (priloga 1):
- kosmičenje, adsorpcija (aktivno oglje),
- filtracija,
- ostali dodatni ukrepi (UV, ozon),
- kloriranje [13].
Najpomembnejši je filtracijski del, ker se tam dejansko zberejo in odstranijo vse organske in
anorganske nečistoče iz vode. Ker je teh nečistoč dosti, glede na to, koliko jih prinese en gost
v bazensko vodo (slika 2.2), se morajo filtri tudi redno čistiti. DIN predpisuje »pravočasno in
zadostno pranje filtra«. Predpostavka za optimalno filtriranje je tudi ustrezna konstrukcija
filtrne naprave po standardu DIN 19605 (priloga 2) [13].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 6 -
2.3. Čistilni roboti
V filtrih se očisti in izpere večina umazanije. Za učinkovitejše čiščenje bazenske vode, pa
odstranjujemo umazanijo, še preden ta vstopi v filter. To opravimo v bazenu, z dodatno
pomočjo čistilnih robotov, kjer poteka fina filtracija skozi filtrne vreče. Čiščenje s čistilnimi
roboti je zelo pomembno, saj roboti odstranijo umazanijo, ki se nalaga na ploščicah na dnu
bazena, kot tudi na stenah bazena. Če se te umazanije ne odstranjuje, se voda hitreje onesnaži,
in na robovih se hitreje tvori biofilm, ki je leglo za razmnoževanje mnogih nevarnih
povzročiteljev bolezni. S takim čiščenjem prispevamo k boljšemu pretoku vode.
Slika 2.5 Zunanjost čistilnega robota
Zunanjost čistilnega robota prikazuje slika 2.5. Za varno premikanje se uporablja transportni
voziček, ki služi, razen za transport, še za zaščito pred vlago. Nadzorna plošča se uporablja za
vklop in izklop, ročno vodenje robota in za izbiro programov čiščenja, ki se razlikujejo od tipa
robota. Nekateri modeli imajo na razpolago daljinec, ki omogoča vodenje na daljavo. Pri
modelih, kjer te možnosti ni, je edini način vodenja robota ročni način na nadzorni plošči.
Transportni voziček z nadzorno ploščo vedno ostane zunaj bazena, v vodo se postavi le
čistilni robot s plavajočim kablom.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 7 -
Slika 2.6 Notranjost čistilnega robota
Čistilne robote poganja elektrika, ki ustvarja kroženje vode skozi sistem čistilnega robota.
Umazana bazenska voda potuje preko penastih krtač v notranjost, kjer se skozi filtrno vrečo
izvaja fina filtracija. Na sliki 2.6 so prikazani deli v notranjosti robota, ki so ključnega
pomena za filtracijo bazenske vode. Filtrna vreča se natakne na nosilec za filtrno vrečo in tu
dejansko poteka filtracija. Nekateri roboti imajo vgrajeno funkcijo hoje po stenah, kjer se na
podlagi kroženja vode prisesajo s penastimi krtačami na stene bazena. Roboti imajo shranjene
mere bazena in volumen vode, na podlagi katerih se izbere način čiščenja.
Podjetje Dinotec ima na razpolago 3 čistilne robote, najpomembnejši tehnični podatki so
navedeni v tabeli 2.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 8 -
Tabela 2.1 Tehnični podatki robotov podjetja Dinotec
Ime robota AquaCat Alpha AquaCat 3000 Viking Turbo
Moč sesanja vode
[m3/h] 20 m3/h 15 m3/h 14 m3/h
Hitrost robota ca. 10 m/min ca. 9 m/min ca. 8 m/min
Zmogljivost čiščenja 230 m2/h 190 m2/h 160 m2/h Površina bazena do 200 m2 do 125 m2 do 100 m2
Temperatura vode 10° - 35° C 10° - 35° C 10° - 35° C
Širina čiščenja 46 cm 43 cm 43 cm
Poroznost filtrne vreče
(premer por) 20 mikron 15 mikron 80 mikron
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 9 -
2.4. Mokra filtracija
Princip mokre filtracije temelji na sistemu ločevanja trdnih delcev iz tekoče faze. Pogoji
filtracije so lahko zelo različni. Filtracija lahko poteka zelo počasi, relativno hitro ali
postopno. V začetku lahko filtracija poteka hitro, proti koncu pa zelo počasi. Filtrski medij
ima nalogo, iz vode izločiti vse trdne delce, ki kalijo vodo in je konstrukcijsko lahko zelo
različen. Lahko so to plasti delcev različnih velikosti, kot npr. plasti peska različne
granulacije [10].
Na splošno lahko hitrost filtracije izračunamo z znano Darcyjevo enačbo:
)()(
LPKA
dtdV
μΔ
= (2.1)
V [ ]l - prostornina tekočine, ki gre v enoti časa t skozi filtrski medij
t [s] - čas
∆P [ ]2/ mN - razlika tlakov med nasprotnima površinama filtrskega medija
A [ ]2m - površina filtrskega medija, skozi katero filtriramo zmes trdne
in tekoče faze (suspenzijo)
L [ ]m - debelina filtrskega medija
μ [ ]sm /2 - viskoznost tekoče faze
K [ ] - izravnalna konstanta za dani filtrski medij
S pomočjo enačbe 2.1 lahko izračunamo vrednosti izravnalne konstante K, ne moremo pa na
podlagi parametrov vnaprej konstruirati filtrski medij, v našem primeru tekstilni ploski
izdelek, ki bi omogočil željeno hitrost in učinkovitost filtracije, ker ne poznamo izravnalne
konstante K. K zajema poroznost filtrskega medija, vpliv velikosti in porazdelitve
hidravličnih premerov por, geometrije por, velikosti delcev in sten por, kvalitete površine
vlaken, gostote filtrskega medija in porazdelitve ter gostote na hitrost filtracije, ki jo ponazarja
leva stran enačbe.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 10 -
Na splošno je mehanizem filtracije odvisen od pogojev filtracije, oz. hitrosti tokovnic skozi
filtrski medij, spremembe smeri tokovnic, velikosti trdnih delcev v zmesi, ki jo filtriramo.
Gibanje delcev v tekočini, ki teče skozi cilindrične pore, ni popolnoma pojasnjeno, predvsem
zaradi interakcij različnih vplivov. Če pa so delci v tekočini, v kateri obstoji stični gradient,
lahko pride do situacije, kjer delce žene zunaj smeri tokovnice ali celo pravokotno na smer
tokovnice. Pri tem gibanju lahko zadenejo ob stene pore in se tako izločijo iz tokovnice
oziroma suspenzije. S povečanjem velikosti delcev se poveča učinek filtracije zaradi
vztrajnosti, sedimentacije in hidrodinamičnega vpliva. Če pa se zmanjšuje velikost delcev, se
poveča učinek filtracije zaradi difuzije [10].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 11 -
2.5. Transport vode v tekstilijah
Da lahko tekočina prodre v strukturo vlakna, med fibrilarne prostore, mora najprej omočiti
površino tekstilije. Omočenje tekstilije je odvisno od površinskih lastnosti tekstilije in
tekočine. Način transporta tekočine skozi pore je odvisen od kapilarnih sil in strukture por
medija. Kapilarna aktivnost je odvisna od lastnosti tekočine, površinskih omakalnih lastnosti
tekstilije in porozne strukture medija. Lastnosti tekočin, kot so površinska napetost,
viskoznost in specifična teža ter omakalne lastnosti površine tekstilije, se lahko
eksperimentalno določijo, dosti težje pa je določiti porozno strukturo tekstilnega medija.
Različne porozne strukture imajo različno porazdelitev, obliko in velikosti por, ki
predstavljajo kanale, ki so lahko med seboj povezani ali pa tudi ne. Raznolikost por in njihova
porazdelitev vodita do gibanja tekočine v smeri majhnih por, rezultat je delna zapolnitev por v
strukturi tekstilije. Dinamično gibanje tekočine lahko povzroči spremembe v netogih delih
strukture. Spremembe v lastnostih omočene tekstilije, lahko zelo vplivajo na gibanje tekočine
in omakalne lastnosti. Sprememba površine tekstilije ne le, da spremeni njene omakalne
lastnosti na račun kapilarne kapacitete tekočine v porah, temveč tudi ˝oteži˝ strukturo por.
Struktura por v tekstilijah je odvisna od konstrukcije tekstilij in načinov obdelave. Velikost in
porazdelitev por sta določeni z načinom izdelave tekstilije (tkana, netkana ali pletena
struktura). Pore morajo biti ustrezne dimenzije, da se ustvari zadosten kapilarni pritisk med
povezovalnimi kanali za transport tekočine in skupne poroznosti. Iz teorije kapilarnega
transporta tekočin je znano, da imajo manjše pore višji kapilarni pritisk, s čimer se povečuje
širjenje tekočine po tekstiliji. To pomeni, da se kapilarno gibanje tekočine zmanjšuje z
velikostjo por. Vendar pa sposobnost zadrževanja tekočine ni le pogojena z velikostjo por,
temveč tudi s porozno strukturo. Dve tkanini imata s podobno maso in debelino, ampak z
različno vrsto vlaken, različne lastnosti. Bombažno vlakno ima štirikrat boljše lastnosti
omočenja in zadrževanje tekočine v primerjavi s poliestrskimi vlakni. Transport vode in
absorpcija v vlaknatem materialu sta odvisna od interakcij med vlakni in vodo in od
geometrične strukture materiala oz. tekstilij [9].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 12 -
2.6. Projektni zahtevki za tekstilije za filtre v robotih za čiščenje
bazenske vode
V filtrni vreči poteka dejansko čiščenje vode, zato mora vreča zadostiti določenim projektnim
zahtevkom, da lahko zagotavlja kvaliteto filtriranja. Za kvalitetno filtracijo je pomembno, da
lahko tekočina prodre v tekstilijo in dobro omoči površino. Na gibanje tekočine pa vpliva
porazdelitev por, ki je odvisna od konstrukcije tekstilije. Pomembna je tudi njena oblika oz.
zunanji videz, saj mora vreča, ko jo potegnemo na filtrni nosilec, zagotavljati neko stabilno
obliko, tudi ob delovanju zunanjih sil. Na sliki 5.2 vidimo nosilec filtrne vreče, na katerega se
vstavi vreča. Nosilec je izdelan iz plastičnega dna in iz dveh kovinskih okvirjev, ki držita
obok vreče. Vreča mora imeti dobro fleksibilnost, saj se mora zelo dobro prilagajati nosilcu
in biti sposobna, kljub zunanjim silam, obdržati svojo obliko, ki je ključnega pomena za
kvalitetno filtracijo. Če vreča popusti zunanjim silam, nastane pretrg oz. zdrs vreče, to pa vodi
do nepopolne filtracije, zato je ključnega pomena dobra sposobnost drapiranja vreče.
Slika 5.2 Nosilec filtrne vreče
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 13 -
Filtrski medij oz. tekstilija mora biti zelo kvalitetno izdelana. Tekstilija mora biti zelo
enakomerna glede porozne strukture. Če bi bile pore v filtrnem mediju npr. večje od 20 μm, bi
se zmanjšala učinkovitost filtracije. Če pa so v tekstiliji napake, zaradi česar je hidravlični
premer por v tekstiliji prevelik (luknje, pretrgane niti… ), je kos filtrnega medija, na katerem
je takšna napaka, neuporaben za filtracijo. Filtracija poteka pod tlakom okrog 1,2 mPa. Za
projektiranje filtrov za mokro filtracijo ne moremo v naprej podati končne rešitve, saj je
mehanizem filtracije zelo kompleksen. Lastnosti suspenzij so lahko zelo različne, tako da je
nujno potrebno upoštevati vrsto suspenzije oz. področje uporabe danega filtrnega medija [10].
A B C
Slika 5.3 Prikaz različne strukture tekstilij za filtre
(A- tkanina, B- dvosnutkovno pletivo, C- dvojno dvosnutkovno pletivo )
Pri kvaliteti samega filtra pa je pomembna njegova poroznost oz. število, velikost in
porazdelitev por ter dolžina por, oblika prečnega preseka por vzdolž pore in lastnosti sten por.
Parametri se razlikujejo glede na različno geometrijsko strukturo tekstilije (slika 5.3 ). V
Darcyjevi enačbi (2.1) je upoštevana debelina filtrskega medija. Ta velikost bi ustrezala tudi
dolžini vsake pore, če bi te bile na najkrajši poti od ene do druge površine filtrskega medija
(tanki filtrski mediji). Pri pletivih in vlaknovinah pa je večina por daljših od debeline
vlaknovine. Ta razlika bi se v enačbi (2.1) pokazala v zmanjšanju vrednosti izravnalne
konstante K in s tem hitrosti filtracije pod pogojem, da so drugi parametri na desni strani
enačbe enaki. Iz tega primera vidimo, da je zelo težko konstruirati filtrski medij, za katerega
bi vedeli, kako se bo obnašal med filtracijo, zato so pri projektiranju in konstruiranju filtrov
izkušnje izrednega pomena [10].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 14 -
Vzdrževanje in čiščenje filtrnih vreč
Filtrski medij ima določeno kapaciteto izločanja delcev iz suspenzije. Če se masa
filtrskega medija poveča, se hitrost filtracije zmanjša. Hitrost filtracije je zato posledično
premajhna ter postane neekonomična [10]. Učinek filtrne vreče je odvisen od intenzitete
čiščenja. Če je čistilni učinek nizek, je sicer zmogljivost zadrževanja delcev visoka, vendar se
pritisk dvigne do nesprejemljivega nivoja. V nasprotnem primeru pa ostane pritisk v
sprejemljivem nivoju, na ta račun pa je prikrajšana učinkovitost. Zato ni mogoče uporabljati
filtrnih medijev pri višjih hitrostih, kot so dovoljene [12].
Točna določila glede zamenjave filtrskega medija ne obstajajo, odvisna so od hitrosti
filtracije, tlaka, učinka filtracije in od lastnih izkušenj. Če pravilno regeneriramo filtrski
medij, je ta ponavadi, kljub zamašitvi, še zmeraj uporaben. Lamb omenja dve metodi za
čiščenje suhih, umazanih filtrnih vreč. Prva je nenadna uporaba visoko električnih potencialov
na tekstilijo s pomočjo elektrod, kjer nenadna polarizacija spremeni obstoječ potencial
umazanije, vendar se ni obnesla, saj so rezultati malenkostni. Druga metoda, rotacija
zgornjega dela in dobro stresanje vreče, je pokazala učinkovitejše rezultate [12]. Da bi filter
lahko ponovno uporabili, moramo temeljito sprati vse delce, ki so bili izločeni iz suspenzije v
vrečo v postopku filtriranja. To nam pomagajo posebne tekočine, ki zmanjšujejo sile, ki
vežejo delce na površino vlaken. Pri mokri filtracij je filtrski medij uporaben približno 1 leto
[10].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 15 -
3. POROZNOST TEKSTILIJ Porozne materiale najdemo vsepovsod v naravi in se uporabljajo predvsem v industriji in
raziskavah. Kakor je za metalurgijo pomembno znanje o porazdelitvi por v mineralih, je za
gradbeno industrijo ključnega pomena poroznost zidakov, lesa, keramike in še posebej
cementa. Te in še ostale snovi zahtevajo podrobno upoštevanje strukture por, saj so od
volumna, velikosti in oblike por odvisne njihove fizikalne lastnosti. Od vseh metod
določevanja poroznosti sta živosrebrna porozimetrija in plinska adsorpcija/resorpcija med
najbolj razširjenimi [1].
Zahteve za tehnične tekstilije so vsak dan večje. To je področje uporabe, ki se nenehno širi.
Tkanine so uporabne za različna tehnična področja, kot so padala, transportni trakovi, filtri,
avtomobilska pnevmatika, fleksibilne oljne cisterne, strukture, ki se napihnejo, kompoziti,
uporabne v gradbeništvu ipd. Za vsako področje uporabe, morajo tekstilije izpolnjevati
določene specifične lastnosti. Kakor kemiki zahtevajo tkani filter s točno določeno velikostjo
por, tako rudarski inženirji zahtevajo transportni trak za premog z zahtevano trdnostjo,
stopnjo obrabe ipd. V filtracijske namene so na razpolago različni tipi medijev, med njimi tudi
tkanine, katere zadržijo najmanjši drobec v velikosti 10 μm, za razliko od na primer netkanih
tekstilij, ki lahko zadržijo, odvisno od vrste, od 0,5 do 10 μm velik delec [10].
Tekstilni izdelki (tkanine, pletiva, netkane tekstilije) so ploske tvorbe, ki imajo
relativno majhno debelino, v primerjavi z njihovo dolžino in širino. Lahko se oblikujejo v
trodimenzionalno obliko, vendar je njihova osnovna funkcija uporabljena v obliki ploske
tvorbe. Njihova majhna debelina omogoča pomemben približek k večini teoretičnih modelov
poroznih teles. Slika 3.1 prikazuje kapilarni model porozne strukture ploske tekstilije z
vzporednimi površinami, ki ga prepredajo pore valjaste oblike, pravokotne na površino [4].
Slika 3.1 Kapilarni model porozne strukture ploske tekstilije
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 16 -
Slika 3.1 prikazuje najenostavnejši in natančno opredeljen kapilarni model porozne strukture,
katerega je možno teoretično najbolj natančno opisati.
Burgleigh v svojem članku, že leta 1949, omenja pomembnost določevanja skupne
poroznosti tekstilij in poudarja, da je ni enačiti z izrazom prepustnost. Pri tem se nanaša na
Sieminskega in Hotteja, ki trdita da razlika med terminoma prepustnost in poroznost ni
znatna. Poroznost tekstilij se nanaša na volumen praznega prostora v določenem skupnem
volumnu, medtem ko je prepustnost dostopnost prostega praznega prostora, za izmenjavanje
plina ali tekočine. Poroznost je ponavadi definirana kot razmerje med praznim prostorom in
skupnim volumnom tekstilije. Prepustnost pa je empirična vrednost, ponavadi izražena kot
delež pretoka tekočine ali plina na enoto površine tekstilije in je funkcija diferencialnega
pritiska [3]. Prepustnost je odvisna od strukture izdelkov, zato je pomembna notranja
geometrijska struktura tekstilij, niti in vlaken, ki pa je zelo težko opredeljiva, saj kazalci, s
katerimi jo ponazarjamo, niso dovolj vsebinsko opredeljeni [4]. Najprej so se razvile različne
metode za določevanje efektivne poroznosti na področju naftne tehnologije in se nato
uveljavile tudi na področju tekstilnih materialov [3].
Porozni materiali vsebujejo v enoti prostornine delež zraka in delež substance.
Razmerje med volumnom zraka in enoto prostornine telesa imenujemo poroznost, razmerje
med volumnom substance in enoto prostornine telesa pa izpolnjenost telesa s substanco.
Matematično se poroznost teles izraža v obliki koeficienta poroznosti, na podlagi katerega pa
ne moremo sklepati o notranji strukturi poroznih teles. Večina poroznih teles ima kompleksno
geometrijo porozne strukture, ki je rezultat heterogenosti velikosti por, njihove oblike in
orientacije. Porozna telesa zato definiramo s pomočjo parametrov poroznosti. Danes poznamo
različne metode za določevanje poroznosti, ki se med seboj razlikujejo po teoretičnem
pristopu. Uporabljajo se v dveh stadijih nastanka tekstilije:
V fazi uporabe (izdelana tekstilija). Ko je tekstilija že izdelana, lahko ugotavljamo
parametre poroznosti z merjenjem po različnih metodah (optična, geometrijska,
absorpcijska, pretočna, sejalno-filtracijska, metoda na podlagi izpodrivanja tekočin) in z
uporabo merilne tehnike.
V fazi konstruiranja tekstilij. V fazi konstruiranja pa napovedujemo parametre poroznosti
tekstilij s pomočjo geometrijske metode, ki temelji na idealiziranem modelu porozne
strukture tekstilij (kapilarni model) in geometrijskimi parametri tekstilij, npr. debelina niti
ter gostota niti v primeru tkanin [6].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 17 -
Medsebojno ločene prazne prostore v tekstiliji imenujemo pore. Kadar gre za tako majhne
pore, da jih s prostim očesom ne moremo opaziti, govorimo o mikroporah. Kadar gre za
velike pore, vidne med nitmi preje v tkanini ali pletivu, ali med vlakni pri netkanih tekstilijah,
govorimo o makroporah [4]. Hidravlični premer teh por je ponavadi pri tkaninah večji od 10
μm oziroma večji od premera najfinejših vlaken [6]. Pore so osnovni parameter za izražanje
poroznosti teles, saj so osnovni gradbeni element poroznosti telesa. Če so pore natančno
definirane in matematično opredeljene, so primerne za matematično obdelavo, saj lahko
govorimo o številu por, njihovi velikosti in porazdelitvi, maksimalnem premeru por, njihovi
dolžini, razmerju med dolžino in premerom [4].
Glede na obliko makropor, lahko tekstilije razdelimo v tri skupine [6]:
1. Ploske tekstilije, ki imajo vsaj en sistem por določene oblike (tkanine, pletiva in nekatere
netkane tekstilije).
2. Ploske tekstilije, ki imajo vsaj en sistem por določene oblike, en ali oba konca por pa sta
zakrita z vlakni (kosmatene tkanine, pletiva in nekatere netkane tekstilije).
3. Ploske tekstilije, ki nimajo pravilnih por, oziroma leži le majhen delež por po vsej dolžini
pravokotno na površino tekstilije, (se začenja na eni površini izdelka in konča na nasprotni
površini). Večji delež por spreminja smer in premer vzdolž svoje dolžine, ne leži na eni
premici (več osnovne in več votkovne tkanine, dvojne tkanine, volneni filci in nekatere
netkane tekstilije).
Za tehnično uporabo so pore pomembne za prepustna telesa – tekstilije. Pore morajo biti med
seboj povezane, saj le tako tvorijo ločene kanale – makropore, kjer poteka pretok tekočin. V
modelih za prepustna telesa so pore najpogosteje predstavljene kot kapilare valjaste oblike, ki
so pravokotne na površino telesa [4]. Da bi lahko definirali parametre poroznosti tekstilij, je
potrebno najprej definirati notranjo geometrijsko strukturo tekstilij kot poroznega telesa.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 18 -
3.1. Poroznost tkanin
Slika 3.2 Shematski prikaz prosojne tkanine
Na sliki 3.2 je prikazana shematska struktura prosojne tkanine. Tkanine imajo, za razliko od
pletiv in netkanih tekstilij, najbolj natančno opredeljen notranji geometrijski model poroznega
telesa, kjer imajo pore obliko valja z enotnim in konstantnim premerom. Jasno je, da realne
tkanine bolj ali manj odstopajo tudi od tako definirane notranje geometrijske strukture
poroznega telesa. Odstopanja gredo na račun različne oblike prečnega preseka por vzdolž
debeline tkanine. Glede na tako definiran notranji geometrijski model porozne strukture
tkanin lahko za medsebojno primerjavo tkanin operiramo z naslednjimi parametri poroznosti:
velikost por, porazdelitev por, gostota por, premer por, dolžina por, specifična notranja
površina por, volumen por, delež odprte površine, delež volumna por, itd [4].
Če obravnavamo tkanino kot prostorsko tvorbo, se medsebojno ločeni prazni prostori v tej
tvorbi, imenovani pore, nahajajo [6]:
v vlaknih,
med vlakni v nitih in
med nitmi v tkanini.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 19 -
Površina prečnega preseka Površina prečnega preseka je povprečna vrednost površine prečnega preseka por oz. velikost
površinske projekcije vidnih por v tkanini. Kapilarni model ploskega telesa predpostavlja, da
ima pora okrogel prečni presek. V realni tkanini najdemo prej pore nepravilne geometrijske
oblike kot pravilne (krog, elipso, kvadrat in pravokotnik). Oblika por tkanin je odvisna od
vrste uporabljenih niti in vezave. Tkanina je lahko izdelana iz monofilamentnih,
multifilamentnih in predivnih niti. Tkanine iz monofilamentnih niti imajo čiste pore in dokaj
enotno obliko, ki je še najbolj podobna pravokotniku, saj v njih ni štrlečih vlaken. Tkanine iz
predivnih niti imajo tri vrste por:
majhen delež čistih por,
nekaj delno zamreženih por in
nekaj popolnoma zamreženih por.
Delež por je odvisen od gostote uporabljenih niti in od uporabljene vezave. Še bolj
geometrijsko neopredeljena oblika nastane pri zamreženju mikanih in česanih niti, saj
zamreženje por nastaja zaradi prepletanja kratkih štrlečih vlaken. Pore, ki jih obdajajo mikane
niti, so bolj zamrežene, kot pore, ki jih obdajajo česane niti. Takšno zamreženje por ima tudi
večji razpon porazdelitve površine por [6].
Slika 3.3 Tipi por glede na način prepletanja osnovnih in votkovih niti
I II
III IV
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 20 -
Slika 3.3 prikazuje štiri tipe por, glede na način prepletanja osnovnih in votkovnih niti. Prvi
tip por je pogost pri vezavi platno in panama, je dimenzijsko najbolj enoten, čeprav tudi tukaj
nastopa določena nehomogenost velikosti por, ki je lahko posledica neenakomernosti debeline
niti, neenakomernosti gostote niti, vitja niti ipd. Pore drugega tipa so značilne za keprovo
vezavo, medtem ko atlasova vezava vsebuje pore drugega in tretjega tipa. Če primerjamo, so
pore drugega tipa dimenzijsko že manj stabilne glede na prvi tip, posledica česar je večja
nehomogenost velikosti por. Pri vezavi panama se pojavlja tudi tretji in četrti tip por, pri
čemer so ponavadi pore četrtega tipa manj izrazite, pore tretjega tipa pa so skoraj popolnoma
zaprte. Stabilnost por tretjega tipa je še slabša, nehomogenost velikosti por pa še večja, glede
na pore drugega tipa [6].
Vidno je, da na podlagi gostote in debeline niti težko dobimo natančne podatke o površini
por. Da bi pa lahko primerjali dejanske površine por s teoretičnimi izračuni, je možno na
podlagi treh idealiziranih oblik makropor (pravokotnik, krog, elipsa) izračunati površino
prečnega preseka teh por s pomočjo gostote in debeline niti [6]:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=−⋅−= 2
21
12211
1010)()( dg
dg
dpdpA kpravokotni (3.1)
( )2
2121
22121
10101616 ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−+⋅=−−+= dd
ggddppAkrog
ππ (3.2)
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅=−⋅−⋅= 2
21
12211
10104
)()(4
dg
dg
dpdpAelipsaππ (3.3)
p [mm] - nitna razdelba
d [mm] - debelina niti
g [niti cm-1] - gostota niti
A [cm2] - površina prečnega preseka por
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 21 -
Homogenost površine por
Razpon površine prečnega preseka por je odvisen od uporabljene vezave, vrste uporabljenih
niti, gostote niti, neenakomernosti gostot niti, neenakomernosti debeline niti. Pri idealni
tkanini v platneni vezavi z monofilamentnimi osnovnimi in votkovnimi nitmi enake gostote in
finosti in pri enakomernosti niti, bi imele vse pore enako površino. V realnih tkaninah pa
nastopi variiranje, ki ga lahko grafično prikažemo v obliki diagramov porazdelitve površine
por (slika 3.4 ).
Slika 3.4 Diagram porazdelitve površine por
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 22 -
Na diagramih je prikazana površina prečnega preseka por v odvisnosti od vsote deleža
frekvenc posameznih razredov površin prečnega preseka por. Najvišji diagram, oblika
pravokotnika, prikazuje primer idealne tkanine. Realne tkanine kažejo trikotno, trapezoidno
ter stopničasto obliko. Trikotna oblika odraža največji razpon med minimalno in maksimalno
vrednostjo površine prečnega preseka por in enakomerno zastopanost posameznih razredov
površin prečnega preseka por. Stopničasta oblika porazdelitve nastane pri nezastopanosti
razredov oz. pri primanjkljaju le-teh. Najbolj stabilna oblika je trapezoidna, saj kaže najmanj
razlik v variiranju površin prečnega preseka por, saj se vrednosti površin por gibljejo zelo
blizu srednje vrednosti [6].
Gostota por
Gostota por je število por v enoti površine tkanine. Ena pora pripada vsaki osnovni in
votkovni niti v površinski enoti tkanine. Tako je število por v enoti površine tkanine enako
produktu med gostoto osnovnih in gostoto votkovnih niti [6]:
21 ggN p ⋅= (3.4)
Np [por cm-2] - gostota por
g [niti cm-1] - gostota niti
indeksa 1 in 2 se nanašata na osnovno oz. votkovno nit
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 23 -
Površinska poroznost tkanin
Površinska poroznost je delež površine prečnega preseka makropor glede na enoto površine
tkanine, izražen v odstotkih. Izračunamo jo s pomočjo površinske izpolnjenosti oz. faktorja
kritja tkanine, izraženega v odstotkih, med katerima velja naslednja odvisnost [6]:
KPP −=100 (3.5)
PP [%] - površinska poroznost
K [%] - površinska izpolnjenost oz. faktor kritja tkanine
Definicija površinske poroznosti s pomočjo faktorja kritja tkanine, temelji na predpostavki, da
ima pora obliko kvadrata oz. pravokotnika. Če površinsko poroznost izrazimo kot faktor in
uporabimo enačbe za faktor kritja tkanine, dobimo enačbo 3.6 [6] :
}{( )[ ]10/10/1 21211122 ggddgdgdPP −+−= (3.6)
PP [%] - površinska poroznost
d [mm] - debelina niti
g [niti cm-] - gostota niti
Površinsko poroznost lahko teoretično izračunamo tudi kot produkt med gostoto por in
površino teh por [6]:
%100⋅⋅= ppP ANP (3.7)
PP [%] - površinska poroznost
Np [por cm-2] - gostota por
Ap [cm2] - površina prečnega preseka pore
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 24 -
Volumenska poroznost tkanin
Volumenska poroznost tkanin je delež volumna por (mikropore in makropore) glede na
volumsko enoto tkanine, izražena v odstotkih. Volumensko poroznost izračunamo s pomočjo
volumenske izpolnjenosti tkanine, ki predstavlja delež volumna niti glede na volumen
tkanine, izražen v odstotkih [6]:
IV VP −=100 (3.8)
PV [%] - volumenska poroznost tkanin
VI [%] - volumenska izpolnjenost tkanin
%100%100 ⋅⋅⋅
=⋅=tn
tn
t
nI m
mVVV
ρρ (3.9)
Ker je masa tkanine enaka masi niti, se enačba [3.9] poenostavi:
%100⋅=n
tIV
ρρ (3.10)
VI [%] - volumenska izpolnjenost tkanin
Vn [cm-3] - volumen niti v volumski enoti tkanine
Vt [1 cm3] - volumska enota tkanine
mn [g] - masa niti
mt [g] - masa tkanine
ρn [g cm-3] - specifična gostota niti
ρt [%] - specifična gostota tkanine
Površino por, gostoto por in površinsko poroznost tkanin, lahko teoretično izračunamo na
podlagi idealiziranega modela notranje geometrijske strukture makropor in geometrijskih
parametrov tkanin (debelina niti, gostota niti, faktor kritja niti, faktor kritja tkanine). Tako
določene parametre lahko kasneje primerjamo z dejanskimi, ki jih izmerimo z različnimi
metodami ugotavljanja makroporoznosti tkanin.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 25 -
3.2. Poroznost pletiv
Slika 3.5 Shematični prikaz prosojnega pletiva
Pletiva so na drugem mestu glede ujemanja njihove porozne strukture s kapilarnim
modelom porozne strukture ploskega telesa (slika 3.1). Na podlagi različnih vrst prej in
parametrov konstrukcije posameznih izdelkov, lahko govorimo o različni stopnji ujemanja
[4]. Za pletenje potrebujemo mehke, gladke in prožne niti, ki se dajo lahko upogibati v pentlje
in zanke. Preja pa mora biti zadosti trdna, ker so obremenitve dosti večje kot pri tkanju. Med
tehnične zankaste materiale štejemo votkovine in snutkovine v različnih konstrukcijskih
izvedbah. Snutkovine so bolj stabilne in se manj raztegujejo, zato se za tehnične tekstilije bolj
uporabljajo kot votkovna pletiva [7].
Vsak predilnik, na katerem je spredena preja, da posamezni preji posebne lastnosti in videz, ki
je odvisen od :
- paralelizacije vlaken in
- usmerjenosti vlaken v jedru ter plašču preje glede na os preje.
Takšna geometrija vlaken vpliva na:
- kompaktnost (odprtosti),
- otip,
- dlakavost in
- togost prej,
zato se preje seveda razlikujejo tudi po teh lastnostih [7].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 26 -
Tudi različne oblike presekov vlaken vplivajo na izpolnjenost niti oz. na zloženost
vlaken v preji. Bolj kot so vlakna zložena, večja je izpolnjenost in manjša je vsebnost zraka.
Ta značilnost je zelo pomembna pri prehodu toplote in vlage skozi tekstilijo in s tem
povezano poroznostjo [7].
Faktor izpolnjenosti se nanaša na delež vlaknaste substance v preji. Ima velik vpliv
na debelino niti ter s tem na doseganje gostote niti. Nasprotje izpolnjenosti niti je poroznost
niti, ki pomeni delež zraka v volumski enoti preje. Zaradi velikega števila vplivov, kot so [7]:
- uporabljena surovina: različne surovine imajo različne vrednosti specifične gostote,
- dolžina vlaken: krajša vlakna se ne zlagajo tako tesno kot daljša (manjša
izpolnjenost),
- preparacija niti: vpliva na razteg niti ter učinkuje tudi na izpolnjenost niti,
- vrsta postopka predenja: mikane in dvocilindrske preje vsebujejo več zraka ter imajo zato
manjšo izpolnjenost kot česane in trocilindrske preje,
- vitje in sukanje: z večanjem vrtilnih koeficientov se izpolnjenost veča,
tega močno nihajočega faktorja ne moremo izračunati. Vendar so na podlagi statističnih
raziskav dobljene približne vrednosti faktorja izpolnjenosti niti. Vrednost p=1 (ali gostota
izpolnjenosti je 100%) pomeni, da je uporabljena nit sestavljena samo iz vlaknaste substance
in ne vsebuje zraka (samo monofilametni). Povezava med faktorjem izpolnjenosti niti in
njihovo vsebnostjo zraka (poroznostjo) je sledeča [7]:
%100)1( ⋅−= iPniti (3.11)
Pniti [%] poroznost niti
i faktor izpolnjenosti niti
Faktor izpolnjenosti niti je definiran kot razmerje med specifično gostoto niti ( nρ ) in
specifično gostoto vlaken ( vlρ ).
Vl
niρρ
= (3.12)
Pri pletivih lahko zasledujemo podobne parametre poroznosti kot pri tkaninah, le da je
odstopanje pri pletivih večje v primerjavi s tkaninami. Če uporabljamo predivno prejo, je
pomembna dolžina vlaken. Če so vlakna daljša in finejša, gre za večjo stopnjo izravnave
vlaken, kakor tudi večjo stopnjo paraleliziranih vlaken. To pa vodi do večje izpolnjenosti niti.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 27 -
Površinsko poroznost pletiva izračunamo po enačbi 3.13:
pp IP −=100 (3.13)
pP [%] površinska poroznost pletiva
pI [%] površinska izpolnjenost pletiva
Izpolnjenost pletiva se nanaša na izpolnjenost pletiva z zankami. Ločimo površinsko in
volumsko izpolnjenost pletiva. Površinska predstavlja delež površine zank v površinski enoti
pletiva in jo za desno-levo pletivo izračunamo po enačbi 3.14.
%100⋅⋅⋅
=Zz
P všldI (3.14)
PI [%] površinska izpolnjenost pletiva
d [mm] debelina niti v neobremenjenem stanju zanke
l [mm] dolžina zanke v površinski enoti pletiva
Zš [mm] širina zanke
Zv [mm] višina zanke
Volumensko poroznost pletiva izračunamo po enačbi 3.15:
IvPv −= 100 (3.15)
Pv [%] volumenska poroznost pletiva Iv [%] volumenska izpolnjenost pletiva
Volumenska izpolnjenost pletiva predstavlja delež volumna zanke v volumski enoti pletiva in
jo za desno-levo pletivo izračunamo po enačbi 3.16:
%1002
⋅⋅⋅⋅⋅
=hvšldI
ZzV
π (3.16)
VI [%] volumska izpolnjenost pletiva
d [mm] debelina niti v neobremenjenem stanju zanke
l [mm] dolžina zanke
Zš [mm] širina zanke
Zv [mm] višina zanke
h [mm] debelina pletiva
d [mm] debelina niti
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 28 -
3.3. Poroznost netkanih tekstilij
Slika 3.6 Shematični prikaz strukture vlaknovin
Zaradi raznovrstnosti netkanih tekstilij obstaja več različnih definicij in kvalifikacij. Najbolj
popolna, glede na način izdelave in lastnosti netkanih tekstilij, je definicija iz tekstilnega
priročnika: » Netkane tekstilije so nekonvencionalni tekstilni ploski izdelki, pri katerih lahko
z izbiro vlaken, tehnoloških postopkov izdelave temeljnega sloja, načinov utrjevanja in
naknadnih postopkov dodelave prevladuje karakter tekstilij, papirja ali plastične tvorbe [7].«
Za izdelavo netkanih tekstilij so običajno potrebne tri tehnološke faze [7]:
• izdelava temeljnega sloja,
• utrjevanje temeljnega sloja,
• plemenitenje.
Postopek izdelave in utrjevanje temeljnega sloja dajeta tekstiliji značilno konstrukcijo.
Temeljni sloj je lahko narejen iz razpoložljivih vlaken, vlaknotvornih polimerov ali iz visoko
orientiranih filmov, ki imajo sposobnost cepljenja. Šele v procesu utrjevanja se oblikujejo
določene vezi, ki dajejo netkani tekstiliji posebne lastnosti in uporabno vrednost. Pri izdelavi
netkanih tekstilij imajo vlogo veziva ali veznega elementa:
• vlakna (sposobnost kot vezni element izkoriščamo v mokrem postopku izdelave
temeljnega sloja, pri netkanih tekstilijah iz volnenih vlaken (polstenje), pri toplotni
obdelavi (termoplastične lastnosti vlaken),
• snopi vlaken (postopek iglanja, koprena se zgosti in utrdi),
• vezivne niti (kopreno utrjujemo s prešivanjem s šivalno-pletilno tehniko ) in
• vezivna sredstva (kemikalije, ki jih nanašamo na temeljni sloj ).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 29 -
Najpogostejše netkane tekstilije, narejene iz vlaken, so polsti in vlakenske koprene. Pri
netkanih polsteh ločimo valjane in iglane polsti. Valjane nastanejo z valjanjem kopren iz
polstivih vlaken, iglane s prebadanjem kopren z nazobčastimi iglami. Prednosti polsti so, da
se ne parajo, dobro absorbirajo zvok in udarce. Slabo se drapirajo, imajo nizko razpočno in
pretržno trdnost. Vlakenske koprene so netkane tekstilije, katerih osnovni gradbeni
element so vlakna, ki jih v postopku izdelave oblikujemo v kopreno.
Končni izdelek se razlikuje glede na način izdelave, ki je lahko naslednji [7]:
• utrjevanje z iglanjem (iglane koprene),
• utrjevanje z vodnim curkom,
• utrjevanje z adhezivi,
• termično utrjevanje,
• izdelava po talilno-pihalnem postopku,
• fibriliranje,
• naplavljanje,
• utrjevanje s šivalno-pletilno tehniko.
Netkane tekstilije so lahko izredno kompaktne in toge, po drugi strani pa izredno prožne,
mehke, z veliko sposobnostjo drapiranja. Njihova trdnost je ali zelo nizka, tako da komaj
obdržijo svojo fizično obliko, ali pa izredno visoka, da jih z enostavnim ročnim preizkusom
trdnosti ne moremo pretrgati. Surovinska sestava uporabljenih vlaken ima v primerjavi s
tkaninami večji vpliv na konstruiranje oz. uporabne lastnosti netkanih tekstilij. Prav tako ima
geometrijska struktura, ki se nanaša na usmerjenost gradbenega elementa v temeljnem sloju,
močnejši vpliv na uporabne lastnosti, kot npr.: razporeditev niti pri tkaninah in pletivih. Bolj
so vlakna orientirana, večja trdnost se doseže, po drugi strani pa se zmanjšuje prožnost
tekstilije. Konstrukcijska značilnost netkanih tekstilij je njihova porozna struktura, ki
omogoča prehod energije in delcev, saj imajo netkane tekstilije zelo različno zračno
prepustnost in obseg prehoda vlage. Netkane tekstilije se uporabljajo tam, kjer uporaba
konvencionalnih tekstilij ni primerna in zato niso nadomestek za tkanine ali pletiva.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 30 -
4. SPOSOBNOST PRILEGANJA TEKSTILIJ
4.1. Sposobnost oblikovanja tekstilij
Sposobnost oblikovanja tekstilij je definirana kot sposobnost preoblikovanja tekstilije iz
dvodimenzionalne v kompleksno trodimenzionalno obliko. Sposobnost oblikovanja je podana
na podlagi uklonske stisljivosti tekstilije b v določeni longitudinalni smeri, katera predstavlja
odpor proti uklonski sili in je podana z enačbo 4.1 [11]:
Fkb ⋅= (4.1)
K - matematična konstanta
F [mm2] - sposobnost oblikovanja tkanine
BCF = (4.2)
B [Nm/m] - upogibna togost tkanine
C - parameter proporcionalnosti med nastalo deformacijo in
uklonsko silo
Na sposobnost oblikovanja zelo vplivajo konstrukcijski parametri tekstilij. Za tkanine velja,
da večje, kot je število veznih točk (večja gostota niti pri enaki vezavi tkanine) na določeno
površino tkanine, višja je togost tkanine, saj so niti bolj tesno povezane med sabo. Sposobnost
oblikovanja pa se poveča pri tkanini z nižjim številom veznih točk, saj je več gibanja med
nitmi in je togost tkanine nižja [11].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 31 -
4.2. Drapiranje tekstilij
Drapiranje tekstilij je povezano s končnim videzom oblačila. S praktičnega vidika je
drapiranje pojav, ki nastane zaradi povešenja tekstilije zaradi lastne mase, pri čemer nastanejo
upogibne in strižne deformacije, ki se odrazijo v obliki gub. Vrednotenje drapiranja tekstilij je
lahko subjektivno ali objektivno. Subjektivno izvajajo strokovnjaki, predvsem oblikovalci
oblačil, s pomočjo čutil vida, otipa. Objektivno pa temelji na eksperimentalnem določevanju
parametrov drapiranja, kot so: koeficient drapiranja, globina gub, število gub in porazdelitev
gub s pomočjo ustreznih merilnih naprav [11].
Slika 4.1 Primeri drapiranja različnih tekstilij2
Na sliki 4.1 vidimo različne primere drapiranja tekstilij. Koloni na levi strani sta fotografiji
dejanskih rezultatov testov, dve desni koloni sta individualni simulaciji rezultatov. Dve sliki v
zgornji vrsti kažeta rezultate tekstilije iz debelejše bombažne preje, v sredini rezultate
tekstilije iz tanjše bombažne preje in zadnji dve v spodnji vrstici, rezultate tekstilije iz tanjše
volnene preje. Na slikah je vidno, kakšna je razlika v drapiranju tekstilije: če je tekstilija iz
debelejše preje, nima tako izrazitih gub, če je tekstilija izdelana iz tanjše preje, je vidno lepše
podajanje gub.
2 Vir : www.emeraldinsight.com.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 32 -
Objektivno vrednotenje drapiranja tkanine Prvo napravo za objektivno vrednotenje drapiranja tkanin je izdelal C.C Chu in je znana pod
imenom F.R.L Drape meter, za pionirja na področju objektivnega vrednotenja pa velja G.E.
Cusick [11]. Na sliki 4.2. je prikazana senca drapirane tekstilije na Cusick Drape metru.
Slika 4.2
Metoda vrednotenja drapiranja temelji na vertikalni projekciji drapiranega preizkušanca.
Preizkušanec se na sredini vstavi med dve horizontalni plošči. Od zgoraj prihaja od
paraboličnega ogledala vertikalno na preizkušanec svetloba, ki jo ustvarja svetilo, usmerjeno
v ogledalo, s svojimi svetlobnimi žarki. Senca, ki nastane zaradi drapiranja tkanine, pade
najprej skozi stekleno ploščo in nato na papirju izriše določeno obliko, na podlagi katere se
izračuna koeficient drapiranja ter se analizira razporeditev gub. (slika 4. 3) [11].
Slika 4.3
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 33 -
Koeficient drapiranja (KD) je definiran kot razlika med velikostjo površine nedeformiranega
preizkušanca in pravokotno projekcijo slike in je podan z izrazom (slika 4.4) [11]:
10021
22
22
RRRS
KD p
πππ−
−= (4.3)
KD [ ]% - koeficient drapiranja
Sp [ ]2mm - površina pravokotne projekcije drapirane površine preizkušanca
R1 [ ]mm - polmer horizontalne plošče
R2 [ ]mm - polmer nedeformirane površine preizkušanca
Slika 4.4 Projekcija drapirane tkanine
Koeficient drapiranja je zelo pomemben osnovni parameter. Dve tekstiliji imata lahko enak
koeficient drapiranja in se razlikujeta v številu gub, obliki in porazdelitvi gub. Visoka
vrednost koeficienta drapiranja pomeni, da je tekstilija toga in se zaradi tega tudi težje
preoblikuje. Nizke vrednosti koeficienta drapiranja pomenijo lažje preoblikovanje in s tem
boljše prilagajanje tekstilije obliki modela končnega izdelka. Oblika in število gub sta odvisni
predvsem od polnosti in togosti tekstilije. Tekstilije z višjo togostjo imajo večje in širše gube,
manj toge tekstilije pa imajo ožje gube [11].
Koeficient drapiranja je časovno odvisen pojav in se manjša v odvisnosti od časa po
eksponentni krivulji. Časovno spreminjanje vrednosti koeficienta drapiranja tekstilij, je
posledica polzenja in trenja med nitmi osnove in votka oz. učinka sile gravitacije. V ta namen
je bila razvita naprava za merjenje koeficienta drapiranja s pomočjo videokamere, ki zajema
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 34 -
sliko in jo pošilja na osebni računalnik, kjer je možno spremljati koeficienta drapiranja v
različnih časovnih intervalih [11].
Porazdelitev gub Gp je izražena kot razmerje med povprečno maksimalno amplitudo
gube in povprečno minimalno amplitudo gube in se izračuna po enačbah 4.4 – 4.6 [11]:
∑=
=n
i G
GGp Í
ÍiIG
12
2maxmax
max
))(( (4.4)
∑=
=n
i
GG n
iIÍ
1
maxmax
)( (4.5)
∑=
=n
i
GG n
iIÍ
1
minmax
)( (4.6)
ÍGmax [mm] - srednja vrednost maksimalnih amplitud gub v projekciji
ÍGmin [mm] - srednja vrednost minimalnih amplitud gub v projekciji
IGmax(i) [mm] - maksimalna amplituda i-te gube
IGmin(i) [mm] - minimalna amplituda i-te gube
n - število gub na preizkušancu
Slika 4.5 Prikaz gube
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 35 -
5. EKSPERIMENTALNI DEL
5.1. Material - opis in lastnosti filtrnih vreč
Filtrne vreče (slika 5.1) predstavljajo najpomembnejši del čistilnega robota, saj tam dejansko
poteka filtracija vode. Za raziskavo sem uporabila štiri različne filtrne vreče, različnih
vrednosti velikosti zadrževanja delcev na treh različnih čistilnih robotih (preglednica 5.1).
Slika 5.1 Filtrna vreča
Preglednica 5.1 Karakteristike in konstrukcijski parametri tekstilij za filtrne vreče
OZNAKA VZORCA
KARAKTERISTIKE
VIKING-80 3000-80 ALPHA-20 3000-15
ČISTILNI ROBOTI VIKING AQUACAT 3000 AQUACAT ALPHA AQUACAT 3000
VRSTA TEKSTILIJE Dvosnutkovno pletivo
Dvosnutkovno pletivo Snutkovina Tkanina
DEKLARIRANA VELIKOST POR
ZADRŽEVANJA DELCEV [µm]
80 80 20 15
KEMIJSKA SESTAVA PES PES PE PES, BOMBAŽ
VEZAVA Triko-resa Resa-saten Dvojno-dvosnutkovno pletivo
Desnosmerni 3 vezni keper
DEKLARIRANA MASA [g/m2] 34 30 51 144
DEKLARIRANA DEBELINA
[mm] 0,332 0,284 0,499 1,438
TEORETIČNA VOLUMENSKA POROZNOST
[%]
89,9 89,5 89,7 90
TEORETIČNA SPECIFIČNA GOSTOTA
[g/cm3] 0,101 0,105 0,102 0,100
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 36 -
Preglednica 5.2 Slike testnih vzorcev tekstilij za filtrne vreče
OZNAKA VZORCA LIČNA STRAN HRBTNA STRAN
VIKING-80
3000-80
ALPHA-20
3000 -15
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 37 -
5.2. Uporabljene metode merjenja poroznosti in drapiranja tekstilij
5.2.1 Živosrebrna porozimetrija in parametri poroznosti
Živosrebrna porozimetrija je tehnika, ki sta jo leta 1945 razvila Ritter in Drake in omogoča
določevanje volumna in velikosti makro in mezo por v poroznih materialih.
Slika 5.4 Prikaz velikostnega razreda in odgovarjajoče tehnike merjenja poroznosti
Tekočina (živo srebro), ki pride v kontakt s poroznim materialom in se obnaša kot neomočljiv
agens ( ko je kontaktni kot tekočine s trdnim telesom večji od 90° ), ne more zaradi napetosti
površine prodreti spontano v pore telesa. Živo srebro prodre v pore nekega telesa le pod
vplivom določenega zunanjega tlaka. Tlak je odvisen od velikosti por. Odnos med velikostjo
por in tlakom prikazuje spodnja enačba [1]:
Θ= cos2γpr (5.1)
r [ ]mμ - polmer por
γ [ ]cmdynes /482 - površinska napetost živega srebra
Θ [ ]°140 - kot omočenja
p [ ]2/ cmkg - uporabljen absolutni tlak
Pri tem se mora upoštevati:
- napetost površine živega srebra in kot omočenja glede na trdno snov, ki sta med
analizo konstantna,
- sistem mora biti v ravnovesju,
- predpostavlja se, da so pore cilindrične oblike,
- trdna snov se ne deformira zaradi tlaka.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 38 -
Ta odnos je znan kot Washburnova enačba. Čeprav v skoraj vseh poroznih materialih ne
obstajajo pravilno cilindrične pore, se za izračun razporeditve velikosti por pri živosrebrni
porozimetriji uporablja enačba (5.1). Zaradi merjenja volumna vbrizgane količine živega
srebra in tlaka, pri katerem vbrizgavamo živo srebro, lahko tako iz eksperimentalnih podatkov
izračunamo razporeditev volumna por kot funkcijo polmera por [1].
Parametre poroznosti sem merila s pomočjo živosrebrnega porozimetra Pascal 140.
Slika 5.5 Naprava Pascal 140
Ime Pascal izvira iz angleškega poimenovanja "Pressurization with Automatic Speed-up
and Continuous Adjustment Logic". Deluje po sistemu določevanja volumna vbrizganega
živega srebra v pore vzorca, s pomočjo merilnega sistema. Tlak se izmeri s pomočjo ustreznih
merilcev tlaka. Porozimeter Pascal sestavljajo trije glavni deli [1]:
a) dilatometer: vsebuje vzorec za analizo,
b) tlačni sistem: dozirna črpalka, ojačevalec tlaka in avtoklav,
c) merilni sistem kondenzatorja in tlaka : meri količino vbrizganega živega srebra v
vzorec in tlak.
Vbrizgavanje živega srebra v porozni material je funkcija strukture in velikosti por. To
pomeni, da je lahko hitrost vbrizgavanja živega srebra in s tem doseganja ravnotežja tlakov,
od vzorca do vzorca različna. Instrument mora biti sposoben avtomatsko regulirati zajemanje
podatkov. Postopen sistem je najbolj primeren za te vrste analiz, vendar ima zelo dolg čas
testiranja. Sistem Pascal je bil razvit za testiranje vzorcev z minimalnim časom za zajemanje
podatkov, tako da se v preizkušancu med vbrizgavanjem živega srebra avtomatsko upoštevajo
tlačne in volumske vrednosti. Pascal sistem pri tem uporablja tabelo maksimalnih hitrosti
vbrizgavanja živega srebra, za optimiranje tlačne hitrosti. Uporaba različnih maksimalnih
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 39 -
hitrosti kot funkcija trenutnega tlaka je nujna, ker enačba (enačba 3), ki povezuje premer por z
ravnotežnim tlakom, prikazuje inverzno razmerje. To pomeni, da če je tlak nizek, odgovarjajo
majhne spremembe tlaka zelo velikim razlikam v premeru in obratno, če je tlak visok,
odgovarjajo spremembe tlaka vedno minimalni spremembi v premeru por. Zato je zanesljivost
porazdelitve por pri takšni analizi povezana direktno s hitrostjo vbrizgavanja živega srebra.
Testiranje je zelo občutljivo pri nizkih tlakih. Če se hitrost ne kontrolira na primeren način,
obstaja riziko, da se za vrednosti vbrizganega živega srebra določi tlak, ki ni več enak
dejanski vrednosti tlaka na začetku. Posledica tega fenomena je, da dobimo porazdelitev por,
ki ni realna glede na majhne vrednosti por. Metoda Pascal vsebuje optimiran sistem
naraščanja in zniževanja hitrosti, ki je funkcija trenutnega tlaka živega srebra (pi). Hitrost se
izbere glede na naslednjo preglednico [1]:
Preglednica 5.3 Preglednica stopenj hitrosti
Pritisk vbrizgavanja živega srebra [MPa] Stopnja hitrosti 0-8 8-16 16-24 24-32 32-40 40 1 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,08 2 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 3 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 0,13 4 0,04 0,06 0,08 0,10 0,13 0,18 5 0,06 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 6 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 0,32 7 0,16 0,20 0,24 0,30 0,36 0,45 8 0,24 0,30 0,36 0,42 0,50 0,60 9 0,30 max max max max max
Naprava porozimeter Pascal avtomatsko regulira maksimalne vrednosti hitrosti vbrizgavanja
živega srebra glede na vrednost tlaka živega srebra. Za vsako območje tlaka in za vsako
določeno hitrost se maksimalna hitrost ne določi takoj, ampak glede na »soft-start« metodo.
To pomeni, da v vsakem območju tlaka porozimeter počasi stopnjuje tlak, dokler ni dosežena
v tabeli določena maksimalna hitrost vbrizgavanja živega srebra. Ko porozimeter zazna
vbrizgavanje živega srebra, se hitrost vbrizgavanja živega srebra neposredno upočasni, dokler
vbrizgavanje živega srebra pri določenem tlaku ni zaključeno, potem se zopet povečuje.
Uravnavanje povečevanja tlaka kot funkcija vbrizganega živega srebra, omogoča določevanje
eksperimentalnih točk v realnem času, ki povezujejo tlak in volumen živega srebra. Na ta
način omogoča sistem PASCAL hitra merjenja ( do 30 % hitrejše meritve v primerjavi z
ostalimi sistemi) z odlično ponovljivostjo in zanesljivostjo [1].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 40 -
Merjenje volumna živega srebra
Volumen vbrizganega živega srebra je direktna vrednost volumna por materiala, izražena v
desetini mm3 in določena s pomočjo kapacitivnega merilnega sistema. Merilni sistem je
sestavljen iz fiksne kondenzatorske elektrode in iz zunanje cevne elektrode, ki je pritrjena na
dilatometer. Druga elektroda je gibljiva in je sestavljena iz stebra živega srebra v notranjosti
skalibrirane cevke. Pri poviševanju tlaka, pri prodiranju živega srebra v pore, se steber živega
srebra zniža. Kapaciteta kondenzatorja se s tem, linearno s spremembo višine stebra živega
srebra, zmanjša. Na ta način se izmeri kapaciteta kondenzatorja, kot funkcija prodiranja
živega srebra v vzorec. Sprememba kapacitete se lahko s certificiranim volumskim telesom
skalibrira [1].
Merjenje tlaka živega srebra
Izmerjene vrednosti tlaka se morajo zaradi statičnega tlaka stebra živega srebra popraviti. Ta
tlak pritiska na začetku vsake meritve na preizkušanec in omejuje maksimalni polmer por.
Statični tlak v mmHg (Torr) se mora preračunati v MPa [1].
7501)( CE
Hghh
p+
= (5.2)
Hgp [MPa] - tlak živega srebra
CE hh + [mmHg] - statični tlak
7501 [MPa]
Vrednost višine stolpca živega srebra se izračuna iz volumna polnjenja „Vol. At run“. Skupna
višina stebra živega srebra se izračuna iz volumna polnjenja in iz konusne višine podatkov iz
slepe meritve. Korektura podatkov nastane kot višina stebra živega srebra na sredinskem
mestu preizkušanca v dilatometru. Začetna višina stebra ponavadi znaša 100 mm, kar ustreza
statičnemu tlaku 0,013 mpa. Korektura tlaka se, glede na dani tlak, izvede avtomatsko [1].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 41 -
Volumenska gostota materiala
Gostota (ρ) je fizikalna količina, določena za homogena telesa kot razmerje med maso m in
prostornino telesa V in je odvisna od temperature in pritiska:
Vm
=ρ (5.3)
ρ [g/cm3] - gostota snovi
m [g] - masa snovi
V [cm3] - prostornina telesa
Živosrebrna porozimetrija daje poleg ostalih informacij tudi zelo zanesljive, natančne in
reproduktibilne meritve. Volumenska gostota je parameter, ki je zelo pomemben za
karakterizacijo trdnih snovi in snovi v prahu, saj ko je že enkrat znana, pokaže navidezni
volumen. Volumenska gostota se nanaša na volumen, ki ga zavzema trdna snov. Predstavlja
razmerje med maso testnega vzorca in celotnim volumnom testnega vzorca, ki ga zaseda
material. Celoten volumen vključuje torej volumen snovne substance in volumen por. Izražen
je v gramih vzorca glede na celoten volumen, ki ga zavzema vzorec [1].
Zaradi tega, ker živo srebro ne omoči vzorca, potrebujemo tlak, če želimo doseči
prodiranje živega srebra v pore preizkušanca. Če je sistem ( preizkušanec in živo srebro ) pod
vakuumom, živo srebro ne more prodreti v pore in pokriva, podobno kot rokavica, le zunanjo
površino materiala. Zunanji volumen preizkušanca določimo tako: z živim srebrom napolnjen
dilatometer najprej stehtamo. Nato je potrebno dilatometer, po napolnitvi s preizkušancem in
po napolnitvi z živim srebrom pod vakuumom, še enkrat stehtati. Razlika obeh mas daje maso
manjkajočega živega srebra. Pri znani sobni temperaturi in gostoti živega srebra lahko
izračunamo volumensko gostoto manjkajočega živega srebra, ker zaradi prisotnosti
preizkušanca odgovarja zunanjemu volumnu materiala.
Volumensko gostoto se pri PASCAL-u 140 izračuna po enačbi (5.4):
HGA
VD
HGB
D
VV mmBmA
m
ρρ
ρ−−
−−
= (5.4)
ρV [g/cm3] izmerjena volumenska gostota vzorca
ρHGB [g/cm3] gostota živega srebra pri slepi meritvi
ρHGA [g/cm3] gostota živega srebra, izmerjenega pri temperaturi analiziranja
mV [g] masa vzorca
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 42 -
mD [g] masa praznega dilatometra
A= mD + mHG [g] masa dilatometra in masa živega srebra pri slepi meritvi
B= mD + mHG + Sco [g] korigirana masa dilatometra in živega srebra (glede na
meritev pri slepi meritvi)
Navidezna gostota Porozimeter meri volumen por le do določenega minimalnega polmera, ki je odvisen
od tlaka med meritvijo. Ko je analiza končana, je eden izmed rezultatov specifični volumen
por, izražen v cm3/g ali mm3/g. Možna je tudi poprava gostote živega srebra za ta volumen,
tako da dobimo vrednost gostote, ki se imenuje navidezna gostota. To je masa vzorca, ki se
nanaša na celoten volumen vzorca brez mikropor oz. tistih por, ki se s tehniko porozimetrije
ne dajo zasledovati. Zato je tudi večja od volumenske gostote. Ta gostota je „navidezna“ iz
dveh razlogov:
1. če vzorec vsebuje mikropore, ki so tako majhne, da se ne dajo izmeriti, jih ne
moremo »prišteti« h gostoti,
2. določene vrste vzorcev se pod povišanim tlakom deformirajo oz. stisnejo, kar
naprava registrira kot prisotnost por.
Zaradi tega ne moremo govoriti o realni gostoti materiala, ampak o navidezni gostoti, ki se pri
neobstoju mikropor in pri nestisljivih materialih zelo približa realni volumenski gostoti.
Navidezna gostota je zelo blizu volumenski gostoti v naslednjih primerih:
• če se vzorec zaradi visokega pritiska ne deformira in se porozna struktura vzorca ne
spremeni,
• če vzorec ne vsebuje por, ki so manjše od najmanjše vrednosti por, ki jih lahko
merimo s porozimetrom.
Navidezna gostota se izračuna po enačbi (5.5) [1]:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
=
SV
n
Vρ
ρ1
1 (5.5)
ρn [g/cm3] - navidezna gostota vzorca
ρV [g/cm3] - volumenska gostota vzorca
VS [cm3/g] - specifičen volumen oz. celoten volumen živega srebra, ki je
prešel v pore in se nanaša na maso vzorca
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 43 -
Volumenska poroznost vzorca
Volumenska poroznost je definirana kot razmerje med volumnom por in celotnim
volumnom, ki ga zavzame vzorec. Izračuna se na naslednji način [1]:
100∗∗= VSV VP ρ (5.6)
PV [%] - volumenska poroznost vzorca
VS [cm3/g] - specifični volumen (volumen por na enoto mase vzorca)
ρV [g/cm3] - volumenska gostota vzorca
Premer por
Obstaja več načinov izračuna srednjega premera por. Analizna programska oprema
sistema Pascal ga izračunava na dva načina. Zajeto območje velikosti por se razdeli na željene
velikostne razrede (ponavadi 50), ki vplivajo na izračunane vrednosti povprečnega premera
por. Uporabnik si izbere območje velikosti por, za katerega se naj izračuna najpogostejši
premer por. Ta opcija je uporabna za dvomodalno porazdelitev velikosti por, za določevanje
maksimalnih vrednosti za posamezno porazdelitev velikosti por. V tem primeru bo
programski paket izračunal dva povprečna premera por, ločeno za vsako porazdelitev
velikosti por posebej.
V primeru enomodalne porazdelitve velikosti por, se mora izbrati celotno področje obsega
velikosti por. Program za vsak velikostni razred premera por najde najpogostejši volumen
vbrizganega živega srebra. Drugi način izračuna je dosti enostavnejši. Program obračuna le 50
% vbrizganega volumna živega srebra. Iz krivulje volumna por, glede na polmer por, se
izračuna polmer, ki ustreza 50 % kumulativnega volumna vbrizganega živega srebra. Ta
metoda ima prednost, ker so rezultati neodvisni od nastavitve širine razreda porazdelitve
velikosti por [1].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 44 -
5.2.2 Cusik drape meter Cusik drape meter je naprava za določanje parametrov drapiranja, kot so : koeficient pada,
število in razporeditev gub. Sestavljena je iz dveh komponent Cusik drape metra (slika 5.6) z
videokamero in programsko opremo imenovano »Drape Analyzer«. Cusik drape meter
temelji na principu vertikalne projekcije deformiranega preizkušanca (slika 5.7).
Slika 5.6 Naprava za merjenje drapiranja
Merilna naprava je sestavljena iz dveh horizontalno ležečih plošč premera 180 mm, med
katerima se vstavi preizkušanec različnih premerov ( 240 mm, 300 mm, 360 mm ), odvisno
od vrste tekstilije, ki se preizkuša [11].
Slika 5.7 Princip merjenja koeficienta drapiranja s Cusik drape metrom
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 45 -
Naprava deluje tako, da se pomična steklena plošča spusti vertikalno navzdol, preizkušanec
prosto pade čez rob plošče. Svetilka odda svetlobne žarke v parabolično ogledalo, ki odbija
svetlobne žarke skozi stekleno površino na vrhu merilne naprave in na papirju zgoraj se
projicira senca padajočega preizkušanca. Senca nam pokaže sliko drapiranega preizkušanca in
na podlagi nje se izračunajo željeni parametri. ( slika 5.8)
Slika 5.8 Senca preizkušanca
Obliko drapiranja preizkušanca ovrednotimo s parametri drapiranja [11]:
→ koeficient drapiranja KD predstavlja razmerje med površino preizkušanca v
horizontalni legi in površino drapiranega preizkušanca,
→ število gub nG na preizkušancu,
→ amplituda gube podaja vrednost dominantne gube oz. vala, ki se izračuna s pomočjo
Fast Fourierjeve transformacije FFT,
→ dolžina amplitude gube lG, predstavlja dolžino vala med dvema gubama,
→ minimalna amplituda gube lGmin, pomeni najmanjšo razdaljo med središčem kroga in
krivuljo drapiranega preizkušanca,
→ maksimalna amplituda gube lGmax, pomeni največjo razdaljo med središčem kroga in
krivuljo drapiranega preizkušanca,
→ srednja vrednost amplitude gube Gl pomeni povprečje vseh izmerjenih razdalj med
središčem kroga in krivuljo drapiranega preizkušanca,
→ varianca amplitude gube so vse izmerjene razdalje med središčem kroga in krivuljo
drapiranega preizkušanca.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 46 -
6. REZULTATI
6.1. Rezultati merjenja parametrov poroznosti
S pomočjo Pascala 140 sem merila parametre poroznosti, ki so podani v preglednicah 6.1 –
6.8, in sicer: premer por, specifični volumen por, volumensko poroznost, celotno specifično
površino por, volumensko gostoto materiala in navidezno gostota materiala. Za vsak vzorec
sem naredila tri meritve z navadnim dilatometrom in tri meritve z ultra dilatometrom. Premer
por je podan kot povprečna vrednost velikosti por v velikostnem obsegu od 100 do 1 µm (1
velikostni razred = RANGE 1; nastavljen obseg velikostnega razreda premera por =
CUSTOM). Za vzorce 3000-80 in VIKING-80 sem uporabila naslednje pred nastavljene
velikostne razrede : 100-90, 90-70, 70-50, 50-30, 30-10, 10-5, 5-2 in 2-1 µm, za vzorce
ALPHA-20 in 3000-15 pa naslednje pred nastavljene velikostne razrede: 100-60, 60-40, 40-
30, 30-20, 20-10, 10-5, 5-2 in 2-1 µm.
Preglednica 6.1 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca 3000 – 80 pri uporabi
navadnega dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
VZOREC TEKSTILIJE 3000 - 80
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev
Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por (m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 20,8 601 75,2 0,089 1,25 5,062 20,9 635 67,7 0,091 1,07 3,303 20,9 659 66,7 0,097 1,01 3,03povprečje 20,9 632 69,9 0,092 1,11 3,80min 20,8 601 66,7 0,089 1,01 3,03max 20,9 659 75,2 0,097 1,25 5,06stand. odklon 0,1 29 4,6 0,004 0,12 1,10koeficient variacije 0,3 4,6 6,7 4,3 11,30 29,0
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 47 -
Preglednica 6.2 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca 3000 – 80 pri uporabi
ULTRA dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
Preglednica 6.3 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca VIKING – 80 pri uporabi
navadnega dilatometra( RANGE 1, CUSTOM)
VZOREC TEKSTILIJE 3000 – 80 ULTRA
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 18,7 17557,0 86,8 1,109 0,05 0,372 18,5 5489,3 73,8 0,342 0,13 0,513 18,5 5103,7 78,5 0,316 0,15 0,72Povprečje 18,6 9383,3 79,7 0,581 0,11 0,53min 18,5 5103,7 73,8 0,316 0,05 0,37max 18,7 17557,0 86,8 1,085 0,15 0,72stand. odklon 0,1 7081,2 6,6 0,437 0,05 0,18koeficient variacije 0,6 75,5 8,3 75,2 48,1 33,2
VZOREC TEKSTILIJE VIKING - 80
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 23,9 332,4 23,8 0,080 0,72 0,942 19,9 344,8 24,7 0,089 0,72 0,953 10,2 848,3 43,1 0,328 0,51 0,89Povprečje 18,0 508,5 30,5 0,166 0,65 0,73min 10,2 332,4 23,8 0,080 0,51 0,89max 23,9 848,3 43,1 0,328 0,72 0,95stand. odklon 7,0 294,3 10,9 0,141 0,12 0,03koeficient variacije 39,1 57,9 35,7 84,7 18,7 3,5
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 48 -
Preglednica 6.4 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca VIKING – 80 pri uporabi
ULTRA dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
Preglednica 6.5 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca ALPHA – 20 pri uporabi
navadnega dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
VZOREC TEKSTILIJE VIKING – 80 ULTRA
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 18,1 1381,3 50,6 0,112 0,34 0,742 18,7 1332,7 45,7 0,076 0,34 0,643 21 1396,9 51,8 0,086 0,37 0,77Povprečje 19,3 1370,3 49,4 0,091 0,35 0,72min 18,1 1332,7 45,7 0,076 0,34 0,64max 21 1396,9 51,8 0,112 0,37 0,77stand. odklon 1,5 33,5 3,2 0,019 0,02 0,07koeficient variacije 7,9 2,4 6,5 20,4 4,9 9,5
VZOREC TEKSTILIJE ALPHA – 20
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 20,0 791,5 60,3 0,126 0,76 1,922 19,8 806,1 69,6 0,136 0,86 2,843 19,9 788,9 87,7 0,136 1,11 9,05Povprečje 19,9 795,5 72,5 0,133 0,91 4,60min 19,8 788,9 60,3 0,126 0,76 1,92max 20,0 806,1 87,7 0,136 1,11 9,05stand. odklon 0,1 9,3 13,9 0,006 0,18 3,88koeficient variacije 0,5 1,2 19,2 4,3 19,8 84,3
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 49 -
Preglednica 6.6 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca ALPHA – 20 pri uporabi
ULTRA dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
Preglednica 6.7 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca 3000 – 15 pri uporabi
navadnega dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
VZOREC TEKSTILIJE ALPHA – 20 ULTRA
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 18,1 2761,7 65,0 0,234 0,24 0,672 18,1 2273 59,0 0,230 0,26 0,633 18,8 2901,2 69,2 0,238 0,24 0,77Povprečje 18,3 2645,3 64,4 0,234 0,25 0,69min 18,1 2273 59 0,230 0,24 0,63max 18,8 2901,2 69,2 0,238 0,26 0,77stand. odklon 0,4 329,9 5,1 0,004 0,01 0,07koeficient variacije 2,2 12,5 8,0 1,7 4,0 10,1
VZOREC TEKSTILIJE 3000 - 15
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 20,3 1441,4 62,5 0,312 0,43 1,162 19,9 1232,2 61,0 0,277 0,49 1,273 20,2 1368,1 60,9 0,284 0,45 1,14Povprečje 20,1 1347,2 61,5 0,291 0,46 1,19min 19,9 1232,2 60,9 0,277 0,43 1,14max 20,3 1441,4 62,5 0,312 0,49 1,27stand. odklon 0,2 106,1 0,9 0,019 0,03 0,07koeficient variacije 1,0 7,9 1,5 6,4 6,6 5,9
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 50 -
Preglednica 6.8 Rezultati meritev parametrov poroznosti vzorca 3000 – 15 pri uporabi
ULTRA dilatometra (RANGE 1, CUSTOM)
Pri vsaki tekstiliji sem izbrala med tremi vzorci reprezentativni vzorec, ki je imel vse
parametre najbližje deklariranim vrednostim. Reprezentativni vzorci so naslednji: vzorec 3
(3000-80 navadni dilatometer), vzorec 2 (3000-80 ultra dilatometer), vzorec 1 (VIKING-80
navadni dilatometer), vzorec 2 (VIKING-80 ultra dilatometer), vzorec 3 (ALPHA-20 navadni
dilatometer), vzorec1 (ALPHA-20 ultra dilatometer), vzorec 2 (3000-15 navadni dilatometer)
in vzorec 2 (3000-15 ultra dilatometer). V preglednici 6.9 in 6.10 je prikazan delež volumna
vbrizganega živega srebra reprezentativnih vzorcev po prednastavljenih velikostnih razredih
premera por (pri meritvah z navadnim dilatometrom in ultra dilatometrom).
Preglednica 6.9 Delež volumna vbrizganega živega srebra reprezentativnih vzorcev (navadni dilatometer) po velikostnih razredih premera por
Delež volumna
vbrizganega živega srebra [%]
Delež volumna vbrizganega živega
srebra [%]
Razredi
premera por [µm] 3000- 80 VIKING- 80
Razredi
premera por [µm] ALPHA- 20 3000- 15
100-90 6,06 0,91 100-60 30,27 15,86
90-70 14,4 10,91 60-40 15,33 11,65 70-50 16,86 14,55 40-30 9,2 8,77 50-30 21,28 10,91 30-20 13,03 15,3 30-10 36,01 40,91 20-10 20,69 35,44 10-5 4,58 21,82 10-5 9,96 11,44 5-2 0,82 0 5-2 1,53 1,54 2-1 0 0 2-1 0 0
VZOREC TEKSTILIJE 3000 – 15 ULTRA
1 2 3 4 5 6
št. vzorcev Premer por (µm)
Specifični volumen por(mm3/g)
Volumenska poroznost (%)
Celotna specifična površina por(m2/g)
Volumenska gostota materiala (g/cm3)
Navidezna gostota materiala (g/cm3)
1 18,6 2184 24,8 0,348 0,11 0,152 18,3 2188,3 25,0 0,346 0,11 0,153 18,4 2145,2 23,5 0,341 0,11 0,14Povprečje 18,4 2172,5 24,4 0,345 0,11 0,15min 18,3 2145,2 23,5 0,341 0,11 0,14max 18,6 2188,3 25,0 0,348 0,11 0,15stand. odklon 0,2 23,7 0,8 0,004 0 0,01koeficient variacije 0,8 1,1 3,3 1 0 3,8
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 51 -
Preglednica 6.10 Delež volumna vbrizganega živega srebra reprezentativnih vzorcev (ultra dilatometer) po velikostnih razredih
Delež volumna
vbrizganega živega srebra [%]
Delež volumna vbrizganega živega
srebra [%]
Razredi
premera por [µm] 3000-80 VIKING-80
Razredi
premera por [µm] ALPHA-20 3000-15
100-90 26,9 14,6 100-60 49,6 34,6
90-70 50,3 60,1 60-40 30,7 15,8 70-50 11,7 12,8 40-30 6,5 8 50-30 5,5 6,9 30-20 5,8 10,4 30-10 5,2 5,2 20-10 6,4 24,9 10-5 0,3 1,6 10-5 1 6,2 5-2 0 0 5-2 0 0 2-1 0 0 2-1 0 0
Preglednica 6.11 prikazuje rezultate povprečnega premera por reprezentativnih vzorcev,
dobljene pri enem, šestih, stotih, petstotih velikostnih razredih prednastavljenega obsega
premera por ter pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra.
Preglednica 6.11 Rezultati povprečnega premera por pri različnem številu velikostnih
razredov premera por in pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra za reprezentativne
vzorce
Povprečni premer por reprezentativnih vzorcev (µm) OZNAKA VZORCA RANGE 1 RANGE 6 RANGE 100 RANGE 500 50 % Hg
3000-80 20,9 83,7 108,7 97,7 40,7
3000-U3 80 18,5 72 90,1 91,3 84,6
VIKING-80 23,9 11,3 87,4 6,2 22
VIKING-U 80 18,7 72,2 76,6 76,6 76,9
ALPHA-20 19,9 83,3 109 71,2 40,4
ALPHA-U 20 18,1 70,3 65,5 66,3 61,9
3000-15 19,9 15 15,4 18,3 21,3
3000-U 15 18,3 71,7 92,7 92,1 41,1
3 Oznaka U pomeni merjeno z ultra dilatometrom
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 52 -
6.2. Rezultati merjenja parametrov drapiranja
Preglednica 6.12 Rezultati merjenja parametrov drapiranja vzorcev tekstilij za filtrne vreče VZOREC 3000-80 VZOREC VIKING
Koeficient drapiranja KD 0,4 Koeficient drapiranja KD 0,5 Število gub nG 8 Število gub nG 6 Amplituda gube lG 12,6 mm Amplituda gube lG 13,6 mm Dolžina amplitude gube 45 deg Dolžina amplitude gube 60 deg Minimalna amplituda lGmin 8,9 mm Minimalna amplituda lGmin 8,9 mm Maksimalna amplituda lGmax 14,3 mm Maksimalna amplituda lGmax 14,7 mm
Srednja vrednost ampl. Gl 11,5 mm Srednja vrednost ampl. Gl 12,4 mm
Varianca amplitude gube 1,7 mm Varianca amplitude gube 2,5 mm VZOREC ALPHA VZOREC 3000-15
Koeficient drapiranja KD 0,2 Koeficient drapiranja KD 0,8 Število gub nG 8 Število gub nG 6 Amplituda gube lG 11,5 mm Amplituda gube lG 14,4 mm Dolžina amplitude gube 45 deg Dolžina amplitude gube 60 deg Minimalna amplituda lGmin 8,7 mm Minimalna amplituda lGmin 12,7 mm Maksimalna amplituda lGmax 13,2 mm Maksimalna amplituda lGmax 15,1 mm
Srednja vrednost ampl. Gl 10,4 mm Srednja vrednost ampl. Gl 13,7 mm
Varianca amplitude gube 1,4 mm Varianca amplitude gube 0,38 mm
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 53 -
7. DISKUSIJA REZULTATOV Tekstilijam, ki se najbolje ujemajo s kapilarnim modelom porozne strukture ploske tekstilije
(slika 3.1), lahko najbolj natančno določimo porozno geometrijsko strukturo. Na sliki 7.1 so
prikazane orientacijske vrednosti velikosti por vzorcev tekstilij za filtrne vreče, ki sem jih
testirala. Da je kapilarni model porozne strukture najbolj popoln, morajo biti pore čim bolj
enakomerne oblike, vzporedne med sabo in pravokotne na površino.
A) B)
C) D)
Slika 7.1 Prikaz velikosti por pri 120 x povečavi na vzorcih 3000-80 (A), VIKING-80 (B),
3000-15 (C) in ALPHA-20 (D) (razdalje med nitmi v tekstilijah v mm)
Na sliki 7.1 vidimo, da imata vzorca 3000-80 (povprečje premera por 148 µm) in VIKING-80
(povprečje premera por 123 µm) zelo porozno strukturo, z različno velikostjo por, ki pa so,
absolutno gledano, večje v primerjavi s porami vzorca 3000-15 (povprečje premera por 87
µm) in ALPHA-20 (povprečje premera por 33 µm). Pore v tkanini (3000-15) so majhne in
dimenzijsko najbolj stabilne ter enotnega premera vzdolž debeline tkanine. Pore v dvojnem
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 54 -
dvosnutkovnem pletivu (ALPHA-20) nimajo konstantnega premera vzdolž debeline pletiva in
imajo geometrično nepravilen presek, kar ima za posledico večji razsip velikosti premera por.
Pri opravljanju meritev na napravi Pascal 140 sem morala pri vzorcih 3000-80 in VIKING-80
večkrat ponavljati meritve, kot pri ostalih dveh vzorcih. Problemi so nastali, ker ima
dilatometer določen volumen, kamor se vstavi vzorec za meritev. Ker imata vzorca 3000-80
(30 g/m2) in VIKING (34 g/m2) nižjo maso, je vzorec, ki ga vstavimo v dilatometer (masa
vzorca mora znašati 0,1 g ), površinsko večji in ker sta vzorca 3000-80 (0,284 mm) in
VIKING (0,332 mm) tanjša, večkrat pride do deformacije vzorca oz. do zlepljenja vzorca na
stene. Zaradi upogibanja vzorca in zlepljenja na stene dilatometra pride pri polnjenju
dilatometra z živim srebrom do deformacij, ker živo srebro ne zapolni prostora med steno
dilatometra in vzorcem oz. upognjenim delom vzorca. Pri povišanem tlaku pa živo srebro
zapolni te prostore, ki jih zazna kot velike pore. Diagram porazdelitve por pri teh vzorcih zato
kaže večji delež volumna živega srebra pri velikih porah oz. meritve parametrov poroznosti
kažejo večja odstopanja (koeficient variacije, tudi do 76 % pri specifičnem volumnu por).
Problem predstavljala tudi površinska poroznost vzorcev 3000-80 in VIKING-80, saj niti
niso gosto zložene. S tem je izpolnjenost tekstilije nižja in več je zraka med nitmi tekstilije.
Ko se v začetni fazi navadni dilatometer z vzorcem zapolni z živim srebrom, se verjetno že
takoj zapolnijo velike pore, kar pomeni, da ko sistem začne povečevati tlak, teh por sploh ne
registrira. Zato je tudi povprečen premer por, ne glede na metodo izračunavanja, občutno
nižji, v primerjavi z deklarirano vrednostjo:
- za vzorec 3000-80 znaša pri upoštevanju enega velikostnega razreda premera por
20 ,9 µm oz. pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra 40,7 µm (deklarirana
vrednost je 80 µm ),
- za vzorec VIKING- 80 znaša pri upoštevanju enega velikostnega razreda premera
por 23,9 µm oz. pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra 22 µm (deklarirana
vrednost znaša 80 µm).
Za te vzorce je primernejša uporaba ultra dilatometra ter uporaba metode izračunavanja
srednjega premera por pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra:
- vzorec 3000-80 ima v tem primeru povprečen premer po 84,6 µm
- vzorec VIKING-80 pa 76,9 µm.
Obe vrednosti sta torej blizu deklarirane vrednosti premera por (80 µm). Glede na podane
rezultate sem prišla do zaključka, da sta vzorca 3000-80 in VIKING-80 zaradi svoje
strukture, mase in debeline manj primerna za merjenje na napravi Pascal 140, zato ju bom v
nadaljnji diskusiji izključila in se bom osredotočila na ostala dva vzorca.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 55 -
Na sliki 7.2 je prikazana primerjava povprečnih rezultatov meritev premera por za vzorec
ALPHA-20 in 3000-15, pri meritvah, opravljenih z navadnim in z ultra dilatometrom, pri
prednastavljeni metodi enega velikostnega razreda premera por (RANGE 1, CUSTOM).
19,9
18,3
20,1
18,4
1717,5
1818,5
1919,5
2020,5
ALPHA-20 3000-15
Premer por
navadni dilatometer [µm]ultra dilatometer [µm]
Slika 7. 2 Grafični prikaz rezultatov premera por
Rezultati merjenja premera por so pokazali, da je metoda merjenja z navadnim dilatometrom
boljša (bližje deklarirani vrednosti 20 µm) pri vzorcu ALPHA-20 (19,9 µm ), metoda
merjenja z ultra dilatometrom pa boljša (bližje deklarirani vrednosti 15 µm) za vzorec 3000-
15.
Končne rezultate meritev srednjega premera por reprezentativnih vzorcev, sem spremljala pri
različnih nastavitvah števila razredov velikosti premera por in sicer : enem (RANGE 1), šestih
(RANGE 6), stotih (RANGE 100), petstotih (RANGE 500) in pri 50 % volumnu vbrizganega
živega srebra (slika 7.3- 7.6), z namenom, da ugotovim najprimernejšo nastavitev, glede na
porozno strukturo vzorca tekstilije.
Premer por [µm]: ALPHA-20
19,9
83,3
109
71,2
40,4
0
20
40
60
80
100
120
RANGE 1 RANGE 6 RANGE 100 RANGE 500 50 % Hg
Izmerjena vrednost [µm]
DEKLARIRANA VREDNOST: 20 µm
Slika 7.3 Grafični prikaz srednjega premera por vzorca ALPHA-20 glede na različne metode
izračunavanja povprečnega premera por (navadni dilatometer)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 56 -
Premer por [µm]: ALPHA-U 20
18,1
70,365,5 66,3
61,9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
RANGE 1 RANGE 6 RANGE 100 RANGE 500 50 % Hg
Izmerjena vrednost [µm]
DEKLARIRANA VREDNOST: 20 µm
Slika 7.4 Grafični prikaz srednjega premera por vzorca ALPHA-20 glede na različne metode
izračunavanja povprečnega premera por (ultra dilatometer)
Premer por [µm]: 3000-15
19,9
15 15,4
18,3
21,3
0
5
10
15
20
25
RANGE 1 RANGE 6 RANGE 100 RANGE 500 50 % Hg
Izmerjena vrednost [µm]
DEKLARIRANA VREDNOST: 15 µm
Slika 7.5 Grafični prikaz srednjega premera por vzorca 3000-15 glede na različne metode izračunavanja povprečnega premera por (navadni dilatometer)
Premer por [µm]: 3000-U 15
18,3
71,7
92,7 92,1
41,1
0
15
30
45
60
75
90
105
RANGE 1 RANGE 6 RANGE 100 RANGE 500 50 % Hg
Izmerjena vrednost [µm]
DEKLARIRANA VREDNOST: 15 µm
Slika 7.6 Grafični prikaz srednjega premera por vzorca 3000-15 glede na različne metode
izračunavanja povprečnega premera por (ultra dilatometer)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 57 -
Rezultati srednjega premera por pri vzorcu 3000-15 (slika 7.5) so najbližje deklarirani
vrednosti in so vsi najbolj enotni. Pri vseh ostalih vzorcih prihaja do velikih nihanj. Najvišji
rezultati so pri nastavitvi stotih velikostnih razredih obsega por, najnižji pa pri enem
velikostnem razredu obsega por. Pri rezultatih srednjega premera por, izračunanega pri 50 %
vbrizganem živem srebru, opazim večja odstopanja. Glede na dobljene rezultate srednjega
premera por pri vzorcu 3000-15 je razvidno, da ne glede na število velikostnih razredov por,
dobimo primerljive vrednosti za srednji premer por, kar kaže na to, da ima ta tekstilija –
tkanina – porozno strukturo, s pretežno enakomerno zastopanostjo vseh velikostnih razredov
por.
Čeprav je srednji premer por pri obeh vzorcih približno enak (15-20 µm), so rezultati pokazali
(slika 7.7), da ima tkanina večjo poroznost, saj je potrebno več živega srebra za zapolnitev por
(1232,2 mm3/g) v primerjavi s snutkovino (788,9 mm3/g). Pore v tkanini se bolje ujemajo s
kapilarnim modelom. Njihova dolžina je enaka debelini tkanine, ki znaša v primeru tkanine
1,438 mm, v primeru snutkovine pa 0,498 mm. Rezultati z ultra dilatometrom pa kažejo na
občutno večje vrednosti specifičnega volumna por, v primerjavi z navadnim dilatometrom,
prav tako nastopi anomalija glede specifičnega volumna por, saj ima snutkovina večji
volumen por v primerjavi s tkanino.
788,9
2761
1232,2
2188,3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
ALPHA-20 3000-15
Specifični volumen por reprezentativnih vzorcev [mm3/g]
navadni dilatometerultra dilatometer
Slika 7.7 Grafični prikaz rezultatov celotnega volumna por
Če primerjam rezultate izračuna teoretične volumenske poroznosti (slika 7.8), z izmerjenimi
rezultati, opazim, da so izmerjene vrednosti nižje od teoretičnih. Za vzorec ALPHA-20 znaša
teoretična volumenska poroznost 89,7 %, za vzorec 3000-15 pa 90 %. Teoretična vrednost je
izračunana na podlagi idealnega modela notranje geometrijske strukture in geometrijskih
parametrov določenega vzorca. Izmerjene vrednosti so nižje, ker pride med merjenjem do
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 58 -
določenih deformacij, ki jih kapilarni model porozne strukture ne upošteva. Pri visokih tlakih,
se vzorec nekoliko deformira in s tem iztisne nekaj por, kar zmanjša skupno poroznost
tekstilij. Tkanina bi morala imeti nekoliko višjo volumensko poroznost, rezultati pa kažejo, da
je nižja v primerjavi s snutkovino. Verjetno je to posledica večje deformacije tkanine pri
delovanju visokih tlakov, medtem ko je pri snutkovini ta deformacija manjša.
87,7
65
89,7
61
25
90
01020
304050607080
90
ALPHA-20 3000-15
Volumenska poroznost reprezentativnih vzorcev [%]
navadni dilatometerultra dilatometerteoretična vrednost
Slika 7.8 Grafični prikaz rezultatov volumenske poroznosti
Kapilarni model obravnava pore kot valje, s polmerom oz. premerom d in višino, ki je enaka
debelini tekstilije. Površina por je odvisna od gostote niti oz. zank, debeline tekstilije, oblike
prečnega preseka por, vezave tekstilije itd. Vzorec 3000-15 ima večjo debelino ( preglednica
5.1) in večjo celotno specifično površino por (slika 7.9) kot vzorec ALPHA-20, čeprav je njun
polmer por približno enak (15 - 20 µm).
0,136
0,234
0,277
0,346
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
ALPHA-20 3000-15
Celotna specifična površina por reprezentativnih vzorcev [m2/g]
navadni dilatometerultra dilatometer
Slika 7.9 Grafični prikaz rezultatov specifične površine por
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 59 -
Slika 7.10 prikazuje primerjavo med izmerjeno volumensko gostoto materiala in teoretično.
Največje vrednosti volumenske gostote materiala nastopijo pri merjenju z navadnim
dilatometrom, najbolj blizu deklarirani teoretični specifični gostoti so rezultati merjeni z ultra
dilatometrom.
1,11
9,05
0,102 0,240,67
0,102
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ALPHA-20 ALPHA-U 20
Gostota materiala [g/cm3]: ALPHA-20
Volumenska gostota Navidezna gostotaTeoretična gostota
Slika 7.10 Grafični prikaz rezultatov gostote materiala za vzorec ALPHA-20
Poleg volumenske gostote je pomembna tudi navidezna gostota materiala. Navidezna gostota
materiala je masa vzorca, ki se nanaša na celoten volumen vzorca, brez mikropor oz. tistih
por, ki se s tehniko porozimetrije ne dajo zasledovati. Ker so največje razlike med rezultati
navidezne (slika 7.10) in volumenske gostote materiala (pri meritvah z navadnim in ultra
dilatometrom) pri vzorcu ALPHA-20, pomeni, da ima vzorec Alpha-20 več majhnih
mikropor, ki jih naprava ne more zaznati in da se vzorec ALPHA lažje med meritvijo
deformira, kot vzorec 3000-15, kjer so razlike manjše (slika 7.11).
0,49
1,27
0,1 0,11 0,15 0,1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
3000-15 3000-U 15
Gostota materiala [g/cm3]: 3000-15
Volumenska gostota Navidezna gostotaTeoretična gostota
Slika 7.11 Grafični prikaz rezultatov gostote materiala za vzorec 3000-15
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 60 -
V nadaljevanju je prikazana primerjava porazdelitve por za reprezentativni vzorec ALPHA-20
pri različnem številu velikostnih razredov za izračun srednjega premera por (en velikostni
razred je RANGE 1 in šest velikostnih razredov je RANGE 6) ter pri avtomatsko (AUTO) oz.
ročno (CUSTOM) nastavljenem obsegu velikostnih razredov por. Obseg velikostnih razredov
se lahko določi na dva načina: lahko ga nastavi uporabnik sam ali pa ga program nastavi
avtomatsko. V nadaljevanju so prikazani rezultati porazdelitve relativnega volumna
vbrizganega živega srebra za reprezentativni vzorec ALPHA- 20 pri avtomatski (slika 7.12)
in prednastavljeni (slika 7.13) določitvi obsega velikostnih razredov premera por ter
različnem številu velikostnih razredov za izračun srednjega premera por. Vzorec Alpha-20
ima pri obeh nastavitvah porazdelitev por (slika 7.12 in 7.13) največjo zastopanost por v
največjem velikostnem razredu, pri RANGE 6, AUTO 33,45 % in RANGE 1, CUSTOM
30,27 %. Pri obeh nastavitvah je vidna (največja vrednost porazdelitve por v prvem ali
zadnjem stolpcu) možna deformacija oz. anomalija pri meritvi, saj največja vrednost
porazdelitve por nastopi že v prvem razredu (najvišji razred pri obeh vzorcih).
Slika 7. 12 Grafični prikaz in rezultati porazdelitve por za reprezentativni vzorec ALPHA- 20 pri prednastavljeni določitvi velikostnih razredov premera por ter izračunu srednjega premera
por za en velikostni razred (RANGE 1 CUSTOM)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 61 -
Vsi rezultati parametrov pri obeh nastavitvah so identični, razen pri vrednosti povprečnega
premera por, ki pri nastavitvi velikostnih razredov premera por (RANGE 1, CUSTOM) znaša
19,91 mikronov, pri nastavitvi RANGE 6, AUTO pa 83,3 mikrone. Pri avtomatski določitvi
obsega velikostnih razredov sistem sam določi obseg enega velikostnega razreda, kar vpliva
na težjo primerljivost velikostnih razredov med različnimi vzorci. Ker je vrednost parametra
povprečnega premera por pri nastavitvi velikostnih razredov (RANGE 1, CUSTOM) zelo
blizu deklarirani vrednosti (20 mikronov), zaključim, da je ta nastavitev števila velikostnih
razredov por in obsega velikostnega razreda primernejša metoda za izračunavanje
povprečnega premera por. Tako je uporabniku naprave Pascal omogočeno lastno izbiranje
velikostnih razredov, ki so pri vseh vzorcih identični in primerljivi med sabo.
Slika 7. 13 Grafični prikaz in rezultati porazdelitve relativnega volumna vbrizganega živega srebra za reprezentativni vzorec ALPHA- 20 pri šestih velikostnih razredih por in avtomatski
določitvi obsega velikostnih razredov premera por (RANGE 6, AUTO)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 62 -
Diskusija rezultatov drapiranja (Preglednica 6.14)
Glede na najnižji koeficient drapiranja (0,2) in število gub (8) sklepam, da ima vzorec Alpha-
20 najboljšo sposobnost drapiranja med analiziranimi vzorci. Vzorec 3000-80 ima tudi število
gub 8, vendar ima višji koeficient drapiranja. Temu vzorcu sledi vzorec VIKING-80, ki ima
število gub 6, koeficient drapiranja pa 0,5. Najnižjo sposobnost drapiranja ima vzorec 3000-
15, saj ima najvišji koeficient drapiranja 0,8 pri številu gub 6.
Za kvalitetno filtracijo je pomembna stabilnost oblike ob dinamični obremenitvi, v našem
primeru bi bila najbolj primerna za kvalitetno filtracijo tkanina 3000-15, ker je ta najbolj toga
in posledično daje bolj stabilno strukturo tekstiliji in tako zagotavlja kakovostnejšo filtracijo.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 63 -
ZAKLJUČEK Cilj moje diplomske naloge je bil analizirati poroznost in sposobnost drapiranja različnih
tekstilij za filtriranje bazenske vode na napravi Pascal 140 oz. Cusic metrom z namenom, da
ugotovim:
1. Katere tekstilije so najprimernejše oz. najbolj izpolnjujejo tehnične zahteve za
filtriranje bazenske vode z vidika porozne strukture in z vidika drapiranja.
2. Katera metoda merjenja parametrov poroznosti je primernejša za tekstilije, ki se
uporabljajo za filtre v čistilnih robotih Aquacat in Viking (metoda merjenja z
navadnim dilatometrom ali metoda merjenja z ultra dilatometrom).
3. Katera metoda izračunavanja srednjega premera por je za tovrstne materiale
primernejša (metoda, kjer uporabimo več velikostnih razredov premera por ali metoda
izračunavanja pri 50 % vbrizganem živem srebru).
4. Koliko velikostnih razredov je smiselno definirati pri izračunu srednjega premera por,
kjer uporabimo več velikostnih razredov in ali jih je bolje nastaviti s strani uporabnika
ali avtomatsko.
Za vsak vzorec sem naredila tri meritve z navadnim dilatometrom in tri meritve z ultra
dilatometrom, pri čemer sem za vzorce VIKING-80 in 3000-80 za izračun srednjega premera
por, prednastavila 8 velikostnih razredov v določenem razponu (100-90, 90-70, 70-50, 50-30,
30-10, 10-5, 5-2 in 2-1 µm), za vzorce ALPHA-20 in 3000-15 pa sem pred nastavila
velikostne razrede v naslednjem razponu: 100-60, 60-40, 40-30, 30-20, 20-10, 10-5, 5-2 in 2-
1 µm. Program je izračunal srednji premer por kot povprečje v razponu velikostnega razreda
por ( pri različnem številu velikostnih razredov in definiranja obsega razredov por). Vzorec, ki
je imel vse parametre poroznosti, najbližje svojim deklariranim vrednostim, je bil izbran za
reprezentativni vzorec. Rezultate meritev sem med seboj primerjala glede na:
- metodo analiziranja (z navadnim ali ultra dilatometrom),
- različno število velikostnih razredov porazdelitve por pri izračunu srednjega
premera por, pri enem velikostnem razredu (RANGE 1), šestih velikostnih
razredih (RANGE 6), stotih velikostnih razredih (RANGE 100), pri petsto
velikostnih razredih (RANGE 500 ) ter pri 50 % volumnu vbrizganega živega
srebra,
- metodo določevanja obsega velikostnih razredov por (prednastavljena - CUSTOM
ali avtomatsko nastavljena AUTO),
- rezultate drapiranja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 64 -
Prišla sem do naslednjih zaključkov:
- Za vzorca, 3000-80 in VIKING-80, ki imata večjo površinsko poroznost ter sta
tanjša (do 0,335 µm), je primernejša metoda določevanja parametrov poroznosti z
ultra dilatometrom. Za te vzorce je bolje uporabiti metodo izračunavanja srednjega
premera por pri 50 % volumnu vbrizganega živega srebra in pri prednastavljeni
(CUSTOM) določitvi obsega velikostnih razredov por.
- Metoda merjenja z navadnim dilatometrom je primernejša za debelejše, bolj
kompaktne in konstrukcijsko stabilnejše materiale, kot sta vzorca 3000-15 in
ALPHA-20. Za takšne tekstilije je bolje uporabiti metodo izračunavanja srednjega
premera por, ki temelji na določitvi velikostnih razredov s šestimi velikostnimi
razredi premera por, pri čemer je za snutkovino bolje uporabiti en velikostni
razred. V tem primeru so izmerjene vrednosti srednjega premera por tekstilije za
filter v skladu z deklarirano vrednostjo velikosti zadrževanja delcev umazanije.
- Glede na rezultate analize parametrov poroznosti in rezultate drapiranja je tkanina
3000-15 najbolj primerna za kvalitetno filtracijo filtrnih vreč na področju bazenske
tehnike. Tkanina je bolj toga in ima najbolj stabilno porozno strukturo in tako
zagotavlja kakovostnejšo filtracijo. V primerjavi z ostalimi vzorci ima manjši
delež večjih por, tako, da delci, ki so večji od deklarirane vrednosti ne gredo skozi
filter in jih torej ta ustavi oz. zadrži.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 65 -
8. LITERATURA [1] Bedienungsanleitung PASCAL 140/240/440. POROTEC GmbH. Dostopno pri
podjetju POROTEC GmbH
[2] Borufka Steffen. AD Präsentation Biofilm [Power Point prezentacija]. Maintal: ©
dinotec GmbH,, 2005. Dostopno pri podjetju © dinotec GmbH.
[3] Burleigh Edward G, JR, Wakeham Helmut, Honold Edith, Skau Evald L. Pore-Size
Distribution in Textiles. Textile Research Journal (1949),vol.19, no. 547, str 547-555.
[4] Dimitrovski Krste. Nova metoda za določanje poroznosti v tekstilijah : doktorska
disertacija. Ljubljana : [K. Dimitrovski], 1996.
[5] DIN 19643. Aufbereitung und Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser.
Deutsches Institut für Normung, Berlin, Beuth-Verlag,1984.
[6] Dobnik Dubrovski Polona. Vpliv geometrije biaksialnih tkanin na njihovo poroznost :
doktorska disertacija. Maribor : [P. Dobnik Dubrovski], 1999.
[7] Dobnik Dubrovski Polona. Konstrukcija tekstilij : univerzitetni učbenik. Maribor :
Fakulteta za strojništvo, Oddelek za tekstilne materiale in oblikovanje, 2007.
[8] Gierschewski Jörg. Vortrag Chlorox [Power Point prezentacija]. Maintal: © dinotec
GmbH,, 2005. Dostopno pri podjetju © dinotec GmbH.[7]
[9] Hsieh You-Lo. Liquid Transport in Fabric Structures. Textile Research Journal,
1995,vol. 65,no. 299, str 299-307.
[10] Jakšič Danilo. Projektiranje in konstrukcija tekstilij : učbenik. Ljubljana: Fakulteta za
naravoslovje in tehnologijo, 1988.
[11] Jevšnik Simona. Analiza podajanja tkanine, medvloge in fiksiranca kot sestavnih delov
oblačila : doktorska disertacija. Maribor : [S. Jevšnik], 2002
[12] Lamb G.E.R. Cleaning of Fabric Filters. Textile Research Journal (1987), vol 57, no.
472. str.472-478.
[13] Taggesell Michael. Aufbereitung von schwimm- und Badebeckenwasser [Power Point
prezentacija]. Maintal: © dinotec GmbH,, 2005. Dostopno pri podjetju © dinotec
GmbH.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 66 -
PRILOGA 1.
Razčlenitev standarda DIN 19643, priprava bazenske vode:
Preglednica 2.1 Vsebina standarda DIN 19643
DIN 19643-1 Priprava bazenske vode 1. del Splošne zahteve
DIN 19643-2 Priprava bazenske vode 2. del Procesna kombinacija: Adsorpcija - Kosmičenje – Filtracija - Kloriranje
D1N 19643-3 Priprava bazenske vode 3. del: Procesna kombinacija: Kosmičenje – Filtracija – Ozoniranje– Sorpcijska filtracija – Kloriranje
DIN 19643-4 Priprava bazenske vode 4. del: Procesna kombinacija: Kosmičenje – Ozoniranje – Večslojna filtracija– Kloriranje
DIN 19643-5 Priprava bazenske vode 5. del: Procesna kombinacija: Kosmičenje – Filtracija – Adsorpcija z aktivnim ogljikom - Kloriranje
V prvem delu standarda DIN 19643 (Preglednica 2.1) so opisani splošni pojmi in
različne zahteve: za kvaliteto vode, za konstrukcijo in načrtovanje bazenov, za hidravlične
sisteme, za naprave za pripravo vode in za naprave za dezinfekcijo. [13].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 67 -
PRILOGA 2.
Prikaz konstrukcije filtrne naprave po DIN 19605 [11]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 68 -
PRILOGA 3
REZULTATI PARAMETROV POROZNOSTI TEKSTILIJ
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 69 -
PRILOGA 4 REZULTATI PARAMETROV DRAPIRANJA TEKSTILIJ
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 70 -
KRATEK ŽIVLJENJEPIS
Rodila sem se 17. maja leta 1982 v Murski Soboti v povprečni delavski družini.
Otroštvo sem preživela v Gančanih, z očetom Jožefom, mamo Jožico in bratom
Borutom. Po končani osnovni šoli v Beltincih sem se leta 1997 vpisala na srednjo
ekonomsko šolo v Murski Soboti in jo uspešno zaključila s poklicno maturo. Študij
tekstilstva - oblačilnega inženirstva sem nadaljevala leta 2001 na Fakulteti za
strojništvo, na Univerzi v Mariboru. Leta 2002 sem se vpisala na vzporedni študij
Filozofske fakultete, na smer Nemški jezik s književnostjo.
Jasmina Sraka
Recommended