Development of a drying algorithm for recycled textiles

Abstract

It is a fact that most people complain about how their clothes' quality decreases after multiple washing & drying steps. Decrease on quality of clothes after washing & drying could result from change in size, color, seam strength, fabric strength and pilling/abrasion formation. In this thesis, quality change of 7 different quality t-shirts were investigated in order to find better drying algortihm for recycled textiles. Tests were made before washing, after 3 times washing & drying and after 6 times washing&drying and results were analyzed & compared via Minitab. Mixture design analysis had been used on Minitab to analyze results. For each washing step, neither detergent nor softener were used, and hard water with water hardness 14 (in English degrees) was used. Also, 70% of machine was full (approxiamately 5 kg) in each washing &drying step. For drying step, 3rd level drying was used to obtain cupboard dryness for all t-shirts. For blended fabrics, mixed programme was used, for cotton fabrics cotton cupboard programme was used and for synthetic fabrics, synthetic drying programme was used. During testing, it was found that recycled polyester t- shirts dried poorly under the synthetic program and excessively under the cotton program. These results suggested that a new drying algorithm designed especially for recycled polyester textiles was required. Therefore, based on the results of the tests that were carried out, the ideal parameters for temperature, duration, and energy consumption for this algorithm were established. After conduction of all the washing& drying cycles and quality tests, t-shirts were dried in cot eco programme to investigate drying performance of this programme. According to test results, recycled polyester has the greatest fabric strength results while recycled cotton and their blends' quality became better after 3 washing and drying cycles. In terms of energy performance of drying programmes, it could be said that cotton cupboard uses the highest energy and with too much drying, it could affect quality performance of fabric adversely. Cot eco uses higher energy than mixed programme, yet clothes were still damp at the end of cot eco programme. Synthetic programme uses the lowest energy and it did not even dry the synthetic t-shirts, so a new drying algorithm had been developed in order to dry recycled polyester t-shirts while using less time and less energy, and this new programme is a shorter version of a cotton cupboard programme. It could be stated that the mixed program is the most suitable for all fabric types, as it is the most efficient option in terms of energy performance. Considering all these results, it is concluded that recycled cotton and recycled polyester can be used more extensively in textile production without compromising fabric quality. Furthermore, while the mixed program appears ideal for all fiber types, it is anticipated that new drying algorithms could be developed in the future based on the fiber type and fiber content used in garments. This master's thesis was supported by TUBITAK 2210-D programme with grant number 1649B022301111, and the author is grateful for this support.

Birçok kişi yıkama ve kurutma işlemleri sonrasında kıyafetlerinin kalitesinin olumsuz olarak etkilendiği konusunda şikayet etmektedir. Kıyafet kalitesi genellikle renk solması, tüylülüğün artması, boncuklanma, boyutsal değişim (kıyafetin çekmesi ya da bollaşması) gibi durumlardan olumsuz etkilenmektedir. Bu tezin yazılma amacı geri dönüştürülmüş pamuk, geri dönüştürülmüş polyester, konvansiyonel pamuk ve polyester ve bunların karışımından elde edilmiş tişörtlerin çeşitli kumaş kalite özelliklerinin yıkama ve kurutma öncesi ve sonrası şeklinde karşılaştırılarak farklı iplik numarası ve elyaf türünün yıkama ve kurutma sonrası performansa olan etkisinin incelenmesi, çeşitli kurutma programlarının harcadığı enerji seviyeleri ve kurutma performansları karşılaştırılarak ihtiyaç görüldüğü takdirde örme süprem kumaşlar için en uygun kurutma algoritmasının belirlenmesidir. Bu çalışmada kumaş kalite özelliklerini belirlemek için boncuklanma dayanımı, aşınma dayanımı, kumaş ağırlığı, kumaş kalınlığı, kumaş sertliği, boyutsal değişim, may dönmesi, dikey ve yatay kılcal ıslanma, kurutma hızı, su buharı geçirgenliği, hava geçirgenliği, patlama mukavemeti, dikiş mukavemeti, yıkmaya bağlı renk haslığı, sürtme haslığı, ışık haslığı, ısıl iletkenlik ve dsc testleri yapılmış ve kurutma sonrası çıkan hav miktarı incelenmiştir. Bütün bu laboratuvar çalışmaları boyunca İTÜ Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı fakültesindeki 5 tekstil kalite laboratuvarı aktif olarak kullanılmıştır. Bütün tişörtlerin yıkama testlerinde 30 derece 800 rpm olan 30 dk'lık program tercih edilirken yıkamalarda deterjan ya da yumuşatıcı kullanılmamıştır ve bütün yıkamalarda su sertliği 14 (İngiliz sistemi) olacak şekilde ayarlanmıştır. Kurutma bütün tişörtler için 3. seviyede yapılırken karışım kaliteler için 3. Seviye karma program, pamuklu kaliteler için 3. seviye pamuklu dolap programı ve sentetik kaliteler için sentetik program kullanılmış ve kurutma sırasında makinenin harcadığı enerji ölçülüp kayıt altına alınmıştır. Kurutma sonrası testler öncesinde tişörtler 1 gün laboratuvar şartlarında bekletilmiştir. Yıkama ve kurutma sürecinde makinenin %70'nin(yaklaşık 5 kg) dolu olmasına dikkat edilmiş ve testler için ayrılan tişörtler yerine aynı ağırlıkta olacak şekilde dolgu yükü eklenmiştir. Yıkanmamış kumaş ve yıkanmış tişörtlerin test sonuçları Minitab'te karışım tasarımı analizi kullanılarak karşılaştırılmış ve analiz edilmiştir, karışım tasarımı analizinin kullanılma sebebi birden fazla lifin ve kumaştaki lif karışımının test sonuçlarına olan etkisini daha iyi bir şekilde incelemektir. Bu analiz türünün tekstille ilgili neredeyse hiçbir çalışmada kullanılmamış olması bu tezin özgünlüğünü de göstermektedir. Birçok testte R-sq ve R-sq (adj) değerlerinin sonuçları %75 üzerinde bulunmuş olup tekstil kalite test sonuçlarının doğruluğu bu şekilde ispatlanmıştır. Tişört kalite testleri tamamlandıktan sonra kurutma makinesi üreticisinin önerisiyle bütün tişörtler pamuk eko programında tekrar kurutulup bu programın kurutma ve enerji performansı seviyeleri diğer programlarla karşılaştırılarak bütün tişört kaliteleri için en ideal kurutma programı tespit edilmiştir. Kurutma testleri sonucunda pamuklu dolap 3.seviye programının diğer programlara kıyasla 2 kat fazla enerji harcadığı ve tişörtleri aşırı kuru bir hale getirdiği ve dolayısıyla tişörtlerin aşırı kuruluk sebepli lif kopuşlarına ve hasarlanmaya daha fazla meyilli olabileceği ve boyusal değişimi negatif etkileyebileceği testler sonucunda gözlemlenmiştir. Kalite testleri bittikten sonra bütün tişörtler ayrıca deneme amaçlı pamuk eko programında kurutulmuştur, fakat bu programda kurutma öncesi ve sonrası tişört ağırlıkları aynı olsa da tişörtlerde, özellikle de yaka kısımlarında bir miktar nemlilik tespit edilmiş olup bu programın pamuklu dolap programına kıyasla enerji verimliliği iyi olsa da hiçbir tişört kalitesinde dolap kuruluğu vaat etmediği için kullanılması önerilmemektedir. Kullanılan bütün kurutma programları karşılaştırıldığında, karma 3.seviye programının enerji verimliliği açısından pamuk eko ve pamuklu dolap 3.seviyeden daha iyi olduğu ve kurutma seviyesi açısından en iyi program olduğu gözlemlenmiş olup hem normal hem geri dönüştürülmüş liflerden elde edilmiş giysilerde ideal kuruluğu sağlayacağı saptanmıştır. Buna ek olarak, karma programında kuruyan %60 pamuk %40 polyester ve %60 pamuk %40 geri dönüştürülmüş polyester içerikli iki farklı kalitenin de kurutma esnasında 591 WH enerji harcadığı görülmüştür, yani kurutma makinesi geri dönüştürülmüş polyester ve normal polyester arasında bir fark görmeyip aynı miktarda enerjiyle kurutmuştur. Sentetik programında ise sadece %100 geri dönüştürülmüş polyester içerikli tişörtler kurutulmuş olup programın kurutma için yetersiz kaldığı tespit edilmiştir, bunun sebebi programın kurutma standardının pamuk-polyester karışımlı kumaşlara göre oluşturulması sonucunda makinenin %100 geri dönüştürülmüş polyester tişörtü ıslak olduğu halde kuru gibi algılamasıdır. Diğer kurutma programları ise sentetik içerikli kumaşlar için fazla uzun olup çok fazla enerji harcamaktadır, bu yüzden 100% geri dönüştürülmüş polyester için yeni bir kurutma algoritması geliştirilmesine dair bir ihtiyaç doğmuştur. Bu yüzden sentetik programı yarım saat sürmekte olup yaklaşık 150 wh enerji harcamaktadır, bu da tişört kuruluğu için son derece yetersizdir. Bu sebeple geri dönüştürülmüş polyester için yeni bir kurutma algoritması geliştirilmesi gerektiği kararlaştırılmıştır. Bu sebeple %100 geri dönüştürülmüş polyester hem pamuklu dolap 3.seviye hem pamuk eko programlarında kurutularak hem tişörtlerin kuruma performansı hem de programların harcadığı enerji karşılaştırılmıştır. %100 geri dönüştürülmüş polyester pamuk eko programında 103 dk boyunca 771 wh enerji harcayarak kurutulmasına rağmen kurutma sonu kendi ağırlığında hafif nemli olarak çıkmıştır, fakat pamuklu dolap 3.seviye programında 70 dk boyunca kurutulup program 50 dk erken bitirildiğinde 491 wh enerji harcayarak ideal kuruluk seviyesine erişmiştir. Bu sonuçlar ışığında, Arçelik sentetik kurutma programı için 70 dk boyunca 491 wh enerji harcayacak yeni bir kurutma algoritması geliştirmiş ve yeni kurutma makinelerinde geliştirdiğimiz bu yeni algoritmayı kullanmayı tercih etmişlerdir ve geliştirilen yeni kurutma algoritması ve yıkama-tamburlu kurutma öncesi ve sonrası test sonuçları için bildiri ve makale süreci başlatılmıştır. Yapılan tekstil kalite testleri sonucunda birçok testte geri dönüştürülmüş pamuk ve geri dönüştürülmüş polyesterin normal pamuk ve polyestere kıyasla daha iyi performansa sahip olduğu gözlenmiş olup genellikle 3.çevrimden sonra kumaş kalite özelliklerinin sabit kaldığı ve yıkanmamış kumaşa kıyasla büyük bir kalite kaybı yaşanmadığı, tam aksine kumaş kalitesinin iyileştiği gözlemlenmiştir. Renkli geri dönüştürülmüş pamuk tişörtlerde tişört renginin 6 yıkama ve kurutma sonrası dahi gayet iyi durumda olduğu gözlemlenmiştir ve ışık haslığı sonuçlarının 3 ve 6.çevrim sonunda değişmeyip aynı kaldığı görülmüştür. Neredeyse bütün çevrimlerde 100% geri dönüştürülmüş polyester t-shirtlerin test sonuçları gayet olumlu çıkarken renk ve haslık test sonuçlarında 100% geri dönüştürülmüş pamuklu t-shirtlerin ön plana çıktığı görülmüştür. Bu sonuçlar sürdürülebilir tekstil üretimi için umut verici olup geri dönüştürülmüş pamuk ve polyesterden elde edilmiş ürünlere olan talebi arttıracağı öngörülmektedir. Ayrıca pamuk ve geri dönüştürülmüş pamuk için dolap kuruluğunu sağlayan enerji miktarı ve ideal kurutma süresinin hesaplanması, geri dönüştürülmüş polyester için daha kısa süreli ve daha az enerji harcayan bir kurutma algoritmasının yazılmasıyla birlikte tamburlu kurutma makinelerinde enerji verimliliğinin artması ve aşırı kurutma sonucu oluşan yoğun giysi hasarlanmasının da azalacağı ve bu yeni kurutma programlarında kurutulan giysilerin daha uzun ömürlü olacağı tahmin edilmektedir. Bu yüksek lisans tezi proje numarası 1649B022301111 olarak TÜBİTAK 2210-D programı tarafından desteklenmiştir ve bu tezin yazarı TÜBİTAK desteği için müteşekkirdir.