Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 7. Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7 Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi. Prof. Dr.

Transkript

1 Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 7 Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 7 Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Prof. Dr. Thomas Weide

2 Yayımcı Rieter Machine Works Ltd. Copyright 2014 by Rieter Machine Works Ltd., Klosterstrasse 20, CH-8406 Wintherthur, İçeriğin bir kısmı Textile Institute'den izin alınarak kullanılmştır. Tercüme Prof. Dr. H. Erhan Kırtay Kapak resmi Suni ve sentetik lifleri geliştirme laboratuarı Mevcut ciltler / Baskı: Cilt 1 Kısa Lif İplikçilik Teknolojisi ISBN / ISBN Cilt 2 Harman hallaç & Taraklama ISBN / ISBN Cilt 3 İplik Hazırlık ISBN / ISBN Cilt 4 Ring İplikçiliği ISBN / ISBN Cilt 5 Rotor İplikçiliği ISBN / ISBN Cilt 6 Alternatif Eğirme Sistemleri ISBN / ISBN Cilt 7 Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi ISBN / ISBN Tamamlayıcı Baskı Tüm Ciltler (Vol. 1-7) ISBN / ISBN

3 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 3 Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 7 Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Prof. Dr. Thomas Weide

4 4 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi

5 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 5 RIETER İPLIKÇILIK EL KITABI Cilt 1 Kısa Lif İplikçilik Teknolojisi Bu ciltte, kısa lif iplikçiliğindeki temel konulara ve genel olarak geçerli teknolojik ilişkilere değinilmektedir. Bu serinin diğer ciltleri makinalara veya makina gruplarına göre düzenlenmiştir. Böylece genelde geçerli olan temel prensipler, makina tasarımı ve konstrüksiyonunda devam eden gelişmelerden ayrı tutulur. Cilt 2 Harman hallaç & Taraklama İplikcilik El Kitabı`nın ikinci cildi, açma, temizleme, karıştırma ve taraklama hakkında detaylı bilgi sağlamakta, tarak garnitürlerinin ve regüle sisteminin seçimi ve bakımı yanında hammaddelerin klimatizasyonu, çeşitli standartlardaki liflerden beklenen telef miktarı, temizleme ve karıştırma makinalarının seçimi ve ayarlanması, telef geri kazanımı, taşıma ve çeşitli tarak parçalarının işlevleri hakkında bilgiler içermektedir. Cilt 3 İplik Hazırlık Rieter İplikçilik El Kitabı`nın bu cildi, taraklama ve ring iplik arasındaki iplik üretim prosesinin teknik ve teknolojik özelliklerini kapsamaktadır, bu da, cer makinası, penye bölümü (penye hazırlık dahil) ve fitil makinası anlamına gelmektedir. Bu önemli bir proses aşamasıdır, çünkü iplik kalitesi büyük ölçüde kendisinden önceki ara ürünlerin kalitesine bağlıdır. Cilt 4 Ring İplikçilik Cilt 5 Rotor İplikçiliği Rotor eğirme prosesi, alternatif eğirme sistemleri alanında yapılan araştırmanın bir sonucudur. Bu cilt, rotor iplikçilik prosesi ve özellikleri hakkında detaylı bilgi içermektedir. Eğirme elemanları ve şartlarında devam eden sürekli gelişmeler rotor ipliklerin optik olarak ring ipliklere benzer şekilde üretilmesini mümkün hale getirmiştir. Cilt 6 Alternatif Eğirme Sistemleri Alternatif eğirme sistemlerinin tüm avantajlarından yararlanmak için, sistemlerin detaylı bir şekilde anlaşılması önemlidir. Bu cilt, bu amaca ulaşmak icin katkıda bulunacak şekilde oluşturulmuştur ve en önemli alternatif eğirme sistemlerini detaylı olarak açıklamaktadır. Bunlardan birisi çok iyi bilinen hava-jetli iplik teknolojisidir. Cilt 7 Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Ticari olarak tanıtılmalarından itibaren, suni ve sentetik liflerin pazar payı, etkileyici bir büyüme hızı sergilemiştir. Bu önemli alanda, farklı özelliklere sahip suni ve sentetik liflerin çeşitliliği sürekli artmaktadır. Günümüzde çeşitli uygulamalar için, pratik olarak isteğe özel lifler mevcuttur. Bu nedenle, iplik üreticisinin bu liflerin özelliklerini ve proseslerini etkileyen belirli özellikleri kapsamlı bir şekilde anlaması önemlidir. Ring iplikçiliğinin teknik ve teknolojik yönlerini kapsar. Bu, iplik üretiminde son prosestir. Ring iplik makinası iplik ve iplik kalitesine önemli ölçüde etkiler. Ring ipliği, diğer eğirme prosesleri ile üretilen iplikler değerlendirilirken kıyaslamada hala standardı temsil etmektedir.

6 6 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi

7 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 7 EDITÖRDEN Rieter, Rieter İplikçilik El Kitabı nın 1-7 ciltleri ile, kısa lif iplikçilik prosesinin tamamı hakkında kapsamlı bilgiler sunmaktadır. Günümüzde gelişen proses teknolojileri, başlangıcından son yüzyıla kadar pamuk üzerine yoğunlaşmıştır. Suni ve sentetik liflerin tarihçesi, 17. yüzyılın sonlarına kadar geriye gitmektedir ve bu ciltte bu liflerden kısaca bahsedilmiştir. Suni ve sentetik liflerin geliştirilmesindeki asıl amaç, pamuğun ve böylece liften ipliğe kadar karmaşık prosesin yerini almasıdır. Başlangıçta ipek örneğini izleyerek, yapay bir sonsuz iplik üretmek bir rüyaydı. Sentetik filamentlerin üretilebildiği ürünlerin ve uygulamaların çeşitliliği incelendiğinde, bu rüyanın büyük bir kısmının geçekleştiği ve pek çok olanağa da açıkkapı bıraktığı görülmektedir yılında dokusuz yüzeyler hariç yaklaşık 83 milyon tonluk bir lif tüketimi kaydedilmiştir. Yaklaşık 38 milyon ton ile filamentler global lif tüketiminin neredeyse %45`lik bir payını oluşturmaktadır. Bununla birlikte, yenilikleri ile birlikte filamentlerin bu heyecanlı gelişimi, pamuğu ve kısa lif iplikçiliğini yerinden edemez. 2013'de, hala, yaklaşık 24 milyon ton pamuk işlenmiştir ve bu da kullanılan yaklaşık 44 milyon tonluk kısa lif hammaddesinin yarısından fazlasıdır. Bu nedenle pamuk, halen daha çok önemli bir materyaldir ve bu sadece tekstil sanayi için değil aynı zamanda pek çok ülkenin sosyal ve endüstriyel gelişimi açısından da çok önemlidir. Son yüzyılda bile, üretilen pamuk miktarı ihtiyaçları karşılamak için yeterli olmamıştır. Bu durum, özellikle polyester ve viskon lifleri ile sentetik kesikli lif üretiminin dinamik olarak gelişimini de tetiklemiştir. Bu liflerle, kısa elyafın yeni uygulama alanlarına girmesi ve ayrıca daha önceki pamuk uygulamalarının yerine geçmesi mümkün olmuştur. Bununla birlikte ve günümüzde şimdiye kadar en fazla kullanılan ürünler olarak, pamuğun sentetik liflerle ve sentetik liflerin kendi arasındaki karışımları iplik özelliklerinin değişimine yol açmıştır. İplikteki bu gelişmeler ile, daha iyi giyim özelliklerinin, daha kolay kullanım özelliklerinin, yapı veya görünümle ilgili olarak son üründe bir değişiklik veya ekonomik elverişlilikte bir artış elde edilmesi amaçlanmıştır. Ham maddelerin karıştırılması, kısa lif iplikçilik prosesinde ortaya yeni zorluklar çıkarmıştır. Karışımların işlenmesi, tek bir hammmaddenin yanlız başına kullanılmasına göre çoğunlukla daha zordur. Bu sebeple, bu ciltte özellikle bu ham maddeler ve üretimleri konusu üzerinde durulacaktır. Ham maddeler, başka bir şeyin yerine geçmek amacıyla seçilmediğinde, diğer bir deyişle yeni birşey geliştirmek için seçildiğinde, iplikçilik sanayi için heyecan verici olanaklara yol açmaktadır. Amacım, bu ciltte okuyuculara bunları keşfettirmektir. Suni ve sentetik liflerin işlenmesi alanında sahip olduğu tecrübeleriyle bu sayının hazırlanmasında emeği geçen Dr. Thomas Weide`e özel teşekkürlerimizi sunarız. Edda Walraf, Rieter Spun Yarn Systems Pazarlama Başkan Yardımcısı

8 8 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi

9 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 9 İÇINDEKILER 1. Giriş Suni ve sentetik liflere genel bakış Tarihçe Suni ve sentetik lif tipleri Sınıflandırmalar ve Açıklamalar Suni ve sentetik liflerin üretimi Genel üretim kademeleri Polimer Lif çekimi Eriyikten çekim Kuru lif çekimi Yaş lif çekimi Çekim Fiksaj Apreleme Kıvrımlandırma (Kıvırcıklaştırma) Kurutma Kesme Presleme Suni ve sentetik liflerin üretimi Sentetik liflerin üretimi Polyester (PES) Poliakrilonitril Selilozik liflerin üretimi Viskon Modal Liyosel Suni ve sentetik liflerin özellikleri ve iplik üretimindeki etkileri Yapısal özellikler Lif inceliği Önemi Karışım ipliklerin enine kesitindeki lif sayısı Eğirme limitleri Lif uzunluğu Lif enine kesiti Kıvrımlılık (kıvırcıklık,krimp) Lif yüzey alanı Fiziksel özellikler Lif mukavemeti ve uzaması Yanal mukavemet [6] Büzülme davranışı [6] Çevreye karşı davranışı [6] [7] Rutubet Sıcaklık Işık ve hava Son üründeki lif özellikleri Lif özelliklerinin modifikasyonu En önemli lif özelliklerinin özeti Suni ve sentetik liflerin iplikhanede işlenmesi Genel problemler Avivaj maddesi Lif materyalinin yetersizliği Kesik lif paketleri (kesik gruplar) Kalın lifler (tüyler, kıllar) Çok uzun lifler Lif tozu Liflerden kaynaklanan diğer sorunlar Boncuklanmaya dirençli tipler Lif matlaştırma maddeleri Statik elektrik Statik elektiriğin oluşumu Etkileyen faktörler İplikhane problemleri Çevre şartları Genel şartlar Suni ve sentetik liflerin depolanması Karıştırma Karıştırmanın amacı Karışım oranları Karışımın düzgünlüğü Karıştırma çeşitleri Harman hallacın başlangıcında tutam karıştırma Tutam karıştırma Şerit karıştırma Telefin karıştırılması Harman hallaç Harman hallaç tesisleri Balya yerleşimi Genel ayarlar Problemler Üretim koşulları Taraklama Genel Makina elemanları ve genel ayarlar Tarak garnitürü Brizör Ön ve son taraklama bölgeleri Ana taraklama bölgesi Penyör Problemler Üretim koşulları Tarama Çekim 43

10 10 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Cer pasajı sayısı Genel ayarlar Silindir ayarı Üst silindir baskısı Çekim dağılımı Hız Tülbent yoğunlaştırma Problemler Üretim koşulları Fitil üretimi Genel ayarlar Silindir ayarı Çekim dağılımı Kondenserler Fitil büküm seviyesi Kelebek hızı Problemler Üretim koşulları Ring iplikçilik Genel ayarlar Silindir ayarları ve kafes uzunluğu Üst silindir baskıları ve üst silindir manşonları Çekim dağılımı Kopça hızı Kopça formu Eğirme limiti ve iplik bükümü Problemler Genel problemler Termal lif hasarı [10] [11] [12] Üretim koşulları Kompakt iplikçilik Genel ayarlar Yoğunlaştırma bölgesi Bilezik finisajı Kopça formu Rotor iplikçiliği Lif seçimi Genel ayarlar Açıcı silindir tipi ve açıcı silindiri hızı Rotor tipi ve rotor hızı Rotor kapakları Çekim düzesi Eğirme limiti ve iplik bükümü Problemler Üretim koşulları Hava jetli iplilikçilik Lif ve şerit gereksinimleri Genel ayarlar Silindir ayarları Çekim dağılımı Eğirme düzesi Eğirme düzesi aralayıcısı Eğirme hızı Eğirme basıncı Problemler Üretim koşulları Buharlama ve Fiksaj [17] Genel hususlar Proses için ipliğin bobinlenmesi Buharlama ekipmanı Çalışma modu Buharlama ve fiksaj prosedürü Buharlama Fikse işlemi 71 Referanslar 73 Şekiller 75

11 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi GIRIŞ Dünya nüfusu ve lif tüketimi 1855`de gerçekleştirilen ilk yapay lif üretiminden itibaren, suni ve sentetik lif teknolojisinde başarılı bir gelişme süreci olmuştur. Dünya çapındaki suni ve sentetik lif üretimi (filament ve kesikli lifler) sürekli olarak artmış ve 2011'de, dünyadaki tüm lif tüketiminin %65'inden fazlasını oluşturan 55 milyon tonluk bir yıllık tüketime ulaşmıştır (Şekil 1'e bakınız). Üretilen suni ve sentetik liflerin yaklaşık %44'ü kesikli life dönüştürülmektedir. Günümüzde, insanlık için yeterli miktarda tekstil ürünü tedarik etmek, suni ve sentetik lifler olmadan mümkün değildir. Lif tüketimi [kg/kişi] Nüfus yıl Tüketim / kişi başına Milyar olarak nüfus Şekil 2 Yıllara göre dünya nüfusu ve lif tüketimi [2] 2011 dünya lif üretimi Suni ve sentetik kesikli lifler, 29 Pamuk, 32 Diğer doğal lifler, 2 Dünya çapında lif üretimi Milyon ton yıl Doğal lifler Suni ve sentetik lifler Suni ve sentetik filament lifler, 37 Şekil 3 Yıllara göre dünya çapında lif üretimi [2] Şekil dünya lif üretimi [1] Dünya suni ve sentetik lif tüketiminin halen önemli ölçüde artması beklenmektedir. Şekil 2'de, dünya nüfusunun ve dünya lif tüketiminin 1950'den 2011 yılına kadar olan değişimi görülmektedir. Yıllar boyunca bu iki değerin önemli ölçüde arttığı açıkca görülmektedir. Gelecekte, hem dünya nüfusu ve hem de toplam lif tüketiminin daha da artması beklenmektedir, ancak doğal liflerin üretimi çok yavaş bir şekilde artacaktır (Şekil 3). Gelecek yıllarda dünya çapında lif talebindeki beklenen artış ancak artan suni ve sentetik liflerin kullanımı ile karşılanmak zorundadır. Bu nedenle sentetik lifler ve üretimleriyle ilgili teknik bilgi gittikçe artan önem kazanmaktadır.

12 12 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi

13 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi SUNI VE SENTETIK LIFLERE GENEL BAKIŞ 2.1. Tarihçe Suni ve sentetik lif alanında ilk patent, İsviçreli kimyacı George Audemars`ın 1855'de yapay ipeği üretmek için bir yöntem keşfetmesine kadar uzanmaktadır. Dut kabuğu küspesi ve sakızlı kauçuk karışımı bir sıvının içerisine iğne batırmış ve bu çözeltinden iplik çekmiştir. Bu yöntem pratik kullanım için çok yavaş olmasına rağmen, çok başarılı yeni bir sanayinin başlangıcı olmuştur. Sentetik liflerin ilk endüstriyel üretimi, Fransız Hilaire de Chardonnet tarafından gerçekleştirilmiştir. Üretilen bu yapay ipek, Chardonnay ipeği olarak bilinen selüloz esaslı bir liftir. 1891'de günlük 50 kg`lık bir üretimle Besancon (Fransa)`da bu lifleri üretmeye başlamıştır. Aynı yıl, selülozu çözmek ve viskon ipliğini çekmek için yeni bir yol Charles F. Cross, Edward J. Bevan ve Clayton Beadle tarafından İngiltere`de geliştirilmiştir. Sonrasında bu iplik rayon olarak da adlandırılmıştır. Bu yeni yöntemin endüstriyel ve ekonomik üretimine geçişi birkaç yıl alsa da, günümüzde halen daha kullanılmakta ve klasik viskon üretim yöntemi olarak bilinmektedir (bakınız bölüm ). Sentetik bir lifin üretimi için ilk patent 1913 yılında Fritz Klatte tarafından polivinilklorit liflerinin üretimi ile ilgili olarak alınmıştır. Ancak, yine de 1939'a kadar çeşitli sebeplerden yığın üretime geçilememiştir. 1930'da, Dupont`tan Wallace H. Carothers, lif çekiminin mümkün olabildiği ilk polyesteri bulmuştur. Ancak, bu materyalin düşük erime sıcaklığı nedeniyle poliamid liflerinin üretimine odaklanmıştır. 1935'te, pazara 1940'ta giren ve naylon olarak bilinen poliamid 6.6 liflerinin üretimini başarmıştır. Alman Paul Schlack Dupont poliamid lif patentinin açığını yakalayarak 1938'de poliamid 6 liflerini üretmek için bir yol bulmuştur. Savaş nedeniyle perlon olarak adlandırılan bu liflerin yığın üretimi 1950'de başlamıştır. 1941de, J. R. Whinfield ve J. T. Dickson, İngiltere`de yığın üretimine savaştan sonra başlanan polikondenzasyon ile polyester lifleri için bir eriyikten çekim prosesi keşfetmiştir (bakınız bölüm ). Polyester çok kısa bir süre sonra, lif sanayinde en önemli sentetik lif çeşidi olmuştur. Uygun bir çözelti bulunduktan sonra, poliakrilonitril lifleri ilk kez 1942`de Robert Hein tarafından üretilmiştir (Dupont`un aynı keşfi yapmasından sadece iki ay sonra) Suni ve sentetik lif çeşitleri Günümüzde suni ve sentetik liflerin üretilebilecek çok çeşidi vardır. Tüm suni ve sentetik lif grupları üç temel kategoriye ayrılabilir: doğal polimerler sentetik polimerler inorganik materyaller. Şekil 4a`da her bir gruba ait örneklerin de yer aldığı bu temel katerogilerin daha detaylı bir ayrımı görülmektedir [2]. Kimyasal lifler Doğal polimerlerden Sentetik polimerlerden İnorganik materyallerden Bitkisel kökenli Hayvansal kökenli Polimerid lifler Polikondansasyon lifleri Poliadisyon lifler Selilozik lifler Alginat lifleri Elastomer lifleri (kauçuk) Rejenere protein lifleri Rejenere selilozdan Selilozik esterlerden Bitkisel proteinlerden Hayvansal proteinlerden Cupro Viskon Modal Kağıt Asetat Triasetat Zein Kazein Polietilen Polipropilen Poliklorid Floroik lifler Poliakrilonitril Modakrilik Vinil lifler Tri-vinil Elastomerler Poliamid Polyester Polykarbamid Poliüretan Elastan Cam lifleri Metal lifleri Karbon lifleri Şekil 4 Kimyasal liflerin sınıflandırılması [3]

14 14 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Suni ve sentetik lifler Kesikli lif iplikleri Diğerleri, Selilozikler, 8.6 Yün, 2.5 Diğerleri, Akrilikler, 4.3 Akrilikler, 5.0 Selilozikler, 5.6 Polipropulen, 5.9 Poliamid, 7.9 Polyester, 27.8 Polyester, 72.3 Pamuk, 58.1 Şekil yılı dünya çapında üretilen sentetik liflerin yüzde dağılımları [1] Şekil yılında kesikli lif iplikçiliğinde kullanılan liflerin yüzde dağılımı [2] Suni ve sentetik liflerin çok geniş çeşitliliğine rağmen, sadece çok az çeşidi, Şekil 5'te de görüldüğü gibi dünya çapında üretilen suni ve sentetik liflerin (filament ve kısa elyaf) önemli bir pazar payını oluşturmaktadır. Polyester şu ana kadar %70'den fazla bir pazar payı ile en önemli sentetik liftir. Geri kalan payı büyük ölçüde selülozikler, poliamidler, polipropilenler ve akrilikler oluşturmaktadır. Kesikli lif iplikçiliğinin (kısa ve uzun ) uygulanmasına odaklanınca, kullanılan sentetik lif çeşitliliğinde biraz azalma olmuştur. Şekil 6, kısa lif iplikçiliğinde kullanılan tüm liflerin (doğal ve sentetik) yüzde dağılışı görülmektedir. Bu grafikte, kısa lifler yaklaşık %90'lık bir pay ile dominant grubu oluşturmaktadır. Kısa lif iplik işletmesinde, doğal pamuk lifi kullanımının yanında, selülozik ve poliakrilonitril lifleri de yaygın olarak kullanılmaktadır. Dolayısıyla, aşağıdaki açıklamalar başlıca bu üç ham madde üzerine yoğunlaşacaktır Sınıflandırmalar ve tanımlamalar İsimlendirme Tanım Suni ve sentetik lif Filament iplik, kesikli lif, monofilamentler vb. için genel ad. Filament Çok uzun, örneğin birkaç kilometre, suni ve setetik lif Filament iplik Bir yada daha fazla filamentten oluşan suni veya sentetik lifli iplik Monofilament iplik 0.1 mm kalınlığa kadar bir filament içeren filament iplik (0.1 mm üzeri = Monofilament) Monofilament 0.1 mm`den daha kalın tek filament (0.1 mm`ye kadar = Monofilament iplik) Multifilament iplik dtex`e kadar çok sayıda filamentten oluşan filament iplik ( dtex yukarısı = Tow) Tow (filament lif kablosu) dtex'in üstünde ( dtex'in altında = Multifilament iplik) Kesikli lif Belirli uzunlukta lif Kısa kesikli lif Hav kaplama ve ıslak prosesle dokusuz yüzey üretimi için kullanılır Tülbent Doğal yapıştırıcılarla bir araya getirilen kısa elyaf veya filamentlerden oluşan tekstil yapısı Non-woven Mekaniksel ve/veya kimyasal yollarla sağlamlaştırılmış tülbent veya vatka Şerit Büküm içermeyen boyuna yönde yerleşmiş liflerden oluşan sürekli lif demeti Fitil Koruyucu büküm içeren çekilen lif demeti Kesikli lif ipliği Kesikli liflerden üretilmiş iplik Teksture filament Hacim ve/veya elastikiyet kazandırmak için mekaniksel veya ısıl olarak işlem görmüş filament iplik Katlanmış iplik İki veya daha fazla filamentten yada kesikli lif ipliklerin (tek ya da bükümlü) birararada sarılması ile oluşan çok katlı iplik Katlı iplik (büküm) İki veya daha fazla filamentten yada kesikli lif ipliklerin (tek ya da katlı) birararada bükülmesi ile oluşan çok katlı iplik Tablo 1 Sınıflandırmalar ve tanımlamalar (ISO Standardlarına göre)

15 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi SUNI VE SENTETIK KESIKLI LIFLERIN ÜRETIMI Eriyikten lif çekimi Bu bölümün ilk kısmında, suni ve sentetik liflerin üretiminin genel aşamaları teorik olarak tanıtılacaktır. İkinci kısımda, kısa elyaf iplikçiliğinde yaygın olarak kullanılan suni ve sentetik liflerin üretimi açıklanacaktır Genel üretim aşamaları Polimer Tüm suni ve sentetik liflerin genel bir özelliği vardır, bu da üretimlerinin ilk fazında, bir dizi kimyasal proses aşamaları ile uzun zincir molekülleri oluşturmaktadır. Her bir uzun zincir molekülü, bir sıra üzerinde birlikte bağlanmış çok sayıda ayrı molekülden oluşmaktadır. Ham maddeye bağlı olarak, bu tip bir zincir, onlarca, yüzlerce ve hatta binlerce molekülden oluşabilir. Ortaya çıkan maddeye polimer denir. Polimer üretim prosesi, yoğunluk, nem çekme yeteneği, erime noktası, boyama ve yanma sıcaklığıyla ilgili davranışlar gibi çeşitli temel özellikleri belirleyen faktördür. Tekstil ham maddesinin özelliğini ayarlamak için katkı maddeleri de polimere ilave edilebilir. Böylece, matlaştırma maddeleri (titandioksit), boyarmaddeler ve parlaklaştırma maddeleri ham maddenin görüntüsünü etkilerken, diğer katkı maddeleri, tutuşma sıcaklığını yükseltmek veya seçilen boyarmadde gruplarına karşı davranışını değiştirmek amacıyla kullanılabilir Lif çekimi Viskoziteli bir eriyik şeklinde hazırlanan polimer, oldukça fazla sayıda lif demeti oluşturacak şekilde lif çekim düzesinin çoklu deliklerine gönderilir. Söz konusu bu filamentler daha sonra güçlendirilir. Bu proses aşamaları, aşağıdaki gibi üç farklı lif çekimi prensibi ile gerçekleştirilebilir. Soğutucu Şekil 7 Eriyikten lif çekimi Filamentler Lif Çekim Pompası Lif çekim jeti Polimer, çekim düzesine sıcak bir eriyik olarak beslenir. Çekilen filamentler, soğutma bölgesinde, bir demet halinde birbirilerine yapışmadan sarılmaları için hava akımıyla soğutulurlar (Şekil 7). Bu proses, polyester, poliamid, poliolefin ve cam liflerinin çekimi için kullanılır (diğerleri arasında). Filamentlerin, çekim düzesindeki delik kısmının uygun seçimi ile istenilen tüm enine kesitlerde (yuvarlak, üçgen, yıldız şeklinde) üretilebilmesi, eriyikten lif çekiminin bir özelliğidir. Bundan sonra açıklanacak diğer çekim yöntemleri buna sadece kısıtlı bir şekilde olanak sağlamaktadır.

16 16 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Kuru lif çekimi Bu proseste polimer, bir çözelti şeklinde elde edilmektedir. Ancak, kuru çekimde kullanılan buharlaştırma adımı yerine çözgenin (solventin) uzaklaştırılması ile filamentler güçlendirilmektedir. Çözgen, basit bir yıkamayla ya da çekim banyosunda polimer çözeltisi ile kimyasal bir reaksiyon ve çöktürme ile uzaklaştırılabilir. Yaş çekim, viskoz, aromatik poliamid ve bazı poliakrilonitril liflerinin üretimi için kullanılır (Şekil 9). Çözücüyü buharlaştıran sıcak hava girişi Lif Çekim Pompası Lif çekim jeti Çekim Çekilen liflerin sertleştirilmesinden sonra, zincir molekülleri az ya da çok rasgele oryante olmuştur. Tam olarak gerilme-uzama özelliğinin kazandırılması için, gerdirme prosesi ile bu zincir molekülleri paralelleştirilmeli ve uzunlamasına yönde düzgünleştirilmelidir. Bu proseste, filamentler iki veya daha fazla gerdirme silindiri kullanılarak (bakınız Şekil 10) orijinal boyunun birkaç katı kadar uzatılmaktadır; her bir birbirini izleyen gerdirme silindiri çifti, bir öncekinden daha hızlı dönmektedir. Filamentler Şekil 8 Kuru lif çekimi Kuru lif çekiminde, polimer öncelikle, bir çözgende çözülür ve çekim kanalında sıcak hava yardımıyla buharlaştırılarak çözgenden arındırılan polimer katılaşmış formda filamentler haline dönüşür (Şekil 8) Yaş lif çekimi Çekim bölgesi 1. gerdirme silindiri çifti 2. gerdirme silindiri çifti Şekil 10 Çekim işlemi Lif çekim banyosu Şekil 9 Yaş lif çekimi Lif çekim jeti Lif Çekim Pompası Filamentler Çekim işlemi, tamamen oryante olmuş iplik üretimi için (FOY) lif çekimden sonra direkt olarak yapılabilir (Şekil 10'da gösterildiği gibi) ya da iki proses aşamasında gerçekleştirilebilir. İki aşamalı proseste, kısmen oryante olmuş iplik (POY) için lifler sadece kısmen çekilmekte ve tamamen oryante olmuş iplik (FOY) için son çekim prosesi, sonraki proses aşamasında (örneğin tekstüre) yapılmaktadır. Filament iplikler oryantasyon derecelerine bağlı olarak farklı isimler almaktadır: LOY düşük oryantasyonlu iplik MOY orta oryantasyonlu iplik POY ön(kısmı) oryantasyonlu iplik HOY yüksek oryantasyonlu iplik FOY tamamen oryante olmuş iplik.

17 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Fiksaj İstenilen son boyutsal çekim özelliğinin kazandırılması için ısıl işlem (buhar veya sıcak hava) uygulanır. Fiksaj, kıvrımlılık (ondülasyon) verildikten önce veya sonra yapılabilir ve bu şekilde kıvrım stabilitesi etkilenebilir. Viskonun ısıl işlemle fiksajı sadece bir dereceye kadar mümkündür, çünkü bu ham madde, neme göre ısıya karşı daha az tepki vermektedir. Bu nedenle, böyle bir durumda, kesilen lif tutamlarının sıcak suda, gerilimsiz bir ortamda çekmesi ve hemen ardından banyo kalıntılarının yıkanması sağlanır Bitim işlemi Suni ve sentetik lifler ister istemez ince bir yüzey kaplamasına diğer bir deyişle avivaja ihtiyaç duyar, örneğin yünde yağlama, pamukta parafin kaplama gibi. Bitim işlemi, lif/lif ve lif/yabancı parça (metal, seramik) sürtünmesini optimize eder ve bir kayganlaştırıcı gibi davranır. Ayrıca, avivaj maddesi, aşağıdaki önemli özellikleri de etkileyebilir: anti-statik özellik iplik bağlantıları açılabilirlik materyalin korunması. Avivaj maddesinin açıklanan olumlu etkilerinin aksine, bölüm 'de açıklanacak olan sonraki işlemlerde problemlere yol açabilir. Optimum avivaj maddesi içeriği, önceden anlatılan olumlu, istenilen özelliklerle, sonraki işlemlerdeki olumsuz etkiler arasında en uygun bileşimden oluşmalıdır Kıvrımlandırma (Kıvırcıklaştırma) İplik üretiminde diğer liflerle daha iyi bir karışım özelliği sağlamak ve ayrıca bitmiş ürüne belirli bir tuşe ve hacimlilik kazandırmak için orijinal olarak pürüzsüz olan liflere kıvrım verilmesi gerekir. İşlem çoğunlukla, filament hüzmelerinin düzensiz, iki boyutlu, zig zag kıvrım aldığı bir sıkıştırma odasında gerçekleştirilir. Ancak, bu prensip, plastik olarak kolaylıkla deforme olmayan viskon liflerinin işlenmesine uygun değildir. Bu nedenle, bu durumlarda yıkama aşamasında (Bölüm 'de ki fiksaj kısımına bakın) liflerin kendi iç yapılarındaki çekme farklılıklarından yararlanılır, bu farklılıklar life belirgin bir üç boyutlu kıvrımlılık kazandırır. Lifler içerisindeki sınırlı çekim farklılıklarını güçlendirmek ve böylece daha yoğun bir kıvrımlılık efekti kazandırmak için bazı önlemler alınabilir Kurutma Gerdirme ve kıvrımlılık için gerekli olan filament kablosunun ısıtılması sıcak su veya buharla gerçekleştirilmektedir. Preperasyon maddeside genellikle suda bir çözelti olarak uygulanmaktadır. Dolayısıyla gerdirilen, yağlanan ve kıvırcıklaştırılan lif kabloları, genellikle delikli bantlar veya tamburlu kurutucularla kurutulmalıdır Kesme Lif kablosu (Tow) genellikle, direkt olarak yün kamgarn iplik işletmesine iletilmektedir, Ancak kısa elyaf işletmeleri için kesikli liflerin önceden belirlenen uzunlukta kesilmesi gerekmektedir. Filament lif kablosu, belirli bir gerginlik altında tutulurken bir kesim cihazına beslenir; kesilen lif demetleri balya presine iletilir ve paketlenir. Viskon liflerinde, çekimden hemen sonra kesim gerçekleştirilir, böylece yağlama, kıvırcıklaştırma, çektirme ve kurutma işlemi kablo halinde değil tutam halindeyken yapılır Presleme Filament lif kabloları, kutuya benzer preslerde dikdörtgen balyalar halinde (bazen kübik) sıkıştırılır. 0.5 ile 1 m³ arasında bir hacme sahip bir balya 200 ile 400 kg arasında lif demeti içerir. Ekonomik nedenlerle eğilim daha ağır balyalara doğrudur; burada limitleri belirleyen taşıma ve depolamada yer ve otomatik balya açıcının çalışabileceği maksimum yüksekliktir Suni ve sentetik liflerin üretimi Bölüm 2.2.'de belirtildiği gibi, kısa elyaf endüstrisinde önemli bir pazar payını oluşturan sadece üç sentetik lif çeşidi vardır: sentetik liflerden polyester ve poliakrilonitril ve selülozik liflerden viskon, lyocell ve modal lifleri de bu kategoride halen daha baskın olan lif çeşitleridir. Bu liflerin üretim yöntemleri, ileriki bölümlerde kısaca açıklanacaktır. Genel olarak, polyester (Şekil 11), poliakrilonitril (Şekil 12) ve viskon (Şekil 13) üretim yöntemlerinin karşılaştırması bir yandan polyester (iki aşamalı proses) ve diğer yandan akrilik/viskon (tek bir proses aşaması) arasındaki temel bir farklılığı açığa çıkaracaktır. Bu proses aşamalarının her birinin çalışma prensiplerinin kendilerine özgün avantaj ve dezavantajları vardır. Eriyikten çekimde iki aşamalı çalışma, daha az sayıda çekim ünitesi ve düzesi avantajını sağlar. Ayrıca, sonraki proses-

18 18 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi lerde ayrı cihazlar, probleme yol açmadan bakım ve önemsiz onarımlar için durdurabilmeyi sağlar, çünkü materyalin kovalara doldurulma aşaması, bir malzeme tamponu olarak görev yapar. Bununla ilgili dezavantaj, kovalar için daha fazla yer ihtiyacı ve kova taşıma gereksinimleridir. Yaş çekimin dezavantaj ve avantajları da aynı noktalar göz önünde bulundurularak çıkarılabilir. Bu sebepler, ayrı işlemlere tabi tutulacak diğer liflere de uygulanabilir, çünkü bu lifler de (poliamid, poliolefin veya kuru çekim poliakrilonitril lifleri) eriyikten çekme veya kuru çekim prosesleri ile üretilirler Sentetik liflerin üretimi Polyester (PES) Polyester, su moleküllerinin ayrılmasıyla, etilen glikol ve tereftalik asitten üretilmektedir, monomerler birbirine bağlanırken moleküllerin ayrıldığı polikondenzasyona tipik bir örnektir. Glikol Tereftalik asit Şekil 11, polyester kesikli liflerin üretimini göstermektedir. Polikondenzasyon aşamasından sonra işlemlerin sürekli veya kesikli bir şekilde gerçekleştirildiği görülebilmektedir. İlk durumda, polyester eriyiği çekim pompasından düzeye kadar direkt olarak beslenirken, ikinci durumda, materyalin katılaşması sağlanarak bir granül oluşturulur ve daha sonra parçalara ayrılır. Granül, aynı fabrika ya da başka bir yerde istenilen sayıda çekim makinasının merkezi bir granül üretim tesisine beslenmesi için kolaylıkla transfer edilebilir ya da saklanır. Genel olarak, geniş çaplı üretim için daha ekonomik sürekli proses seçilecektir; özel amaçlar için örneğin eriyikten boyalı lifler için granül hattının kullanılması avantajlıdır. Eriyikten çekim prosesi, sonraki proseslerden ayrılmaktadır. Ara ürün yüksek hızlarda (1 000 m/dakikanın üstünde) üretilmekte ve kovalara doldurulmaktadır. Bu çok sayıda kova daha sonra, çekim, fiksaj, bitim işlemi, kıvrımlandırma (kıvırcıklaştırma), kurutma ve kesim işlemlerinin yer aldığı proses aşamalarına beslenmektedir. İkinci proses aşamasının üretim hızı, ilk proses aşamasının üretim hızına yetişecek kadar yüksek değildir ve bu nedenlede iki aşama birbirinden ayrılmak zorundadır. Polikondanzasyon Polyester eriyiği Katılaştırma Kova Poliakrilonitril Sürekli Granül Kesikli Eriyik Çekim, poss. fiksaj Amonyak Propilen Oksijen Lif Çekim Pompası Lif çekim jeti Bitim işlemi Kıvrımlandırma (kıvırcıklaştırma) Kurutma, poss. fiksaj Akrilonitril Poliakrilonitril polimerizasyonu Dönüştürme Balyalama Çekim çözeltisi Çekme Yıkama Kova Stapel (kesikli) lifler Lif Çekim Pompası Çekme Bitim işlemi Kıvrımlandırma (kıvırcıklaştırma) Şekil 11 Polyester kesikli liflerin üretimi Kurutma Lif çekim banyosundaki çekim jeti Kesme Stapel (kesikli) lifler Şekil 12 Poliakrilonitril kesikli liflerin üretimi

19 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 19 Poliakrilonitril, amonyak, propilen ve oksijenden oluşan akrilonitrilin radikal zincir polimerizayonundan üretilmektedir. Çözelti yaş çekimle çekilir. Sonraki işlemler çekimle devam eder. Yaş çekim, çekilen filametlerin direkt olarak işlenebilmesi için olabildiğince düşük hızlarda (yaklaşık 100 m/dakika veya daha az) gerçekleştirilir (Şekil 12) Selilozik liflerin üretimi Viskon Liflere ayırmak Seliloz küspesi Karbon disülfit Ksantogenat Filtreler Kostik sodaya ıslatma Sıkıştırma Ön olgunlaştırma Vizkoza sıvılaştırma Olgunlaştırma Lif Çekim Pompası Lif çekim banyosundaki çekim jeti Kostik soda çözeltisi Stapel (kesikli) lifler Çekme Kesme Yıkama (+kıvırcıklandırma) Bitim işlemi Kurutma Bir viskon lifini üretmek için, doğal bir polimer olan selüloz küspesi, kostik sodada çözülür, liflere ayrılır ve olgunlaştırılmaya bırakılır. Ön olgunlaştırılması yapılan selüloz daha sonra karbon disülfit ile muamele edilir, böylece viskoz oluşumunu başlatmak için yeniden kostik sodada çözülen sarı renkli selüloz ksantoganat oluşur. Filtreleme ve olgunlaştırmanın ardından, filament liflerinin üretimi için yaş çekim yapılır. Poliakrilonitril liflerinin üretimine benzer olarak, sonraki prosesler çekimin devamında yer alır (Şekil 13) Modal Modal, daha yüksek bir polimerizayonla ve modifiye bir çekim banyosunda modifiye viskon üretim prosesi ile üretilen selülozik bir liftir. Farklı ağaçların özlerinden üretilen viskozla kıyaslandığında modal sadece kayın ağacından üretilmektedir. Modifiye prosesin bir sonucu olarak, modal lifleri daha yüksek kuru ve yaş mukavemet gibi gelişmiş lif özelliklerine sahiptir Lyocell Konvansiyonel viskon liflerinin üretimiyle kıyaslandığında, lyocell bir çözelti çekim prosesi ile üretilmektedir. Selüloz direkt olarak sadece gerektiği kadar su içeren N metil morfolin N oksit (NMMO) çözeltisinde çözülmektedir. Çözelti daha sonra filtrelenmekte ve filament liflerin üretimi için eriyikten çekime tabi tutulmaktadır. Bu çekim prosesinde, NMMO çözeltisi yeniden toplanıp kullanıldığı için, son derece çevre dostudur. Şekil 13 Viskon kesikli liflerinin üretimi

20 20 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi

21 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi SUNİ VE SENTETİK LİFLERİN ÖZELLİKLERİ VE İPLİK ÜRETİMİNDEKİ ETKİLERİ Suni ve sentetik liflerin özellikleri, birbirinden bağımsız üç etkenle belirlenmektedir: temel polimer Yoğunluk, nem çekme, kimyasallara karşı dayanım, elektriksel iletkenlik (ve dolayısıyla elektrostatik yüklenmeye karşı davranış), boyanabilirlik, yanmazlık, ışık ve havaya karşı direnç gibi bazı temel özellikleri belirler; katkı maddeleri Yukarıda belirtilen temel özellikler, diğer kimyasallardan az miktarda ilave edilmesiyle belirli limitler içerisinde ayarlanabilir. Bu, özellikle boyarmadde ve yanmazlık davranışını modifiye etmek için yapılmaktadır; sonraki işlemler Üretimin bu aşamasında bazı teknolojik özellikler büyük ölçüde etkilenebilir, özellikle germe-uzama davranışı ve çekme özellikleri. Ürünü etkileyen bu çok geniş olanaklar, kalite ve fiyat stabilitesi ile birlikte, sentetik liflerin temel avantajlarını oluşturmaktadır. Çoğu durumda, özel olarak geliştirilmiş liflerin seçici uygulaması ile optimal prosesin gerçekleşmesi ve özelliklerin kullanımı mümkündür Yapısal özellikler Lif inceliği Önemi Suni ve sentetik liflerin inceliği, çok geniş bir aralıkta seçilebilir ve istenilen uygulamaya adapte edilebilir. Günümüzde, sınırlar aşağıdaki skalaya göre oluşturulmuştur: Super ince lifler 0.1 dtex`in altı Çok ince lifler (mikro lifler) 1 dtex`e kadar İnce lifler 2.5 dtex`e kadar Orta incelikte lifler 7 dtex`e kadar Kalın lifler 70 dtex`e kadar Çok kalın lifler 70 dtex üzeri. Kesikli lif iplikçiliğinde yaklaşık 0.8 ile 3.3 dtex arasındaki oldukça ince lifler işlenmektedir. 1 dtex'in altındaki mikroliflerin kullanımında bir artış olmasına rağmen, henüz kısa lif iplikçilik prosesinde yaygın olarak kullanılmamaktadırlar. Çok ince ve süper ince lifler, çok yumuşak bir tuşenin gerekli olduğu sentetik deri üretiminde, çok ince velur ve kadifelerde, filtre ve astar materyallerinde kullanılmaktadır. Rieter İplikçilik El kitabı'nın 1. cildinde açıklandığı gibi, lif inceliği en önemli lif özelliklerinden birisidir ve görsel olarak her iplik özelliğini etkilemektedir. Tüm özellikler, artan incelikle iyileşmektedir, çünkü daha ince liflerle herhangi bir iplik kesitinde daha fazla lif yer alabilmektedir. İplik düzgünlüğü [Uster CV%] Özgül mukavemet [cn/tex] Lif inceliği [dtex] Lif inceliği [dtex] Şekil 14 Lif inceliğinin iplik özelliklerine etkisi Lif inceliği [dtex] Lif inceliğinin, iplik mukavemeti, düzgünsüzlüğü ve uzaması üzerine etkisi çok büyüktür ve bu etki Şekil 14`de görülmektedir [4]. İplik kopuş sayısıda ince liflerin kullanımıyla azalmaktadır. Böylece dokuma dairesinde daha yüksek verimlilik elde edilmektedir. Ancak, ince lifler kalın liflere göre daha pahalıdır ve çok ince lifler önemli ölçüde pahalıdır. Ayrıca, ince lifler her zaman iplik işletmesi ve tarak dairesinde proses problemlerine yol açmaktadır. Dolayısıyla üretim hızı önemli derecede azaltılmak zorundadır. Kopma uzaması [%] Lif mukavemetinin kullanılması [%] Lif inceliği [dtex]

22 22 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Karışım ipliklerde enine kesitteki lif sayısı İplik enine kesidindeki liflerin sayısı n F aşağıda belirtildiği gibi yaklaşık olarak hesaplanabilir (daha fazla detay için bakınız Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 1): n F = tex iplik Nm lif = tex lif Nm iplik Bir karışımda ortalama incelik, aşağıdaki denklemden hesaplanabilir: tex lif = (P x tex x + P y tex y ) 100 P, yüzde olarak lif oranını ve x alt indisi bir bileşeni, y diğer bileşeni temsil etmektedir. Mikroner değerleri, aşağıdaki formüle göre dtex'e dönüştürülebilir: dtex = mikroner x Pamuk/suni veya sentetik lif karışımı için örnek: pamuk: 4.5 mikroner suni-sentetik lif: 1.7 dtex iplik inceliği: Nm 50; Ne 30; 20 tex (200 dtex) karışım oranı: PES/PAMUK:67/33 dtex pamuk = 4.5 x = tex lif = ( dtex dtex) = dtex 100 Enine kesitteki lif sayısı: Lif uzunluğu Doğal liflerde olduğu gibi, çoğu iplik özelliği, artan lif uzunluğu ile iyileşmektedir. Suni ve sentetik lifler sonsuz filament şeklinde üretildiğinden ve sonraki işlemler için istenen bir lif uzunluğunda kesikli liflere dönüştürüldüğünden, ilk bakışta ideal olarak elde edilmiş gibi görünebilir. Ancak, bu ilk izlenim bir yanlış anlamaya dönüşebilir, çünkü kesikli liften iplik üretiminde kullanılan üretim prosesi, herhangi bir uzunluktaki liflerin eğrilmesine olanak vermez çünkü uzunluk aralıkları için belirli limitler vardır: çok uzun liflerden üretilen iplikler, tekstil özelliklerini kaybetmeye başlar ve sadece belirli uygulama alanlarında kullanılabilirler pekçok iplikçilik prosesi, önceden belirlenen maksimum lif uzunluğuna göre tasarlanmıştır Suni ve sentetik lifler çoğunlukla, sentetik lif boyunun, doğal lifin boyuna uymak zorunda olduğu karışımlarda kullanılmaktadır Lifin incelik oranı da göz önünde bulundurulmalıdır. İncelik oranı terimi, lif uzunluğunun lif çapıyla olan ilişkisiyle ilgilidir (Rieter İplikçilik El kitabı Cilt 1`e bakınız). Suni ve sentetik liflerle ilgili olan oran aşağıda belirtildiği şekilde hesaplanabilir: İncelik oranı = uzunluk (mm) x 100/dtex Problem yaşamamak için, kesikli lif iplikçiğinde kullanılacak olan polyester liflerinin incelik oranlarının ile arasında olması gerekmektedir. n F = 200 = a b c Eğirme sınırları Rieter İplikçilik El kitabı Cilt 1`de açıklandığı gibi, iplik enine kesidindeki lif sayısı önemli bir parametredir. Kullanılan eğirme teknolojisine ve lif özelliklerine göre, örneğin lif uzunluğu ve lif/lif sürtünmesi, iplik enine kesidindeki minimum lif sayısı gibi değerler dikkate alınarak eğirme limitleri belirlenir. Farklı eğirme teknolojilerine göre eğirme limitleri, ilgili bölümlerde belirtilmiştir. Şekil 15 Lif uzunluk diyagramları (a) üçgen ; (b) dikdörtgen; (c) yamuk Lif, çapına göre çok kısa ise, serttir ve lif demeti içerisine giremez. Diğer taraftan, çok uzunsa, eski şekline dönmek için yaylanma veya elastikiyeti yoktur. Bu tip liflerin işlenmesi, neps oluşumuna ve lif hasarlarına yol açmaktadır. Bu lifler, eğilir yada sarılırsa, yeniden eski hallerini almazlar. Bu sınırlandırmalar nedeniyle, lif uzunluğunun seçilebilme olanağı sentetik liflerin en büyük avantajlarından birisini oluşturmaktadır.

23 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 23 Suni ve sentetik liflerin üretim prosesinde kesim aşamasının ardından yaklaşık dikdörtgensel bir lif uzunluk dağılımı (Şekil 15(b)) elde edilmektedir. Uzunluk varyasyonunun olmaması, örneğin çekim prosesinde problemlere yol açmaktadır (Rieter İplikçilik El Kitabı Cilt 1'e bakınız). Fakat uzunluk düzgünlüğü, özellikle tarak gibi başlangıç proses aşamalarında liflerin kısalması nedeniyle korunamaz. Yine de, bu durumda bile, kısa liflerin oranı azdır ve bu da eğirme sırasında çok sorun yaratmayacağından bir avantaj oluşturur. Son özellikler üzerindeki etkisi önemlidir. Oldukça yeni bir teknoloji, özellikle pamukla karışım yapılacak lifler için, suni ve sentetik lifleri pamuğa benzer lif uzunluk dağılımına sahip olacak şekilde kesmektir (yamuk, Şekil 15). Bu materyallerin avantajları, iplik işletmesinde kolay işlenebilme ve daha iyi bir iplik kalitesidir (biraz daha düşük mukavemet dışında) [5]. Kısa liflerin genelde uzun liflere göre daha iyi bir taraklama verimliliği sağladığı unutulmamalıdır Lif enine kesiti Doğal lifler, genellikle sarmal, köşeli, pul tabakalı ve kıvrımlıdır; çok nadiren pürüzsüz yuvarlak bir kesite sahiptirler. Bu da bu liflere tipik bir tekstil özelliği ve tuşesi kazandırmaktadır. Sentetik lifler de tekstil alanında kullanılacaksa bir tekstil özelliği taşımak zorundadırlar. Bu nedenle genellikle yıldız şeklinde, üçgen, çok köşeli gibi yuvarlak olmayan kesitlerde üretilmektedirler (Şekil 16). İçi boşluklu şekilde de üretilebilirler Kıvrımlılık (Kıvırcıklık) Doğal lifler, çoğunlukla az ya da çok kıvrımlı ya da bükülüdür. Genellikle, suni ve sentetik lifler de kıvrımlı olmak zorundadır. Kıvrımlılık, geçici veya kalıcı olabilir, yani fiksajlı, kısmen fiksajlı veya fikse olmamış haldedirler. Fiksajlı kıvrımlılık, son üründe aşağıda belirtilen bazı özelliklerin elde edilmesi için seçilmektedir: dolu, hacimli, yumuşak bir tuşe ve yüksek izolasyon yeteneği. Kısa kesikli lif iplik işletmesinde kullanılan pek çok lif için tercih edilen kısmen fikse olmuş ya da fikse olmamış kıvrım, liflerin işlenebilirliklerini iyileştirmeye yaramaktadır. Kıvrımlılığın bu çeşidi örneğin diğer etkileri yanında aşağıda belirtilenlerin elde edilmesini de sağlamaktadır: lifler birbirine daha iyi tutunabildiği için daha iyi bir tülbent ve şerit oluşumu daha kolay açılma taraklamada iyileşme ve kayma efektinin ortadan kalkmasıyla çekim problemlerinde azalma. Çekim kuvveti a b Çekim Şekil 17 kıvrımsız (a) ve kıvrımlı (b) lifler için germe kuvveti Şekil 16 Bazı sentetik liflerin enine kesitleri Lif kesiti başlıca iplik hacmini, tuşesini, yalıtım yeteneğini, parlaklığını ve üretim sırasında çalışma performansını etkilemektedir. Ancak, kıvrım çok yüksekse, artan kıvrımla birlikte gerekli olan çekim kuvveti artacağından çekim problemleri de artar (Şekil 17, 18). Ayrıca, yüksek derecede kıvrım, open end iplik makinalarında liflerin işlenmesinde problemlere yol açmakta ve hatta işlenmesini imkansız hale getirmektedir. Son pasaj cerden sonra, open end iplik makinasında eğrilecek olan liflerden kıvrımın giderilmesi gerekmektedir. Kıvrım etkisi göz önünde bulundurulduğunda, avivaj maddesinin unutulmaması gerekir çünkü bu madde kıvırcıklanmanın etkisini güçlendirmektedir. İki faktör arasında etkileşim vardır. Avivaj maddesinden kaynaklandığı görülen pek çok problem gerçekte kıvırcıklaştırma seviyesinden kaynaklanmaktadır.

24 24 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Elyaf tutamı Tarak besleme Tarak şeridi 1. cer pasajı 2. cer pasaj Fitil Çekim kuvveti Kıvrım giderme Şekil 20 Proses aşamaları boyunca kıvrım değişimi Bir cm'deki kıvrım Şekil 18 Çekim kuvvetine karşı kıvrım yoğunluğu Lif yüzey alanı Lif kıvrımı, iplik işletmesinde genellikle taraklama ve çekim kuvvetleri nedeniyle azalmaktadır. Kıvrımın kendisi ve kıvrım değişimi, giderilen kıvrım, geri kazanılan kıvrım ve kıvrım stabilitesi parametreleri ile ölçülebilir (bakınız Şekil 19). L O Kıvrım uzunluğu L O L + Kıvrım giderme= L + L x 100 % L O + L + L Kıvrımın geri kazanılması = L L O + L + Şekil 19 Geri kazanılan kıvrım ve kıvrım stabilitesi L x 100 % L Kıvrım stabilitesi = geri kazanılan kıvrımlılık x 100 % = L Kıvrım giderme L + L L O L Lifin yüzey alanı, esas olarak kesitin şekline bağlıdır. Yuvarlak bir kesit, yüksek parlaklıkta pürüzsüz bir lif oluşturmaktadır. Rasgele, yıldız şekilli veya çok köşeli bir yapı seçilirse, lifler pürüzsüzlüğünü ve parlaklığını kaybeder. Yuvarlak liflerde parlaklık ve pürüzsüzlük bastırılmak istenirse, bu sadece kimyasal olarak yapılabilir. Bu durumda, life matlaştırıcı (veya pürüzlendirici) madde uygulanır. Bu amaçla titanyum dioksit (TiO 2 ) kullanılır. Ne yazıkki, bu tip matlaştırılmış liflerin yüksek bir aşınma özelliği vardır. Bu tür lifler işlenirken, makine parçaları üzerindeki yıpranma çok yüksek olacaktır (Pigment boyalı lifler de aynı etkiyi gösterir). Tablo 2'de genellikle kullanılan matlaştırma seviyeleri gösterilmiştir. Seviye Uygulanan titandioksit miktarı (%) Parlak Yarı-mat Mat Çok mat Çok fazla mat Tablo 2 Matlaştırma seviyeleri 2.1 üstünde 4.2. Fiziksel özellikler Lif mukavemeti ve uzaması Kıvrımın açılması, lif gerilimi ve paralelleştirme işinin bir göstergesi olarak görülebilir. Bu, bir iplik işletmesinde tüm proses aşamaları boyunca sürekli olarak azalmalıdır. Bir proses aşamasında kıvrımın giderilmesindeki ani bir düşüş, lif gerilimi ve proses ayarlarının çok yüksek olduğunun, dolayısıyla optimize edilmesi gerektiğinin bir göstergesidir (Şekil 20). Mukavemet ve uzama, neden/sonuç ilişkisiyle birbirine bağlıdırlar ve yükleme durumunda lif eşzamanlı olarak uzayacağı için de ayrı olarak kabul edilemez. Bu nedenle bu iki özellik genellikle germe/uzama davranışının kombinasyonu olarak, germe/uzama diyagramınında gerilim/uzama özelliği şeklinde ele alınmaktadır. Her bir lif tipi, kendine özgün tipik bir özellik sergilemektedir.

25 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi 25 Kuvvet a 2 A Maksimum modül b 1 c B Uzama Şekil 21 Mukavemet / uzama diyagramı a) yüksek özgül mukavemet; b) normal özgül mukavemet; c) düşük özgül mukavemet (yüksek uzama) 2 A Yüksek modüllü Suni ve sentetik liflerde, gerilim/uzama özelliği belirli sınırlar içerisinde etkilenebilir, örneğin çekimden sonra lifin gerdirilmesi ile belirlenir. Daha fazla uzatma, düşük uzama ile birlikte daha yüksek mukavemet sağlar yüksek modül, Şekil 21 (a): daha düşük bir uzatma, bir dereceye kadar daha yüksek uzama ile daha düşük mukavemet verir (düşük modül, Şekil 21 (c)). Akzo, polyester lifleri için lif mukavemetlerini aşağıdaki gibi vermektedir: yüksek modül cn / tex orta modül cn / tex düşük modül cn / tex. 1 A Düşük modül B 1 2 B Şekil 22 Pamuk (1) / Polyester lifi (maksimum modüllü, yüksek modüllü ve düşük modüllü polyester lifi ile 2 karışım) A: özgül mukavemet B: uzama Bir karışımda, sentetik liflerin gerilim/uzama özelliği, doğal liflerinkine yaklaştırılacak şekilde ayarlanmalıdır, çünkü farklı olmasının çok belirgin etkileri vardır. Bu durum, S. Kleinheins (Akzo) tarafından verilen bir açıklamayla polyester-pamuk lif karışımı ile ilgili olarak Melliand Textilberichte dergisinde yayınlanmıştır (Şekil 22) (1:pamuk, 2: PES) [6].

26 26 Rieter İplikçilik El Kitabı. Cilt 7. Suni ve Sentetik Liflerin İşlenmesi Yanal mukavemet [6] Son üründe, lifler sadece uzunlamasına yönde değil yanal olarak da gerilmektedir. Bu gerilme eğilmede tipik bir durum olup, ipliğin dikiş (halka) ve ağlarda (düğüm olarak) kullanılması durumunda uç noktalara da ulaşılabilmektedir. Tıraş bıçağı gibi lif materyalleri vardır: çok yüksek uzunlamasına mukavemete, çok düşük eğilme dayanımına sahiptirler. Özellikle cam lifleri, bu kategoridedir. Örneğin, cam lifinden üretilen iplikler düğümlenerek birleştirilemez, düğüm sıkıca çekildiğinde lifler üzerine yüklenen çapraz yük, iplik kopuşlarına neden olmaktadır. Ayrıca, çoğu rejenere selüloz (polinozik) lifi çok kırılgandır. Buna karşın poliamid lifleri tam tersi özelliktedir: son derece yumuşaktır ve mükemmel yanal mukavemete sahiptirler. a b Yanal mukavemet kü yüzeyden çıktıklarında bu lifler kolayca uzaklaşabilirler, ancak yüksek bir yanal mukavemete sahip liflerde bu doğru değildir. Bu durumda, yüzeyden çıkan lifler sürtünerek uzaklaşmazlar, yüzeyin üzerinde kalırlar ve görüntüyü bozarlar. Ne yazık ki boncuklanma direnci ve sağlamlılığın birbiriyle ters orantılı olduğu söylenebilir. Ayrıca, düşük yanal mukavemet taraklama performansını azaltmakta ve liflerin zarar görme eğilimini arttırmaktadır. Aşağıdaki test yöntemleri yanal mukavemeti belirlemek için kullanılmaktadır: halka mukavemeti eğilme mukavemeti burkulma sürtünme mukavemeti burulma mukavemeti Çekme davranışı[6] Proses sırasında, lifler her zaman işlem başladıktan önceki uzunlukta kalmazlar. Lifler, proses ve kullanım sırasında çeşitli etkileyen faktörlerle kısalabilir. Bu durum çekme olarak tanımlanır. Her lif çekmesi otomatik olarak iplik ve/ veya kumaşta bir çekmeye yol açar. Genellikle ısıl işlem, yaş işlem veya yaş-ısıl işlem prosesleri çekmeye yol açmaktadır. Ham maddeye bağlı olarak, bir lif ısı, nem ve nemli ısıya çok daha kuvvetli bir şekilde tepki verebilir. Bu nedenle, selüloz lifleri (pamuk,viskoz) basit yıkama ve kurutmaya karşı önemli çekme davranışı gösterirken, polyester lifinin aynı koşullar altında boyu değişmez. Diğer taraftan, polyester kuru ısı ve daha fazlasıyla ıslak halde ısı altında iken belirgin bir şekilde çeker, poliamid lifi sadece ıslak ısıya tepki verir. Şekil 23 Yanal mukavemetin etkisi; a sağlamlık b boncuklanma direnci Yüksek bir yanal mukavemet, kullanım alanına göre bir avantaj ya da dezavantaj olabilir (bakınız Şekil 23). Genel olarak, yüksek yanal mukavemet bitmiş ürünlere sağlamlık kazandırmaktadır; teknik uygulamalarda, iş kıyafetleri ve üniforma kumaşlarında ve yer döşemelerinde de bu çok önemlidir. Ancak, boncuklanma eğilimi artmaktadır bu nedenle sivil giysi sektöründe, yüksek yanal mukavemete sahip olan liflerin kullanımı çok sınırlıdır. Bu durum özellikle, liflerin birbirine çok kuvetli olarak bağlanmadığı örme ürünlerle ilgilidir; örneğin boncuklanmanın önlenmesi için örme ürünlerde kullanılan polyester lifinin kesinlikle gevrek olması gerekmektedir (anti-pilling = boncuklanmaya dirençli çeşitleri). Pilling ifadesi, bir kumaş yüzeyinde oluşan lif toplarını ifade etmektedir. Bu toplar, düşük yanal mukavemete sahip liflerde (yün, anti-pilling sentetik lifler) oluşmaz, çün- Düşük Yüksek Şekil 24 çekme özelliklerinin etkisi (düşük/yüksek): (a) parça boyama davranışı, boyarmadde haslığı, dokumada verimlilik, kumaş görüntüsü; (b) kıvırcıklanma eğilimi,örme kumaşta yanal çalışma, boncuklanma eğilimi, iplik boyama davranışı a b