Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 3, No: 1, 2009 (71-75) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 3, No: 1, 2009 (71-75) TEK OLOJĐK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:xxx-xxx Derleme (Review) Uster Tensojet ve Tensorapid Test Cihazlarının Test Parametreleri ve Çalışma Prensiplerinin Karşılaştırılması Devrim SOYASLA Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu, Tekstil Bölümü, Isparta Özet Elyaf mukavemeti tespiti, tek bir lifin mukavemetini ölçmek veya demet halindeki liflerin mukavemetini ölçmek sureti ile yapılmaktadır. Tek bir lifin mukavemetini ölçerek yapılan testler, prosedür gereği çok yavaş oldukları için genellikle bilimsel araştırmalarda ve çoğunlukla kimyasal lifler için kullanılmaktadır. Tekstil liflerinin mukavemet tayinlerinde kullanılan metot, testlerin sonuçlarını değerlendirirken önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada, uster tensojet ve tensorapid test cihazlarının test parametreleri ve çalışma prensiplerinin karşılaştırılması üzerinde durulmuştur. Anahtar Kelimeler: Lif mukavemeti, mukavemet testleri, Uster Comparing Test Parameters and Principles of Uster Tensojet and Tensorapid Abstract Fiber strength can be considered by measuring the strengths of the individual fibers or bundles of fibers. Due to the strength tests for the individual fibers are so slow, these tests are usually used for scientific researches and for man-made fibers. The method used for determining the strength of textile materials, plays an important role during the evaluation of the test results. For that reason, comparison of test parameters and principles of uster tensojet and tensorapid test equipments are studied in this study. Key Words: Fiber strength, strength tests, Uster 1. GE EL BĐLGĐ Tekstil materyallerinin fiziksel özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan yöntem ve cihazlar test sonuçları üzerinde önemli bir rol oynamaktadır. Dolayısıyla test edilmek istenilen materyalin cinsi, kullanım yeri vs gibi özellikler göz önünde bulundurularak en uygun test cihazı belirlenmelidir [1, 2, 3, 4, 5]. Elyaf mukavemeti ile ilgili olarak bir tekstil lifinin kuvvet-uzama eğrisi, o lifi uzatarak ve boydaki her artışa denk düşen gerilimi ölçmek sureti ile bulunabilir. Tekstil liflerinin uzama ve kopma noktalarının zamanla birlikte değişimi nedeniyle numunenin uzatılması için kullanılan metot, testlerin sonuçlarını değerlendirirken önemli bir rol oynamaktadır. Elyaf mukavemeti tespiti, tek bir lifin mukavemetini ölçmek veya demet halindeki liflerin mukavemetini ölçmek sureti ile Bu makaleye atıf yapmak için Soyaslan, D., Karbon Fiber Takviyeli Termoplastik Kompozitlerde Ara Yüzey Dayanımının Arttırılmasında Kullanılan Yöntemler Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 3(1)71-75 How to cite this article Soyaslan, D., Comparing Test Parameters and Principles of Uster Tensojet and Tensorapid Electronic Journal of Textile Technologies, 2009, 3 (1) 71-75
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2009 (1) 71-75 Uster Tensojet ve Tensorapid Test Cihazlarının Test Parametreleri ve yapılmaktadır. Tek bir lifin mukavemetini ölçerek yapılan testler, prosedür gereği çok yavaş oldukları için genellikle bilimsel araştırmalarda ve çoğunlukla kimyasal lifler için kullanılmaktadır. Herhangi bir metodun belirleyici özellikleri; numuneyi tutan çeneler, kullanılan numune, kuvvet ve uzamayı artıran metot ve kuvvet-uzama eğrisini elde edebilmek için bu değerleri kaydeden bir araçtan meydana gelmektedir. Tek bir lifin mukavemetini ölçmek amacıyla kullanılan test cihazları, üç farklı prensibe göre çalışmaktadırlar. Bunlar; Sabit uzama hızı ile (Constant Rate of Extension, CRE), Sabit yükleme hızı ile (Constant Rate of Loading, CRL), Sabit çapraz hız ile (Constant Rate of Traverse, CRT), Bugün piyasada en çok kabul gören cihazlar CRE prensibine göre çalışan cihazlardır [6]. Uster Tensojet ve Uster Tensorapid test cihazları da bu prensibe göre çalışmaktadırlar. Materyal cihaza yerleştirildikten sonra testin yapılması, verilerin kaydedilmesi, kopan materyalin çıkarılması ve yeni materyalin yerleştirilmesi işlemeleri cihazın kendisi tarafından yapılmaktadır. 1.1. Cre Prensibi Mukavemet ölçümlerinde test şartlarını standardize etmek yerine, test boyunca numuneye sabit oranda bir kuvvet uygulamak veya uzamaya maruz bırakmak daha doğrudur. CRE prensibine göre, Şekil 1 ve Şekil 2 de görüldüğü üzere iki çene arasına yerleştirilen numune sabit uzamaya maruz kalmaktadır. Numune üzerindeki gerilim başlangıçta sıfırdır. Alt çenenin aşağıya doğru sabit hızla hareketiyle, numune üzerine uygulanan gerilim numune kopuncaya kadar artmaktadır. Böylece uzama, kuvvet artmasına neden olmaktadır. Uzama Strain Ölçer gauge Electronic Elektronik circuit Devre Kol Bar Lif Fibre Kaydedici Recorder Şekil 1. CRE prensibine göre iki çene arasına yerleştirilen numune [6] R R A A B B Şekil 2. CRE dinamometresindeki iletim prensibi [7] 72
Soyaslan, D. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2009 (1) 71-75 En basit ve en açık metotlarda bile, numune uzaması ile kuvvet-ölçer veya kuvvet-kontrol sistemi arasındaki bağlantının sağlanması zorluğu vardır. Bu nedenle piyasada en çok kullanılan CRE prensibine göre çalışan test cihazlarının temel özelliği, bir gerilim-ölçer veya farklı bir iletim sistemi formlarından birini içeren, sert ve eğilmez bir kuvvet-ölçer bölümünün bulunmasıdır [8]. Üst çenenin, bu bölüme tutturulmasından dolayı kuvvet ölçümünde kaçınılmaz bir sapma meydana gelmektedir. Fakat bu sapma önemsiz bir değerdedir. Gerilim-ölçerdeki direnç, uzama ile orantılı olarak değişmektedir. Varyasyon Wheatstone köprüsü tarafından hesaplanmaktadır. 2. USTER TE SOJET CĐHAZI DAKĐ PARAMETRELER 2.1. Sayısal Parametreler Kopma Kuvveti (Breaking Force): Numunenin koptuğu andaki kuvvetin değeridir. Kopma Uzaması (Breaking Elongation): Kopma değerindeki uzama miktarıdır. Mukavemet (Tenacity): Numune iplik numarası ile ilişkilendirilmiş kopma kuvvetidir. Kopma Đşi (Breaking Work): Kopma için gerçekleştirilen iş. 2.2. Đstatistiksel Değerler Ortalama Değer, Standart Sapma, Varyasyon Katsayısı, % 95 Güven Seviyesi, En Küçük Değer, En Büyük Değer, Uster Đstatistikleri % si, Zayıf Noktaların Sayısı, 2.3. Grafikler Strok Diyagramı (Stroke Diagram): Kopma kuvveti ve uzama için, Frekans Dağılım Diyagramı (Frequency Distribution Diagram): Kuvvet ve uzama için, Spektrogram: Kuvvet ve uzama için, Kuvvet/Uzama Serpme Diyagramı (Force/Elongation Scotter Plot) 3. USTER TE SORAPĐD CĐHAZI DAKĐ PARAMETRELER 3.1. Sayısal Parametreler Kopma Zamanı (Time to Break): Ölçümün başlangıcından numunenin koptuğu ana kadarki zaman, Kopma Kuvveti (Breaking Force): Numunenin koptuğu andaki kuvvetin değeridir. Kopma Uzaması (Breaking Elongation): Kopma değerindeki uzama miktarıdır. Mukavemet (Tenacity): Numune iplik numarası ile ilişkilendirilmiş kopma kuvvetidir. Kopma Đşi (Breaking Work): Kopma için gerçekleştirilen iştir. Bölgesel Đş (Part Work Done): Kuvvet/uzama eğrisindeki her hangi iki uzama değeri arasında kalan alandır. 73
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2009 (1) 71-75 Uster Tensojet ve Tensorapid Test Cihazlarının Test Parametreleri ve Referans Değerler (Reference Values): Kuvvet/uzama eğrisindeki her hangi on noktanın en büyüğü (tercihe göre kuvvet veya uzama değerlerinden birisi seçilebilir. Modül Değerleri (Modulus Values): Kuvvet/uzama eğrisindeki her hangi bir noktadaki on modul değerinin en büyüğüdür. F Kuvveti (Force F): Kuvvetteki tanımlanmış bir düşüşün, kuvvet değeridir. 3.2. Đstatistiksel Değerler Ortalama Değer, Standart Sapma, Varyasyon Kaysayısı, % 95 Güven Seviyesi, En Küçük Değer, En Büyük Değer, Uster Đstatistikleri % si, Zayıf Noktaların Sayısı, 3.3. Grafikler Strok Diyagramı (Stroke Diagram): Kopma kuvveti ve uzama veya diğer sonuçlar için, Frekans Dağılım Diyagramı (Frequency Distribution Diagram): Kuvvet ve uzama veya diğer sonuçlar için, Kuvvet/Uzama Diyagramı (Force/Elongation Diagram): Bir bonine ait bütün ölçümlerin veya ortalama ölçüm değerinin kuvvet/uzama eğrileri. Modul/Uzama Diyagramı (Modulus/Elongation Diagram): Bir bonine ait tüm ölçümlerin modül eğrileri. 4. TE SOJET VE TE SORAPĐD CĐHAZLARI I KARŞILAŞTIRILMASI 1. Tensojet cihazı stapel iplikler için tasarlanmıştır. Bununla birlikte keten iplikler, katlı iplikler, parafinlenmiş iplikler, ipek iplikler, fantezi iplikler ve yüksek hacimli ipliklerin mukavemet ölçümleri de yapılmaktadır. Tensorapid cihazı ise; stapel ipliklerin yanında, flament iplikler, katlı, elyaf demeti ve kumaş mukavemetinin ölçümünde de kullanılmaktadır. 2. Tensojet cihazında test metodu olarak basit germe testi yapılırken, tensorapid cihazında basit germe testinin yanı sıra, tek iplik testi ve flament iplikler için özel testlerde yapılmaktadır. 3. Tensojet cihazının test hızı 200-400 m/dk. iken, tensorapid cihazının test hızı 0.05-5 m/dk. dır. 4. Tensojet cihazında test uzunluğu 500 mm. iken, tensorapid cihazında test uzunluğu, çenelerin yatay pozisyondaki durumları için 200-1000 mm., çenelerin dikey pozisyondaki durumları için 100-1000 mm. dir. 5. Tensojet cihazında ön gerilim 5-500 cn aralığında değişirken, tensorapid cihazında 0.5-6000 cn aralığındadır. Dolayısıyla Tensorapid test cihazı ile daha fazla numune çeşidine test uygulanabilmektedir. 6. Tensojet cihazında kuvvet ölçüm aralığı 0.7-50 N iken, Tensorapid cihazında stapel iplikler, flament iplikler, katlı iplikler ve elyaf şeritleri için 0.01-500 N; 20 Text ten daha kaba flament iplikler ve stapel iplikler, katlı iplikler, teknik iplikler, çile iplikler ve kumaş şeritleri için 0.05-1500 N dur. 74
Soyaslan, D. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2009 (1) 71-75 7. Her iki test cihazında da kuvvet ve uzama değerleri ölçümleri elektronik olarak yapılmakta ve ölçüm hassasiyeti ± 1 cn veya ± %1 dir. 8. Her iki test cihazı da CRE prensibine göre ölçüm yapmaktadır. 9. Tensojet cihazında; uzama ölçüm aralığı % 3-7 iken, Tensorapid test cihazında; 100 mm lik test uzunluğu için uzama ölçüm aralığı % 0-1000, 200 mm test uzunluğu için % 0-500, 500 mm test uzunluğu için de % 0-140 dır. 10. Tensorapid cihazında standart kopma mukavemeti parametrelerine ek olarak yazılımda; çeşitli modüller (young, kiriş, sekant, tanjant), akma noktası, tabii çekme oranı gibi parametrelerde ilave edilmiştir. 11. Tensorapid cihazında dört adete kadar test ünitesini tek bir kontrol ünitesi ile çalıştırma olanağı vardır. 12. Tensorapid cihazında, cihaza yerleştirilen Uster istatistikleri sayesinde ölçülmüş değerler online olarak sınırlandırılabilir. 13. Tensorapid cihazının avantajlarından biriside, iplikleri, çilelerin, elyaf kümelerinin ve dokunuş kumaş şeritlerinin test edilebilmesi için özel çene ve aksesuarlarının bulunmasıdır [9]. 5. KAY AKLAR 1. Zweben, C., Smith, W. S., Wardle, M. W., 1979, Test methods for fıber tensıle strength, composıte flexural modulus, and propertıes of fabrıc-reınforced lamınates, ASTM Special Technical Publication, n. 674, pp. 228-262. 2. Zhou, Y., Mallick, P. K., 2004, Fatigue strength characterization of E-glass fibers using fiber bundle test, Journal of Composite Materials, Vol. 38, Issue. 22, pp. 2025-2035. 3. Waterbury, M. C., Drzal, L. T., 1991, The determination of fiber strengths by in-situon fiber strength testing, Journal of Composites Technology & Research, Vol. 13, Issue. 1, pp. 22-28. 4. Thomas, A. D., Tang, L. G., 1999, Test method effects on the reported tensile strength of carbon fiber, International SAMPE Technical Conference, Vol. 31, pp. 319-328. 5. Wang, T., Song, S., Wang, M., Sun, Z., Zhang, Z., 2008, Dynamic tensile properties of high strength fiber bundles, Journal of Southwest Jiaotong University, Vol. 43, Isuue. 5, pp. 638-642. 6. Morton, W. E., Hearle, J. W. S., 1993, Physical Properties of Textile Fibres, The Textile Institute, ISBN 1 870812417, pp 276-305. 7. Bona, M., 1990, Physical Methods of Product and Process Control, Textile Quality. 8. Booth, J. E., 1974, Principals of Textile Testing, Newnes-Butterworth, London. 9. Uster Tensojet ve Tensorapid katalogları. 75