Hollow Yarn and Production Methods

Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 3, No: 2, 2009 (50-57) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 3, No: 2, 2009 (50-57) TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:xxx-xxx (Derleme) (Review) Đçi Boş Đplikler ve Üretim Yöntemleri Gizem Celep * ve Mehmet Dayık ** * Uşak Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, UŞAK ** Süleyman Demirel Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, ISPARTA gizem.alasehirli@usak.edu.tr Özet Tekstil sektöründeki gelişmelere bağlı olarak üreticiler insanların konfor ve zevklerine uygun yeni ürün arayışlarına girmişlerdir. Yeni ürünlerin elde edilebilmesi amacıyla değişik yapı ve özelliklerde lifler kullanılarak, değişik tekniklerle farklı yapılarda ipliklerin üretilmesine yönelik çeşitli çalışmalar yürütülmektedir. Özlü iplikler (core yarn) ve içi boş iplikler bu kapsamda üretilen ipliklerdir. Đçi boş iplik üretiminde öncelikle merkezinde PVA filamenti ve etrafında pamuk lifleri sarılı özlü iplik yapısı oluşturulmaktadır. Đplik merkezinden suda kolayca çözünebilen PVA filamentinin ayrılmasıyla, içi boş iplik yapısı elde edilmektedir. Bu sayede iplik içerisindeki hava boşlukları artmakta ve konvansiyonel pamuk ipliklerinin özellikleri geliştirilmektedir. Anahtar Kelimeler: Đçi boş iplik, özlü iplik, poli(vinil alkol), friksiyon iplik eğirme sistemi, ring iplik eğirme sistemi. Hollow Yarn and Production Methods Abstract Depending on developments in the textile industry, producers have tried to find new products that are suitable for human s comfort and pleasure. In order to get new products, various studies are conducted concerning the production of yarns with different structures by variant technics. Core yarns and hollow yarns are produced in this concept. In hollow yarn spinning, the yarn is spun with a PVA filament in its core and cotton fibers are wrapped on this core. Hollow yarn structure is created by extracting PVA from the yarn center. By this way, the air space in the yarn structure is increased and properties of the conventionel cotton yarns are improved. Keywords: hollow yarn, core yarn, poly (vinyl alcohol), friction spinning system, ring spinning system. 1. GĐRĐŞ Tekstil endüstrisinde yeni ürünlerin elde edilebilmesi amacıyla, çeşitli lifler kullanılarak değişik tekniklerle farklı yapılarda ipliklerin üretilmesine yönelik pek çok çalışma yürütülmektedir. Özellikle 1980 li yıllardan sonra lif çeşitliliğindeki artışlar sonucu tekstilde hammadde yelpazesi genişlemiş; bu durum ise yeni ürünlerin elde edilmesi bakımından avantaj sağlamıştır. Özlü ve içi boş iplikler bu kapsamda üretilen ipliklerdir. Özlü iplik iki farklı özellikteki bileşenin özelliklerinden aynı anda optimum ölçüde yararlanabilmek için geliştirilmiş öz ve manto liflerinden oluşan bir iplik yapısıdır (Şekil 1). Bu ipliklerde öz kısmı, yüksek mukavemet ve diğer fonksiyonel özellikleri sağlarken, manto kısmı geleneksel görünüm, tutum ve konfor özelliklerini yerine getirmektedir. Genellikle ipliklerin özünde filament, manto kısmında ise kaplama görevi gören kesikli lifler kullanılmaktadır [1, 2]. Bu makaleye atıf yapmak için Celeb G., Dayik M., Đçi Boş Đplikler ve Üretim Yöntemleri Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 3(2) 50-57 How to cite this article Celeb G., Dayik M., Hollow Yyarn and Production Methods Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 3(2) 50-57

Celeb G., Dayik M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Manto Öz Şekil 1. Özlü Đplik Bileşenleri[3] Đçi boş iplikler, öz kısmında suda kolayca çözünebilen PVA filamentinden, manto kısmında pamuk liflerinden oluşan özlü iplik yapılarıdır. Özlü iplik üretiminden sonra iplik merkezinden PVA filamentinin uzaklaştırılmasıyla içi boş iplik yapısı oluşmaktadır [4, 5, 6, 7]. PVA yapısında bulunan hidroksil grupları sayesinde (Şekil 2) sıcak suda kolaylıkla çözünmektedir [8]. Şekil 2. Poli(vinil asetat) ın NaOH ile sabunlaştırılmasıyla elde edilen PVA yapısı [9]. Đplik özünden PVA filamentinin uzaklaştırılmasıyla birlikte iplik merkezinde boşluk oluşmaktadır (Şekil 3). Özün uzaklaştırılması manto tabakası ile öz tabakası arasındaki iç kuvvetlerin kalkmasına ve Şekil 4 te görüldüğü gibi örtü liflerinin iplik merkezine doğru bir miktar göç etmesine sebep olmaktadır. Böylece hacimli bir iplik yapısı elde edilmektedir. Konvansiyonel pamuk ipliklerine göre daha hacimli ve yumuşak bir yapıya sahip olan içi boş iplikler, yüksek ısı tutabilme yeteneğine sahiptir. Ayrıca bu iplikler boşluklu yapıları nedeniyle fazla miktarda su emebilme ve hızlı kuruma özelliği göstermektedir [4]. 51

Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Đçi boş iplikler ve Üretim Yöntemleri Şekil 3. Đçi Boş Đplik Yapısı [10] Şekil 4. Đçi Boş Đplik Enine Kesitleri (A) Özlü Đplik Enine Kesiti (B) Đçi Boş Đplik Enine Kesiti (Dy = Đplik Çapı, D PVA = PVA Đpliğinin Enine Kesiti, Dh = Boşluk Çapı)[6] 2. ĐÇĐ BOŞ ĐPLĐK EĞĐRME TEKNĐKLERĐ Đçi boş iplik eğirme, iplik merkezindeki lif paket yoğunluğunun azaltıldığı bir tekniktir [4, 5, 7]. Đçi boş iplik yapısı temelde özlü iplik yapısında olduğu için, özlü iplik üretiminin gerçekleştirildiği tüm eğirme teknikleri ile gerçekleştirilebilir. Özlü iplikler open-end rotor, friksiyon, ring ve hava jetli iplik eğirme sistemleri ile üretilebilmektedir, ancak literatürde içi boş ipliklerin friksiyon ve ring iplikçilik sistemlerinde eğrilmesi ile ilgili çalışmalara rastlanmıştır. 2.1. Friksiyon Đplik Eğirme Sistemi Friksiyon iplik eğirme sistemleri geniş hammadde kullanımı sayesinde değişik tipte iplik üretimine yüksek iplik çıkış hızları ile olanak sağlamakta, yüksek performanslı kompozit yapılar için çok bileşenli (örnek olarak hibrit iplik) iplik üretimini yapabilmektedir [11]. Bu avantajları sayesinde konvansiyonel iplik eğirme sistemleri ile mümkün olmayan bazı üstün iplik özelliklerini ortaya çıkarmaktadırlar. 52

Celeb G., Dayik M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Dref-3 özlü iplik eğirme sisteminde, özde bulunan filament, eğirme işlemi sırasında büküm almaz. Delikli eğirme silindirleri tarafından sağlanan hava emiş basıncı ile açıcı silindir tarafından açılan manto lifleri, eğirme silindir yüzeyine tutunur. Eğirme silindirlerinin dönüşü ile meydana gelen sürtünme sonucunda mantodaki lifler özdeki filament etrafına sarılır ve özlü iplik yapısı oluşur [2]. Dref ipliklerinin özünde genellikle filament, manto kısmında ise kesikli lifler kullanılmaktadır [2]. Merati ve Okamura Dref iplik eğirme makinesinde içi boş iplik üretmek amacıyla yapmış oldukları çalışmalarında merkezdeki öz liflerinin daha sonraki işlemlerde çözünmesinden dolayı özde filament iplik kullanılmasının daha etkili olacağını belirtmişlerdir. Bu amaçla farklı yüzdelerde PVA filamenti içeren özlü iplikler üretmişler ve daha sonra PVA uzaklaştırma işlemini gerçekleştirerek içi boş iplikler elde etmişlerdir. Elde ettikleri ipliklerdeki PVA içeriğinin maliyet ve iplik hacimliliği açısından %40 ı geçmemesi gerektiğini vurgulamışlardır. Ayrıca içi boş ipliklerin germe işlemine maruz kaldıklarında iplik merkezindeki boşluğun tamamen kapandığını ve kompakt bir hale dönüştüğünü (Şekil 5), dolayısıyla PVA filamentinin bir yüzey oluşturulduktan sonra iplik merkezinden uzaklaştırılmasının faydalı olacağını belirtmişlerdir [6]. Şekil 5. Gerilmiş Haldeki Đçi Boş Đpliklerin Enine Kesit Görüntüleri [6] Merati ve Okamura yapmış oldukları diğer bir çalışmada konvansiyonel ipliklerle içi boş iplik özellikleirini karşılaştırarak, eksenel ve yanal kuvvetlerin içi boş ipliklerin geometrik yapılarına etkilerini incelemişlerdir [7]. Bununla birlikte merkezden PVA filamenti uzaklaştırılmış içi boş ipliklerde, PVA içeriğinin iplik mukavemetine önemli bir etkisinin olmadığını yani bu ipliklerin boşluklu yapılarının mukavemeti etkilemediğini bulmuşlardır [5]. 2.2. Ring Đplik Eğirme Sistemi Ring iplik eğirme, kısa stapel iplik üretiminde yaygın olarak kullanılan, standartlaşmış bir tekniktir. Bu durum pek çok araştırmacıyı, ring iplik eğirme sistemlerinde özlü iplik üretiminin araştırılmasına sevk etmiştir [12]. Babaarslan ve Su ve ark. elastik özlü ipliklerin enine kesit yapılarını ve öz filamentinin besleme açısının özlü iplik yapı ve performansı üzerine etkilerini incelemişlerdir [13, 14]. Yine Babaarslan ve Tüzün modifiye edilmiş ring iplik makinesinde özde elastan, mantosunda poliester/ viskoz lifleri içeren özlü iplikler üretmişler ve bu ipliklerin fiziksel özelliklerini incelemişlerdir [15]. Ayrıca konuyla ilgili Kakvan ve arkadaşları ring iplik eğirme makinesinde çeşitli modifikasyonlar yaparak 53

Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Đçi boş iplikler ve Üretim Yöntemleri elastan özlü yün/polyester iplikler üretmişler, bu ipliklerin tüylülük, mukavemet ve kopma uzaması gibi özelliklerini incelemişlerdir [16]. Özlü iplik üretim sistemi, esas olarak, modifiye edilmiş ring iplik eğirme makinelerinde, filament çekirdek üzerine doğal veya kimyasal elyaf sarılması temeline dayanmaktadır. Kısa stapel lifler ile filament, çekim sisteminin ön silindir çiftinin kıstırma noktasında birbirleri ile birleşmektedirler. Filamentin çekim sistemine beslenebilmesi için ring iplik eğirme makinesine ilave bir besleme tertibatı eklenmektedir. Özlü iplik yapısı Şekil 6 da da görüldüğü gibi ring iplik makinelerinde çok az ya da hiç değişim gerektirmeyen iplik yapısıdır [17]. Şekil 6. Ring Đplik Makinesinde Özlü Đplik Eğrilmesi [17]. Ring iplik makinelerinde özlü iplik üretimi yapılabilmesi için özde bulunacak olan filamenti sevk eden bir cağlık; bu filamenti iplik içinde olması gerekli miktarlarda ayarlayabilen ve hız ayarları ring iplik makinesi hız ayarlarıyla ilişkili olan tansiyon düzenleyici, özdeki filamenti iplik oluşmadan önce çıkış silindiri ve büküm veren iğden önce sisteme dahil eden v yivli kılavuz sisteminden oluşan aparatlara ihtiyaç vardır [18]. Đyi bir özlü iplik üretimi için olması gereken önemli unsurlar üretimin kontrollü bir şekilde yapılması ve filament besleme gerilimlerinin üretim boyunca sabit tutulmasıdır. Merkeze beslenen filamentin gerginliği iplik içinde filamentin izlediği yolu önemli bir şekilde etkilemektedir. Filament besleme oranın değişmesiyle filament tansiyonu değişmekte ve böylece özlü ipliğin yapısı Şekil 7 de görüldüğü gibi farklılık göstermektedir [19]. 54

Celeb G., Dayik M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Şekil 7. Çeşitli Filament Besleme Oranları Altındaki Tipik Đplik Yapıları (A) Yüksek Filament Besleme Oranıyla Üretilen Đplik, (B) Normal Filament Besleme Oranıyla Üretilen Đplik Görüntüsü [19]. Ring iplik makinelerinde özlü iplik üretimindeki en büyük problem özün tamamen kaplanamaması dolayısıyla barberpole olarak tanımlanan öz etrafındaki doğal lif dış tabaka liflerinin sıyrılmasıdır [20, 21, 22]. Alaşehirli yaptığı yüksek lisans tez çalışmasında öz etrafından doğal lif dış tabakasının sıyrılma problemini önlemek amacıyla ring iplik makinesinde tek fitil beslenen çekim sistemine çift fitil besleyerek PVA özlü pamuk iplikleri üretmiştir. Daha sonra bu ipliklerden örme yüzeyler elde ederek PVA uzaklaştırma işlemini gerçekleştirmiştir. Elde ettiği örme kumaşların su emiciliklerini, konvansiyonel pamuk iplikleri ile üretilmiş olan örme kumaşları ile karşılaştırmıştır. Sonuçta içi boş ipliklerden oluşan örme kumaşların su emicilik değerlerinin daha yüksek olduğunu bulmuştur [23]. Ma ve Xia ise, modifiye edilmiş ring iplik makinelerinde farklı oranlarda PVA filamenti içeren özlü iplikler üretmişler ve PVA filamentinin tamamen uzaklaştırılabilmesi için gerekli zamanı tespit etmeye çalışmışlardır. Ayrıca iplik merkezinden PVA uzaklaştırma işlemi sırasında ipliklerin mukavemetlerindeki değişimleri incelemişlerdir. Suyun kaynama noktasında PVA liflerinin yavaş yavaş çözünmeye başlaması ile birlikte özlü iplik mukavemetinin düşmeye başladığını, daha sonra bir miktar arttığını ve PVA filamentinin tamamen çözündüğü düşünüldüğünde tekrar düştüğünü gözlemlemişlerdir [4]. 3. SONUÇ Đçi boş iplik üretimi özlü iplik üretiminde yaygın olarak kullanılan friksiyon ve ring iplikçilik sistemlerinde kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir. Ancak ring iplik eğirme sisteminde içi boş iplik üretiminde, özlü iplik üretiminde olduğu gibi özde bulunan PVA filamentini sevk edecek bir cağlık ve PVA filamentini iplik merkezine yönlendiren bir V yivli kılavuzdan oluşan küçük modifikasyonlara gerek duyulmaktadır. Đçi boş pamuk iplikleri konvansiyonel pamuk ipliklerine göre daha yumuşak, hacimli ve daha iyi ısı tutma özelliklerine sahiptirler. Đçi boş ipliklerinden üretilen ürünlerin su emicilikleri yüksektir ve çabuk kuruma özelliği gösterirler, bu da iplik merkezinde bulunan boşluktan kaynaklanmaktadır. Bunun anlamı sıcak havalarda vücuttan çıkan terin içi boş ipliklerden üretilmiş kumaşlar tarafından hızlıca emilerek, kumaşların yüzeyine taşınarak buharlaşmasıdır. Bu sebeple içi boş iplikler yüksek kaliteli örme iç çamaşırlarında, havlularda ve spor kıyafetlerinde kullanılmaktadırlar. 5. KAYNAKLAR 55

Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 Đçi boş iplikler ve Üretim Yöntemleri 1. Merati A.A., Konda F., Okamura M., 1998, Filament Pre- Tension Đn Core Yarn Friction Spinning, Textile Research Journal, 68(4), 254-264. 2. Kadoğlu H., Altaş S., 2009, Bazı Eğirme Parametrelerinin Filament Özlü Dref-3 Đpliklerin Mukavemet Özellikleri Üzerindeki Etkisi, Tekstil ve Konfeksiyon, 19, 2, 93-96. 3. http://www.swicofil.com/feinelastcoveredyarn.html 4. Ma H Y., Xia Z P., 2006, Relationships Between Different Preparations of Cotton Hollow Yarn and Water Soluble PVA Extraction, Journal of Donghua University, Vol 23, No. 3, 1-4 5. Merati A.A., Okamura M., 2000, Hollow Yarn in Friction Spinning Part I: Tensile Properties of Hollow Yarn, Textile Research Journal, 70(12), 1070-1076. 6. Merati A.A., Okamura M., 2003, Limits of Hollow Yarn in Friction Spinning, Textile Research Journal, 73(6), 496-502. 7. Merati A.A., Okamura M., 2001, Hollow Yarn Đn Friction Spinning Part II: Yarn Structure And Deformation Under Axial Tension and Lateral Forces, Textile Research Journal, 71(5), 454-458 8. Seventekin N., 2003, Kimyasal Lifler, Ege Üniversitesi Tekstil ve Konfeksiyon Araştırma- Uygulama Merkez Yayını, Đzmir, 104-107 9. Saçak M., 2002, Lif ve Elyaf Kimyası, Bölüm8, Gazi Kitap Evi, 160-162. 10. http://birhorizons.com/fiber.html 11. Ülkü Ş., 2002, Yeni Đplikçilik Sistemleri, Bölüm 2, Uludağ Üniversitesi Yayınları Bursa, 5-29 12. Hee W. Yang, Hyung J. Kim, Cheng Y. Zhu and You Huh., 2009, Comparisons Of Core-Sheath Structuring Effects On The Tensile Properties Of High-Tenacity Ring Core-Spun Yarns, Textile Research Journal, 79, 453 460. 13. Babaarslan O., 2001, Method of Producing a Polyester/Viscose Core-Spun Yarn Containing Spandex Using a Modified Ring Spinning Frame, Textile Research Journal, 71, 367 371. 14. Su Ching-Iuan, Maa Meei-Chyi, and Yang Hsiao-Ying., 2004, Structure and Performance of Elastic Core-spun Yarn, Textile Research Journal, 74, 607 610. 15. Babaarslan O., Tüzün Z., 2000, Core-Spun Properties, Textil. Asia, 31(12), 29 31. 16. Kakvan A, Shaikhzadeh Najar S., Ghazi Saidi R. and Nami M., 2007, Effects Of Draw Ratio And Elastic Core Yarn Positioning On Physical Properties Of Elastic Wool/Polyester Core-Spun Ring Yarns, Journal of The Textile Institute, Vol. 98 No. 1, 57 63 17.Örtlek H., Babaarslan O., 2002, Elastan Đçerikli Kombine Đplik Üretimi ve Bu Đpliklerin Kullanımında Karşılaşılan Problemler, Tekstil&Teknik Dergisi, Sayı 212, 114-138. 18. http://www.pintersa.com/index/index.htm. 56

Celeb G., Dayik M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2009 (2) 50-57 19. Zhang H., Xue Y., Wang S., 2006, Effect Of Filament Over-Feed Ratio On Surface Structure Of Rotor-Spun Composite Yarns, Textile Research Journal, Vol.76, 923. 20. Pourahmad A, Johari M. S., 2009, Production Of Core-Spun Yarn By The Three-Strand Modified Method, The Journal Of The Textile Institute Vol. 100, No. 3, 275 281. 21. Yeşilkütük N., 2000, Ring Đplik Makinelerinde Sargılı Đplikleirn (Core Yarn) Eğrilmesinde Bazı Üretim Parametrelerinin Đplik Özelliklerine Etkilerinin Đncelenmesi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 75s 22. Sawhney A.P.S., Robert K., & Ruppenicker G.F, 1989, Device For Producing Staple-Core/Cotton- Warp Ring Spun Yarns, Textile Research Journal, 59, 519 524. 23. Alaşehirli G., 2009, Ring Đplik Eğirme Makinesinde Đçi Boş Đplik(Hollow Yarn) Eğirme Tekniklerinin Araştırılması ve Đplik Özelliklerinin Đncelenmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 115s 57