Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve Uzama Özellikleri

Transkript

1 Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 5, No: 3, 2011 (1-9) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 5, No: 3, 2011 (1-9) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Hakemli Makale (Article) Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve Uzama Özellikleri Nazan ERDUMLU*, William OXENHAM** *İstanbul Teknik Üniversitesi Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı Fakültesi, İstanbul/TÜRKİYE ** North Carolina State University, College of Textiles, Raleigh, 27695, NC, USA Özet Bu çalışmada, iki katlı vortex lerin mukavemet ve uzama özellikleri incelenmiştir. İlk aşamada, Ne 30 numara %100 pamuk vortex lerden, ipliğin dış yüzeyindeki liflerin sarım yönünün tersi yönünde büküm verilerek ikiye-bir (two-for-one) büküm makinasında iki katlı ler üretilmiş ve büküm miktarının mukavemeti, kopma uzaması ve canlılığı üzerine etkisi incelenmiştir. Yapılan ölçümler sonucunda, katlı lerde yaklaşık %20 oranında mukavemet artışı gözlenmiş olup, kopma uzama değerinde ise bir miktar düşüş kaydedilmiştir. Katlı lerde elde edilen mukavemet ve kopma uzama değerleri üzerinde büküm miktarının etkisi saptanmamıştır. İkinci aşamada ise, DirecTwist yöntemi ile sarım liflerinin tersi yönünde bükümü açılan tek kat ler ile yine sarım liflerinin tersi yönünde çift kat bükülen lerin mukavemet ve kopma uzama özellikleri incelenmiş, bükümü açılan lerin ilk başta mukavemetinde önemli bir değişim gözlenmemiştir. Ancak, bükümün daha fazla açılmasıyla mukavamet düşmüş ve ler genel olarak liflerin birbiri üzerinden kayması dolayısıyla kopmuşlardır. Katlı lerde ise mukavemet artışı 400 tur/m nin üzerindeki büküm değerlerinde gerçekleşmiştir. Anahtar Kelimeler: Katlı İplik, MVS, Vortex, İplik Canlılığı, Büküm Tensile Properties of Plied Vortex Yarns Abstract In this study, tenacity and breaking elongation of plied vortex spun yarns were investigated. In the first part, 100% cotton vortex spun yarns in count of 30 Ne were plied in the opposite direction to that of the fiber wrapping on the yarn surface on a two-for-one twisting machine and the impact of ply twist level on the yarn tenacity, breaking elongation and yarn liveliness were explored. The results of the experiments revealed that plying improved yarn tenacity almost 20%, while it resulted in slight decrease of breaking elongation. On the other hand, any significant impact of ply twist level was not observed on yarn tenacity and breaking elongation. In the second part, the tenacity and breaking elongation of the the single yarns that were untwisted by using DirectTwist method and the yarns that were plied in the opposite direction to that of the wrapping fibers by the same method were explored, and at first, a significant change in tenacity of untwisted single yarns was not observed. However, further untwisting resulted in a decrease in yarn tenacity and the yarns broke primarily due to fiber slippage. For plied yarns, increase in the yarn tenacity was observed above the ply twist level of 400 TPM. Keywords : Plied Yarn, MVS, Vortex, Yarn Liveliness, Twist Bu makaleye atıf yapmak için Erdumlu, N., Oxenham, W., Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve Uzama Özellikleri, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2011, 5(3)1-9 How to cite this article Erdumlu, N., Oxenham, W., Tensile Properties of Plied Vortex Yarns, Electronic Journal of Textile Technologies, 2011, 5 (3) 1-9

2 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve. 1. GİRİŞ Murata firması tarafından ilk olarak 1997 yılında Osaka Uluslararası Tekstil Makinaları Fuarı nda tanıtılan vortex eğirme teknolojisi (MVS-Murata Vortex Spinner), %100 karde pamuk ipliği üretiminin gerçekleştirilebilmesi ve elde edilen ipliğin görünüm olarak ring ipliğe büyük ölçüde benzerlik göstermesi dolayısıyla hava jetli üretim sisteminde önemli bir gelişme olarak değerlendirilmektedir. Çift hava düseli hava jetli eğirme makinalarında (MJS-Murata Jet Spinner) üretilen lerle karşılaştırıldığında vortex lerde sarım lifi miktarının ve sarım uzunluğunun artması ile mukavemetinde artış sağlanmıştır [1-5]. Ancak; vortex özelliklerinin ring özellikleri ile karşılaştırmalı olarak incelendiği çalışmalarda genel olarak vortex lerde mukavemetin ring lerin mukavemetinin %66-95 i seviyesinde olduğu görülmüştür [6-8]. Katlı hava jetli lerin özelliklerinin incelendiği çalışmalarda ise büküm yönüne bağlı olmaksızın katlama sonucunda mukavemetinin arttığı belirtilmiştir [9-14]. Ancak; sarım lifinin tersi yönünde büküm verilerek elde edilen lerde ipliğin merkezini sıkı bir şekilde sarmış olan sarım liflerinin katlama sırasında gevşemesi sonucunda ipligin daha yumuşak, hacimli, düzgün ve eğilme rijitliğinin düşük olduğu görülmüştür [9]. Ayrıca, yine sarım liflerinin tersi yönünde büküm verilerek elde edilen çift katlı lerde, sarım liflerinin sarım yönü ile aynı yönde büküm verilerek çift katlı lere göre mukavemetin daha yüksek, kopma uzamanın ise daha düşük olduğu saptanmıştır [11,13,14]. Bu çalışmada ise katlı vortex lerin mukavemet ve uzama özellikleri incelenmiştir. Katlama sonucunda sözkonusu özelliklerindeki değişim, tek katlı lerde bükümün açılması ve ilave büküm verilmesiyle mukavemet ve uzama değerleri incelenerek açıklanmıştır. 2. MALZEME ve METOT 2.1. Kullanılan ler Birinci kısımda Ne 30, ikinci kısımda ise Ne 40 olmak üzere %100 vortex pamuk leri kullanılmıştır. Z yönünde büküme sahip olan Ne 30 numara ler ile Saurer Volkmann VTS 07-T ikiye-bir büküm makinasında 4 farklı büküm seviyesi kullanılarak çift katlı ler üretilmiştir. Katlı üretiminde kullanılan büküm miktarları tek kat ipliğin bükümüne göre belirlenmiştir. Elde edilen katlı ler mukavemeti, kopma uzama ve canlılığı açısından değerlendirilmiştir. Katlama sonucunda lerin mukavemet ve kopma uzama değerlerindeki değişimin miktarı Ne 40 numara %100 pamuk vortex lerinde bükümün açılması ve ayrıca ipliğe ilave büküm verilmesinin sözkonusu özellikleri üzerindeki etkisi incelenerek açıklanmaya çalışılmıştır. İpliklerin katlama sırasında davranışını tahmin etmek amacıyla 100 metre uzunluğundaki lerin manuel olarak bükümünün açılması ve çeşitli seviyelerde ilave büküm verilmesi sonucunda mukavemet ve uzama özellikleri ölçülmüştür. Ayrıca, katlamanın mukavemet ve uzama üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla, bükümü açılmış tek kat ler ile sarım liflerinin tersi yönünde büküm verilerek Agteks DirecTwist sistemi kullanılarak üretilen çift katlı lerin mukavemet ve uzama değerleri ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. üretiminde kullanılan büküm seviyesi ile tek kat te açılan büküm miktarı aynıdır. Yapılan ölçümlerden elde edilen sonuçlar SPSS 17.0 istatistik programı kullanılarak %95 güven aralığında değerlendirilmiştir İplik bükümünün ölçülmesi lerin bükümü, açma-kapama prensibine dayalı büküm ölçme cihazı ve optik metot olmak üzere iki farklı şekilde ölçülmüştür. Açma-kapama yöntemine ek olarak tek kat lerin bükümü aynı büküm ölçme cihazında lerin merkez ve sarım kısımları biribirinden ayrılıncaya kadar bükümünün açılması ile belirlenmiştir. Optik metotta ise yatay tarayıcı ile numunelerinin görüntüleri alınmış 2

3 Erdumlu, N., Oxenham, W. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 CorelDRAWX3 Graphics Suite programı kullanılarak sarım liflerinin sarım açısı ve çapı ölçülmüştür. Elde edilen bu değerler kullanılarak 1 no lu formüle göre bükümü hesaplanmıştır. sarım açısı, D ise o noktadaki ipliğin çapını ifade etmektedir. Büküm ölçme cihazı ile her bir için 50, optik metot ile ise 300 ölçüm yapılmıştır. (1) sarım merkez Şekil 1. Bükümü açılmış. Ф 2.3. Mukavemet ve uzamanın ölçülmesi Şekil 2. Vortex te sarım lifinin sarım açısnın ölçülmesi. Deneysel çalışmanın birinci aşamasında kullanılan tek katlı ler ve Saurer Volkmann VTS 07-T ikiyebir büküm makinasında üretilen çift katlı lerin mukavemet ve uzama özellikleri ASTM D 2256 ya göre sabit hızda uzama prensibine göre ölçüm yapan MTS Q-test cihazında 254mm (10 inç) ölçüm uzunluğunda 5 libre load cell (yük hücresi) kullanılarak tespit edilmiştir. Aynı cihaz, 100 mm (3.94 inç) ölçüm uzunluğu kullanılarak manuel olarak bükümü açılan ve ilave büküm verilen lerin mukavemet ve uzama değerlerini ölçmek için kullanılmıştır. Bükümü açılan ler ve Agteks DirecTwist sistemi kullanılarak üretilen çift katlı lerin mukavemet ve uzama özellikleri Uster Tensorapid cihazında ölçülmüştür. Tüm testler %65±2 izafi nem 3

4 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve. ve 20 ± 2 C sıcaklıkta standart atmosfer şartlarında gerçekleştirilmiştir. Her bir özellik için 50 ölçüm yapılmıştır İplik canlılığının ölçülmesi lı ler ile ikiye-bir büküm makinasında üretilen çift katlı lerin canlılığını ölçmek için 100 cm uzunluğundaki ipliğin orta noktasına 0.05 gf/tex sabit gerilim sağlacak şekilde ağırlık asılmıştır. Daha sonra ipliğin her iki ucu bir araya getirilip ipliğin kendi üzerine yapmış olduğu dönüşler sayılmıştır. Herbir için 50 ölçüm yapılmıştır. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA 3.1. lı lerin bükümleri Her iki aşamada kullanılan tek katlı lerin büküm miktarı, büküm yönü ve büküm katsayısı Tablo 1 de verilmiştir. Table 1: lere ait büküm değerleri Büküm (T/m) Büküm yönü Büküm katsayısı (α e ) İplik Numarası (Ne) Açma-kapama metodu Büküm açma Optik metot Z Z Z 40 Z Z Z Elde edilen sonuçlar, optik metot kullanılarak ölçülen bükümün, büküm ölçme cihazı kullanılarak ölçülen büküm miktarından daha yüksek olduğunu göstermiştir. Optik metotta, ipliğin yüzeyine helisel olarak yerleşmiş olan liflerin sarım açıları ölçülmüş ve ipliğin bükümü yüzey liflerinin sarım açısı ile ipliğin aynı noktasındaki çapı arasındaki bağıntı ile elde edilmiştir. Bu durumda, optik metoda göre yapılan ölçümde ipliği oluşturan tüm liflerin, ipliğin hem iç kısmında hem de dış kısmında helisel bir yol izleyerek yapısına yerleştiği kabul edilmektedir. Ancak, vortex te, ipliğin iç kısmında yer alan merkez liflerinin büyük bir kısmı helisel bir yol izlememekte, bükümsüz bir şekilde ipliğin iç kısmına yerleşmektedir. Sonuç olarak, açma-kapama prensibine göre büküm ölçüldüğünde, ipliğin yüzeyindeki sarım liflerinin bükümü açılıp, merkez ve sarım lifleri birbirinden ayrılmakta ve ölçülen büküm değeri ipliğin merkezinin etrafında sarım yapan liflerin miktarına ve uzunluğuna bağlı olmaktadır vortex lerin mukavemet ve uzama değerleri ve Saurer Volkmann VTS 07-T ikiye-bir büküm makinasında üretilen çift kat lerin mukavemet, kopma uzama ve kopma işi değerleri Tablo 2 de, aynı lerin canlılığı ile ilgili ölçümlerin sonuçları ise Tablo 3 te verilmektedir. büküm miktarı Tur/m Tablo 2. Katlamanın mukavemet, kopma uzama ve kopma işine etkisi. Büküm yönü Mukavemet (cn/tex) 4 Kopma uzama Kopma işi (kg*mm) Z S Z S

5 Erdumlu, N., Oxenham, W. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) Z S Z S büküm miktarı Tablo 3. Katlamanın canlılığına etkisi. İplik kıvrımı (tur/50cm) İplik kıvrımı (yön) Tur/m S S S S Z S Z Elde edilen sonuçlar incelendiğinde tüm büküm değerleri için çift kat lerde mukavemetin arttığı görülmektedir. Ancak, bu artış % aralığındadır. Kopma uzama değerinde ise bir miktar düşüş kaydedilmiştir. Katlı lerde elde edilen mukavemet ve kopma uzama değerleri üzerinde büküm miktarının istatistiksel açıdan önemli bir etkisi saptanmamıştır. Kopma işi değerlerinin de mukavemeti ile paralel davranış gösterdiği gözlenmiştir. En düşük canlılığı ise 276 tur/m çift kat büküm değerinde elde edilmiştir. Bu değer, açma-kapama prensibine göre büküm cihazında ölçülen tek kat ipliğin büküm değerinin yaklaşık %40 ına karşılık gelmektedir. Şekil 3. Katlamanın mukavemete etkisi. Şekil 4. Katlamanın kopma uzamaya etkisi. 5

6 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve. Şekil 5. Katlamanın kopma işine etkisi. Şekil 6. Katlamanın canlılığına etkisi İplikteki bükümün açılması ve ipliğe ilave büküm verilmesinin mukavemet ve kopma uzama üzerindeki etkileri 100 mm uzunluğundaki lerde, bükümün eşit seviyede açılması ve ilave büküm verilmesi sonucunda ölçülen mukavemet ve kopma uzama değerleri Tablo 4 ve Şekil 8 de gösterilmiştir. Tablo 4 te S büküm yönü teki bükümün açıldığını, Z büküm yönü ise ipliğe ilave büküm verildiğini ifade etmektedir. Ayrıca, Şekil 7 deki yatay eksende yer alan negatif büküm değerleri teki bükümün açıldığını, pozitif büküm değerleri ise ipliğe ilave büküm verildiğini belirtmektedir. Tablo 4: İplikteki bükümün açılması ve ipliğe ilave büküm verilmesinin mukavemet ve kopma uzama üzerindeki etkileri.. Büküm miktarı (TPM) Büküm yönü Mukavemet (cn/tex) Kopma uzama Twisted yarn % Twisted yarn % 40 S S S S Z Z Z Z

7 Erdumlu, N., Oxenham, W. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 Şekil 7. İplikteki bükümün açılması ve ipliğe ilave büküm verilmesinin mukavemet ve kopma uzama üzerindeki etkileri. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde ipliğe verilen ilave bükümün mukavemeti artırdığı, ancak verilen ilave büküm miktarının mukavemet artışında önemli bir etkisinin olmadığı görülmektedir. İpliğe ilave büküm verildiğinde, genel olarak mukavemetinin ipliğin ilk halindeki mukavemet değerinden daha yüksek olduğu ifade edilebilir. Öte yandan, sarım liflerinin tersi yönünde bükümü açılan ipliğin mukavemetinin 80 tur/m nin üzerindeki değerlerde önemli ölçüde azaldığı görülmektedir. İpliğe ilave büküm verildiğinde kopma uzamada herhangi bir değişiklik olmazken, bükümü açılan lerde kopma uzama değeri düşmüştür. İlave büküm verildiğinde, merkez liflerinin birçoğunun helisel bir yol izlemesi dolayısyla ipliğin kopma uzama değerinde artış beklenmektedir [11,14]. Ancak, ilave büküm ile liflerin daha sıkı bir sarım yapması dolayısıyla lifler arasındaki sürtünmenin artması liflerin birbiri üzerinden kaymasını zorlaştırmış olabileceğinden ipliğin kopma uzama değerinde önemli bir değişiklik gözlenmemiştir DirecTwist sistemi ile üretilen çift katlı lerin mukavemet ve uzama özellikleri DirecTwist yöntemi ile sarım liflerinin tersi yönünde bükümü açılan tek kat ler ile yine sarım liflerinin tersi yönünde çift kat bükülen lerin mukavemet ve kopma uzama özellikleri Tablo 5 ve Şekil 8 ve 9 da gösterilmektedir. Bükümün elle açıldığı tek kat lerde olduğu gibi bükümü açılan lerin ilk başta mukavemetinde önemli bir değişim gözlenmemektedir. Bu durum, düşük miktarlarda açılan bükümün sarım liflerini gevşetmesi sonucunda mukavemette ortaya çıkan düşüşün büküm alan merkez liflerini mukavemete olumlu yönde katkıda bulunması dolayısıyla kompanse edilmesi ile açıklanabilir. Ancak, bükümün daha fazla açılmasıyla mukavamet düşmemektedir ve ler genel olarak liflerin birbiri üzerinden kayması dolayısıyla kopmaktadır. Katlı lerde önemli ölçüde mukavemet artışı 400 tur/m nin üzerindeki büküm değerlerinde gerçekleşmektedir. İpliklerin kopma uzama değerleri incelendiginde ise, mukavemet ile benzer şekilde bir davranış göstermiş, tek kat ipliğin kopma uzama değeri ile karşılaştırıldığında önce azalmış, sonra ise aynı seviyeye dönmüş ve büküm seviyesinin artmasından önemli ölçüde etkilenmemiştir. Tablo 5: DirecTwist yöntemi ile bükümü açılmış ve çift kat bükülmüş lerin özellikleri. Çift kat büküm miktarı Tur/m Büküm yönü Bükümü açılmış tek kat Mukavemet (cn/tex) Kopma uzama Çift kat Bükümü açılmış tek kat Çift kat 40 S S S S S S S S

8 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) 1-9 Katlı Vortex İpliklerin Mukavemet ve. Şekil 8. DirecTwist yöntemi ile bükümü açılmış ve çift kat bükülmüş lerin mukevemet değerleri. Şekil 9. DirecTwist yöntemi ile bükümü açılmış ve çift kat bükülmüş lerin kopma uzama değerleri. Şekil 10 da, tek kat, 240 tur/metre ile bükümü açılmış ve katlı büküm miktarı 240 tur/metre olan çift katlı ipliğin Taramalı Elektron Miktorskobu kullanılarak elde edilen boylamasına görüntüleri yer almaktadır. Bükümü açılmış olan ipliğin yüzeyindeki sarım liflerinin sarım açısının tek kat ve çift katlı lerden daha küçük olduğu görülmektedir. a. b. c. Şekil 10. Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüleri a., b. 240 tur/m ile bükümü açılmış, c. 240 tur/m ile katlanmış. 8

9 Erdumlu, N., Oxenham, W. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (3) SONUÇ İkiye bir büküm makinasında üretilen katlı lerde elde edilen mukavemet ve kopma uzama değerleri üzerinde büküm miktarının istatistiksel açıdan önemli bir etkisi saptanmamıştır. İpliğin mukavemet değerinde gözlenen davranışın, katlı büküm miktarındaki artış ile sarım liflerin yüksek miktarda ilave büküm alması dolayısıyla eğiklik/yatıklık (obliquity) etkisi sonucu oluştuğu söylenebilir. İlave büküm verilen tek kat lerin mukavet değerlerinde gözlenen davranış da bu durumu açıklamaktadır. lerin yüzeyindeki sarım liflerinin sarım açısı yönünde ipliğe ilave büküm verildiğinde, ipliğin merkezindeki lifler büküm almakta, sarım lifleri ise sarım yönünde bir miktar daha sarım yapmaktadırlar. İpliğe verilen ilave bükümün mukavemeti artırdığı, ancak verilen ilave büküm miktarının mukavemet artışında önemli bir etkisinin olmadığı görülmektedir. Sonraki çalışmalarda katlı vortex lerde elde edilebilecek maksimum mukavemet ve uzama değerlerinin araştırılması için farklı miktarlarda büküme sahip tek kat lerden üretilen katlı lerin mukavemet ve uzama değerlerinin incelenmesi önerilebilir. 5. KAYNAKLAR 1. Oxenham, W., Fasciated Yarns - A Revolutionary Development?, Journal of Textile and Apparel, Technology and Management, Vol.1, Issue 2, Url< accessed at Bame, T., Private communication, , Muratec, USA. 4. US Patent 5,528,895, Spinning Apparatus with Twisting Guide Surface. 5. Basal, G., and Oxenham, W., Vortex Spun Yarn vs. Air-Jet Spun Yarn, Autex Research Journal, Vol.3, No.3, Soe, A.K., Takahashi, M., Nakajima, M., Matsuo, T., and Matsumoto, T., Structure and Properties of MVS Yarns in Comparison with Ring Yarns and Open-End Rotor Spun Yarns, Textile Research Journal, Vol.74(9), Ortlek, H.G., and Ulku S., Vortex Spinning System (MVS) and Yarn Properties (in Turkish), Tekstil&Teknik, April, Rameshkumar C., Anandkumar P., Senthilnathan P., Jeevitha R., and Anbumani N., Comparative Studies on Ring, Rotor and Vortex Yarn Knitted Fabrics, AUTEX Research Journal, Vol.8, No.4, Basu, A., Progress in Air-jet Spinning, The Textile Institute, Textile Progress, Vol. 29, Number Oxenham, W., The Influence of Fibre Properties in Air Jet Spinning, Indian Journal of Fibre and Textile Research, 17,1992, pp Chattopadyay, R.J., The Influence of Plying on the Tenacity, Breaking Extension and Flexural Rigidity of Air-jet Spun Yarns, Journal of Textile Institute, Vol.80, Issue.1, Punj, S.K., Mukhopadhyay, A., and Maiti, T.K., Response to Doubling of MJS Yarns Produced with Varying Nozzle Pressure, Indian Journal of Fibre and Textile Research, Vol.22, Tyagi, G.K., and Dhamija, S., Quality Aspects of Viscose Jet-spun Plied Yarns, Indian Journal of Fibre and Textile Research, Vol.25, Tyagi, G.K.,Patnaik, A.,Goyal, A., Salhotra, K.R., and Ishtiaque, S.M., Structure and Properties of Polyester MJS Plied Yarns, Indian Journal of Fibre and Textile Research, Vol.27,