Isı pompalı tamburlu kurutucularda tambur devri ve hava debisinin tekstillerde boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımına etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında ısı pompalı kurutma makinelerinde tambur devri ve hava debisi parametrelerinin boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımına etkisi araştırılmıştır. Tambur devri 30, 41, 52 ve 63 devir/dakika olacak şekilde 4 farklı seviyede, hava debisi ise 35, 47 ve 59 litre/saniye olacak şekilde 3 farklı seviyede incelenmiştir. Tambur devri ve hava debisi seviyeleri full faktoriyel olarak test tasarımı yapılmış toplamda kurutma makinesi için 12 farklı koşul denenmiştir. Koşullar 5 tekrar ve makine kapasitesinin yarısı dolulukta (4 kg) olacak şekilde tamamlanmıştır. Deney sonuçları istatistiksel olarak analiz edilmiş; ısı pompalı tamburlu kurutma makinelerinde boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımı hasarlarını azaltacak optimum kurutma programı oluşturulmuştur. Ayrıca, farklı kurutma yöntemleri de boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımı için test edilerek sererek kurutma, tamburlu kurutucu referans pamuklu programında kurutma ve yeni geliştirilen optimum programda kurutma karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmada kullanılacak numuneler belirlenirken öncelikle her hasar türü için en çok hasarlanan ve kullanımı yüksek olan kumaşlar tespit edilmiştir. Boyutsal değişim hasarı için pamuklu örme yapılar ön plana çıkarken, boncuklanma için kesikli polyester içerikli kumaşlar ön plana çıkmıştır. İplik yapısı olarak ring iplik türü hem her iki hasarın oluşmasında etken olarak rol oynaması hem de en yaygın kullanılan tür olması sebebi ile tercih edilmiştir. Lif salınımı konusunda pamuk gibi doğal liflerin polyester gibi sentetik liflere oranla çok daha fazla şekilde lif oluşturması ve ayrıca örme yapıların da lif salınımını artırması nedeniyle lif salınımı için pamuklu örme kumaşlar tercih edilmiştir. Bu bilgiler ışığında, %100 pamuk, %95/5 pamuk/elastan, %70/30 pamuk/polyester ve %100 polyesterden oluşan süprem örme yapısına sahip kumaşlar boyutsal değişim ve boncuklanma hasarlarını tespit etmek için kullanılan test numuneleri olarak seçilmiştir. Lif salınımı için tekstil tipine göre lif salınımı bakılmamış, hem müşteri karışım oranını temsil etmesi hem de lif salınımını göstermesi için 4 kg müşteri karışım yükü oluşturulmuştur. 4 kg yükün 1.5 kilogramı %100 pamuk süprem, 1.5 kilogramı polyester ballast yük, 0.5 kilogramı standart havlu ve 0.5 kilogramı boyutsal değişim ve boncuklanma numuneleri olan 4 farklı içerikteki süprem kumaşlar olmuştur. Boyutsal değişim ve boncuklanma 1., 3., ve 5. tekrarlarda ölçülmüş, lif salınımı ise 5 tekrar olacak şekilde her tekrarda ölçülmüştür. Boyutsal değişim ve boncuklanma için ayrıca mikroskop altında incelemeler yapılmıştır. Boyutsal değişim test sonuçları istatistiksel olarak analiz edildiğinde, büyüklük sırasıyla, tekstil tipi, tekrar sayısı, tambur devri ve hava debisinin tekstil çekmesinde etkili faktörler olduğu görülmüştür. Bütün boyutsal değişimler çekme olarak görülmüştür. Tekstil tipleri kendi içinde gruplandırma yapıldığında %100 pamuk kumaş en çok çekme gösteren kumaş olmuştur, ikinci sırada %95/5 pamuk/elastan kumaş yer almış ve en az çeken kumaş türleri ise %70/30 pamuk/polyester ve %100 polyester kumaş olmuştur. Tekstil tipi için dikkat çeken sonuç %70/30 pamuk/polyester karışım kumaşın %100 polyester kumaş ile çekme seviyelerinin istatistiksel olarak birbirinden ayrışmaması, karışım kumaşın %100 polyesterin çekmesine çok yakın gelmesi olmuştur. Pamuklu kumaşlara oran olarak az da olsa polyester eklemenin çekme problemini çok yüksek derecede iyileştireceği sonucuna varılmıştır. Tekrar sayıları kendi içinde gruplandırıldığında her tekrar farklı bir gruba düşerek istatistiksel olarak ayrışmıştır. Tekrar sayısı arttıkça çekme derecesi de artmış fakat artış hızı giderek düşmüştür. Tambur devirleri kendi içinde gruplandırıldığında 52 devir en çok çekmeye neden olmuş, 30 ve 41 devirler orta seviyede çekme göstermiş ve 63 devir ise çekme hasarını en aza indiren devir olmuştur. 30 ve 41 gibi devirlerin 52 devre göre tekstillere daha düşük seviyede mekanik kuvvet uygulaması nedeni ile çekmede azalma sağladığı tespit edilmiştir. 63 devirde ise yüksek hızdan dolayı kumaşlar tambur çeperine yapışmakta herhangi bir mekanik kuvvet söz konusu olmamaktadır, bu sayede çekme hasarının en aza indirilmesi sağlanmıştır. Tekstil bazlı olarak tambur devrinin etkisi incelendiğinde 63 devrin %100 pamuklu tekstillerde çok daha bariz bir şekilde fark oluşturduğu görülmektedir. Bu fark tekstilin içine polyester eklenince azalmaktadır fakat 52 devir polyester içerikli tekstiller için her zaman en kötü sonucu vermiştir. Hava debileri kendi içinde gruplandırıldığında ise yüksek hava debisi (59 L/s) orta ve düşük hava debisinden daha yüksek ve istatistiksel olarak farklı çekme değerine sahip olmuştur. Yüksek hava debisinin tekstillere uygulanan mekanik kuvveti arttırıp tekstillerin daha fazla ve sert bir şekilde hareket etmesine neden olduğu ve bu nedenle çekmeyi arttırdığı düşünülmektedir. Ayrıca tekstil bazlı olarak hava debisinin etkisi kontrol edildiğinde, pamuklu içerik arttıkça hava debisinin yüksek olmasının çekmeyi arttırdığı, polyester içerik arttıkça hava debisinin düşük olmasının çekmeyi arttırdığı tespit edilmiştir. Pamuktaki artış mekanik hareket ve hızlı kuruma kaynaklı, polyesterdeki artış ise debinin düşmesi ile beraber artan sıcaklık kaynaklı olmuş olabileceği düşünülmektedir. En çok çeken %100 pamuklu numune mikroskop altında incelendiğinde ise örmedeki boşluk yapısının yıkama ve kurutma işlemlerinden önceki haline göre daha kapalı ve sıkı olduğu gözlemlenmiş, birim alana düşen ilmek sayısının arttığı tespit edilmiştir. Boncuklanma test sonuçları istatistiksel olarak analiz edildiğinde, tekstil tipi ve tambur devrinin etkili, hava debisinin ise etkisiz parametre olduğu tespit edilmiştir. Tekstil tipleri kendi içinde gruplandırıldığında, %100 pamuk ve %95/5 pamuk/elastan numuneler 5 tekrar sonrası boncuklanma oluşturmayarak bir gruba, %70/30 pamuk/polyester bir gruba ve %100 polyester ise diğer bir gruba ayrılmıştır. En düşük boncuklanma derecesi yani en çok boncuklanan numune polyester numune olmuştur. Kesikli polyester lifler, kumaş yüzeyinde oluşan tüylenmenin yüzeyden düşmesini iplik yapısına uzun ve sert olmaları sebebi ile tutunduklarından dolayı engellediği ve bu nedenle boncuklanma oluşumunu arttırdığı tespit edilmiştir. Pamuk/polyester karışım da %100 polyester gibi yüksek boncuklanma göstermiştir. Tambur devirleri gruplandırıldığında, sadece 63 devir diğer devirlerden ayrı bir grupta yere almış ve en düşük boncuklanmayı göstererek, en yüksek boncuklanma derecesini almıştır. Ayrıca, tekrar sayısının boncuklanmaya etkisi ayrı olarak incelendiğinde 1., 3. ve 5. tekrarın birbirinden ayrıştığı, tekrar sayısı arttıkça boncuklanma gözlemlenmeye başlandığı ve arttığı tespit edilmişitir. Boncuklanma yapıları mikroskop altında incelendiğinde, %100 pamuk ve pamuk/elastan numunelerin yüzeyinde sadece tüylenme olduğu, pamuk/polyester karışımda olan boncuklanma yapısının kumaş yüzeyine yakın, yapı olarak büyük ve içerik olarak çoğunlukla pamuk liflerinden oluştuğu, %100 polyester numunelerde ise boncuk yapısının yüzeyden daha uzakta, yapı olarak daha ince olduğu tespit edilmiştir. Pamuk/polyester karışım numunede yüzeydeki pamuk lifleri uzun bir polyester lifinin onları sarması ve kumaşa bağlaması ile boncuklanma yapısı oluşturduğu da gözlemlenmiştir. Ayrıca, pamuk içeriğe sahip kumaşlarda kir gibi yüzey kalıntılarının da boncuklanma başlattığı tespit edilmiştir. Lif salınımı test sonuçları istatistiksel olarak analiz edildiğinde tekrar sayısı ve tambur devri etkili, hava debisi ise etkisiz parametre olarak bulunmuştur. 5 tekrar sayısı 4 gruba bölünmüş, 1., 2., 3. ve 5. tekrarlar ayrı gruplarda bulunmuşlardır, 4. tekrar ise hem 3. hem de 5. tekrarla istatistiksel olarak ayrışamamıştır. En yüksek lif salınımı 1. tekrarda olmuş, tekrar sayısı arttıkça lif salınımı düşmüştür. Lif salınımının düşmesindeki ivme tekrar sayısı arttıkça azalmıştır. Tambur devirleri gruplandırıldığında, 30 devri en yüksek lif salınımına neden olurken, 40 ve 52 devir orta seviyede lif salınımına sebep olmuş ve 63 devir ise en düşük lif salınımına sebep olmuştur. Lif salınımında 30 devrin en yüksek lif salınımına sebep olmasına kumaşların birbirleri ile olan sürtünmesinin en yüksek derecede olduğu devir olması ve ayrıca düşük devirde dönüldüğü için kurutma süresi ve alınan mekanik darbe süresinin artması etkili olmuştur. Hava debisi lif salınımında direkt olarak etkili olmamış fakat, tambur devri ile ikili etkileşimi istatistiksel olarak etkili parametre olmuştur. Düşük devirlerde (30, 41 devir/dk) yüksek hava debisi (59 L/s), yüksek devirlerde (52, 63 devir/dk) ise düşük hava debisi (35 L/s) kullanımı lif salınımının azalmasında etkili olmuştur. Test sonuçları ile yapılan istatistiksel çalışmada kurutma makinesi parametreleri olan tambur devri ve hava debisi; boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımı tekstil hasarlarını en aza indirmek için optimize edildiğinde tambur devri 63 devir/dk, fan debisi 35 L/s olarak belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşulda test sonuçlarının tekrarlanabilirliği kontrol edilmiş ve doğrulanmıştır. Boyutsal değişim, boncuklanma ve lif salınımı hasarları, kurutma yöntemi değişimine göre de kontrol edilmiştir. Boyutsal değişim ve boncuklanma hasarları sererek kurutma, tamburlu kurutucu pamuklu programında kurutma ve yeni geliştirilen optimum algoritma ile kurutma olarak üç farklı kurutma metodu kullanılarak karşılaştırılmıştır. Lif salınımı karşılaştırma testlerinde ise sererek kurutma test edilmemiştir. Boyutsal değişim %100 pamuklu kumaş üzerinden bakılmış, sererek kurutmada %4.78, kurutucu pamuklu programında %9.08, yeni geliştirilen algortimada ie %5.78 olmuştur. Mevcut kurutucu programına göre %3.3 daha az çekmiş, bu da yaklaşık olarak bir beden çekmenin kurtarılması anlamına gelmektedir. Boncuklanma testlerinde boncuklanma gösteren pamuk/polyester karışım, %100 polyester kumaş test edilmiş, sererek kurutma ile optimum algoritma aynı seviyede boncuklanma oluşturmuş, mevcut kurutucu pamuklu programı ise yarım seviye daha kötü boncuklanma göstermiştir. Yeni geliştirilen algoritma ile tamburlu kurutmanın neden olduğu pilling ortadan kaldırılmıştır. Lif salınımı, hem 5 tekrarın ortalaması hem de toplamı açısından karşılaştırıldığında yeni geliştirilen optimum algoritma mevcut pamuklu programa göre %62 daha az lif salınımı oluşturmuştur. Bütün sonuçlara beraber bakıldığında kurutucularda bulunan mevcut pamuklu programa göre 1 beden çekmenin kurtarıldığı, boncuklanma etkisinin ortadan kaldırıldığı ve lif salınımının %62 azaltıldığı yeni bir optimum algoritma geliştirilmiştir.