www.teknolojikarastirmalar.com Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2008 (1) 1-9 TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR Makale Rollergin Tipi Çırçır Makinelerinde Ayar Parametrelerinin Lif Kalitesine ve Özelliklerine Etkisi Ayşegül E. Körlü, Güldemet Başal, Mustafa E. Üreyen, Pınar Çelik Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Đzmir ÖZET Pamuk lifinin ülkemiz için ayrı bir önemi bulunmaktadır. Ülkemiz Dünya nın en önemli pamuk lifi ve pamuk ipliği üreticilerinden birisidir. Çırçır işlemi ile pamuk lifleri çekirdeklerinden ayrılarak iplik eğirmeye hazır hale getirilmektedir. Türkiye de yaygın olarak kullanılan sistem Rollergin sistemidir. Pamuk tarımı, pamuk cinsleri, iplik eğirme teknolojisi ve sonrasında tüm tekstil sektörü üzerinde önemli etkileri olan çırçırlama teknolojisi konusunda yapılan bu çalışma ile sektörü ilgilendiren bilgiler elde edilmiştir. Projede farklı yörelerde yetiştirilmiş pamuk tiplerinin çeşitli makine ayar parametrelerinin değiştirilerek çırçırlanması ve en iyi üretim koşullarının saptanması amaçlanmıştır. Bu amaçla dört farklı pamuk tipi ve 3 farklı bıçak silindir ayarı ile çırçır işlemi yapılmıştır. Lif özellikleri ölçülerek istatistiksel değerlendirmeler yapılmış ve en uygun bıçak silindir ayarı tespit edilmeye çalışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Çırçırlama, rollergin, pamuk, lif özellileri 1.GĐRĐŞ Pamuk lifi dünyada en fazla üretilen ve tüketilen doğal liftir. Pamuk lifinin, ülkemiz için de ayrı bir önemi bulunmaktadır. Türkiye Dünya nın en önemli pamuk lifi ve pamuk ipliği üreticilerinden birisidir (Tablo 1). Halen üretilmekte olan pamuğun çoğu, tam ya da yarı işlenmiş tekstil ürünü olarak ihraç edilmektedir. Özellikle son yıllarda Dünya pamuk üretimi, tüketimi, ticareti ve rekabetinde oluşan önemli artış, tekstil sanayinin, pamuk lif özelliklerine olan ilgisini arttırmıştır. Ayrıca, iplik fabrikalarındaki maliyetin %50-85 lik kısmını hammadde oluşturması, tekstil sektöründeki başarı için pamuk iplik yapılabilirlik kriterleri olarak bilinen lif özelliklerinin tam olarak bilinmesini zorunlu kılmıştır. Teknolojisi hızla gelişen tekstil sektörünün, en önemli hammaddesi olan pamuk lifinden beklentileri, teknolojiye bağlı olarak gün geçtikçe değişmektedir. Bu nedenle tekstil sanayinin, öncelikle kullandığı teknoloji ve amaca göre pamuk lifi konusundaki beklentilerini çok açık olarak belirginleştirilmesi, belirginleştirilen bu özelliklerin, standardize edilmesi ve çok doğru olarak saptanması gerekmektedir. Ülkemizde pamukların standardizasyonu, derece yönünden yapılmaktadır. Bu derecelendirme yönteminde pamuğun sadece rengi, yabancı maddesi ve çırçırlanma durumu dikkate alınmaktadır [2].
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 Rollergin Tipi Çırçır Makinelerinde Ayar Parametreleri Dünya pamuk üretimi Tablo 1: Dünya pamuk üretimi ve tüketimi. [1] Dünya pamukttüketimi (Milyon x 480 lb balya) 2005/0 6 2006/07 Ekim 2006/07 Kasım (Milyon x 480 lb balya) 2005/06 2006/07 Ekim 2006/07 Kasım Çin 26,2 29,0 30,0 Çin 45,0 50,0 50,0 ABD 23,9 20,7 21,3 Hindistan 16,5 17,5 17,5 Hindistan 19,2 21,0 21,0 Pakistan 11,8 12,2 12,2 Pakistan 9,9 10,1 9,5 Türkiye 6,9 6,7 6,7 Brezilya 4,7 5,3 5,3 ABD 5,9 5,3 5,2 Özbekistan 5,6 5,5 5,5 Brezilya 5,9 5,3 5,2 Afrika Serbest 4,2 4,4 4,5 AB - 25 2,7 2,4 2,4 Bölgesi Türkiye 3,6 4,3 4,2 Endonezya 2,2 2,2 2,2 Avustralya 2,8 2,2 1,7 Bangladeş 2,2 2,3 2,3 AB - 25 2,5 2,3 1,7 Tayland 2,1 2,1 2,1 Suriye 1,5 1,5 1,3 Meksika 2,1 1,9 2,0 Mısır 0,9 1,0 1,0 Rusya 1,4 1,5 1,4 Türkmenistan 1,0 1,0 1,0 Tayvan 1,2 1,2 1,2 Tacikistan 0,6 0,7 0,7 Güney Kore 1,1 1,1 1,1 Kazakistan 0,7 0,7 0,6 Özbekistan 0,8 0,8 0,8 Diğerleri 7,0 6,7 6,6 Diğerleri 10,0 9,9 9,9 Dünya toplamı 114,1 116,2 115,7 Dünya toplamı 115,9 121,0 120,9 Kaynak: ABD Tarım Bakanlığı Kütlü pamuk girişi, tartım ve tip belirleme Kütlü pamuk deposuna dökme Aspiratörle iletim Separatör (Pamuk ve havanın ayrılması) Ön temizleyici Çırçırlama Lif Çiğit Lif temizleyicide Balyalama Kalite belirleme Yağ fabrikalarında Tohumluk hazırlığı ve kullanımı Serbest borsada satış Tekstil sanayinde işleme Şekil 1: Çırçır tesislerinde işlem akışı [3] Çırçırlama genel olarak çekirdeği elyaftan ayırma işlemi olarak tanımlanmakla beraber, çırçırlamanın amacı sadece çekirdeği liflerden ayırmak değil, aynı zamanda lifleri kondisyonlayıp, temizleyip balya haline getirmektir [4, 5, 6]. Pek çok araştırmacı lif ve iplik kalitesine rollergin ve sawgin makineleriyle çırçır prosesinin etkisini araştırmıştır. Cocke, Kirk ve Wesley 1977 de rollergin makinesi ile çırçırlanan pamuk liflerinin ortalama 2
E. Körlü, A; Başal, G.; Üreyen, M. E. ; Çelik, P. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 lif boyunun daha yüksek ve neps ve kısa lif miktarının daha az olduğunu, ancak toz miktarının daha fazla olduğunu belirtmişlerdir. Griffin ve Columbus, çalışmalarında, sawgin e göre rollergin ile çırçırlanmış pamuklarda daha fazla toz olduğunu belirtmişlerdir. Shete ve Sundaram, iki çırçır makinesini karşılaştırmışlar ve sawgin de çırçırlanan pamukların daha düzgün ama daha nepsli ve harman hallaç makinesinde daha fazla telef çıktığını söylemişlerdir. Harmancıoğlu, farklı çırçırlardan elde edilen lif ve iplik özelliklerini araştırmıştır. Çalışmasında dört farklı pamuk tipi kullanarak rollergin makinesinde çırçırlanan pamukların efektif uzunlukları ve kısa lif yüzdesi miktarlarının daha iyi olduğunu bulmuştur [4]. Harmancıoğlu 1979 de sawgin pamuklarında düşük mikroner değerlilerin daha iyi temizlenme eğilimi olduğu sonucunu elde etmiştir. Rollergin pamuklarında yabancı madde miktarı sawgin pamuklarına göre daha yüksek bulunmuştur. Sawgin in rollergin e göre daha fazla neps ürettiği belirlenmiş ve tohum kabuğu yüzdesi miktarı değişimi gözlenmiştir. Harmancıoğlu, sawgin pamuklarının daha çok kalın iplik üretimi ve rollergin pamuklarının daha çok ince iplik üretimi için olduğu sonucuna varmıştır. Çırçır prosesinde farklılık iplik mukavemeti üzerinde çok az etkiye sahiptir ve rollergin pamuklarından üretilen iplikler daha iyi görünüme sahiptir. Bunun yanı sıra, Jai Prakash ve arkadaşları (1991), sawgin sistemine göre çırçırlanmış liflerden üretilen ipliklerin daha mukavemetli, daha az ince-kalın yer hatasına sahip ve daha az düzgünsüzlüğe sahip olduğunu ifade etmişlerdir. Hughs ve arkadaşları 1988 de, sawgin pamuğundan yapılan ipliklerden üretilen kumaşlarda (23,4 neps/58 cm 2 ) rollergin pamuklarından üretilenlere göre (17,1 neps/58 cm 2 ) daha fazla neps bulunduğunu belirtmişlerdir.[4]. Mayfield 1989 da, çırçır işlemi tarafından etkilenebilen lif kalite faktörleri arasındaki temel ilişkileri incelemiştir. Nem miktarı çırçırlanan pamuğun değerlerini önemli derecede etkilemektedir. Yüksek miktarda nem içeren pamuk çırçırlandığında, pamuk liflerinin ortalama uzunluğu daha fazla olacaktır, ancak aynı pamuk düşük bir nem miktarı içeriğinde çırçırlanmasına göre daha fazla yabancı madde içerecektir. Çırçır için ideal lif nem içeriği %7 dir. Fakat nem %6-7,5 arası kabul edilmektedir. %5 in altında nem içeren pamuk çırçırlandığında önemli lif zararı meydana gelir ve %7,5 un üzerine nem içeren pamuk çırçırlandığında lif içinde yabancı madde artışı meydana gelebilir ve çırçır kapasitesi azalabilir. Çok yüksek rutubette ayrıca çırçır makinesinde sık sık sıkışmaya neden olabilecektir. Renk ve yabancı madde pamuğun derecelendirilmesinde baskın faktörlerdir. Çırçır işlemi yabancı madde miktarını etkilemekte, ama rengi çok nadir durumlarda çok az etkilemektedir 2. MATERYAL VE METOT Proje çalışmasında, Ege Bölgesinde yaygın olarak yetiştirilen 3 farklı tipte (siyah çekirdek (Nazilli 84), beyaz altın ve karmen) pamuk kullanılmıştır. Yağmurun pamuk kalitesine ve çırçır randımanına etkisini görmek amacıyla ayrıca yağmur yemiş pamuk da incelenmiştir. Türkiye de yaygın olarak kullanılan sistem Rollergin sistemi olduğu için denemeler Sümer tipi Rollergin makinesinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan rollergin tipi çırçır makinesinin temel çalışma elemanları bir adet röle ve iki adet bıçaktır. Bıçaklar röleye paralel olarak pamuğun röleye girdiği tarafa yerleştirilmiştir. Bu bıçaklardan birisi sabit, diğeri hareketlidir. 145 dev/dak ile dönen röle üzerine yapışan pamuklar sabit bıçak ile röle arasından geçerken elyaf ile çekirdek birbirinden ayrılır. Hareketli bıçak ayrılma sırasında çiğitli pamuğu sarsarak ayırma işlemini kolaylaştırır. Makineden saatte 30 35 kg. mahlıç (çırçırlanmış pamuk) alınmaktadır. Rollergin makinesinde lif kalitesi ve çırçır randımanı açısından en uygun şartları tespit etmek amacıyla üç ayrı röle-alt bıçak ayarı ile çalışılmıştır. Üç farklı röle alt bıçak ayarı (15/1000, 18/1000 ve 21/1000 ) kullanılarak 4 tip pamuk çırçır makinesinden geçirilmiştir. Pamuğun nem miktarının çırçır randımanı ve lif kalitesi üzerine etkisi önemli olduğu için çırçır öncesi ve sonrası rutubet değerleri ölçülmüştür (Tablo 2). 3
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 Rollergin Tipi Çırçır Makinelerinde Ayar Parametreleri Tablo 2: Çırçır öncesi ve sonrası hammadde rutubet değerleri. Hammadde Đşlem %Rutubet Siyah çekirdek Çırçır öncesi 8.98 Çırçır sonrası 7.74 Beyaz altın Çırçır öncesi 9,57 Çırçır sonrası 7,71 Karmen Çırçır öncesi 8.83 Çırçır sonrası 6.8 Benekli Çırçır öncesi 9.88 Çırçır sonrası 7.85 Yapılan ayarların çırçır randımanına etkisini belirlemek amacıyla çırçır sonrasında elde edilen döküntü ve lifler tartılmıştır. Bu çalışma kapsamında çırçırlanan liflerin özellikleri Nazilli Pamuk Araştırma Enstitüsünde bulunan Uster HVI 9000 cihazında ölçülmüştür. 3.SONUÇLAR 3.1. Çırçır Randımanı ile Đlgili Bulgular Çırçır randımanı açısından farklı lif tiplerinin, üç ayrı röle-alt bıçak ayarında çalışılması sonucunda Şekil 1 deki değerler elde edilmiştir. Genel olarak, çırçır randımanı açısından 15/1000 ve 18/1000 arasında çok büyük fark yok iken, 21/1000 de çırçır randımanı biraz daha yüksektir. Ancak burada pamuk tipinin çırçır randımanına daha büyük etkisi olduğu görülmektedir. Her koşulda en yüksek çırçır randımanı beyaz altında elde edilmiştir. 43,5 43 Çırçır randımanı (%) 42,5 42 41,5 41 40,5 40 39,5 39 38,5 NAZĐLLĐ 84 BEYAZ ALTIN KARMEN BENEKLĐ Şekil 2: Bıçak ayarının çırçır randımanına etkisi 3.2. Lif Özellikleri ile Đlgili Bulgular Nazilli 84 tipi pamukta 15/1000 lik bıçak ayarında elde edilen çok yüksek değer dışında anormal bir değer görülmemektedir. En düşük değerler benekli pamukta elde edilmiştir. Uster HVI ile ölçülen UHML değerleri Şekil 4 de, üniformite indeksi değerleri ise Şekil 5 de sunulmuştur. Genel olarak en iyi değerler 15/1000 ayarında elde edilmiştir. Nazilli 84 pamuğunda ise, değerler arasında yüksek varyasyon vardır. 15/1000 ayarında çok düşük değer, 18/1000 ayarında da çok yüksek değer elde edilmiştir. Çırçır randımanı bakımından en yüksek değer veren beyaz altın pamuğunda da en yüksek değer 15/1000 ayarında görülmüştür. 4
E. Körlü, A; Başal, G.; Üreyen, M. E. ; Çelik, P. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 Uster HVI cihazından elde edilen üniformite verilerine göre genellikle bıçak ayarı açıldığında değerin yükseldiği görülmüştür. LĐF ĐNCELĐĞĐ (MĐKRONER) ĐNCELĐK (MĐK) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 3,90 4,29 3,59 4,41 4,35 4,11 5,72 4,60 4,55 3,91 3,75 3,42 0,00 Şekil 3: USTER HVI lif inceliği sonuçları LĐF UZUNLUĞU (UHML) UZUNLUK (MM) 31,00 30,00 29,00 28,00 27,00 26,00 25,00 24,00 29,34 29,24 27,76 29,50 28,84 29,46 26,16 30,14 27,01 28,51 28,49 28,30 Şekil 4: USTER HVI üst çeyrek uzunluğu (UHML) sonuçları ÜNĐFORMĐTE ĐNDEKSĐ ÜNĐFORMĐTE (%) 87,0 86,0 85,0 84,0 83,0 82,0 82,7 83,3 83,9 84,1 85,1 85,8 83,5 84,5 84,1 83,8 86,0 84,5 81,0 Şekil 5: USTER HVI üniformite indeksi (%) sonuçları Şekil 6 ve 7 de lif mukavemeti ve lif kopma uzaması sonuçları gösterilmiştir. Uster cihazında elde edilen değerler birbirine çok yakın çıkmıştır. 5
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 Rollergin Tipi Çırçır Makinelerinde Ayar Parametreleri Şekil 8 SFI ölçümü sonuçlarını göstermektedir. Uster ölçümlerine göre bıçak açıklığı SFI değerinde önemli bir farklılık yaratmamaktadır. LĐF MUKAVEMETĐ MUKAVEMET (GR/TEX) 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 29,6 26,3 29,5 30,1 32,0 30,3 28,6 30,3 30,3 30,8 26,6 28,8 Şekil 6: USTER HVI lif kopma mukavemeti (gr/tex) sonuçları LĐF KOPMA UZAMASI 8,0 7,0 6,0 6,3 6,3 6,3 6,0 5,6 5,7 6,2 5,5 6,2 6,1 7,1 6,2 UZAMA (%) 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Şekil 7: USTER HVI lif kopma uzaması (%) sonuçları KISA LĐF ĐNDEKSĐ 12,0 10,0 8,0 10,8 9,8 10,4 8,4 9,4 9,2 9,2 8,8 10,7 9,4 9,4 10,2 SFI (%) 6,0 4,0 2,0 0,0 Şekil 8: USTER HVI kısa lif indeksi (%) sonuçları Şekil 9ve 10 da renk ölçümü ile ilgili sonuçlar sunulmuştur. Benekli pamukların parlaklık değerleri diğer pamuklara göre belirgin biçimde daha düşük çıkmıştır. Bunun sebebinin liflerin yağmurda kalmış 6
E. Körlü, A; Başal, G.; Üreyen, M. E. ; Çelik, P. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Beyaz altın, karmen ve nazilli 84 tipi pamuklarda en iyi değerler 21/1000 bıçak açıklığında elde edilmiştir. Genel olarak yüksek bıçak açıklığında daha yüksek Rd değerleri ölçülmüştür. En yüksek sarılık indeksi ise, Nazilli 84 pamuğunda belirlenmiştir. Şekil 11 de yabancı madde ile ilgili ölçüm sonuçları gösterilmiştir. En düşük döküntü değerleri Nazilli 84 pamuğunda, en yüksek değerler de benekli pamukta gözlenmiştir. Bıçak ayarı 21/1000 e çıkartıldığında döküntü miktarı artmaktadır. PARLAKLIK (Rd) 82,0 80,0 78,0 76,0 74,0 72,0 70,0 68,0 66,0 64,0 74,8 76,1 77,6 78,1 75,2 80,1 76,3 79,0 79,3 70,2 71,2 70,3 Şekil 9: USTER HVI parlaklık (Rd) sonuçları Şekil 10: USTER HVI sarılık (+b) sonuçları DÖKÜNTÜ ADET 120 100 80 60 40 20 45 53 53 57 58 43 12 24 23 79 69 98 0 Şekil 11: USTER HVI döküntü adedi sonuçları 7
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 Rollergin Tipi Çırçır Makinelerinde Ayar Parametreleri Uster HVI cihazında ölçülebilen lif olgunluğu ölçüm sonuçları Şekil 12 de gösterilmektedir. Nazilli 84 tipi pamuklar en yüksek olgunluk değerine sahiptir. Benekli pamukların olgunluk değerleri diğer pamuklardan daha düşüktür. En düşük olgunluk değerleri en yüksek bıçak açıklığında elde edilmiştir. LĐF OLGUNLUĞU 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,76 0,86 0,86 0,85 0,89 0,89 0,87 0,94 0,90 0,89 0,86 0,83 0,82 Şekil 12: USTER HVI lif olgunluğu sonuçları Şekil 13 de Uster HVI cihazı ile ölçülebilen iplik yapılabilirlik indeksi (SCI) sonuçları verilmiştir. Tüm lif özelliklerinin birlikte değerlendirilerek elde edilen SCI değerlerine göre beyaz altın, karmen ve benekli pamuklarda en iyi değerler 21/1000 bıçak açıklığında elde edilmiştir. Nazilli 84 pamuklarında ise en iyi sonuçlar 18/1000 bıçak açıklığında elde edilmektedir. ĐPLĐK YAPILABĐLĐR ĐNDEKSĐ (SCI) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 135 125 142 141 148 154 115 144 137 139 139 141 Şekil 13: USTER HVI iplik yapılabilirlik indeksi (SCI) sonuçları Sonuç olarak; elde edilen lif inceliği, lif mukavemeti, renk ve olgunluk değerlerinin bazılarında farklılıklar görülmüş olsa da, bu değerlerin pamuğun çırçırlanmasından kaynaklanmadığı bilinmektedir. Lif uzunluğu ve üniformitesi değerleri çırçır işleminin değerlendirilmesinde kullanılabilecek en önemli kalite parametreleridir. Rollergin çırçır makinesinde yapılan bıçak ayarının lif kalite değerlerini etkilediğini, ancak bu etkinin çok yüksek olmadığını göstermektedir. Çalışılan her pamuk tipi için yapılacak ayara denemeler sonucunda karar verilmesi gerektiği görülmüştür. Çırçır makinesi, imalatı sırasında standart olarak 15/1000 bıçak ayarında yapılmaktadır. Ancak elde edilen sonuçlar bıçak ayarının bir miktar daha arttırılmasının değerlerde az da olsa iyileşme yarattığını göstermiştir. Çırçır randımanı açısından da 21/1000 bıçak ayarında diğer ayarlara göre yüksek randıman elde edilmektedir. 8
E. Körlü, A; Başal, G.; Üreyen, M. E. ; Çelik, P. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (1) 1-9 TEŞEKKÜR Bu çalışma Ege Üniversitesi araştırma fon saymanlığının 04/MÜH/037 nolu projesidir. Lif özelliklerinin ölçülmesinde cihazlarının kullanılmasına olanak sağlayan Nazilli Pamuk Araştırma Enstitüsün e teşekkür ederiz. KAYNAKLAR 1. http://www.cottoninc.com/marketinformation/monthlyeconomicletterturkishtranslation 2. Gençer, O., Yüksek, Đ., Boyacı, K., Sawginden Elde Edilip Sondaj Yöntemi ile Standart Extra, Standart 1 Beyaz, Standart 1 Hafif Benekli Olarak Derecelendirilmiş Lif Pamukların (Gossypium hirsutum L.) Tek Balya Kontrol Sistemi ile Đncelenmesi, 2003, Türkiye VI. Pamuk, Tekstil ve Konfeksiyon Sempozyumu, 24-25 Nisan, Antalya. 3. Koç, E., Yatçı, A., Sawgin Çırçır Makinası Performans Araştırması. Teorik Yaklaşım., Tekstil ve Mühendis, 1996, yıl 10, Eylül-Aralık, sayı:53-54: 27-31. 4. Doraiswhamy, I., Chellamani, P., Pavendhan, A., Cotton Ginning, 1993, The Textile Institute, Textile Progress, Volume 24, Number 2.. 5. http://www.ilo.org/encyclopedia/ 6. http://www.swcgrl.ars.usda.gov 9