Analyse der physikalischen Grundlagen zur Entwicklung eines integralen Messverfahrens für die Bestimmung des Warengriffs an Maschenwaren

Abstract

In der Vergangenheit wurde mehrfach versucht, den Warengriff eines Stoffes objektiv, mit speziell dafür entwickelten Geräten, zu messen. Besonders bekannt ist das Kawabata-Bewertungssystem (KES) und das vereinfachte FAST- System (Fabric Assurance by Simple Testing). KES und FAST wurden im wesentlichen für die Beurteilung von Geweben entwickelt, wobei KES eingeschränkt auch für Maschenwaren angewendet werden kann. Obwohl mit diesen Methoden die Warengriff-Parameter präzise ermittelt werden können, sind beide Methoden zeitaufwändig und die Interpretation der Ergebnisse kompliziert. Deshalb werden diese Methoden nur begrenzt in der Bekleidungsindustrie angewandt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde versucht, einfachere Messverfahren zu entwickeln, die auch in der Produktion eingesetzt werden können. So wurde eine Methode entwickelt, bei der eine kreisförmig zugeschnittene Probe mit einem Haken durch einen Ring gezogen wird. Die dabei gemessene Durchzugskraft kann als Maß für den Warengriff eines Stoffes angesehen werden. Die bei dieser Messung stattfindende unkontrollierte Faltenbildung der Probe während des Durchzugsvorgangs verursacht eine hohe Varianz bei den Ergebnissen. Um eine reproduzierbare Faltenbildung zu erreichen, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine neue Methode (PDP-Methode) untersucht, die im Prinzip auf der bestehenden Durchzugsmethode basiert. Bei dieser Methode liegt die Rundprobe zunächst flach auf einer Platte mit einem mittigen Prüfloch, durch das die Probe gezogen wird. Die Faltenbildung kann durch eine Distanzplatte, die parallel zur Lochplatte in einem bestimmten Abstand angeordnet ist, beeinflusst werden. Hierdurch entsteht beim Durchzugsvorgang in der Rundprobe ein Vielfaches an Falten als bei der konventionellen Durchzugsmethode, bei der die Faltenbildung zufällig erfolgt. Das Messergebnis ist eine definierte Kraft-Durchzugsweg-Kurve. Die Ergebnisse zeigen, dass der Prüflochdurchmesser und der Abstand zwischen Loch- und Distanzplatte die Durchzugskurve erheblich beeinflussen. Folgende Einflussparameter wurden mit der modifizierten Durchzugsmethode (PDP-Methode) untersucht: § Faserparameter (Faserart, Faserlänge) § Garnparameter (Garndrehung und Spinnverfahren) § Gestrickparameter (Struktur, Dichtefaktor) § Veredlungsparameter (Bleichen, Färben, Weichmachen) Die Versuchsgarne wurden ausgesponnen, verstrickt, die Gestricke unterschiedlich ausgerüstet und mit der PDP-Methode bewertet. Für statistische Analysen erfolgte die Auswahl der wichtigsten Kennwerte aus der Durchzugs-Kurve, z.B. maximale Durchzugskraft, Anfangssteigung, Durchzugsweg und Durchzugsarbeit. Die Gestrickproben wurden nach der Stoffdicke in Sommer- und Winterbekleidung klassifiziert. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde untersucht, inwieweit die PDP-Methode mit etablierten Methoden (KES bzw. GED) korreliert. Da es für die Warengriffbewertung von gestrickter Sommerbekleidung keine Standardmethode nach KES gibt, wurde die "Gewichtete Euklidische Distanz-Methode" (GED-Methode) eingesetzt, die lt. Literatur in hohem Maße mit den KES-Ergebnissen korreliert. In früheren Arbeiten, mit der konventionellen Durchzugsmethode als Basis, wurde ausschließlich die maximale Durchzugskraft als Maß genutzt, um Stoffe untereinander zu vergleichen. Da der Warengriff ein kompliziertes Phänomen ist, ist es nicht möglich, diesen mit nur einem Kennwert darzustellen. Aus diesem Grund wurden die Kurvenkennwerte, die am besten mit den physikalischen Eigenschaften korrelieren ausgewählt. Zur besseren Beurteilung des Warengriffs wurde die Auswertung der Durchzugsmethode dahingehend erweitert, dass die PDP-Kurvenkennwerte, die am besten mit den physikalischen Maschenwareneigenschaften korrelierten und die Parameter "Oberflächenreibung" und "Härte" zusammen in einem Polardiagramm dargestellt werden. Die Fläche innerhalb des Polardiagramms kann als Maß zu Beurteilung des Warengriffs verwendet werden. Die Faltenbildung bei der PDP-Methode ist wesentlich regelmäßiger als beim bisherigen Durchzugsverfahren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Variation der Durchzugskräfte reduziert. Durch die Anwendung der Distanzplatte beschreibt die PDPMethode die Warengriff bestimmenden physikalischen Eigenschaften der Maschenwaren wesentlich besser als die bisher angewandten Durchzugsverfahren.

Recently several attempts have been done to objectively measure fabric handle properties and equipments have been introduced for this purpose. The Kawabata Evaluation System (KES) and Fabric Assurance by Simple Testing (FAST) are two techniques, which are used by many researchers. The precision and wide coverage of fabric properties of the KES and FAST systems is unprecedented, although for most industrial application this system is too expensive in terms of purchasing and operating costs and the interpretation of the results is complicated. In order to overcome these limitations, several studies have been conducted to generate simpler measurement techniques. Some researches suggested a measurement technique involves pulling a fabric through a ring (pulling-through technique). The fabric is folded, compressed and rubbed against the interior wall of the ring during withdrawal. The maximum withdrawal force can be used as a measure of fabric handle. But variation in the folding configuration formed by the fabric passing through the ring, results a high variation in the features extracted from pulling-through curve. This study investigated a novel approach, which is basically similar to the conventional pulling-through method, in order to control the folding configuration. In this technique, the test is performed by a special pulling device, mountable on a tensile testing machine, which consists of two transparent horizontal plates; a replaceable base plate with a hole in the center and a distance plate which is placed in specified distance from the base plate (PDP method). This study is focused on the mechanical and surface properties of weft knits as a function of different parameters such as; fibre parameters (fibre type and fibre length), yarn parameters (yarn number and twist, spinning system), fabrics parameters (fabric structure and cover factor), finishing parameters (bleaching, dyeing and softening) and investigates the relationship between handle and mentioned parameters by using of the PDP method. According to fabric thickness, knitted fabrics were classified in summer and winter suiting. Since there is no standard method to assess the handle of knitted summer suiting, a mathematical method (Weighted Euclidean Distance Method) was applied, which highly correlates with results of the KES-F system. To investigate the handle of winter knitted suiting, Kawabata method was used. On the other hand, in contrast to previous researchers who only made use of one pulling-through curve feature, in a novel approach, it was focused on those features of the pulling-through curves which had the highest correlation with mechanical and surface properties measured by KES-FB instruments.

The features chosen from pulling-through curve cannot describe entirely the handle of fabrics since in some cases, they don't correlate with fullness and smoothness. For this reason, a combination of the features selected from pulling-through curve and the parameters, which reflect the fullness (hardness) and smoothness (friction coeficient) of all kinds of fabrics is recommend. These parameters beside the features seleced from pulling-through curve can be plotted in a polar diagram. The area within the polar diagram can be used as an indicator to compare the handle of different fabrics. In comparison to a conventional pulling-through method, the standard deviation of results obtained from PDP method is lower and therefore the results are more reliable.