(REFEREED RESEARCH) POLYESTER DOUMA UMAŞLARIN SU GEÇİRGENLİĞİNE ETİ EDEN FATÖRLERİN İNCELENMESİ THE STUDY OF INFLUENCING FACTORS ON WATER PERMEAILITY OF POLYESTER WEAE FARICS M. Fikri ŞENOL Uşak Ü. Tekstil Mühendisliği ölümü Erkan TÜRER Uşak Ü. Tekstil Mühendisliği ölümü e-mail: erkan.turker@usak.edu.tr ÖZET u çalışmada, sabit su basıncı altında polyester dokuma kumaşların su geçirgenliğini etkileyen kumaş parametreleri incelenmiştir. Çözgü iplikleri olarak, lif kesit yapısı dairesel ve altıgen olan 75 denye PES iplikler kullanılmıştır. Atkı iplikleri 75, 50 ve 300 denye PES iplikleridir. 75 denye atkı iplikleri, çözgü ipliklerindeki gibi dairesel ve altıgen lif kesit yapılı olarak iki farklı yapıdadır. 50 ve 300 denye atkı iplikleri ise sadece dairesel lif kesit yapısına sahiptir. Tüm atkı numaraları ve örgüler için torbalama yapmadan dokunabilen, mümkün olan en yüksek atkı sıklığı değerleri denenerek bulunmuştur. ulunan atkı sıklığı değerleri birinci atkı sıklığı değerleri olarak alınmıştır. irinci atkı sıklığının %87.5 i ikinci, %75 i üçüncü atkı sıklığı olarak alınmıştır. Numuneler bezayağı ve D/3 örgüsüyle dokunmuştur. Ayrıca çözgü gerilimi 0 0 cn, atkı gerilimi 4 30 cn olarak iki değer alınmıştır. Tüm kumaşlar, 40 C de yıkanmış ve serbest şekilde kurutulmuştur. Numunelerden sabit basınç altında 80 saniyede geçen suyun debi ve hız değerleri tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen hız değerleri ile örgü faktörü, atkı numarası, çözgü sıklığı, atkı sıklığı, lif kesit yapısı, çözgü gerilimi ve atkı gerilimi değerleri arasındaki ilişki istatistiksel olarak incelenmiştir. İnceleme sonucunda, kumaş geçirgenliği değerine çözgü ve atkı gerilimlerinin açık bir etkisi görülmemiştir. Geçirgenlik değerini etkileyen parametrelerin, örgü faktörü, atkı numarası, atkı sıklığı, lif kesit yapısı ve çözgü sıklığı değerleri olduğu tespit edilmiştir. Anahtar elimeler: Dokuma kumaş, Lif kesit yapısı, Su geçirgenliği, Örgü faktörü, Polyester iplik. ASTRACT In this study, the effects of fabric parameters on water permeability of polyester woven fabrics under constant water pressure were investigated. 75 denier polyester yarns with circular and hexagonal cross-sections were used as warp yarns. 75,50 and 300 denier polyester yarns were used in weft. 75 denier weft yarns have both circular and hexagonal cross-sections, 50 and 300 denier weft yarns ave only circular cross-sections. Maximum weft densities were determined by weaving plain and /3 twill weaves with three different weft yarns. These densities and 87,5% and 75% of them were taken as on-loom weft densities. During weaving warp and weft tensions were 0-0 cn and 4 30 cn respectively. All fabrics have been laundered at 40 C and left on a flat surface to dry. It has been determined that the velocity of water under constant pressure, passed through samples during 80 seconds. The relationships between velocity values and weave factor, weft count, weft and warp densities, cross sections and warp and weft tensions were analyzed statistically. It has appeared the warp and weft have no effect on water permeability values weave factor, warp and weft densities, weft count and cross sections of fibres were found that affected fabric water permeability. ey Words: Weave fabric, Fiber cross-section, Water permeability, Weave factor, Polyester yarn. Received: 0.06.008 Accepted: 4..008. GİRİŞ Dokuma kumaşların, jeotekstiller, tıbbi tekstiller, teknik amaçlı tekstiller (Filtre kumaşları vb.) alanlarında kullanılmaya başlanması sonucunda, su geçirgenliği özelliklerinin belirlenmesi büyük önem kazanmıştır. Dokuma kumaşın su geçirgenliği, kullanılan lif ve iplik özelliklerine, dokuma örgüsüne ve dokuma şartlarına bağlı olarak değişir. İstenilen su geçirgenliğine sahip kumaşların elde edilebilmesi için kulanılan ipliklerin, dokuma örgüsünün ve dokuma parametrelerinin kumaşın su geçirgenliği değerine etkilerinin bilinmesi büyük önem taşımaktadır. u çalışmada, PES kumaşların yapısal özelliklerinin, sabit su basıncı altında su geçirgenliğine etkisi araştırılmıştır. u amaçla çözgü sıklığı değerleri değiştirilmeden, farklı lif kesit yapısında ipliklerle üç farklı atkı sıklığı, iki farklı dokuma örgüsü, üç farklı atkı ipliği numarasında dokunan kumaşla- 4 TESTİL ve ONFESİYON /009
rın su geçirgenliği değerleri araştırılmıştır. Gözenekli yapılarda akış ve Darcy kanunu Gözenekli maddelerden akışkan akışı Darcy kanunu ile açıklanmıştır. Darcy kanunu tekstil yüzeylerine de uygulanabilmektedir (,,3) µ T υ () P değeri ν ile P arasındaki bağıntıyı belirten bir sabittir ve maddenin geçirgenliği olarak ifade edilmektedir. ν volumetrik akışkan hızı, P basınç düşmesidir. değeri gözenekli maddenin yapısına ve gözenek geometrisine bağlıdır. Gözenekli malzemede boşlukların hacminin, toplam hacme oranı Porozite olarak tarif edilir. + b b k ε () Gözeneklerin yerine iç çapı d ve uzunlukları l olan kapilar tüplerin konulması durumunda, kapilar tüplerin gözenekli malzemeye eşit olabilmesi için iç çaplarının değeri, (3) numaralı formül ile ifade edilir. (,,4,5,6) 4 ( ε d (3) -ε) A Darcy kanununa göre oluşturulmuş modellerden biri gözenek modelidir. umaşların gözenek özelliklerinin tayin edilmesi esasına dayanır. Porozite değeri oransal bir değer olduğundan birimsizdir. u yüzden, tek başına kumaşların geçirgenlik değerlerini belirlemek için yetersizdir. umaşın geçirgenliği, içerisinden geçen akışkanın molekül hacmi, viskozitesi, yoğunluğu ve kumaş ile akışkan arasındaki sürtünme miktarına bağlıdır. Teorik olarak şekil de gösterilen her iki kumaşın porozite değerleri 0,5 dir. Porozite değerine göre bu iki kumaşın geçirgenlik değerleri aynı olması gerekirken, akışkanın özelliklerine bağlı olarak iki kumaşın geçirgenlik değerleri birbirinden farklı olabilir. Dokuma kumaşlarda, kumaşın fiziki parametrelerinin bilinmesi durumunda porozite değerinin hesaplanması mümkündür (5,6). umaşın Ağırlığı G (- ε ) ρ T (G / m²) (4) Porozite ε G - (5) ρ T Cozeny arman denklemi olarak bilinen denklem, iplikler arasından boya akışını modellemek amacıyla Mc Gregor tarafından geliştirilmiştir. umaştaki katı kısmın L uzunluğunda ve d çapında ipliklerden meydana geldiği kabul edilerek (6) denklemi elde edilir (4,5,6,7). ε3 d (6) 6 k ( -ε) Literatürde kullanılan başka bir yöntem paralel silindirler arasından akış modelidir. u modelde kabul edilen yapı, birbiri üzerine yerleştirilmiş paralel silindirlerden oluşmaktadır. Dokuma kumaşların yapısına göre oldukça basit olan bu model sayesinde, akış direnci hakkında önemli veriler elde edilmiştir. Özellikle monofilament ipliklerden dokunmuş kumaşların akışa karşı gösterdiği direnç hakkında yaklaşık sonuçlar verir. Multifilament ipliklerden dokunmuş kumaşlar için uygun değildir. umaşın iplikleri arasındaki bağlantıları göz önüne almadığı için kumaş örgüsünün etkisini ihmal eder (4). Delik modelleri acker, araştırmalarında dört farklı bağlantı tipi için kumaş gözenek yapılarını belirlemiştir (). Farklı araştırmacılar, kumaşlarda oluşan gözenek yapılarının matematiksel modellerini oluşturmuştur (,3). umaştaki ipliklerin bağlantıları arasındaki deliklerin yapısı, kumaşın akışa karşı gösterdiği direncin belirlenmesinde temel faktördür. Delik modellerinde, dokunmuş kumaşların akışa karşı gösterdiği direnç Deşarj atsayısı değeri ile verilir. Deşarj katsayısı, Reynolds sabitinin fonksiyonudur (8) denklemi Reynolds sayısı ile kumaş parametreleri arasında ilişki kurulmasına imkan sağlamıştır (4,8,9,). Cd Şekil. Dört farklı bağlantı tipi ( -α ) ρ v p α 4 ρ Re W µ N a N ç (8) (7) ir dokuma kumaşın birim alanındaki toplam gözenek alanını hesaplamak için (9) ifadesi kullanılabilir (). S pl.l.s.s (9). MATERYAL E YÖNTEM ullanılan iplikler, üretilen kumaşların genel özellikleri ve kullanılan dokuma makinesi Tablo ve de gösterilmiştir. Tablo. ullanılan iplik ve dokunan kumaşların ortak özellikleri Çözgü Atkı Dairesel esitli Altıgen esitli 75 Denye 34 f dairesel kesitli 75 Denye 34 f dairesel kesitli PES Çözgü Teli Sayısı 70 70 PES 75 Denye 34 f Altıgen Tarak Numarası 59 /0cm kesitli PES 75 Denye 34 f Altıgen kesitli PES 50 Denye 34 f Dairesel kesitli PES Dişten Geçen Tel Sayısı 8 Zemin + enar 300 Denye 68 f Dairesel esitli PES ullanılan çerçeve sayısı Tablo. ullanılan dokuma makinesinin özellikleri Şekil. Porozite değerleri aynı olan iki kumaşın arşılaştırılması (Matthew, 999) Markası Dornier Maksimum tarak eni 40 cm (cm) Atkı Atma Sistemi Sert ancalı Ağızlık Açma Sistemi Armürlü 0 Çerçeve Atkı Rengi Sayısı (Maksimum 8) Çözgü Salma sistemi Hunt Çözgü Salma Sistemi TESTİL ve ONFESİYON /009 5
Dokunan kumaş numunelerinin atkı sıklıkları belirlenirken, kumaşların dokuma esnasında torbalama yapmadığı en yüksek atkı sıklığı bulunarak maksimum sıklık kabul edilmiştir. En düşük sıklık değeri olarak, bulunan maksimum atkı sıklığının %75 i, orta atkı sıklığı değeri için maksimum atkı sıklığının %87,5 i alınmıştır. Atkı ipliği olarak, 75 denye dairesel ve altıgen lif kesitli, 50 denye dairesel lif kesitli ve 300 denye dairesel lif kesitli atkı iplikleri kullanılmıştır. 75 denye atkı ipliklerinde, atkı sıklığı, atkı gerilimi, örgü ve çözgü gerilimi aynı kalmak şartıyla dairesel lif kesitli ve altıgen lif kesitli ipliklerle numuneler dokunmuştur. 50 ve 300 denye atkılarda ise sadece dairesel lif kesitli atkı iplikleri kullanılmıştır. Aynı çözgü ve atkı sıklıklarında olan numuneler 0-0 cn çözgü gerilimi ve 4-30 cn atkı geriliminde dokunarak, iplik gerilimlerinin etkisi araştırılmıştır. Numunelerde bezayağı ve D/3 örgüleri kullanılmıştır. Numuneler 40ºC de 45 dakika yıkanmış ve kendi halinde kurumaya bırakılmıştır. Yıkama işleminden geçmiş numunelerin ölçümlerinde aşağıdaki standartlar kullanılmıştır. Atkı ve çözgü sıklıkları TS 50 umaş metrekare ağırlığı TS 5 Atkı ve çözgü kıvrımları TS 54 umaş Eninin tayini TS 5 Yıkama işlemi TS 570 Deneylerde kullanılan numunelerin özellikleri ve dokuma planına bağlı olarak numune numaraları tablo 6 da gösterilmiştir. umaş geçirgenliğinin tayini için şekil 3 deki deney düzeneği kullanılmıştır. Düzenekte su basıncının sabit tutulabilmesi amacıyla () deposu içerisine yüksekliği ayarlanabilen savak yerleştirilmiştir. Savak yüksekliği, istenilen su basıncına göre ayarlanır. Deneylerde su yüksekliği, çıkış borusu merkezinden itibaren 30 cm alınmıştır. Numuneden su geçişi esnasında, numunenin iki yüzü arasındaki basınç düşmesinin tayin edilebilmesi amacıyla (9) numaralı manometreler ve (0) numaralı piezometrik cam borular kullanılmıştır. Manometre ve cam borular, boru merkezlerine monte edilmiştir. umaş numunesi, sızdırmazlığı sağlanmış flanşlar arasına yerleştirilir. (3) numaralı çıkış borusu, karşı basınç oluşturmak amacıyla yüksekliği ayarlanabilir şekilde yapılmıştır. umaş içerisinden geçen su (4) numaralı toplama kabına alınarak (8) numaralı debimetreden geçirilir. Deney süresince kumaş numunesinden geçen su miktarı debimetreden okunmuştur. umaşların su geçirgenliğinin tayini amacıyla ernouilli prensibi kullanılmıştır. orudan akan akışkana bir referans düzlemi esas alınarak, herhangi iki noktasına ernouilli teoremi uygulanırsa sistemdeki suyun giriş ve çıkış noktalarındaki enerjisi bulunur (,). Girişteki enerji ayıplar Çıkıştaki enerji P P - + + z T + + z ρ g g ρ g ρ g (0) T + () Debi Q A () Akış esnasında oluşan boru kayıpları (mss) metre su sütunu cinsinden, hazırlanmış tablolardan bulunabilir. Sistemdeki çeşitli bağlantı elemanlarının neden olduğu enerji kayıplarının hesaplanması için, enerji kaybının meydana geldiği bağlantı elemanının eşdeğer boru uzunluğu ve sistemin toplam eşdeğer boru uzunluğu bulunarak boru kayıpları hesaplanır. orudan ve kapalı kanallardan kaynaklanan kayıpların hesaplanmasında Hagen Pouseuille denklemi kullanılabilir (,,3). 3 µ L 3 v L 3) γ D g D oru ve kapalı kanallar için laminar akış yük kaybının temel denklemi Darcy Weisbach denklemidir. 64 L (4) R e D g (3) denklemi () denkleminde yerine konularak kumaştan kaynaklanan yük kaybı ifadesi için (5) denklemi elde edilir. p + + - p + ρ g z + z g ρ g g (5) (5) denkleminden elde edilen değer, akışkanın kumaş içerisinden geçişi esnasında uğradığı yük kaybı değeridir. ulunan değer genel yük kaybı denklemine eşitlendiğinde kumaş yüzeyindeki delik alanlarına eşit alandaki dairesel kesit alanı değeri elde edilir. Şekil 3. Sabit basınç altında kumaşların su geçirgenliği deney düzeneği ():Su haznesi, ():Saf su, (3):Yüksekliği ayarlanabilir savak, (4-6) :esleme borusu, (5):Pompa, (7):Yedek depo, (8):Debimetre, (9): Manometre, (0):Su seviye göstergeleri, ():Ölçü cetveli, ():umaş numunesi sıkıştırma flanşları, (3):Yüksekliği ayarlanabilir karşı basınç borusu, (4):Su toplama hunisi, (5):Hava çıkış borusu, (6): ronometre, (7): üresel vana orudan su akışı esnasında meydana gelen yersel yük kayıpları; Depodan boruya giriş kaybı 0,5. ²/.g Ani daralma kaybı Dirsek kaybı irleştirme elemanları 0,08.²/.g 0,75.²/.g 0,5. ²/.g 6 TESTİL ve ONFESİYON /009
Laminar akış Türbülanslı akış L + 3 0,5 R e D g + 0,75 + 0,08 g g g 64 (6),36 0,5 Re L + 3 0,5 + 0,75 + 0,08 D g g g g 0 (7) değildir. Şekil 6 da dimi kumaşların, Şekil 7 de bezayağı kumaşların atkı sıklığı değerleri ile kumaştan geçen akışkan hızının negatif ilişkiye sahip oldukları görülmektedir. Tablo 3. 7 ve 34 numaralı kumaş numuneleri için ölçülen değerler Numune No Çözgü Sıklığı (Ç/cm) Atkı Sıklığı (At/cm) Çözgü ıvrım (%) Atkı ıv(%) 7 Atkı No (Den) 34,4 4,4 4,35 7,35 75 3 4 3, 7,8,6 5 300 Örgü ezaya ğı ezaya ğı İlk Sayac 934, 7 466, 8 Son Sayac Süre(s) Debi (cm³/s) 007 80 7,3 085,6 80 68,8 En Hız En Hız Düşük Yüksek Akışkan Hızı (m/sn) 0, 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,0 0,0 0 75 Denye Atkı 50 Denye Atkı 300 Denye Atkı 0 0 40 60 80 Atkı/cm Dokuma kumaşların geçirgenliklerinin tayin edilebilmesi için, düzeneğe kumaş numunesi takılmaksızın sabit basınç altında su geçirilerek düzeneğin debisi tespit edilmiştir. İkinci aşamada kumaş numuneleri takılı halde iken her numune için debi değerleri belirlenmiştir. Elde edilen değerlere göre, her deney numunesi için düzeneğe (6,7) denklemleri uygulanarak, borudan kaynaklanan kayıplar bulunmuştur. umaş numunesi takılmadan borudan akan suyun debisi 940 cm³/s, boş borudaki akışın hızı, denklem () deki hız ifadesinden; 940 / 3,76,35 (cm/s) 0,635 (m/s) Numunenin takılı olduğu durum için,885cm/s 0,0885 m/s bulunur. Laminar akış için denklem (6) dan boru kayıpları, 0,000075 mss bulunur. En büyük hız değerine sahip 34 numaralı numunenin değerleri,08 cm/s için 0,004454 mss değeri küçük olduğu için borudan kaynaklanan kayıplar ihmal edilmiştir. 3. ULGULAR Örgü Faktörü: Dokuma kumaşlarda aynı çözgü ve atkı ipliği kullanılması durumunda, sıklık değerleri daha yüksek olmasına rağmen dimi örgülü kumaşlar, bezayağı kumaşlara göre ortalama %58,8 oranında daha yüksek geçirgenlik değerine sahiptir. İplik Numarasının Etkisi İpliklerin kalınlığı arttıkça, kumaşın geçirgenlik değerleri azalmıştır. Altıgen lif kesitli çözgü ve atkı iplikleriyle dokunmuş kumaşlar sadece 75 denye atkı ve çözgü iplikleriyle dokunduğu için şekil 5 deki grafiğe dahil edilmemiştir. Grafikteki üç değer, örgü ve sıklıklara bakılmaksızın aynı atkı numarasına sahip bütün kumaşlardan geçen suyun ortalama hız değerlerini göstermektedir. Akışkan Hızı (m/sn) 0,06 0,058 0,056 0,054 0,05 0,05 75 50 300 Atkı No (Denye) Şekil 5. 75,50,300 denye atkı iplikleriyle dokunmuş kumaşlardan geçen suyun ortalama hız değerleri İplik Sıklıklarının Etkisi Numunelerde çözgü sıklığı değeri sabit tutulmuştur. Çözgü sıklığındaki değişim sadece örgü, atkı sıklığı ve atkı numarasına göre kumaşın enden büzülme miktarına bağlı olarak değişmiştir. u nedenle, kumaş geçirgenliğine etkisi, atkı sıklığı kadar belirgin Şekil 6. Dimi kumaşlarda ortalama atkı sıklığı, ortalama akışkan hızı ilişkisi Akışkan Hızı(m/sn) 0, 0, 0,08 0,06 0,04 0,0 0 75 Denye Atkı 50 Denye Atkı 300 Denye Atkı 0 0 0 30 40 50 Atkı/cm Şekil 7. ezayağı kumaşlarda ortalama atkı sıklığı, ortalama akışkan hızı ilişkisi Lif kesit yapısının etkisi: Şekil 8 de görüldüğü gibi 75 denye çözgü ve 75, 50, 300 denye atkı iplikleriyle dokunmuş kumaşlardan geçen suyun ortalama hız değerleri görülmektedir. Su geçirgenliği en yüksek olan numuneler %00 dairesel lif kesitli ipliklerle dokunmuş numunelerdir. Çözgüsü altıgen lif kesitli, atkısı dairesel lif kesitli ve çözgüsü dairesel lif kesitli, atkısı altıgen lif kesitli numunelerin geçirgenliği daha düşük değerler vermektedir. Altıgen lif kesitli çözgü ve atkı iplikleriyle dokunmuş numuneler ise en düşük geçirgenlik değerine sahip numunelerdir. Akışkan Hızı (m/sn) 0,08 0,06 0,04 0,0 0 Tüm ezayağı umaşlardan geçen suyun ortalama hızı Tüm Dimi umaşlardan geçen suyun ortalama hızı Şekil 4. ezayağı ve dimi /3 kumaşlardan geçen suyun ortalama hız değerleri Şekil 8. ezayağı ve Dimi kumaşlarda farklı lif kesit yapısına sahip ipliklerle dokunmuş numunelerin ortalama atkı sıklığı, ortalama su hızı ilişkisi. TESTİL ve ONFESİYON /009 7
Çözgü ve atkı gerilimlerinin etkisi: Numuneler iki farklı çözgü gerilimi (0 0 cn) ve iki farklı atkı geriliminde (4 30 cn) dokunmuştur. Yapılan incelemede çözgü ve atkı gerilimlerinin kumaştan geçen akışkanın hızı üzerinde açık etkisi görülmemiştir. 4. SONUÇLAR E TARTIŞMA Numunelerin su geçirgenliği deneyleri sonucunda, örgü faktörü, atkı numarası, atkı sıklığı, çözgü sıklığı, lif kesit yapısı değerlerinin kumaşların su geçirgenliği değerleri üzerine anlamlı etkiye sahip oldukları tespit edilmiştir. Çözgü ve atkı gerilimlerinin etkisi belirgin olarak görülememiştir. umaş parametreleri ile kumaştan geçen suyun hızı arasındaki ilişki istatistiksel olarak SPSS programı ile incelenmiştir. Elde edilen regresyon sonuçları Tablo 4 de verilmiştir. Sonuç olarak, örgü faktörü, atkı sıklığı, atkı numarası, lif kesit yapısı, cm² deki delik sayısı ve çözgü sıklığı değerleri ile kumaştan geçen suyun hızı arasında istatistiksel açıdan önemli ilişki olduğu saptanmıştır. Tablo 4. Lif pürüzlülük katsayıları ve akışkan debisi ilişkisi regresyon sonuçları Model Özeti R R² Adj R² ulguların Standart Hatası,943,890,886,00807694 ANOA areler Toplamı df are F Ortalaması Sig. Regression,090 5,08 75,43,000 Residual,0 7,000 Total,0 76 Standardize edilmemiş hata atsayılar Standart atsayılar Std. Hata eta t Sig. (Sabit),44,57 5,394,000 Örgü_faktörü,43,0,495 36,046,000 Atkı_No -4,857E-04,000 -,77 -,640,000 Atkı_Sıklık -6,739E-0,004-7,558-8,87,000 Delik_Sayısı,888E-03,000 7,90 7,555,000 Çözgü_Sıklık -7,80E-0,005 -,466-5,35,000 ağımlı Değişken: Su Hızı / Pürüzlülük atsayısı Örgü Faktörü: umaş parametreleri içerisinde örgü faktörü, en yüksek etkiye sahip parametredir (t36,046). Akışkanın hızı ile pozitif ilişkiye sahiptir. Şekil 4 de görüldüğü gibi örgü faktörü değeri arttıkça akışkanın hızı da artış göstermektedir. ezayağı örgüsünün örgü faktörü 0,5, dimi örgüsünün örgü faktörü 0,666 dır. Örgü faktörü değeri OFW / (W+i) bağıntısı Tablo 5. Dokuma kumaş yapılarında birim hücre için harcanan iplik uzun-lukları ve kullanılan örgü rapor-larındaki bağlantı türlerinin (%) oranları Hücre Tipi irim hücreye harcanan iplik uzunlukları ezayağı D/3 [ ] C Tip. ( C ) ( + + + ) %00 %5 S yardımıyla hesaplanır(4). W örgü raporundaki çözgü veya atkı sayısını, i değeri ise çözgü veya atkının rapor içerisinde diğer iplik gurubuyla yaptığı kesişme sayısını göstermektedir. Formülden görüldüğü gibi, örgü faktörü değeri herhangi bir örgünün bağlantı sayısıyla ters orantılıdır. Raporunda bağlantı sayısı yüksek olan örgülerin örgü faktörü değerleri düşük çıkmaktadır. Örgü faktörü en düşük ve bağlantı sayısı en yüksek olan örgü bezayağı örgüsüdür. Örgüdeki bağlantı sayısı arttıkça harcanan iplik miktarı artacağından, akışkan daha fazla yüzeyle sürtünür. u nedenle kumaşın geçirgenlik değeri daha düşüktür. ezayağı örgüsü tamamen Tip. hücre yapısından oluşmaktadır. Dimi /3 örgüsünde ise Tip. hücre yapısı %5 oranında bulunmaktadır. İki örgünün hücre dağılımı ve hücre tipine göre harcanan teorik iplik uzunlukları tablo 5 de gösterilmiştir. Dokuma kumaştan geçen akışkan miktarı, iplikler arasından ve lifler arasından geçen akışkan miktarlarının toplamına eşittir. ağlantı sayısı daha fazla olan örgülerde, bağlantı bölgelerinde iplikler daha sıkı paketlenir. 00 Tip. [ ( + ) ( )] C C 00 + + 00 + + S S S S S 00 %0 %50 C ( + ) ] 00 + Tip.3 S S C [ ( + ) ] S 00 + S Tip.4 [ + ] S S veya %0 %0 %0 %5 Şekil 9. umaş hücresinden akışkan geçi-şinin elektriksel modelinin şematik görünümü Akışkanın lifler arasından geçişine karşı gösterilen direnç miktarı, iplik paketlenmesine paralel olarak artar. u durum örgü faktörü düşük olan örgülerden daha az akışkan geçmesine neden olur. Şekil 9 daki elektriksel benzeşim modelinde R>R3>R ve R4>R6>R5 dir. Tip bağlantısında çözgü ve atkı ipliklerinin paketlenmesi Tip4 bağlantısına göre daha fazla olduğundan R4>R dir. Aynı şekilde Tip bağlantısındaki R6 değeri R3 den daha büyüktür. Çünkü Tip de akışkanın geçmesi gereken uzunluk Tip4 ün aynı bölgesine göre daha uzundur. Her iki hücre boşluğunun akışkan geçişine gösterdikleri direnç birbirinden farklıdır. u iki direnç arasında R5>R ilişkisi vardır. Tip hücresinin ıslak çevre değeri Tip4 hücresinin ıslak çevre değerinden daha büyük olduğu için Tip hücresi boşluktan geçen akışkana Tip4 e göre daha fazla direnç gösterir. Sonuç olarak dokuma kumaş bağlantıları içerisinde Tip akışkana karşı en fazla direnç gösteren bağlantı hücresidir. umaşın örgü raporunda Tip bağlantısı ne kadar fazla ise akışkan geçişi o derece düşük olacaktır. Akışkan geçişine karşı gösterdikleri dirence göre Tip>Tip>Tip3>Tip4 şeklinde sıralanabilirler. 8 TESTİL ve ONFESİYON /009
Numunelerin atkı sıklığı su hızı grafikleri incelendiğinde, bütün numune guruplarındaki ilişkinin doğrusal olduğu görülmektedir. Doğruların eğimleri, örgü ve atkı numaralarına göre farklılık gösterir. Şekil 6 ya göre, iplik numarası arttıkça ve örgü faktörü değeri azaldıkça doğrunun eğimi artmaktadır. Şekil 6 ve Şekil 7, kumaşın geçirgenlik değerinin, örgü faktörü küçüldükçe veya atkı ipliği kalınlaştıkça, sıklık değişimlerinden daha fazla etkilendiğini göstermektedir. İplik Numarası: Regresyon sonucuna göre, kumaştan geçen akışkanın debisini en fazla etkileyen ikinci parametre iplik numarasıdır (t-,64). İplik numarası ile akışkanın hızı arasında negatif ilişki mevcuttur. u ilişki nedeniyle, kullanılan atkı ipliği kalınlaştıkça kumaşın geçirgenliği azalmaktadır. Filament ipliklerde iplik kalınlaştıkça filament sayısı ve/veya filament numarası artar. u ipliklerle dokunan kumaş kalınlığı ve akışkanın kumaşın içerisinde geçmesi gereken mesafe artar. Aynı zamanda akışkanın daha fazla lif yüzeyi ile sürtünmesine neden olduğundan iplik kalınlığı kumaş geçirgenliği üzerinde önemli etkiye sahiptir. İplik Sıklıkları: umaşların tümünde taraktaki çözgü sıklığı değeri 3,8 çözgü/cm dir. Çözgü sıklığındaki farklı değerler, örgü, atkı sıklığı ve atkı numarasına bağlı olarak kumaşın enden çekmesinin değişmesinden kaynaklanmıştır. Atkı ve çözgü iplik sıklıkları, dokuma kumaşın gözenek boyutlarını doğrudan etkileyen parametrelerdir. Sıklık değerleri arttıkça, gözenek boyutları azalır. İçerisinden akışkanın geçmesine daha fazla direnç gösterir, akışkanın hızı azalır. Lif esit Yapısı: ullanılan ipliklerin lif kesit yapıları dairesel ve altıgendir. Altıgen kesitli iplikler sadece 75 denye ipliklerdir. 75 denye ipliklerin bir gurubu ile 50 ve 300 denye atkı iplikleri dairesel kesitlidir. Şekil 8 den görüleceği gibi %00 altıgen lif kesitli ipliklerle dokunan kumaşlar en düşük, %00 dairesel lif kesitli ipliklerle dokunan kumaşlar en yüksek geçirgenlik değerine sahiptir. Sadece çözgüsü veya sadece atkısı altıgen lif kesitli, diğer iplik gurubu dairesel lif kesitli olan ipliklerle dokunan kumaşlar ise %00 dairesel ile %00 altıgen kumaşların arasında geçirgenliğe sahiptirler. Altıgen lif kesitli iplikler pürüzlü yapıları nedeniyle akışkanın geçişine daha fazla direnç gösterirler. Tüm kumaş numunelerinde açık şekilde görülen bu durum nedeniyle, geçen akışkanın hız denkleminde lif kesit yapısının etkisini gösterebilmek için denkleme çarpan olarak konulabilecek uygun pürüzlülük katsayıları hesaplanarak akışkanın debisi ile regresyon denklemi çıkarılmıştır. F75,43 değeri akışkan hızı ile kumaş parametreleri ve pürüzlülük katsayısı arasındaki ilişkinin istatistik açıdan önemli olduğunu göstermektedir. Regresyon denkleminde, pürüzlülük katsayısı denkleme çarpan olarak girmektedir. Dairesel kesitli ipliklerle dokunan kumaşların pürüzlülük katsayısı değerleri olarak alınmıştır. Diğer ipliklerle dokunan kumaşların pürüzlülük katsayıları; atkısı ve çözgüsü altıgen lif kesit yapılı ipliklerle dokunmuş kumaşlar için 0,70 ve atkı veya çözgüsünden herhangi biri altıgen kesitli kumaşlar için 0,89 olarak bulunmuştur. u duruma göre regresyon denklemi (8) de verilmiştir. 5. SONUÇLAR Dokuma kumaşların daha düşük geçirgenlik değerine sahip olması için; Örgü raporundaki bağlantı sayısı en yüksek olan (örgü faktörü değeri düşük) örgüler seçilmelidir. ullanılan iplikler kalın olmalıdır. Sıklık değerleri, dokuma şartlarının izin verdiği ölçüde yüksek seçilmelidir. ullanılan ipliklerin lif kesit yapıları dairesel yerine pürüzlü yapıda seçilmelidir. Örgü faktörü değeri küçük olan örgü ve kalın ipliklerle dokunan kumaşların sıklık değerleri daha düşük olacağından, dokuma ve iplik maliyetleri daha düşük olacaktır. Altıgen lif kesitli ipliklerle dokunmuş kumaşlar, dairesel lif kesitli ipliklerle dokunmuş kumaşlara göre yaklaşık %30, ipliklerinden bir gurubu altıgen lif kesitli olan ipliklerle dokunmuş kumaşlar ise %8 civarında daha az su geçirmektedirler. -4 - -3 - [ 0,43 OF AN AS DS CS,44] H P -4,857 0-6,739 0 +,888 0-7,8 0 + P pürüzlülük katsayısı, OF Örgü Faktörü, AN Atkı Numarası (Denye), AS Atkı sıklığı, DS cm² deki delik sayısı, CS Çözgü sıklığı, H Akışkan Hızı. (8) TESTİL ve ONFESİYON /009 9
Tablo 6. Numunelerin özellikleri Numune no Çzg Sıkl (Çzg/cm) Atkı Sıklığı (atkı/cm) Seviye Farkı (cm) Atkı No (Denye) Atkı Gerilimi (cn) Çözgü Gerilimi (cn) Örgü Faktörü umaş Türü * Su Hızı (m/sn) Numune no Çzg Sıkl (Çzg/cm) Atkı Sıklığı (atkı/cm) Seviye Farkı (cm) Atkı No (Denye) Atkı Gerilimi (cn) Çözgü Gerilimi (cn) 33,8 4,4,7 75 4 0 0,5 0,008 63 3, 4, 0,8 300 4 0 0,5 0,098 34, 40,9, 75 4 0 0,5 0,0755 64 3, 3,9 0,4 300 4 0 0,5 0,03098 3 34, 4 0,45 75 4 0 0,5 4 0,04308 65 33,8 37,4, 75 4 0 0,5 0,0368 5 3,6 34,4 0,4 50 4 0 0,5 3 0,0037 66 33,8 36,8 75 4 0 0,5 0,0435 6 3,8 33,4 0, 50 4 0 0,5 0,078 67 34 36,8 0,8 75 4 0 0,5 4 0,067 7 3,05 4,6 0,5 300 4 0 0,5 0,08963 69 3,6 30,5 0,05 50 4 0 0,5 3 0,03404 8 3,05 3,8 0, 300 4 0 0,5 0,030833 70 3,6 9,6 0, 50 4 0 0,5 0,039565 9 33,76 37,5 75 4 0 0,5 0,038407 7 33,5 3,8 9,8 75 4 0 0,5 0,05709 0 33,9 36,5 0,4 75 4 0 0,5 0,04437 7 34 3 9,8 75 4 0 0,5 0,068883 33,85 37 0,8 75 4 0 0,5 0,0683 73 33,7 3,6 9,5 75 4 0 0,5 0,05473 3 3,5 30,4 9,9 50 4 0 0,5 4 0,03936 74 34 3, 0,0 75,00 30 0 0,5 4 0,0498 4 3,6 9,8 0, 50 4 0 0,5 3 0,05649 75 3,5 6,4 9,68 50 4 0 0,5 3 0,05703 5 3, 0,9 0,3 300 4 0 0,5 0,0489 76 3,4 5,5 9,5 50 4 0 0,5 0,083569 6 3,4 0, 9,7 300 4 0 0,5 0,06387 77 34,4 57,8 0,8 75 4 0 0,05474 7 33,5 3,6 0,8 75 4 0 0,5 0,0605 78 34,4 57 0,3 75 4 0 0,075785 8 33,8 3,6 9,5 75 4 0 0,5 0,06768 79 34,6 57,6,4 75 4 0 0,04435 9 33,8 3,4 9,3 75 4 0 0,5 0,05346 8 33,5 45 0,9 50 4 0 4 0,04337 3,5 6, 9,7 50 4 0 0,5 0,0579 8 33, 44,8 0,6 50 4 0 3 0,05683 3,5 5,5 9,5 50 4 0 0,5 4 0,084959 83 3,3 3,6 300 30 0 0,03009 3 34,5 58,4 0,9 75 4 0 3 0,05596 84 3,36 3, 0,4 300 30 0 0,0373 4 34,3 58 0 75 4 0 0,07479 85 34 50 9,6 75 4 0 0,06768 5 34,6 57,,7 75 4 0 0,04569 86 34, 49,8 9,6 75 4 0 0,083408 7 33,5 45 0,8 50 4 0 0,043 87 34,4 5,3 9,9 75 4 0 0,060008 8 33, 44, 0,4 50 4 0 0,05458 89 33,4 40,4 0, 50 4 0 0,058885 9 3,5 3,7 300 30 0 4 0,038674 90 33, 40 0,5 50 4 0 4 0,06774 30 3,35 30, 0,5 300 30 0 3 0,04509 9 3,3 9,3 0,8 300 30 0 3 0,056087 3 34 50 0, 75 4 0 0,06449 9 3, 8,4 9,9 300 30 0 0,054073 3 34 49,6 9, 75 4 0 0,08858 93 33,8 4,7 9,9 75 4 0 0,074657 33 34,3 5, 0, 75 4 0 0,05809 94 33,8 4,4 8,7 75 4 0 0,089464 35 33,4 40,4 9,8 50 4 0 0,06309 95 33,9 43 0,4 75 4 0 0,06408 36 33,05 38,8 0 50 4 0 0,07394 97 33, 34,8 9,4 50 4 0 0,07779 37 3, 8,4,7 300 30 0 0,0569 98 33 34, 9,3 50 4 0 0,088737 38 3, 7,8 0 300 30 0 4 0,0595 99 3,5 4,5 9,5 300 30 0 4 0,08804 39 33,9 4,8 0,43 75 4 0 3 0,069605 00 3,5 3,8 9, 300 30 0 3 0,09408 40 33,9 4,8 8,6 75 4 0 0,08733 34 4,3,5 75 30 0 0,5 0,0308 4 33,98 43, 9,8 75 4 0 0,06579 33,9 4 0,9 75 30 0 0,5 0,0334 43 33, 34,8 9,9 50 4 0 0,08065 3 34, 4,6 0,5 75 30 0 0,5 0,0506 44 33 33,6 9,5 50 4 0 0,08457 5 3,6 34, 0,46 50 30 0 0,5 0,07548 45 3,4 4,5 9, 300 30 0 0,09640 6 33 33,8 0, 50 30 0 0,5 0,04345 46 3, 4 9 300 30 0 0,085975 7 3, 4,3 0,74 300 30 0 0,5 0,0044 57 33,8 4,6 75 4 0 0,5 4 0,047 8 3 3,,03 300 30 0 0,5 4 0,03893 58 34 4,4 0,6 75 4 0 0,5 3 0,05557 9 33,94 36,,4 75 30 0 0,5 3 0,0408 59 34, 4,8 0,6 75 4 0 0,5 0,0595 0 34 36, 0,7 75 30 0 0,5 0,043843 6 3,8 34,5 0,5 50 4 0 0,5 0,05684 34 37,5 0, 75 30 0 0,5 0,03508 6 3,6 34, 0 50 4 0 0,5 0,00 3 3,5 30,3 0,0 50 30 0 0,5 0,037879 Örgü Faktörü umaş Türü * Su Hızı (m/sn) 0 TESTİL ve ONFESİYON /009
Tablo 6. Numunelerin özellikleri Numune no Çzg Sıkl (Çzg/cm) Atkı Sıklığı (atkı/cm) Seviye Farkı (cm) Atkı No (Denye) Atkı Gerilimi (cn) Çözgü Gerilimi (cn) Örgü Faktörü umaş Türü * Su Hızı (m/sn) Numune no Çzg Sıkl (Çzg/cm) Atkı Sıklığı (atkı/cm) Seviye Farkı (cm) Atkı No (Denye) Atkı Gerilimi (cn) Çözgü Gerilimi (cn) Örgü Faktörü umaş Türü * Su Hızı (m/sn) 4 3,9 9,7 0, 50 30 0 0,5 0,05506 85 33,9 3, 9,55 75 30 0 0,5 4 0,05487 5 3,, 0, 300 30 0 0,5 0,043356 87 3,5 6,7 9,67 50 30 0 0,5 3 0,05399 6 3, 0,5 0,49 300 30 0 0,5 0,0653 88 3,3 5,3 9, 50 30 0 0,5 0,09 7 33,6 3,4 0,4 75 30 0 0,5 0,063875 89 34,7 58,4 0,58 75 30 0 0,055695 8 33,5 3,8 9,8 75 30 0 0,5 0,0700 90 34, 58,3 0,5 75 30 0 0,0734 9 33,6 3, 9,4 75 30 0 0,5 4 0,055 9 34,6 57,8,6 75 30 0 0,0474 3 3,3 6,4 9,6 50 30 0 0,5 3 0,0677 93 33,5 44,9, 50 30 0 4 0,0447 3 3,5 5, 9,30 50 30 0 0,5 0,09337 94 33, 44,8 0,8 50 30 0 3 0,055365 33 3,3 7,6 9,47 300 30 0 0,5 0,0858 95 3,3 3,8 0,69 300 30 0 0,0367 34 3, 7 9,0 300 30 0 0,5 0,084 96 3,3 3,4 0,3 300 30 0 0,038945 35 34,78 58 0,9 75 30 0 0,055436 97 34,05 50,8 0 75 30 0 0,068544 36 33,83 57, 0, 75 30 0 0,075834 98 34,3 50,4 8,6 75 30 0 0,08444 37 34,65 57,8, 75 30 0 0,049368 99 34,3 5, 0,7 75 30 0 0,05367 39 33,49 45, 0,66 50 30 0 4 0,039637 0 33,45 40,4 0,75 50 30 0 0,0636 40 33, 44,3 0,6 50 30 0 3 0,05898 0 33, 39,3 0,4 50 30 0 4 0,069774 4 3,4 3, 0,6 300 30 0 0,036046 03 3,3 7,8 0 300 30 0 3 0,04865 4 3,3 30,8 0, 300 30 0 0,039075 04 3, 7, 0, 300 30 0 0,050767 43 34,386 50,5 0,9 75 30 0 0,06858 05 33,9 43, 0 75 30 0 0,070487 44 34, 50 9,3 75 30 0 0,0834 06 33,86 4,6 8, 75 30 0 0,08797 45 34,4 5,6 0,6 75 30 0 0,0537 07 33,8 43,8 9,7 75 30 0 0,064499 47 33,4 40,6 0,69 50 30 0 0,057495 09 33,5 35, 9,8 50 30 0 0,07586 48 33,06 38,8 0 50 30 0 4 0,06989 0 33 34 9,7 50 30 0 0,089 49 3, 8,8 0,5 300 30 0 3 0,057833 3,3 4,3 9 300 30 0 4 0,087935 50 3,5 8 9,3 300 30 0 0,065434 3, 3,3 9 300 30 0 3 0,09066 5 33,8 43, 9, 75 30 0 0,07394 5 33,8 4,5 8, 75 30 0 * umaş Türü: 0,0905 : Çözgü: 75 denye Dairesel lif kesitli 53 34,4 44, 0 75 30 0 0,063055 Atkı: Dairesel Lif esitli 55 33, 34,6 9,3 50 30 0 : Çözgü: 75 denye Altıgen lif kesitli 0,08376 Atkı: Dairesel Lif esitli 56 33 34 9, 50 30 0 0,0956 3: Çözgü: 75 denye Dairesel lif kesitli 57 3,3 4 8,9 300 30 0 Atkı: Altıgen Lif esitli 4 0,079 4: Çözgü: 75 denye Altıgen lif kesitli 58 3, 3,8 8,9 300 30 0 3 0,00007 Atkı: Altıgen Lif esitli 69 34 4,6,4 75 30 0 0,5 0,067 Örgü Faktörü 0,5 ezayağı, : Dimi 70 33,9 4,4 0,5 75 30 0 0,5 0,096 7 34,4 4,4 0,7 75 30 0 0,5 0,0885 73 3,9 35, 0,5 50 30 0 0,5 0,0373 74 3,8 34 9,9 50 30 0 0,5 0,0868 75 3, 4,8,34 300 30 0 0,5 0,079 76 3 3,6, 300 30 0 0,5 4 0,08943 77 33,97 36,5 0,8 75 30 0 0,5 3 0,03887 78 34 36, 0,6 75 30 0 0,5 0,04364 79 33,8 36,3 0,5 75 30 0 0,5 0,09959 8 3,5 30,6 0 50 30 0 0,5 0,0358 8 3,6 30, 0, 50 30 0 0,5 0,04535 83 33,6 3,6 0, 75 30 0 0,5 0,059366 TESTİL ve ONFESİYON /009
SİMGELER Simg e Açıklama irim Simge Açıklama irim g Yerçekimi ivmesi m/s - S Çözgü Sıklığı Çözgü/ cm f İplikteki filamentlerin toplam hacmi m³ S Atkı Sıklığı Atkı/cm y İpliğin hacmi m³ C Çözgü kıvrımı (üzülmesi) % L Çözgü Yerleşimi m C Atkı kıvrımı (üzülmesi) % L Atkı Yerleşimi m ε Porozite % N İplik Numarası Denye Gözenekli materyalde boşlukların hacmi m³ D y İplik çapı m Gözenekli materyalde katı fazın hacmi m³ D Efektif delik çapı m W Deliğin en küçük durumda ıslanmış uzunluğu (Islak çevre) m µ Akışkanın dinamik viskozitesi Pa.s N A metre kumaştaki atkı ipliği sayısı 00xS ρ Akışkanın yoğunluğu g/m -3 A d Deliğin en küçük durumdaki akış alanı m² σ İplik Yoğunluğu Gr/cm 3 D oru çapı m α m kumaştaki toplam akış alanı m L oru uzunluğu m ν Akışkanın kinematik viskozitesi m /s P,P asınç mss Darcy Sabiti ( umaşın geçirgenliği) m T Toplam ayıp mss G umaşın birim alanının ağırlığı Gr/m² oru ayıpları mss T umaşın kalınlığı m umaş kayıpları mss Akışkanın Hızı m/s Q Akışkanın Debisi m 3 /s P umaşın iki yüzündeki basınç düşmesi cmss AYNALAR / REFERENCES. Giles,.R., 980, Akışkanlar Mekaniği ve Hidrolik, Güven itabevi.. Massey,.,,980, Mechanics of Fluids 4.th Edition,The English Language ook Society. 3. Lee, H.S., Carr, W.W., eckham, H.W., 000, Factors Influencing Air Flow Through Unbacked Tufted Carpets, Textile Research Journal, ol.70, 876-855. 4. Sluys,.D.L. and Dierickx, W., 987, the applicability of Darcy s Law in determining the water permeability of geotextiles, Geotextiles and Geomembranes, (5):83-99. 5. Mathew,W.D., 999, Newtonian fluid flow through fabrics, National Textile Center Report. 6. Greenhalgh, E.S. and Mathew, W.D., 998, Modeling blood flow through vascular grafts, National Textile Center Report. 7. Amico, S. and Lekaoku, C., 000, Mathematical modeling of capillary microflow through woven fabrics, Composites Part, 3():33-344. 8. Hearle,J.W.S, Grosberg,P.,acker,S.., 969, Textile Structures, Structural Mechanics of Fibers, Yarns and Fabrics.,Wiley interscience,london,33-37 9. Gooijer, H., ermoeskerken, M.M.C.G. and assink, G.J., 003, Flow resistance of textile materials Part-I, Monofilament Fabrics, Textile Research Journal, 73(5):437-443. 0. Gooijer, H., ermoeskerken, M.M.C.G. and assink, G.J., 003, Flow resistance of textile materials Part-II, Multifilament Fabrics, Textile Research Journal, 73(6):480-484.. Oğulata, T., oç, E., 999, Dokunmuş tekstil ürünlerinde hava geçirgenliğinin tespiti., Tekstil & Teknik, Ağustos, s:75.. Olsauskine, A. and Lasius, R.M., 003, Dependence of air permeability on fabric porosity and integrated fabric firmness factors, Materials Science, (9). 3. T.M.M.O.., 999, I. Ulusal tesisat mühendisliği kongresi ve sergisi bildiriler kitabı Cilt-, Teskon. 4. aşer, G., umaş tasarımı ve analizi, Milli Eğitim asımevi,983 5. Lu,W.M., Tung,.L., 996, Fluid flow through basic weaves of monofilament filter cloth, Textile Research Journal, 66(5):3-30. u araştırma, ilim urulumuz tarafından incelendikten sonra, oylama ile saptanan iki hakemin görüşüne sunulmuştur. Her iki hakem yaptıkları incelemeler sonucunda araştırmanın bilimselliği ve sunumu olarak Hakem Onaylı Araştırma vasfıyla yayımlanabileceğine karar vermişlerdir. TESTİL ve ONFESİYON /009