ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Hatice Kübra KAYNAK FİLAMENT MİKROLİFLERDEN ELDE EDİLMİŞ İPLİKLER KULLANILARAK DOKUNAN KUMAŞLARIN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2013
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİLAMENT MİKROLİFLERDEN ÜRETİLMİŞ İPLİKLER KULLANILARAK DOKUNAN KUMAŞLARIN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hatice Kübra KAYNAK DOKTORA TEZİ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez 10/09/2013 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği İle Kabul Edilmiştir. Prof. Dr. Osman BABAARSLAN Prof. Dr. Rızvan EROL Doç. Dr. Pınar DURUBAYKAL DANIŞMAN ÜYE ÜYE... Prof. Dr. R. Tuğrul OĞULATA ÜYE.... Doç. Dr. H. Gazi ÖRTLEK ÜYE Bu tez Enstitümüz Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Mustafa GÖK Enstitü Müdürü Bu Çalışma Ç.Ü. Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: MMF2009D17 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanundaki hükümlere tabidir.
Bu tez çalışmasını teyzem Nesrin TÜKENMEZ ve anneannem Behice KİREÇÇİ ye ithaf ediyorum. Hatice Kübra KAYNAK, 2013
ÖZ DOKTORA TEZİ FİLAMENT MİKROLİFLERDEN ELDE EDİLMİŞ İPLİKLER KULLANILARAK DOKUNAN KUMAŞLARIN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hatice Kübra KAYNAK ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. Osman BABAARSLAN Yıl: 2013, Sayfa: 271 Jüri : Prof. Dr. Osman BABAARSLAN : Prof. Dr. Rızvan EROL : Doç. Dr. Pınar DURU BAYKAL : Prof. Dr. R. Tuğrul OĞULATA : Doç. Dr. H. Gazi ÖRTLEK Bu tez çalışması ile yağmurluk, çadır, uyku tulumu ve rüzgar giysisi gibi ürünlerde kullanılabilecek dokuma kumaşlar için mikrofilament inceliğinin ve atkı sıklığının kumaş performans özelliklerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Tez çalışması kapsamında 1/1 Bezayağı, 3/2 Dimi (Z) ve 4/1 Saten doku tiplerinde, her bir doku tipi için sabit çözgü sıklığında 4 farklı atkı sıklığı ve 5 farklı filament inceliği uygulanarak toplam 60 adet dokuma kumaş üretilmiştir. Bu kumaşların kullanım dayanımlarını saptamak amacıyla kopma mukavemeti ve uzaması, yırtılma mukavemeti, rüzgara karşı bariyer sağlama etkilerini saptamak amacıyla hava geçirgenliği, nefes alabilirliklerinin saptanması amacıyla su buharı geçirgenliği testleri uygulanmıştır. Her bir doku tipi için çok yanıtlı optimizasyon tekniği ile optimum atkı sıklığı ve filament inceliği değerleri saptanmıştır. Daha sonra bezayağı doku tipi için saptanan sıklık değerinde ve 5 farklı filament inceliğindeki 5 adet kumaşa su iticilik bitim işlemi uygulanmıştır. Bitim işleminin kumaşlarda sağladığı su iticilik ve su geçirmezlik özelliklerinin tespit edilmesi ve bu özelliklere filament inceliğinin etkisinin saptanması amacıyla temas açısı ölçümü, püskürtme testi ve hidrostatik basınç testi uygulanmıştır. Uygulanan bitim işleminin performans özelliklerine etkilerini belirlemek amacıyla performans testleri tekrarlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Mikrofilament iplik, dokuma kumaş, kopma mukavemeti ve uzaması, yırtılma mukavemeti, hava geçirgenliği, su buharı geçirgenliği, su iticilik I
ABSTRACT PhD THESIS INVESTIGATION OF THE PERFORMANCE PROPERTIES OF FABRICS WOVEN WITH MICROFILAMENT YARNS Hatice Kübra KAYNAK ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF PLANT PROTECTION Supervisor :Prof. Dr. Osman BABAARSLAN Year: 2013, Pages: 271 Jury :Prof. Dr. Osman BABAARSLAN :Prof. Dr. Rızvan EROL :Assoc. Prof. Dr. Pınar DURU BAYKAL :Prof. Dr. R. Tuğrul OĞULATA :Assoc. Prof. Dr. H. Gazi ÖRTLEK In this thesis work, it is aimed to investigate the effects of microfilament fineness and weft sett on woven fabric performance properties for raincoat, tent, sleeping bag and wind cloth end uses. In this thesis scope, 60 woven fabric samples were produced with 1/1 Plain, 3/2 Twill and 4/1 Satin weave types, 4 different weft sett value for every weave type and 5 different filament finenesses. Breaking strength and elongation, tear strength, air permeability and water vapor permeability tests were done to determine the durability, wind resistance and breathability of these samples. The optimum weft sett and filament fineness values of every weave type were determined by multi response optimization process. Then, 5 different woven fabrics of plain weave type which have the optimum weft sett and 5 different filament fineness were treated to water repellent finish. Contact angle measurement, spray test and hydrostatic pressure test were done to establish the water repellency and water penetration of these samples and to determine the effect of filament fineness to these performances. Also, the previous performance tests were repeated to indicate the effect of water repellency finishing treatment on these performance properties. Key Words: Microfilament yarn, woven fabric, breaking strength and elongation, tear strength, air permeability, water vapor permeability, water repellency II
TEŞEKKÜR Doktora çalışmamda, bana değerli vaktini ayırarak danışmanlığımı üstlenen, karşılaştığım engelleri aşmamı sağlayan, iyi bir bilim insanı olmam için emeğini esirgemeyen, sahip olduğu bilgi birikimini paylaşan, azarından da övgüsünden de mutluluk duyduğum, daima minnet ile hatırlayacağım ve öğrencisi olmaktan gurur duyacağım hocam Sayın Prof. Dr. Osman BABAARSLAN a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Doktora Tez İzleme Komitesi üyeleri hocalarım, Sayın Prof. Dr. Rızvan EROL a ve Doç. Dr. Pınar DURU BAYKAL a, bana değerli vakitlerini ayırarak çalışmamın tüm aşamalarında yönlendirici ve olumlu katkılarından dolayı teşekkür ederim. Doktora tezi jüri üyelerinden Sayın Prof. Dr. R. Tuğrul OĞULATA ya ve Sayın Doç. Dr. H. Gazi ÖRTLEK e yapıcı ve yönlendirici fikirleriyle katkıda bulundukları için teşekkür ederim. Tez çalışması kapsamında kullanılan iplikleri sağlayan KORTEKS A.Ş. ve çalışanlarına teşekkür ederim. Tez çalışmasında kullanılan kumaşların dokunmasını gerçekleştiren Sayın Deniz SÜMER ve terbiye işlemlerini sağlayan Sayın Meryem AY a ve DERHAN Tekstil İşletmelerine ve beni DERHAN Tekstil İşletmelerine yönlendiren Sayın Semih ŞEVİK e teşekkür ederim. Çalışma süresince Gaziantep Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü nün laboratuvar imkânlarından yararlanmama izin veren Bölüm Başkanı Prof. Dr. Ali KİREÇCİ ye ve onun nezdinde bölüm akademik ve idari personeline teşekkür ederim. Çalışmam sırasında desteklerini esirgemeyen değerli arkadaşlarım Yrd.Doç.Dr. Ebru ÇORUH ve Züleyha DEĞİRMENCİ ye, fikirlerini paylaşan ve yol gösteren Yrd.Doç.Dr. Oğuz DEMİRYÜREK ve Yrd.Doç.Dr. Emel KAPLAN ÇİNÇİK e teşekkür ederim. Doktora çalışmam esnasında maddi destek veren Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi ne (Proje no: MMF2009D17) teşekkür ederim. III
Bu güne gelmemde büyük emeği olan, hakkını ödeyemeyeceğim annem Nermin KİREÇCİ ye şükranlarımı sunarım. Doktora süresince; eş olarak hep yanımda olan, mühendis olarak birçok teknik yardımda bulunan, çocuklarımın babası olarak eksiklerimi tamamlayan ve dost olarak sıkıntılarıma omuz veren İsmail KAYNAK a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Bu süreci benimle yaşayan çocuklarım Yusuf KAYNAK ve Mehmet KAYNAK a teşekkür ederim. IV
İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER...V ÇİZELGELER DİZİNİ... VIII ŞEKİLLER DİZİNİ... XIII 1. GİRİŞ... 1 1.1. Mikrolif Üretim Yöntemleri... 4 1.1.1. Filament Mikrolif Üretimi... 5 1.1.1.1. Soyma yöntemi... 6 1.1.1.2. Eriyikten Çekim Yöntemi... 7 1.1.1.3. Bikomponent Filament Üretim Yöntemi... 8 1.1.1.3.1. Denizde Ada Tipi Üretim Yöntemi... 9 1.1.1.3.2. Ayırma tipi... 11 1.1.1.3.3. Çok Katmanlı Tip... 13 1.1.2. Kesikli Mikrolif Üretimi... 13 1.1.2.1. Eriyik Püskürtme Yöntemi... 14 1.1.2.2. Flaş Çekim... 14 1.1.2.3. Polimer Karışımlı Çekim... 15 1.2. Mikroliflerin Kullanım Alanları... 16 1.2.1. Hava Şartlarına Karşı Koruma... 16 1.2.2. Dış Giysilik... 17 1.2.3. Spor Kıyafetleri... 17 1.2.4. Ev Tekstilleri... 18 1.2.5. Filtrasyon... 18 1.2.6. Temizlik Kumaşları... 19 1.2.7. Tıbbi Tekstiller... 20 1.2.8. Sentetik Süet... 21 1.3. Mikrofilament İpliklerin Dokunması... 23 V
1.4. Çalışmanın Önemi ve Amacı... 24 1.5. Çalışmanın Kapsamı ve Organizasyonu... 25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR... 27 3. MATERYAL VE METOD... 37 3. 1. Materyal... 37 3.2. Metod... 44 3.2.1. Filament İnceliği... 44 3.2.2. Kumaş Örtme Faktörü... 45 3.2.3. Sıklık... 47 3.2.4. Krimp... 47 3.2.5. Kumaş Gramajı... 48 3.2.6. Kumaş Kalınlığı... 48 3.2.7. Hava Geçirgenliği... 49 3.2.8. Su Buharı Geçirgenliği - Buğuya Karşı Korunmuş Kızgın Plaka Deneyi... 50 3.2.9. Kopma Mukavemeti ve Uzaması... 52 3.2.10. Dinamik Yırtılma Mukavemeti... 53 3.2.11. Statik Yırtılma Mukavemeti... 53 3.2.12. Su İticilik Bitim İşlemi Uygulanması... 54 3.2.12.1. Su İticilik Temas Açısı Ölçümü... 57 3.2.12.2. Su iticilik Yüzey Islanma Direnci... 60 3.2.12.3. Su Geçirmezlik... 62 3.2.12.4. Su Buharı Geçirgenliği - Döner Platform Metodu... 62 3.3. İstatistiksel Analiz... 64 4. BULGULAR VE TARTIŞMA... 69 4.1. Kumaşların Geçirgenlik Özellikleri... 69 4.1.1. Hava Geçirgenliği... 69 4.1.2. Su Buharı Geçirgenliği... 97 4.2. Mekanik Özellikler...115 4.2.1. Kopma Mukavemeti ve Uzaması...115 4.2.2. Yırtılma Mukavemeti...159 4.2.2.1. Dinamik Yırtılma Mukavemeti...160 VI
4.2.2.2. Statik Yırtılma Mukavemeti...184 4.3. Optimizasyon...209 4.4. Su İticilik ve Su Geçirmezlik...222 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER...233 5.1. Çalışmanın Sonuçları...233 5.2. Sonraki Çalışmalar için Öneriler...248 KAYNAKLAR...241 ÖZGEÇMİŞ...251 EKLER...253 VII
ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 3.1. Çalışmada kullanılan ipliklerin özellikleri... 38 Çizelge 3.2. Bezayağı doku tipindeki kumaşların yapısal özellikleri... 41 Çizelge 3.3. Dimi doku tipindeki kumaşların yapısal özellikleri... 42 Çizelge 3.4. Saten doku tipindeki kumaşların yapısal özellikleri... 43 Çizelge 3.5. Kullanılan ipliklere ait filament doğrusal yoğunluğu ve filament çapı değerleri... 45 Çizelge 3.8. Deneysel tasarım... 65 Çizelge 4.1. Numune kumaşlara ait hava geçirgenliği testi sonuçları... 71 Çizelge 4.2. Bezayağı doku tipinde hava geçirgenliği için model seçimi değerleri... 73 Çizelge 4.3. Bezayağı doku tipi hava geçirgenliği için ANOVA... 76 Çizelge 4.4. İstatistiksel model performans değerleri... 77 Çizelge 4.5. Dimi doku tipinde hava geçirgenliği için model seçimi değerleri... 80 Çizelge 4.6. Dimi doku tipinde hava geçirgenliği için ANOVA... 82 Çizelge 4.7. İstatistik model performans değerleri... 83 Çizelge 4.8. Saten doku tipinde hava geçirgenliği için model seçimi değerleri... 86 Çizelge 4.9. Saten doku tipinde hava geçirgenliği için ANOVA... 87 Çizelge 4.10. İstatistik model performans değerleri... 88 Çizelge 4.11. Filament inceliği ve basınç farkının hava geçirgenliğine etkisi için model seçimi değerleri... 93 Çizelge 4.12. Filament inceliği ve basınç farkının hava geçirgenliğine etkisi için ANOVA... 95 Çizelge 4.13. İstatistiksel model performans değerleri... 96 Çizelge 4.14. Numune kumaşlara ait su buharı geçirgenliği testi sonuçları...100 Çizelge 4.15. Bezayağı doku tipi su buharı geçirgenliği için model seçimi değerleri...102 Çizelge 4.16. Bezayağı doku tipi su buharı geçirgenliği için ANOVA...103 Çizelge 4.17. İstatistiksel model performans değerleri...104 Çizelge 4.18. Dimi doku tipinde su buharı geçirgenliği için model seçimi değerleri...107 VIII
Çizelge 4.19. Dimi doku tipinde su buharı geçirgenliği için ANOVA...108 Çizelge 4.20. İstatistik model performans değerleri...109 Çizelge 4.21. Saten doku tipinde su buharı geçirgenliği için model seçimi değerleri...112 Çizelge 4.22. Saten doku tipinde su buharı geçirgenliği için ANOVA...113 Çizelge 4.23. İstatistik model performans değerleri...114 Çizelge 4.24. Kumaşlara ait kopma mukavemeti sonuçları...118 Çizelge 4.25. Kumaşlara ait kopma uzaması sonuçları...119 Çizelge 4.26. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...121 Çizelge 4.27. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için ANOVA...123 Çizelge 4.28. İstatistik model performans değerleri...124 Çizelge 4.29. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...124 Çizelge 4.30.Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için ANOVA...126 Çizelge 4.31. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...128 Çizelge 4.32. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için ANOVA.....129 Çizelge 4.33. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...130 Çizelge 4.34. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için ANOVA...131 Çizelge 4.35. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...133 Çizelge 4.36. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için ANOVA...135 Çizelge 4.37. İstatistik model performans değerleri...136 Çizelge 4.38. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...136 IX
Çizelge 4.39. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için ANOVA...138 Çizelge 4.40. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...140 Çizelge 4.41. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için ANOVA...142 Çizelge 4.42. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...142 Çizelge 4.43. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için ANOVA...144 Çizelge 4.44. Saten doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...146 Çizelge 4.45. Saten doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için ANOVA..147 Çizelge 4.46. İstatistik model performans değerleri...148 Çizelge 4.47. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için model seçimi değerleri...150 Çizelge 4.48. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemeti için ANOVA...151 Çizelge 4.49. Saten doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...153 Çizelge 4.50. Saten doku tipinde atkı yönü kopma uzaması için ANOVA...154 Çizelge 4.51. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için model seçimi değerleri...155 Çizelge 4.52. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma uzaması için ANOVA...156 Çizelge 4.53. Dimi ve saten numunelere ait numunelere ait kopma zamanı (saniye)...159 Çizelge 4.54. Numune kumaşlara ait dinamik yırtılma mukavemeti sonuçları..161 Çizelge 4.55. Bezayağı doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...163 Çizelge 4.56. Bezayağı doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...165 Çizelge 4.57. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...166 X
Çizelge 4.58. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...167 Çizelge 4.59. İstatistiksel model performans değerleri...178 Çizelge 4.60. Dimi doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...170 Çizelge 4.61. Dimi doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...172 Çizelge 4.62. Dimi doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...173 Çizelge 4.63. Dimi doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...174 Çizelge 4.64. İstatistik model performans değerleri...175 Çizelge 4.65. Saten doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...177 Çizelge 4.66. Saten doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...179 Çizelge 4.67. Saten doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...179 Çizelge 4.68. Saten doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemeti için ANOVA...181 Çizelge 4.69. İstatistik model performans değerleri...182 Çizelge 4.70. Numune kumaşlara ait statik yırtılma mukavemeti test sonuçları...185 Çizelge 4.71. Bezayağı doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...188 Çizelge 4.72. Bezayağı doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...189 Çizelge 4.73. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...190 Çizelge 4.74. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...192 Çizelge 4.75. İstatistik model performans değerleri...193 XI
Çizelge 4.76. Dimi doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...195 Çizelge 4.77. Dimi doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...197 Çizelge 4.78. Dimi doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...198 Çizelge 4.79. Dimi doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...199 Çizelge 4.80. Saten doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...201 Çizelge 4.81. Saten doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...203 Çizelge 4.82. İstatistik model performans değerleri...204 Çizelge 4.83. Saten doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için model seçimi değerleri...205 Çizelge 4.84. Saten doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemeti için ANOVA...206 Çizelge 4.85. İstatistik model performans değerleri...207 Çizelge 4.86. Proses değişkenleri ve seviyeleri...210 Çizelge 4.87. Bezayağı doku tipi için proses ve yanıt değişkenlerine ait girdiler...211 Çizelge 4.88. Bezayağı doku tipinde numerik optimizasyon sonuçları...212 Çizelge 4.89. Dimi doku tipi için proses ve yanıt değişkenlerine ait girdiler...215 Çizelge 4.90. Dimi doku tipinde numerik optimizasyon sonuçları...216 Çizelge 4.91. Saten doku tipi için proses ve yanıt değişkenlerine ait girdiler...219 Çizelge 4.92. Saten doku tipinde numerik optimizasyon sonuçları...220 Çizelge 4.93. Bitim işlemi uygulanan kumaşların yapısal özellikleri...224 Çizelge 4.94. Bitim işlemi uygulanan kumaşların temas açısı ölçümleri...224 Çizelge 4.95. Bitim işlemi uygulanan kumaşların püskürtme metoduna göre su iticilikleri...225 XII
ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. 2012 yılı dünya geneli lif üretimi... 1 Şekil 1.2. Mikrolif çapının konvansiyonel lif çaplarıyla karşılaştırılması... 2 Şekil 1.3. Kullanım alanlarına göre polyester lif üretimi... 3 Şekil 1.4. Soyma yöntemi ile mikrofilament üretimi prensibi... 7 Şekil 1.5. Eriyikten çekim yöntemi ile mikrofilament üretimi prensibi... 7 Şekil 1.6. a) Denizde ada tipi mikrofilament üretim prensibi, b) Denizde ada tipi yöntemi ile üretilmiş lifin deniz bileşeni eritilmeden önceki görünümü... 10 Şekil 1.7. Ayırma tipi mikrofilament üretim prensibi... 12 Şekil 1.8. Ayırma tipi prensibine göre üretilmiş dairesel kesitli mikrolif... 12 Şekil 1.9. Çok katmanlı tip üretim prensibine göre üretilmiş mikrofilament kesiti... 13 Şekil 1.10. Eriyik püskürtme yöntemiyle kesikli mikrolif üretim prensibi... 14 Şekil 1.11. Flaş çekim yöntemiyle kesikli mikrolif üretim prensibi... 15 Şekil 1.12. a)mikrofilament ipliklerden dokunmuş kumaş yapısı, b) Konvansiyonel filament ipliklerinden dokunmuş kumaş yapısı... 16 Şekil 1.13. Mikrolif ve konvansiyonel lifin toz ve kir tutma prensibi... 19 Şekil 1.14. Mikroliften üretilmiş sentetik süet (solda), gerçek süet (sağda)... 22 Şekil 3.1. Atkı yönünde kullanılan farklı filament inceliğindeki ipliklerin X1720 büyütmede SEM ile alınan kesit görünümleri (a) 0,33 dtex, (b) 0,57 dtex, (c) 0,76 dtex, (d) 1,14 dtex, (e) 3,05 dtex... 39 Şekil 3.2. Filament çapı hesabında lif boyutları... 44 Şekil 3.3. Kumaş örtme faktörü hesaplanması prensibi... 46 Şekil 3.4. Dokuma kumaşta iplik krimpinin görünümü... 48 Şekil 3.5. Dijital kalınlık ölçüm cihazı... 49 Şekil 3.6. Dijital hava geçirgenliği test cihazı... 50 Şekil 3.7. Buğuya karşı korunmuş kızgın plaka cihazı... 51 Şekil 3.8. Mukavemet test cihazı ve kopma mukavemeti ve uzaması testinin yapılışı... 52 XIII
Şekil 3.9. Elmendorf yırtılma mukavemeti test cihazı ve dinamik yırtılma mukavemeti testinin yapılışı... 53 Şekil 3.10. Mukavemet test cihazı ve statik yırtılma mukavemeti testinin yapılışı... 54 Şekil 3.11. Laboratuvar tipi dik fular... 55 Şekil 3.12. Laboratuvar tipi kurutma makinesi... 56 Şekil 3.13. Su iticilikte yüzey gerilim kuvvetlerinin denge durumu... 58 Şekil 3.14. Temas açısı ölçüm cihazı... 59 Şekil 3.15. Temas açısı ölçüm prensibi a) Şırınga ucunun ve kumaşın ekranda görünmesi, b) Damlanın oluşturulması, c) Damlanın kumaş üzerine düşürülmesi, d) Temas açısı ölçümünün yapılması... 60 Şekil 3.16. Püskürtmeli su iticilik test cihazı... 61 Şekil 3.17. AATCC görünüm değerlendirme skalası ve görünüm açıklamaları... 61 Şekil 3.18. Su geçirmezlik test cihazı ve test yapılışının görünümü... 62 Şekil 3.19. Döner platform su buharı geçirgenliği test cihazı... 63 Şekil 4.1. Bezayağı doku tipinde hava geçirgenliği... 72 Şekil 4.2. Bezayağı doku tipinde hava geçirgenliğinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği... 74 Şekil 4.3. Bezayağı doku tipinde hava geçirgenliği için faktör etkileşim grafiği. 78 Şekil 4.4. Dimi doku tipinde hava geçirgenliği... 79 Şekil 4.5. Dimi doku tipinde hava geçirgenliğinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği... 81 Şekil 4.6. Dimi doku tipinde hava geçirgenliği için faktör etkileşim grafiği... 84 Şekil 4.7. Saten doku tipinde hava geçirgenliği... 85 Şekil 4.8. Saten doku tipinde hava geçirgenliğinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği... 86 XIV
Şekil 4.9. Saten doku tipinde hava geçirgenliği için faktör etkileşim grafiği... 89 Şekil 4.10. Doku tipinin hava geçirgenliğine etkisi... 90 Şekil 4.11. Basınç farkının hava geçirgenliğine etkisi... 92 Şekil 4.12. Filament inceliği ve basınç farkının hava geçirgenliğine etkisi için Quadratic model uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği... 94 Şekil 4.13. Hava geçirgenliği için basınç farkı ve filament inceliği faktör etkileşim grafiği... 97 Şekil 4.14. Bezayağı doku tipinde su buharı geçirgenliği...101 Şekil 4.15. Bezayağı doku tipinde su buharı geçirgenliğinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...102 Şekil 4.16. Bezayağı doku tipinde su buharı geçirgenliği için faktör etkileşim grafiği...105 Şekil 4.17. Dimi doku tipinde su buharı geçirgenliği...106 Şekil 4.18. Dimi doku tipinde su buharı geçirgenliğinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...107 Şekil 4.19. Dimi doku tipinde su buharı geçirgenliği için faktör etkileşim grafiği...110 Şekil 4.20. Saten doku tipinde su buharı geçirgenliği...111 Şekil 4.21. Saten doku tipinde su buharı geçirgenliğinde Linear model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...112 Şekil 4.22. Doku tipinin su buharı geçirgenliğine etkisi...115 Şekil 4.23. Bezayağı doku tipi kopma mukavemeti...120 XV
Şekil 4.24. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...122 Şekil 4.25. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemetinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...125 Şekil 4.26. Bezayağı doku tipinde kopma uzaması...127 Şekil 4.27. Bezayağı doku tipinde atkı yönü kopma uzamasında Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...128 Şekil 4.28. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü kopma uzamasında Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...130 Şekil 4.29. Dimi doku tipinde kopma mukavemeti...132 Şekil 4.30. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...134 Şekil 4.31. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemetinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...137 Şekil 4.32. Dimi doku tipinde kopma uzaması...139 Şekil 4.33. Dimi doku tipinde atkı yönü kopma uzamasında Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...141 XVI
Şekil 4.34. Dimi doku tipinde çözgü yönü kopma uzamasında Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b)artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...143 Şekil 4.35. Saten doku tipinde kopma mukavemeti...145 Şekil 4.36. Saten doku tipinde atkı yönü kopma mukavemetinde 2FI model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...146 Şekil 4.37. Saten doku tipinde atkı yönü kopma mukavemeti için faktör etkileşim grafiği...149 Şekil 4.38. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma mukavemetinde 2FI model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...150 Şekil 4.39. Saten doku tipinde kopma uzaması...152 Şekil 4.40. Saten doku tipinde atkı yönü kopma uzamasında Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...153 Şekil 4.41. Saten doku tipinde çözgü yönü kopma uzamasında Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...155 Şekil 4.42. Doku tipinin kopma mukavemetine etkisi...157 Şekil 4.43. Doku tipinin kopma uzamasına etkisi...158 Şekil 4.44. Bezayağı doku tipinde dinamik yırtılma mukavemeti...162 Şekil 4.45. Bezayağı doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemeti için Quadratic model uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...164 XVII
Şekil 4.46. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemetinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...166 Şekil 4.47. Dimi doku tipinde dinamik yırtılma mukavemeti...169 Şekil 4.48. Dimi doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemetinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...171 Şekil 4.49. Dimi doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemetinde Cubic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...173 Şekil 4.50. Saten doku tipinde dinamik yırtılma mukavemeti...176 Şekil 4.51. Saten doku tipinde atkı yönü dinamik yırtılma mukavemetinde Linear model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...178 Şekil 4.52. Saten doku tipinde çözgü yönü dinamik yırtılma mukavemetinde Linear model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...180 Şekil 4.53. Doku tipinin dinamik yırtılma mukavemetine etkisi...183 Şekil 4.54. Bezayağı doku tipinde statik yırtılma mukavemeti...186 Şekil 4.55. Bezayağı doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...188 Şekil 4.56. Bezayağı doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemetinde Linear model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...191 XVIII
Şekil 4.57. Dimi doku tipinde statik yırtılma mukavemeti...194 Şekil 4.58. Dimi doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...196 Şekil 4.59. Dimi doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemetinde Linear model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer -gerçek değer grafiği...198 Şekil 4.60. Saten doku tipinde statik yırtılma mukavemeti...200 Şekil 4.61. Saten doku tipinde atkı yönü statik yırtılma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer - gerçek değer grafiği...202 Şekil 4.62. Saten doku tipinde çözgü yönü statik yırtılma mukavemetinde Quadratic model için uygunluk grafikleri a) Artık değer normal olasılık grafiği b) Artık değer - tahmini değer grafiği c) Sapan değer grafiği d) Tahmini değer gerçek değer grafiği...205 Şekil 4.63. Doku tipinin statik yırtılma mukavemetine etkisi...208 Şekil 4.64. Bezayağı doku tipinde optimizasyon işleminin her bir performans değeri için hedefe ulaşma seviyesi...213 Şekil 4.65. Bezayağı doku tipi için eğim grafikleri...214 Şekil 4.66. Dimi doku tipinde optimizasyon işleminin her bir performans değeri için hedefe ulaşma seviyesi...217 Şekil 4.67. Dimi doku tipi için eğim grafikleri...218 Şekil 4.68. Saten doku tipinde optimizasyon işleminin her bir performans değeri için hedefe ulaşma seviyesi...221 Şekil 4.69. Saten doku tipi için eğim grafikleri...222 Şekil 4.70. Su iticilik bitim işlemi uygulanan numunelerin su geçirmezlikleri...226 Şekil 4.71. Su iticilik bitim işleminin hava geçirgenliğine etkisi...227 Şekil 4.72. Su iticilik bitim işleminin su buharı geçirgenliğine etkisi...228 Şekil 4.73. Su iticilik bitim işleminin kopma mukavemetine etkisi...229 XIX
Şekil 4.74. Su iticilik bitim işleminin kopma uzamasına etkisi...229 Şekil 4.75. Su iticilik bitim işleminin dinamik yırtılma mukavemetine etkisi...230 Şekil 4.76. Su iticilik bitim işleminin statik yırtılma mukavemetine etkisi...231 XX
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK 1. GİRİŞ Dünya genelindeki nüfus artışına paralel olarak insanoğlunun giyinme, barınma vb. gibi ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla kullanılan doğal liflerin üretimi gün geçtikçe yetersiz kalmakta ve sentetik liflere olan talep artmaktadır. 2011 yılında dünya genelinde 85,9 milyon ton lif üretilmiştir. Bu miktarın %58'ini sentetik lifler, %36'sını doğal lifler ve %6'sını rejenere selülozik lifler oluşturmaktadır. 2012 yılında dünya genelindeki toplam lif üretimi 2011 yılına nazaran yaklaşık %1,9'luk büyüme ile 88,5 milyon tona çıkmıştır. 2012 yılındaki toplam lif üretiminin %57,4 lük kısmını yani 50,8 milyon tonunu sentetik lifler oluşturmaktadır (Engelhardt, 2012-2013). 2012 yılı dünya geneli lif üretimi (milyon ton) 32,5 mton %36,7 50,8 mton %57,4 5,2 mton %5,8 Sentetik Lifler Rejenere Selülozik Lifler Doğal Lifler Toplam88,5 milyon ton Şekil 1.1. 2012 yılı dünya geneli lif üretimi (Engelhardt, 2013) Sentetik lif üretiminde yaşanan bu artışın yanı sıra, tekstil materyallerinden beklentiler de gün geçtikçe artmaktadır. Günümüzde giysilerin örtünme ihtiyacının yanı sıra, kullanıcıya koruma, konfor, filtrasyon, geçirmezlik, yalıtım v.b. gibi özellikleri de sunması beklenmektedir. Bu beklentilere paralel olarak sentetik lif endüstrisinde birçok gelişme yaşanmaktadır. Geçmişten günümüze yaşanan en önemli gelişmelerden biri şüphesiz lif çaplarının mikro ve nano boyutlara indirilmesidir. Nanoliflerin ticari ürün olarak yaygınlaşması henüz mümkün olamamışken mikrolifler birçok ticari üründe vazgeçilmez hammadde rolünü üstlenmiştir. Günümüzde mikroliflerin dünya genelinde kabul edilmiş kesin bir 1
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK tanımı mevcut olmamakla birlikte, doğrusal yoğunluğu 1 dtex veya 1 denye nin altında olan lifler olarak tanımlanmaktadırlar (Rupp ve Yonenaga, 2000; Purane ve Panigrahi, 2007; Leadbetter ve Dervan, 1992; Bianchi ve Maglione, 1993; Mukhopadhyay, 2002; Falkai, 1991; Basu, 2001; Kale, 2010). 1 dtex doğrusal yoğunluğa sahip polyester lifinin çapı yaklaşık olarak 10 µm'dir (Falkai, 1991). Diğer yandan, nanolif, boyutlarından en az bir tanesi 100 nanometre (0,1 µm) veya daha az olan tekstil materyalidir (Ramakrishna, ve ark., 2005). Mikrolifler, oldukça düşük doğrusal yoğunlukları nedeniyle, konvansiyonel incelikteki liflere nazaran üstün özelliklere sahiptirler. Mikroliflerin bu durumlarını kavrayabilmek için öncelikle inceliklerinin diğer liflerin incelikleriyle karşılaştırılması gerekir. Şekil 1.2 de böyle bir karşılaştırma verilmiştir. Şekil 1.2. Mikrolif çapının konvansiyonel lif çaplarıyla karşılaştırılması (Falkai, 1991) Mikrolifler sahip oldukları oldukça düşük doğrusal yoğunlukları nedeniyle konvansiyonel liflerden ayırt edici özelliklere sahiptirler. Bunlardan bazıları; Dökümlülük, Yumuşak ipeksi tutum, Kolay yıkanabilme ve kuru temizlenebilme, Yüksek mukavemet, 2
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK Yağmur, soğuk ve rüzgara karşı izole edebilme, Antialerjik, Düşük elektrostatiklenme, Süper emici (suda kendi ağırlığının 7 katını emme kapasitesi) özellik, Diğer liflere nazaran 3 kat hızlı kuruyabilme, Düşük eğilme dayanımı, Hızlı gerilim bırakma, Baskılı kumaş üretiminde konvansiyonel kumaşlara nazaran daha net ve keskin desenler elde edebilme olarak sıralanabilir (Falkai, 1991; Leadbetter ve Dervan, 1992; Bianchi ve Maglione, 1993; Rupp ve Yonenaga, 2000; Basu, 2001; Mukhopadhyay, 2002; Purane ve Panigrahi, 2007, Kaynak ve Babaarslan, 2009). Bu özellikler mikroliflerin tekstil endüstrisinde kullanım potansiyelinin artmasına yol açmıştır. Mikrolifler günümüzde günlük dış giysiliklerden filtrasyon tekstillerine kadar birçok alanda kullanılmaktadırlar. Her yapay lif çeşidi mikrolif olarak üretilebilir. Ancak en yaygın kullanılan mikrolif hammaddeleri polyester ve naylondur. Dünya geneli sentetik lif üretimlerine bakıldığında, 2011 yılında 38,8 milyon ton üretimle sentetik lifler içerisinde üretim miktarı bakımından birinci sırada olan polyester lifi, 2012 yılında yaklaşık %7'lik artış göstererek 41,5 milyon ton ile yine birinci sıradadır (Engelhardt, 2013). Kullanım alanlarına göre 2012 yılı dünya geneli polyester lif üretimi (milyon ton) 25,3mton %60,9 14,2 mton %34,2 1,7 mton %4,1 0,3 mton %0,7 Kesikli polyester lifi Endüstriyel filament ipliği Filament halı ipliği Filament iplik Şekil 1.3. Kullanım alanlarına göre polyester lif üretimi (Engelhardt, 2013) 3
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK Polyester en fazla üretilen ve birçok farklı alanda kullanım potansiyeli olan sentetik lif cinsi olması sebebiyle diğer sentetik lif çeşitlerine üstünlük sağlamaktadır. Ayrıca, üretim miktarının fazla olması ve çok farklı kullanım alanlarının olması teknik açıdan hakkında en fazla bilgiye sahip olunan sentetik lif hammaddesi olması sonucunu doğurmuştur. Polyesterin sahip olduğu bu üstünlükler kendisini mikrolif üretiminde de göstermektedir. Polyesterden mikrolif üretimi diğer liflere nazaran kolaydır ve daha ince lifler elde etmek mümkündür. Trevira Finesse (Hoechst), Belima-X (Kanebo), Micromattique (DuPont) polyesterden üretilen bazı ticari mikroliflerdir. (Purane ve Panigrahi, 2007; www.ohioline.osu.edu; Anonymous, 2000a). Diğer yandan; rayon, akrilik ve polipropilen mikrolif ürünler de mevcuttur. Mikrolifler tek başlarına kullanılabildikleri gibi, konvansiyonel incelikteki sentetik liflerle ve hatta pamuk, yün ve ipek gibi doğal liflerle karışım yapılabilirler. Bu sayede üretilen kumaşların görünüm, tutum, dökümlülük ve performans özellikleri iyileştirilir (Purane ve Panigrahi, 2007; www.ohioline.osu.edu; Anoymous, 2000a; Basu, 2001). Mikrolifler sahip oldukları birçok üstün özelliklerinin yanı sıra dezavantajlara da sahiptirler. Mikrolifler çok ince yapıları nedeniyle ısıya karşı hassastırlar. Bu sebeple ütüleme işleminde oldukça dikkatli olunmalıdır. Ayrıca yapılarındaki ince lifler çekilerek kumaş yüzeyine çıkmaya yatkındırlar. Mikroliflerden üretilen kumaşlarda toplam lif yüzey alanı arttığından istenilen rengin elde edilmesi için konvansiyonel liflere nazaran daha fazla boyarmadde gereksinimi vardır (Falkai, 1991; www.ohioline.osu.edu; Anoymous, 2000a; Jerg ve Baumann, 1990). 1.1. Mikrolif Üretim Yöntemleri Mikrolifler ilk olarak 1950'lerin sonlarında gelişigüzel uzunluklarda kesikli lifler halinde üretilmişler ve bu halleriyle de dokusuz yüzey üretiminden başka kullanım alanı bulamamışlardır. 1961 yılında Du Pont firması tarafından yayınlanan bir patentte tanımlanan taç şeklindeki ultra ince filament tipi muhtemelen ilk potansiyel mikrofilamenttir. Buna eş zamanlı olarak, bikomponent ve kesiti dairesel olmayan lifin dokuma işleminin sonrasında bileşenlerine ayrılmasının anlatıldığı bir 4
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK diğer patent Du Pont firması tarafından yayınlanmıştır. Bu iki teknolojinin mikrolif üretmek amacıyla birleştirilmesi o zamanlarda önem taşımamıştır (Okamoto, 2000). İlk mikrolif, 1960 ların ortalarında Toray şirketinin tekstil araştırma laboratuvarında görevli Dr. Miyoshi Okamato ve arkadaşları tarafından bulunmuştur (Okamoto, 2000; Rupp ve Yonenaga, 2000; Mukhopadhyay ve Ramakrishnan, 2008; Okamoto ve Kajiwara, 1997). Bu, mikrolif üretimini amaçlayan ilk girişimdir. Ancak, üretilen bu oldukça ince yapay lif başlangıçta hemen hiç bir uygun kullanım alanı bulamamıştır. Bu konudaki esas ilerleme yapay süet üretimindeki başarıyla gelmiştir. Toray şirketi 1970'te, Amerika'da Ultrasuede ismiyle ve Avrupa'da Alcantara ismiyle yapay süet ürününü pazara sürene kadar mikrolifler ne teknik ne de ticari alanda ilgi görmemişlerdir. Kanebo şirketinden Matsui ve çalışma arkadaşları da mikrofilament üretimini amaçlayarak, bikomponent lif üretimi üzerinde çalışmışlardır. 1972 yılında dairesel kesitli bikomponent bir lif olan Belima- X i geliştirmişler ve 1977 yılında yapay süet pazarına Bellseime isimli ürünleri ile girmişlerdir (Okamoto, 2000; Okamoto ve Kajiwara, 1997; Matsui, 1996). Çok sayıda araştırma mühendisinin yapmış olduğu geliştirme çalışmaları ve numune üretimlerinden sonra Japonya nın tanınmış yapay lif üreticilerinden Toray, Teijin ve Kanebo firmaları seri üretime geçmiştir (Rupp ve Yonenaga, 2000). Japonya yı 1980 ler boyunca Avrupa ve 1990 larda da Amerika izlemiştir (Purane ve Panigrahi, 2007). Mikrolif üretim yöntemleri filament mikrolif üretimi ve kesikli mikrolif üretimi olarak ikiye ayrılabilir. 1.1.1. Filament Mikrolif Üretimi Filament mikrolif üretimi genellikle 3 temel yöntemle gerçekleştirilmektedir. 1. Soyma yöntemi 2. Eriyikten çekim yöntemi 3. Bikomponent filament üretim yöntemi 5
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK a. Denizde ada tipi yöntemi (Gömme bikomponent lif) b. Ayırma yöntemi c. Çok katmanlı üretim yöntemi (Yan-yana bikomponent lif ) Mikrofilamentlere uygulanan tekstüre işlemi, mikrofilamentlere ilave bir yumuşaklık ve hacimlilik kazandırır. Ancak mikrofilamentler ısıya duyarlı olduklarından tekstüre işlemi ısısı %20-30 düşürülmelidir. Ayrıca yalancı büküm tekstüre işlemi için çekim oranının da düşürülmesi gerekir (Purane ve Panigrahi, 2007; Kale, 2010). 1.1.1.1. Soyma yöntemi Bu yöntem esas itibariyle mikrofilament üretmek amacıyla tasarlanmış bir yöntem değildir. Prensibi liflerin kimyasal maddelerle olan ilişkisine dayanmaktadır. Bilindiği gibi polyester lifleri kuvvetli organik bazlarla muamele edildiklerinde, bu bazlar liflerin içerisine işleyemediklerinden, yüzeydeki makromolekülleri sabunlaştırarak ince tabakalar halinde soyulmalarına sebep olurlar. Ancak soyma sonucunda liflerin ve dolayısıyla tekstil mamulünün dayanımlarında bir azalma meydana geldiğinden soyulan yani çözülerek uzaklaşan kısmın, elyaf ağırlığının %18-25 oranında olması gerekmektedir. Bu nedenle, soyma yöntemi ile liflerin inceltilmesi imkânı oldukça kısıtlıdır (Yakartepe ve Yakartepe, 1999). Soyma işlemi sonucunda son mamulün performans özelliklerinde değişiklikler meydana gelmektedir. Bu işlem 1970 lerden bu yana, Japonya da polyester mikrofilament iplikten üretilmiş ve ipeksi tutuma sahip Shingosen kumaşların üretilmesinde kullanılmaktadır. Diğer yandan bu işlem aynı zamanda, polyesterin hidrofilitesini arttırarak ürünün boyanabilme özelliklerinde de olumlu etkiler yapmaktadır (Okamoto ve Kajiwara, 1997). Şekil 1.4 te soyma yöntemi ile mikrofilament üretim prensibi görülmektedir. 6
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK Şekil 1.4. Soyma yöntemi ile mikrofilament üretimi prensibi (Okamoto ve Kajiwara, 1997) 1.1.1.2. Eriyikten Çekim Yöntemi Bu yöntemde, elyaf eriyiği düzelerden çekilerek direk mikrofilament elde edilmektedir (Purane ve Panigrahi, 2007). Eriyikten çekim yöntemi ile mikrofilament üretim prensibi Şekil 1.5 te görülmektedir. Şekil 1.5. Eriyikten çekim yöntemi ile mikrofilament üretimi prensibi (Okamoto, 2000) 7
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK Mikrofilamentlerin eriyikten çekim yöntemi ile üretilmesinde aşağıdaki problemlerin yaşanması muhtemeldir. 1. Filament kopması, 2. Filament boyunca kalınlık değişimi, 3. Düze tıkanması, 4. İplik yapısındaki filamentlerde kalınlık farklılığı, Bu problemlerin önüne geçmek için aşağıdaki önlemler alınmalıdır. 1. Polimer viskozitesinin optimizasyonu (Örneğin; viskoziteyi düşürebilmek için yüksek çekim sıcaklıklarının uygulanması) 2. Düze tasarımının optimizasyonu (Örneğin; homojen bir soğutmayı garanti edecek eğirme düzesi yerleşimini sağlanması) 3. Düze altındaki ortam sıcaklığının optimizasyonu (Örneğin; qeunching, soğutma oranı kontrolü) 4. Filament demetinin optimizasyonu ( Örneğin; demetin düzeye yakın olması) 5. Çekimin optimizasyonu (Örneğin; çekim tansiyon kontrolü) 6. Düşük çıkış hızı ( Örneğin; dengeli polimer iletimi) 7. Polimerin temizliği ( Örneğin; yüksek verimli filtrasyon) (Okamoto, 2000) Asahi Chemical Industry Şirketi üretim şartlarını optimize ederek 0,1-0,3 denye polyester filament üretimi gerçekleştirmiş olmasına rağmen, Unitika Şirketi 0,3-0,5 denye polyester filament ipliğini pazara sunan ilk üreticidir (Okamoto, 2000). Filamentlerin birbirlerine yapışması probleminden dolayı elde edilen filamentler 0,1 dtex ten daha ince olamamaktadır (Rupp ve Yonenaga, 2000). 1.1.1.3. Bikomponent Filament Üretim Yöntemi Eriyikten çekim yöntemindeki teknik problemler, daha homojen mikrofilament üretimini mümkün kılan bikomponent üretim yöntemi ile 8
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK aşılabilmektedir. Okamoto ve arkadaşları ile Matsui ve arkadaşları düze yapısının değiştirilmesi suretiyle, lif enine kesitinde birbirinden ayrılmaya elverişli bileşenlerden oluşan bikomponent lif çekimi üzerinde çalışmışlardır. Bikomponent üretim yönteminde mikrofilament eldesi kumaş halindeyken gerçekleştirilmektedir. Eriyikten çekim yöntemi ile karşılaştırıldığında, ileriki aşamalarda meydana gelen teknik problemler söz konusu olmamaktadır (Okamoto, 2000). Bikomponent mikrofilament üretiminde başlıca 3 yöntem vardır. Denizde ada tipi (Gömme bikomponent lif) Ayırma tipi Çok katmanlı tip (Yan-yana bikomponent lif ) 1.1.1.3.1. Denizde Ada Tipi Üretim Yöntemi Denizde ada tipi üretim yönteminde, birçok filament bir diğer polimer içerisinde çekilmek suretiyle üretilir. Düzede birçok bikomponent filament akışı sağlanır ve tek bir yapı halinde birleştirilerek çekilir. Denizde ada tipi filament daha sonra çekime tabi tutulur (Richards, 2005). Bikomponent filament yapısında; mikrofilamentler ada olarak adlandırılmaktadır ve bunları çevreleyen deniz olarak adlandırılan polimer bileşeni dokuma, örgü ya da dokusuz yüzey kumaş oluşumunun sonrasında eritilerek uzaklaştırılmaktadır (Okamoto, 2000). Denizde ada tipi mikrofilament üretim prensibi ve bu yöntem ile üretilmiş mikrofilament görünümü Şekil 1.6 da verilmiştir. 9
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK a) b) Şekil 1.6. a) Denizde ada tipi mikrofilament üretim prensibi, b) Denizde ada tipi yöntemi ile üretilmiş lifin deniz bileşeni eritilmeden önceki görünümü (Rupp ve Yonenaga, 2000) Polyester, naylon, polipropilen ve polietilen bu yöntemde ada olarak kullanılan bileşenlerdendir (Okamoto, 2000). Bu yöntem ile mikrofilament üretiminde başarı sağlanmış farklı polimer kombinasyonları, polistiren/polyamide ve polistiren/polyesterdir (Purane ve Panigrahi, 2007). Bu teknoloji, yapay süet, ipek benzeri kumaş, temizlik bezleri ve ince filtreler gibi farklı ürünlerin üretilmesine imkan tanımıştır. Bikomponent lif yapısındaki ada olarak adlandırılan mikrofilamentler deniz olarak adlandırılan polimer bileşeni ile kaplandığı için sonraki işlemler sırasında görebilecekleri zararlardan korunurlar (Okamoto, 2000). Üç bileşenli düze yapısı kullanarak, iki farklı ada bileşenine (örneğin; ada bileşenlerinden bir tanesi polyester ve diğeri naylon olacak şekilde) sahip bikomponent mikrofilament üretimi yapılabilmektedir. Bu durumda, deniz olarak adlandırılan polimer bileşeninin tüm bileşenlere oranı %2-20 ye düşürülebilmektedir. Fakat, mikrofilamentler arasındaki mesafeler çok azaltılmış olacağından bu durum ürünün tutumunun kötüleşmesine yol açabilmektedir. Deniz olarak adlandırılan polimer bileşeni miktar olarak az ise ve ada olarak adlandırılan mikrofilament 10
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK bileşeni ile karışmıyorsa, ayırma işlemi mekanik olarak yapılabilmektedir (Okamoto, 2000). Bu teknoloji ile 0,00009 denye diğer bir ifadeyle 0,1 µm çapında polyester filament elde etmek mümkündür. Bu incelikte bir lifin dünya ile ay arasındaki mesafe kadar uzunluğunun ağırlığı 4,16 gramdır (Okamoto, 2000). Diğer yandan Teijin şirketi bu üretim yöntemini kullanarak elde ettiği Nanofront isimli polyester filament ipliğini pazara sunmuştur. Bu iplik 39 dtex doğrusal yoğunlukta olup, kesitinde 8360 mikrofilamente sahiptir. Her bir filamentin çapı ise 700 nanometredir (www.teijin.com.jp). 1.1.1.3.2. Ayırma Tipi Bu üretim yöntemi, denizde ada tipi üretim yönteminden farklı olarak ikinci bileşeni eriterek uzaklaştırmak yerine, bileşenlerin birbirinden ayrılmasını ve ikinci bileşenin de iplik yapısında bırakılarak bu bileşenden de istifade edilmesini amaçlamaktadır. Mikrofilament eldesi ayırma işlemi esnasında gerçekleştirilen mekanik veya kimyasal işlemlerle yapılmaktadır (Okamoto, 2000). Bu mikrofilament üretim yöntemi, birbirine adhezyonu düşük olan iki polimerden oluşan bikomponent lifin çekilmesini gerektirmektedir. Bu yöntemde, lif şekli ayırma işleminin kolaylığını etkilemektedir. Bileşenlerin dairesel olması yerine, bir polimerin çok loblu lif kesitinde lob uçlarına yerleştirilmesiyle ayırma işlemi daha kolay gerçekleştirilir (Richards, 2005). Ayırma tipi bikomponent üretim yöntemine uygun polimer kombinasyonları poliamid/polyester ve polyester/poliolefindir (Matsui, 1996; Ramachandran ve Kanakaraj, 2009). Şekil 1.7 de ayırma tipi mikrofilament üretim prensibi görülmektedir. 11
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK %70 Poliester %30 Poliamid Eriyikten çekim %70 Poliester Ayırma prosesi Ayırma öncesi 30% Poliamid Ayırma sonrası Şekil 1.7. Ayırma tipi mikrofilament üretim prensibi (Richards, 2005) Bu yöntemde, farklı polimer bileşenleri düzeden geçirilmektedir. Polimerler birbiriyle uyumlu olmadıklarından çekim ve katılaşma sonrası ortaya çıkan şişme, çekme ve mekanik zorlanmalarla iki bileşen birbirinden ayrılmaktadır. Süper ince filamentler dış kısmı oluşturan filamentlerden meydana gelmektedir (Yakartepe ve Yakartepe, 1999). Şekil 1.8 de ayırma tipi yöntemi ile elde edilmiş mikroliflerin ayırma işlemi öncesi ve sonrası durumları görülmektedir. Şekil 1.8. Ayırma tipi prensibine göre üretilmiş dairesel kesitli mikrolif (http://johnmichaelweir.com/wp-content/uploads/2011/06/microfiber- Technology.gif) 12
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK 1.1.1.3.3. Çok Katmanlı Tip Bu yöntemde birbiri ile uyuşmayan iki polimer birbirlerine parallel yerleşecek şekilde, enine kesiti dairesel olan bikomponent lif olarak eriyikten çekilir. Elde edilen mikrofilamentler 0,2-0,3 denye doğrusal yoğunluğa sahiptir. Bu liflerden üretilen tekstil ürünlerinin görünümleri, tutumları ve fiziksel özellikleri, polimer tipinin uygun seçimi, enine kesiti ve iki bileşenin oranlarına göre değişmektedir (Okamoto, 2000). Şekil 1.9 da çok katmanlı tip üretim prensibine göre üretilmiş mikrolif kesiti görülmektedir. Şekil 1.9. Çok katmanlı tip üretim prensibine göre üretilmiş mikrofilament kesiti (Okamoto ve Kajiwara, 1997) 1.1.2. Kesikli Mikrolif Üretimi Kesikli mikrolif üretimi için kullanılan başlıca yöntemler aşağıdaki gibidir. Bunlardan en önemli görülenleri açıklanmıştır. Eriyik püskürtme Flaş çekim Polimer karışımlı eğirme Santrifüjlü eğirme Türbülanslı akış-kalıplama Patlatma (Okamoto, 2000). 13
1. GİRİŞ Hatice Kübra KAYNAK 1.1.2.1. Eriyik Püskürtme Yöntemi Bu yöntemde polimer eriyiği ekstrüzyon işleminin hemen sonrasında hava üflemesine tabi tutulur. Düze keskin kenara sahiptir ve jet akımı ekstrüze edilmiş polimer eriyiğini dokusuz yüzey elde etmek üzere mikrolifler halinde inceltir. Bu yöntem genellikle polipropilen dokusuz yüzey kumaşların üretiminde kullanılır (Okamoto, 2000). Şekil 1.10 da eriyik püskürtme yöntemiyle kesikli mikrolif üretim prensibi görülmektedir. Şekil 1.10. Eriyik püskürtme yöntemiyle kesikli mikrolif üretim prensibi (Mukhopadhyay ve Ramakrishnan, 2008) 1.1.2.2. Flaş Çekim Lif polimeri yüksek sıcaklık ve basınç altında sıvılaştırılmış bir gaz çözücü yardımıyla çözdürülür. Daha sonra basıncın azaltılmasıyla polimer solüsyonu iki faza ayrılır. İki fazlı bu solüsyon düzeden çekilirken çözücü tekrar gaz haline geçer ve bir hava akımı üretir. Sıcaklık, oda sıcaklığına düşürülerek çekilen polimer katılaştırılır ve yüksek mukavemetli lif oluşturulur. Mikro haldeki çözücü polimer jeli içerisinde dağıldığı ve çekim esnasında patlayarak genişlediği için dairesel kesitli olmayan 14