COMPACT İPLİKÇİLİK (Daha az tüylü ve daha mukavemetli iplikler) İplikçilik alanında yeni geliştirilen sistemler devamlı olarak ring iplik eğirme sistemiyle mukayese edilmektedir. Bunun sebebi, ring ipliklerinin bazı kalite özellikleri açısından iyi olması ve sistemde, hammadde ve numara sınırlaması olmamasıdır. Ancak bu tür avantajlarına rağmen ring iplik eğirme sistemi de her yönüyle mükemmel değildir. Özellikle eğirme sırasında oluşan eğirme üçgeni, ipliklerin bazı fiziksel özelliklerini olumsuz etkilemektedir. Bu sebeple yapılan çalışmalar sonucunda bu sorunu giderici kompakt iplik eğirme sistemi ortaya çıkmıştır. Kompakt iplik eğirme sistemi, ring iplik makinesinde çekim sisteminin modifikasyonu sonucu oluşmuştur. Sistemde lifler çekim sistemi sonunda hava yardımıyla yoğunlaştırılmakta ve böylelikle liflerin büküm bölgesine dağılmadan, birbirlerine daha paralel ve sıkı bir biçimde girmeleri sağlanmaktadır. Liflerin bu şekilde bükülmeleri ile, daha mukavim ve daha az tüylü ipliklerin eğrilmesi mümkün olmaktadır. İplik üretiminin makinelerle ve seri bir biçimde yapılmasına yaklaşık günümüzden 200 yıl önce başlanmıştır. İlk iplik üretimi yapan makine, 1800 li yılların başında bulunan ve sanayide 1850 li yıllarda kullanılmaya başlanan ring (bilezikli) iplik eğirme makinesidir. Ring iplik eğirme makinesi o tarihten günümüze kadar üzerinde yapılan bazı iyileştirme ve modifikasyon işlemleri dışında temel iplik eğirme prensibi bakımından pek değişikliğe uğramamıştır. Ring iplikleri, alternatif eğirme teknikleriyle üretilen iplikler karşısında üstünlüğünü ve bir karşılaştırma unsuru olma özelliğini günümüze kadar korumuştur. Alternatif eğirme sistemlerinin, iplik özellikleri, numara sınırlaması, kullanılan hammadde ve son ürün kullanım alanları gibi bir takım kısıtları varken, ring eğirme sisteminde bu kısıtlardan çok fazla söz edilemez. Ancak ring iplikleri mevcut iplik tipleri içerisinde en iyi özelliklere sahip olmalarına rağmen yine de mükemmel değildir. Bunun sebebi ise eğirme geometrisi içerisinde yer alan eğirme üçgeni dir. Ring iplik makinesinde son çekim silindir çiftinin kıstırma noktası ile ipliğin büküm almaya başladığı nokta arasında kalan bölge eğirme üçgenini oluşturur (Şekil.1-a). Çekim sisteminde B genişliğinde akan lifler, Şekil.1-a da da gösterildiği gibi kıstırma noktasının hemen ardından oluşan eksenel gerginliğin etkisiyle bir daralmaya uğrayacak ve b genişliğine düşecektir. Yapılan çalışmalar buradaki b genişliğinin, eksenel gerginlikle (P) ters orantılı olduğunu göstermiştir. Buradan hareketle, ring eğirmede beslenen liflerin B genişliğinin, normal şartlar altında eğirme üçgeni genişliğinden b daha büyük olacağı söylenebilir. Dolayısıyla, eğirme üçgeni son çekim silindirini terk eden bütün lifleri kapsayamayacaktır. Böylelikle, Şekil.1-a da da gösterildiği gibi pek çok çevresel lif uçuntu olacak veya büküm almaya başlamış liflere gelişigüzel tutunacaktır. Liflerin gelişigüzel tutunmalarından dolayı iplik bünyesinden fazla lif ucu dışarıya doğru çıkacak ve sonuçta hem mukavemet kaybı hem de ileriki zamanlarda daha fazla tüylenme etkisiyle karşılaşılacaktır. Şekil.1 de şematize edilen eğirme üçgeni tam olarak incelediğinde, eksenel P kuvvetinin b genişliğinde akarak eğirme üçgeni sahasına giren liflerden, dış taraftakileri çok daha fazla etkilediği gözlemlenmektedir. Lifler eğirme üçgeni sahasına b genişliğinde girdiğinde, merkezdeki liflere sadece eksenel yönde bir çekme kuvveti uygulanırken, kenar liflere aynı zamanda merkeze doğru bir germe
kuvveti binmektedir. Şekil.1-b incelendiğinde, h kenar lifinin aslında h1 yolunu izlemesi gerekirken, iplik üzerinde eksenel yönde bulunan kuvvetin etkisiyle h1-1 yolunu izleyerek iplik bünyesine katıldığı görülmektedir. Bu sırada üzerine fazladan ve düzensiz bir gerilim yüklenmektedir. Bu noktada yapılan çalışmalar göstermiştir ki, buradaki gerilim eğirme üçgeninin dışına doğru maksimum düzeye çıkmaktadır. Eğirme üçgenindeki bu düzensiz gerilim dağılımından dolayı, iplik bünyesinde bulunan lifler farklı gerilimler altındadır. Sonraki işlemlerle iplik bir kuvvete maruz kaldığında, eğirme üçgeninde fazla gerilimle iplik bünyesine yerleşen lifler ilk önce kopacaktır. Bunun anlamı, ipliği oluşturan liflerin bir kuvvetle karşılaştıklarında aynı anda değil de, bireysel olarak ve tek tek koptuklarıdır. Bu da, bir ipliğin toplam mukavemetinin, ipliği oluşturan liflerin toplam mukavemetinden neden daha düşük olduğunu açıklamaktadır. (a) (b) Şekil 1. a-çekim sistemi çıkışında oluşan eğirme üçgeni ve eğirme üçgeninde lif dağılımı, b-eğirme üçgeni boyutu Sonuç olarak, ring iplik eğirme sisteminin eğirme geometrisi içerisinde bulunan eğirme üçgeni, hem iplik bünyesindeki liflere farklı gerilimler yükleyerek iplik mukavemetini etkilerken, hem de düzgünlük ve tüylülük gibi parametreleri de etkilemektedir. Ring iplik eğirme makinesi üzerinde son yıllarda bu olumsuzluğu ortadan kaldırıcı yönde çalışmalar yapılmış ve ITMA 1995 fuarında yeni bir eğirme sistemi tanıtılmıştır. Bu yeni sistem ring iplik makinesinin modifikasyonu sonucu ortaya çıkan ve eğirme üçgenini ortadan kaldıran bir sistem olarak piyasaya sürülmüştür. Eğirme Geometrisi ve Kompakt Eğirme Prensibi Almanya Denkendorf taki Tekstil Araştırma Enstitüsü (ITV) nde eğirme üçgenindeki kenar liflerinin mukavemetini ölçmek için özel bir düzenek geliştirilmiş ve bu liflerin mukavemetinin, oluşan iplik mukavemetinin %50-60 ı arasında olduğu saptanmıştır. Bu veriden hareketle, bu üçgenin eğirme işleminin en zayıf noktası olduğu söylenebilir. Yapılan araştırmalar sonucunda, eğirme üçgeninin ortadan kaldırılması veya minimize edilmesi ile, bazı fiziksel iplik özelliklerinde olumlu gelişmeler olacağı kanısına varılmıştır. Çünkü eğirme işlemi sırasında eğirme üçgeni oluşumunun engellenmesiyle, ipliğin dış kısmındaki lifler dahi daha az gerilerek iplik yapısına çoğunlukla katılacak ve bu sayede mukavemette artış olurken, tüylülük değerinde de azalmalar olacaktır.
Şekil.1-a da gösterildiği gibi, kıstırma bölgesi öncesinde (çekim bölgesinde) lifler B genişliğinde akmaktadırlar. B genişliği, fitilin büküm sayısı, iplik numarası ve çekim oranı gibi faktörlere bağlıdır. Kıstırma noktasını terk eden lifler, bir araya toplanarak bükülmeye başlarlar. İşte bu noktada eğirme üçgeni oluşur. Sabit bir numara ve büküm miktarı için, eğirme üçgeni genişliği olan b, eğirme gerginliğine P bağlıdır. P gerilimi arttıkça b genişliğinin azaldığı deneylerle kanıtlanmıştır. Eğirme üçgeni genişliği ne olursa olsun, B genişliği her zaman b den büyük olacaktır. Eğirme üçgenli bir eğirme durumu Şekil.2-a da gösterilmiştir. Eğirme üçgenin ortadan kalkmasıyla, lif özelliklerinden maksimum düzeyde yararlanabilme imkanı ortaya çıkmaktadır. Bu durum Δ=B - b farkının sıfırlanması veya sıfıra yaklaştırılmasıyla mümkündür. B ve b arasındaki farkın sıfırlanması, B genişliğini azaltmakla mümkün olabilecektir. B genişliğinin azaltılması için çeşitli yollar vardır. Bunlar, fitil bükümünü arttırmak, ana çekim bölgesinde bazı yoğunlaştırıcı elemanlar kullanmak veya çekim bölgesinin ardından aerodinamik yoğunlaştırma işlemleridir. Bu yöntemler içerisinde en uygun çözüm çekim bölgesinden hemen sonra liflerin yoğunlaştırılmasıdır. Çünkü diğer yöntemlerin bazı dezavantajları mevcuttur. İşte kompakt eğirme sisteminin ana prensibi, çekim bölgesinin ardından lifleri yoğunlaştırma esasına dayanmaktadır. Eğirme üçgensiz (kompakt) bir eğirme durumu Şekil.2-b de gösterilmiştir. (a) (b) Şekil.2 a- Eğirme üçgenli eğirme, b- Eğirme üçgensiz eğirme Kompakt eğirme sisteminin gelişimi, eğirme üçgeni tarafından olumsuz etkilenen iplik kalitesinin düzeltilme isteği ile başlamıştır. Sistemi kısaca tanımlamak gerekirse, kısa ve uzun lif iplikçiliğinde kullanılabilen, lifleri hava yardımıyla bir arada tutarak, kompakt bir yapıya kavuşmalarını sağlayan, ring iplik eğirme sisteminin modifiye edilmiş halidir. Liflerin yoğunlaştırılması sayesinde, çekim sistemi çıkışında eğirme üçgeni olmadan iplik çekilebilmekte ve bu sayede lifler birbirine daha iyi tutunabilmektedir. RIETER Kompakt Eğirme Sistemi Kompakt iplik eğirme sistemlerinde tanıtacağımız ilk sistemdir. Rieter firmasının geliştirdiği K44 makinesi bu sisteme göre çalışır. Sistem, bir çift giriş silindiri (1-11), bir çift apronlu silindir (2-21) ve üzerinde iki adet baskı olan (31-32) bir perfore (delikli) tamburdan (3) oluşur. Sistemde ön çekim giriş silindiri ile apronlu silindir arasında, ana çekim ise apronlu silindir ile, perfore (delikli) silindir ve ilk baskısı arasında gerçekleşir. Elyafların yoğunlaşması ise perfore silindir üzerindeki iki baskı silindiri arasında meydana gelir. Yoğunlaştırma işlemi için bu bölgede delikli bir tambur kullanılmaktadır. Delikli tambur üzerinde yaklaşık 80 delik/cm2 bulunur.
Perfore tambur içerisinde, devamlı olarak vakum altında bulunan bir sabit silindir mevcuttur. Sabit silindirin, iki baskı silindiri arasında kalan bölgesinde bir yarık (kanal) vardır. Bu yarığın sayesinde bu bölgede devamlı olarak bir vakum söz konusudur. Çekilerek bu bölgeye giren elyaf demeti delikli silindirin iki baskısı arasındaki mesafede devamlı olarak bir vakumla yoğunlaştırılırlar. Bu şekilde eğirme üçgeni minimuma düşer. Böylelikle aynı büküm sayısına sahip ipliklerde daha fazla mukavemet ve daha az tüylülük elde edilebilir. Sistemde, ana çekim bölgesinde lifler bir çift apronlu silindirle kontrol edilmelerine rağmen, apronların uç kıstırma noktası ile 3-31 ön kıstırma noktası arasındaki mesafe klasik sistemde olduğundan daha büyüktür. Bu mesafeden dolayı yüzen liflerin sayısında artış görülebilir. Bu durum iplik düzgünsüzlüğü üzerine olumsuz etki yapabileceğinden dolayı sistemin, genelde uzun ştapelli lifler için uygun olacağı söylenebilir. Karde malzeme çalışması bu sistemle iyi sonuçlar vermeyebilir. Delikli tamburun delik çapı bir tek lifin çapından oldukça büyüktür (50-100 kat) Bu durum çalışma sırasında liflerin tambur deliklerine kaçmasına ve delikleri tıkamasına sebep olabileceğinden, sistemde çalışılan liflerin belirli bir sertlik değerine sahip olmaları gerekmektedir. Bu nedenle bu sistemin sentetik ve mikro lifler için pek uygun olmayacağı söylenebilir. Sistemdeki baskı silindirleri (31-32) hareketlerini aynı silindirden (3 numaralı delikli silindir) aldıklarından dolayı, bu bölgede elyaf demetinin boyuna yönde gerdirilmesi söz konusu değildir. Oysa buradaki yoğunlaştırma işlemiyle aynı anda uygulanacak bir gerdirme, liflerin boyuna yönlendirilmesi açısından önemlidir. Şekil.3 Rieter kompakt eğirme sistemi Silindir üzerinde bulunan kanal, eğirme yönüne doğru düz veya eğik olabilir. Eğik kanal, yoğunlaştırılacak elyaf demetine çapraz bir kuvvet uygulamakta ve elyaf demeti bu sayede kendi ekseni etrafında dönebilmektedir. Bu dönüşten dolayı lif uçlarının iplik içerisine sarılma durumu artar. Bu durumdan dolayı eğik yarıklar kısa ştapelli elyaf için daha uygundur. Rieter firması elyafı yoğunlaştırma işlemine ComforSpin, bu sistemle elde ettikleri ipliğe ise COM4 iplikleri ismini vermiştir. Sistem katalogları incelendiğinde, firma sistemi kısaca minimum tüylülük ve maksimum mukavemet sloganıyla ifade etmektedirler. Şekil 4 de sistemin çekim sistemine ait kesit görünüşü verilmiştir.
Şekil.4 ComforSpin sistemi tek iğ kesik görünüşü 1. Delikli tambur, 2. Hava emiş sistemi, 3. Alt silindirler, 4. Üst silindirler, 5. Kıstırma silindiri, Rieter Comforspin teknolojisi ile, çeşitli geliştirme aşamalarının ardından piyasanın en fazla iğe sahip makinesini üretmiştir. Comforspin K44 adı verilen kompakt eğirme makinesi, 1200 adetlik iğ kapasitesiyle bu alandaki en uzun makinedir. Ayrıca makine incelendiğinde, dip sarımı olmadan otomatik takım değiştirmesi, ana çekimin ve iplik bükümünün, dişli değiştirmeye gerek kalmadan elektronik olarak ayarlanabilmesi ve otomatik takım değiştirme süresinin kısaltılmış olması, dikkat çeken özelliklerdir. Kompakt İplik Özellikleri ve Sağladığı Avantajlar Kompakt iplikçilikte, liflerin iplik yapısı içerisine daha iyi katılımları sonucunda ipliği oluşturan liflerin büyük bir çoğunluğu iplik özelliklerine katkıda bulunmaktadır. Bunun sonucu olarak konvansiyonel ring ipliği ile karşılaştırıldığında daha az tüylü, daha düzgün yüzeyli, daha mukavemetli, uzama oranı daha yüksek ve daha sıkı iplik yapısı ortaya çıkmaktadır. Kompakt iplikçiliğin, iplik özellikleri ve sağladığı avantajlar bakımından değerlendirilmesi takip eden bölümlerde verilmiştir. İplik Özellikleri Liflerin daha düzgün ve yoğun katılımıyla, hemen hepsi iplik mukavemetine katkı sağlayacak ve bu şekilde oluşan ipliğin mukavemeti daha yüksek olacaktır. Daha önce yapılan çalışmalarda kompakt ipliklerin mukavemet ve uzama(%) değerlerinin konvansiyonel ring ipliklerine göre ortalama %10 - %15 daha fazla olduğu belirtilmiştir. Liflerin daha düzgün yerleşimlerinden dolayı iplik düzgünsüzlüğü daha azdır, başka bir deyişle kompakt iplikler daha düzgün bir yapıya sahiptir. %100 pamuk ipliği ile yapılan bir çalışmada, aynı fitilden çekilmiş klasik ring ve kompakt ipliklerinin düzgünsüzlük değerleri karşılaştırılmış ve kompakt ipliklerin düzgünsüzlük değerleri daha iyi çıkmıştır. Kompakt iplikler klasik ring ipliklerine nazaran daha az iplik hataları (ince ve kalın yer, neps) içermektedirler. İplik tüylülüğünde de kompakt eğirme ile birlikte önemli azalmalar gözlenmektedir. Özellikle literatürde rahatsız edici tüylülük diye adlandırılan ve 3 mm.den daha uzun olan tüylerde, kompakt ipliklerde %65-100 arası azalmalar görülmüştür.
Kompakt ipliklerin aşınma dayanımları daha yüksektir. Ayrıca, kompakt ipliklerde yaklaşık %15-20 daha az büküm vererek konvansiyonel ring ipliğiyle aynı mukavemet değeri yakalanabilmektedir Sağladığı Avantajlar Eğirmede : Kompakt iplik makinesi, üzerindeki ek parçalar nedeniyle normal konvansiyonel bir iplik makinesinden daha pahalıdır. Bunun yanı sıra, aerodinamik sistemi nedeniyle enerji tüketimi de konvansiyonel bir ringden daha yüksektir. Ancak, aşağıda sıralayacağımız avantajlar bu fiyat dengesini kompakt makineler lehine değiştirmektedir. Toplam iplik maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturan hammadde maliyetinin azaltılması kompakt iplikçilikte mümkündür. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki, kompakt iplikçilikte büküm azaltılarak verimliliğin arttırılabileceği gibi, özenli bir taraklama işlemi sonrasında tarama işlemi yapılmadan iplik eğrilebilmekte ve bu sayede penye telefleri azaltılıp, işlem basamakları kısaltılabilmektedir. Eğirme sırasında yaşanan kopuşların büyük bir kısmının eğirme üçgeninde oluştuğunu söylemiştik. Kompakt eğirme sisteminde eğirme üçgeni ortadan kalktığından(veya çok küçüldüğünden) dolayı iplik üretimi sırasında iplik bükümü ve iğ devri belirli bir seviyede tutularak iplik kopuşu %40 oranında azaltılabilmektedir. İplik üretimi sırasında daha az kopuş olduğundan makine verimi artacak ve maliyet düşecektir. Bu durum dokuma ve örme işlemleri sırasında da geçerlidir. Bir iplik tesisindeki uçuntuların yaklaşık %85 inin, eğirme üçgeninin kenarlarında kalan ve buradaki gerilime dayanamayarak kopan lifler olduğu düşünülürse kompakt iplik eğirmedeki uçuntu miktarının ne kadar azaldığı görülebilir. Küçültülmüş eğirme üçgeni sayesinde, bu noktada da bir hammadde tasarrufu söz konusudur. Dokuma Hazırlıkta : Kompakt ipliklerin tüylülük değerlerinin düşük olması ve mukavemetlerinin yüksek olması sebebiyle çözgü çekilmesi sırasında iplik kopuşlarında %30 a varan bir kopuş azalması olmaktadır. Böylelikle randıman artarken, çözgü kopuşlarını bağlamak için daha az personele ihtiyaç duyulmaktadır. Haşıllama işlemi sırasında da kompakt ipliklerin farkı ortaya çıkmaktadır. Kompakt ipliklerde yaklaşık %50 haşıl maddesi tasarrufu ile aynı mukavemette çözgü eldesi mümkündür. Böylelikle hatırı sayılır bir haşıl maddesi tasarrufu söz konusudur. Dokumada : Dokuma sırasında meydana gelen uçuntu miktarı kompakt ipliklerle çalışılırken daha az olmaktadır. Havlu ve battaniye dokumacılığında daha az aşınma ve lif telefi olması sağlanır. Daha iyi mukavemet ve aşınma dayanımları sayesinde kompakt ipliklerde, dokuma işlemi sırasında çözgüde %50 ye atkıda ise %30 a varan iplik kopuşu azalmaları dikkat çekmektedir. Böylece dokuma randımanı ve dolayısıyla üretim artarken, dokuma maliyetti ise önemli ölçüde azalmaktadır. Kompakt iplikler atkıda kullanıldığında, 100.000 atkı atımında rapierli dokuma makinelerinde %33, hava jetli makinelerde ise %45 daha az kopuş olduğu saptanmıştır. Hava jetli bir dokuma makinesinde konvansiyonel ring ipliği kullanıldığında 500-600 metre/dakikalık atkı atımı yapılırken, kompakt ipliklerle 700-800 metre/dakikaya kadar çıkılabilmektedir. Kompakt ipliklerle yapılan bir kumaşın parlaklığı daha fazla, düzgünlük ve mukavemet değerleri daha yüksek, aşınma dayanımları daha yüksek ve boncuklaşma eğilimleri daha düşüktür.
Örmede : Daha az boncuklanma, düşük tüylülük, daha yüksek mukavemet değerleri ve daha iyi çalışabilme nedeniyle kompakt ipliklerin örmede de kullanım alanları artmaktadır. Kompakt iplikler birçok örme işletmesinde parafinlemeden veya daha az parafinlenerek kullanılabilmektedir. Boya-Baskı-Terbiyede : Kompakt ipliklerin azaltılmış büküm değerlerinden dolayı kimyasal madde ve boya alımı daha fazla olmaktadır. Bundan dolayı kullanılan boyar maddede tasarruf söz konusudur. Kompakt ipliklerin ve elde edilen kumaşların yüzeyi baskı ve boyamalar sonucunda klasik ring iplik ürünlerine göre daha yüksek renk parlaklığına ve daha çekici bir görünüme sahip olabilir. SONUÇ Sonuç olarak, kompakt iplik eğirme sistemi, ring iplik eğirme makinesinin üzerinde yapılacak bir takım değişiklikler sonucunda ortaya çıkan bir iplik eğirme sistemidir. Sistemin, ana prensipleri konvansiyonel ring sisteminin aynısıdır. Bu sistem henüz 10 yıllık bir geçmişe sahip olup, halen yaygınlaşmaktadır. Sistemin avantajları maddeler halinde sıralayacak olursak; -Bu eğirme yönteminde liflerin birbirlerine daha iyi tutunmaları sonucunda, iplik mukavemetinde gözle görülür (yaklaşık %10-15) bir artış görülmektedir. -Konvansiyonel ring ipliğine göre bükümü %25 düşürerek aynı sağlamlıkta iplik eldesi mümkündür. Bu sayede bir üretim artışı söz konusudur. -Bu yöntemle elde edilen ipliklerde yaklaşık %50 daha az tüylülük saptanmıştır. -Elde edilen iplik, daha yassı ve ince fakat daha kompakt yapıdadır. -Çözgü kayma dayanımı yaklaşık 2 faktör kadar artmaktadır. -Eğirmedeki lif kırılmaları önemli ölçüde (yaklaşık %50) azalmaktadır. -Aynı iplik bükümü ve aynı sağlamlıkta iplik için daha ucuz pamuk kullanılabilmektedir. -Yün iplikçiliğinde ince lifleri iplik içine itmek mümkün olmaktadır. -Ring iplik makinesindeki uçuntular önemli miktarda azalmaktadır. -Pnömafil telefi %2 lerden, %1 lere, yani yaklaşık yarı yarıya düşmektedir. -İleriki işlem basamaklarında da kalite artışı ve maliyet azaltıcı faktörler sağlanmaktadır. Bu avantajlardan da anlaşılacağı gibi, kompakt iplik eğirme sistemleri önümüzdeki yıllarda, iplik üretim sistemleri içerisinde önemli bir yer alacaktır.