TERMOFİKSAJ, FİKSE
Sentetik mamüllere uygulanan en önemli terbiye işlemi termofiksajdır. Piyasada yaygın olarak da Ram makinalarında yapılır. Sentetik lifler cinslerine göre belirli kullanım alanı bulmuşlardır. Örneğin polyester; her türlü dokuma ve örgü mamül olarak giyim sanayinde, naylon; halı, çorap ve giyim sanayinde, akrilik; kazak v.b. gibi kalın örgü sanayinde kullanılmaktadır. Bu üç lifin termofiksaj mekanizması aynı ancak işlem şartları farklı olabilmektedir.
Fiksaj işleminin esasını, liflerin yapısında meydana gelen değişiklikler oluşturmaktadır. En basit haliyle fiksaj;
Mamüle kritik termofiksaj sıcaklığı olarak nitelendirilen bir sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda yeterince ısı etki ettirildiğinde, lifin yapısındaki düzenli olmayan kısımlardaki dayanıksız küçük bağlar eriyerek, daha dayanıklı ve büyük bağlar oluştururlar. Bu şekilde yeni oluşan dayanıklı ve büyük bağların miktarı ne kadar fazla olursa, sağlanan fiksaj etkisi de o kadar iyi olmaktadır. Günlük hayatta da sıkça karşılaştığımız; aldığımız bir ürünün ütülenme esnasında çekmesi, bu ürünün fiksajının yetersiz yapıldığını gösterir. Bu da ya, fiksaj sıcaklığının düşük olmasından yani, zayıf bağların kırılamayıp daha sağlam bağların oluşturulamamasından, yada yeni sağlam bağların oluşturulması için yeterli sürenin tanınmamasından, yani kumaşın ramdan geçiş hızının yüksek olmasından kaynaklanabilir. Dolayısıyla iyi bir fiksaj eldesi için, fiksaj sıcaklığının ve kumaş geçiş hızının iyi tespit edilmesi gerekir. Tüm sentetik liflerin fiksajı sırasında yaralanılan en önemli enerji ısı enerjisidir. Bu nedenle sentetik liflerin fiksaj işlemine termofiksaj da denilmektedir. Isının etkisiyle, lifin yapısında düzgün olmayan bölgelerdeki makromolekül zincirlerinin titreşim hareketleri, makromoleküller arasındaki bağları koparabilecek enerjiye ulaştıklarında, bu kısımlardaki makromoleküller birbirlerine göre belirli bir hareketlilik kazanmakta ve bağlar kopmaya başlamaktadırlar. Lifler, sert elastiki durumdan yumuşak elastiki duruma geçmektedirler. Bu geçiş noktasına o lifin "Camlaşma Noktası" denilmektedir. Fiksaj için liflere en azıyla camlaşma noktasının üzerinde bir sıcaklığın uygulanması gerekmektedir. Liflerdeki bağların kırılmaya başladığı nokta olan bu camlaşma sıcaklığı, aynı zamanda liflerin boyanma sıcaklıklarıdır.
Naylonun camlaşma sıcaklığı 75°C
Fiksaj işleminin esasını, liflerin yapısında meydana gelen değişiklikler oluşturmaktadır. En basit haliyle fiksaj;
- Mamüle ve dolayısıyla liflere uygulanan ısının etkisiyle, liflerde düzenli olmayan bölgelerdeki makromoleküllerin arasındaki bağların kopması ve böylece liflerin sert elastiki durumdan yumuşak elastiki duruma geçmeleri,
- Yumuşak elastiki durumdaki liflerin iç gerilim durumunun ve bağ düzeninin istenildiği gibi ayarlanması (gerdirilmesi, büzdürülmesi),
- Yeni oluşturulan iç gerilim (yeni kazandırılan en ve boy) durumu devam ederken, ısı etkisinin kaldırılması ve böylece kopan bağların, yeni iç gerilim durumuna (ene ve boya) uygun şekilde, yani bunu sabitleştirecek, fikse edecek şekilde yeniden oluşmasının sağlanması adımlarından oluşmaktadır.
Mamüle kritik termofiksaj sıcaklığı olarak nitelendirilen bir sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda yeterince ısı etki ettirildiğinde, lifin yapısındaki düzenli olmayan kısımlardaki dayanıksız küçük bağlar eriyerek, daha dayanıklı ve büyük bağlar oluştururlar. Bu şekilde yeni oluşan dayanıklı ve büyük bağların miktarı ne kadar fazla olursa, sağlanan fiksaj etkisi de o kadar iyi olmaktadır. Günlük hayatta da sıkça karşılaştığımız; aldığımız bir ürünün ütülenme esnasında çekmesi, bu ürünün fiksajının yetersiz yapıldığını gösterir. Bu da ya, fiksaj sıcaklığının düşük olmasından yani, zayıf bağların kırılamayıp daha sağlam bağların oluşturulamamasından, yada yeni sağlam bağların oluşturulması için yeterli sürenin tanınmamasından, yani kumaşın ramdan geçiş hızının yüksek olmasından kaynaklanabilir. Dolayısıyla iyi bir fiksaj eldesi için, fiksaj sıcaklığının ve kumaş geçiş hızının iyi tespit edilmesi gerekir. Tüm sentetik liflerin fiksajı sırasında yaralanılan en önemli enerji ısı enerjisidir. Bu nedenle sentetik liflerin fiksaj işlemine termofiksaj da denilmektedir. Isının etkisiyle, lifin yapısında düzgün olmayan bölgelerdeki makromolekül zincirlerinin titreşim hareketleri, makromoleküller arasındaki bağları koparabilecek enerjiye ulaştıklarında, bu kısımlardaki makromoleküller birbirlerine göre belirli bir hareketlilik kazanmakta ve bağlar kopmaya başlamaktadırlar. Lifler, sert elastiki durumdan yumuşak elastiki duruma geçmektedirler. Bu geçiş noktasına o lifin "Camlaşma Noktası" denilmektedir. Fiksaj için liflere en azıyla camlaşma noktasının üzerinde bir sıcaklığın uygulanması gerekmektedir. Liflerdeki bağların kırılmaya başladığı nokta olan bu camlaşma sıcaklığı, aynı zamanda liflerin boyanma sıcaklıklarıdır.
Naylonun camlaşma sıcaklığı 75°C
Polyesterin camlaşma sıcaklığı 120-130°C’dir.
Kuru sıcaklık etkisiyle yapılan fiksaj işlemlerinde gerekli tüm enerji yalnızca ısı enerjisi tarafından sağlanacağından, fiksaj sıcaklığı yüksektir. Naylonun ve polyesterin fiksaj sıcaklığı 180-225°C’dir. Naylon için bu değer daha aşağılarda tutulabilir. Sentetik lifler üretilmeleri sırasında germe ve çekme işlemlerinden geçer. Terbiye dairesinde kırık meydana gelmesini önlemek ve boyut değişmezliğini geliştirmek için bir ön fiksaj uygulanabilir. Kumaş, terbiye dairesini terk etmeden önce de son olarak bir en ayarı yapılarak son fiksaj işlemine tabi tutulur. Ancak haşıllamadan yıkamaya, boyamaya, ütülemeye, preslemeye kadar tüm ısıl işlemler de bir çeşit fiksaj işlemidirler ve eğer bunların efektif sıcaklığı, malın daha önce gördüğü fiksaj sıcaklığından daha yüksek olur ise, o fiksaj işlemiyle sağlanan etkiler ortadan kaldırılmış olur.
Daha önce de belirttiğimiz gibi fiksaj işlemi ile mamüldeki iç gerilim durumu değiştirilmektedir. Bu iç gerilimlerin giderilmesi, ön terbiye işlemlerinde ön fikse ile, mamülde son boyutun ve formun verildiği son fikse işlemi ile giderilir. Serbest haldeki bir lif, fiksaj sıcaklığına kadar ısıtıldığında makromoleküller arasındaki bağlar erimeye başlayarak daha büyük bağlar oluşması sonucu bu bölgede bir hacim küçülmesi ortaya çıkar. Böylece lifte bir büzülme meydana gelir ki sentetik materyallerin ısıtılmaları durumunda çekme nedeni budur. Ancak lifler kumaş içerisinde olduğundan serbest durumda olmaları söz konusu değildir. Fiksaj işlemi sırasında serbest kalan gerilimler sürtünme kuvvetlerini aşabilirse (örgü yapısı, sıklıklar ve iplik cinsi ve numarası ile yakından ilgilidir) kumaşta çekme meydana gelir. Bir kumaşın tam anlamıyla fikse olabilmesi için mevcut iç gerilimlerin sıfıra inmesi gerekir. Bunun gerçekleşebilmesi için de bu gerilimlerin sürtünme kuvvetlerinden büyük olması gereklidir. Sonuçta şu söylenebilir; yukarıda sözünü ettiğimiz durumun gerçekleşebilmesi için fiksaj işlemi yapılırken mamül serbest durumda olmalıdır. Yani fiksaj esnasında kumaşın toplama isteğinin önüne geçilmemeli, ona toplaması için gerekli olan en ayarı yapılmalıdır. Kumaşlar kullanım alanına bağlı olarak belirli enlerde üretilirler. Bu enlerin sağlanması ise ram’da zincirler arası mesafeyi ayarlayarak gerçekleştirilmektedir. Bu ayarlar sırasında belirli bir germe söz konusu olduğunda kumaşta iç gerilimlerin yanında bir de dış gerilimlerin etkisi gözlenmektedir.
Ram’da giriş ve çıkışta kumaş eni ve boyu ölçülerek % olarak çekme değerlerini hesaplamak mümkündür. Fiksaj işlemi sırasında mamül ne kadar fazla gerdirilirse ileride sıcak suda veya ütüleme sırasında o kadar fazla çekecektir. Tekstüre edilmemiş ham iplikten dokunan kumaşlarda çekme miktarı tekstüre edilenlere göre daha fazla olmaktadır. Tekstüre iplikte var olan kıvrımlar serbest kalan gerilimleri karşılayabildiklerinden, bu ipliklerden yapılan kumaşlarda çekme ve iç gerilimler daha az olmaktadır. Yapılan araştırmalarda tekstüre iplikten dokunan kumaşın, fiksaj sonrası sıcak su veya ütülenme etkisiyle ne kadar çekeceği ±% 0.5 hata ile hesaplanabilmektedir.
Bu formül aşağıdaki gibidir.
Çk = 0.134 + 15x(logGt) + (0.002xTf) – 0.072xTfx(logGt)
Çk: Kumaşın kaynar suda çekme miktarı
Gt: Kumaşa fikse sırasında uygulanan germe miktarı (%)
Tf: Fiksaj sıcaklığı (°C)
Terbiye işletmelerinde kumaşta kırışıklık meydana gelmesi iki nedene bağlıdır.
1) Tekstil yüzeyine dışarıdan etkiyen bir dış kuvvet nedeni ile materyalin deforme olması,
2) Bu kuvvet etkisi ile yer değiştirmek durumunda kalan liflerin bunu gerçekleştirememeleri halinde sıkışmaları, büzülmeleri veya esnemeleridir.
Dışarıdan etkiyen bu deforme edici kuvvet kaldırıldığında liflerin eski hallerine dönüp dönememeleri kırışıklığın kalıcı olup olmadığını belirler. Gerek tamamen gerilimsiz, gerekse yüksek bir gerilim altında yapılan fiksaj işlemlerinde karşılaşılabilecek olumsuzlukları dengelemek amacıyla önerilebilecek çalışma şekli, fiksaj sırasında tamamen gerilimsiz değil, fakat çok düşük gerilimlerde çalışılmasıdır. Ancak boyama öncesi yapılan fiksaj işlemlerinde bu gerilim biraz daha yüksek tutulmalıdır. Çünkü çok düşük gerilimlerde yapılan fiksaj işlemleri düzgünsüz boyama tehlikesini doğurmakta ve boyamanın tekrarlanabilirliğini etkilemektedir. Fiksaj konusunda diğer önemli bir noktada, soğutma hızının etkisidir. Fiksaj sıcaklığına kadar ısıtılan liflerde bağlar erimeye başlamakta ve geçen süre içinde erime hızı artarak yeni büyük bağlar oluşmaktadır. Soğutmaya geçme noktasında ulaşılan, yüksek bağ oluşturma hızı nedeniyle erime durmasına rağmen hızla yeni bağlar oluşmaya devam etmektedir. Bunu, yaktığınız bir pamuk ipliğinin, ateşi çekmenize rağmen yanmaya devam etmesi şeklinde yorumlayabilirsiniz. Yeni bağların oluşumu daha önce bahsettiğimiz camlaşma noktasına yani 120-130°C’ye kadar devam eder. Soğutma hızına bağlı olarak, hızlı soğutmada çok sayıda küçük ve dayanıksız bağlar, yavaş soğutmada ise az sayıda ancak daha büyük ve dayanıklı bağlar meydana gelmektedir. Ram’da yapılan çalışmalarda kumaş, camlaşma noktasının altındaki sıcaklıklara kadar soğumadan iğnelerden çıkartılırsa, lifin yapısındaki bağların hareketliliği daha donmamış olduğundan bunlar hareket etmeye devam edecek ve liflerdeki iç gerilimler azalacağından kumaş bir miktar daha çekmiş olacaktır. O nedenle fiksaj işlemi yapılan makinada soğutma bölmesinin etkili olması gerekir.
Fiksaj işlemi için kumaşın ram’dan geçiş hızı aşağıdaki formüle göre hesaplanabilir:
Geçiş Hızı=Ram Bölmelerinin Boyu/(Isınma Süresi+5)
Isınma Süresi = -(ln(Th-Tm)/(Th-Tg) ) x (G x c) / Kt
Th: Isıtma havası sıcaklığı (°C)
Tm: Mamül sıcaklığı
Tg: Mamülün rama giriş sıcaklığı (°C)
G: Mamülün ağırlığı (gr/m2)
C: Liflerin özgül ısısı (J/gK)
Kt: Ramın ısı transfer katsayısı (W/m2K)
Örnek:
200 gr/m2 ağırlığında kuru bir PES kumaş, 200°C’de, 3 bölmeli (9 mt. boyunda) ve ısı transfer katsayısı 290 W/m2K olan bir ram’da yapılacak olan fiksaj işleminde kumaş geçiş hızı ne olmalıdır? (Polyesterin özgül ısısı = 1.38 J/gK’dır)
Daha önce de belirttiğimiz gibi fiksaj işlemi ile mamüldeki iç gerilim durumu değiştirilmektedir. Bu iç gerilimlerin giderilmesi, ön terbiye işlemlerinde ön fikse ile, mamülde son boyutun ve formun verildiği son fikse işlemi ile giderilir. Serbest haldeki bir lif, fiksaj sıcaklığına kadar ısıtıldığında makromoleküller arasındaki bağlar erimeye başlayarak daha büyük bağlar oluşması sonucu bu bölgede bir hacim küçülmesi ortaya çıkar. Böylece lifte bir büzülme meydana gelir ki sentetik materyallerin ısıtılmaları durumunda çekme nedeni budur. Ancak lifler kumaş içerisinde olduğundan serbest durumda olmaları söz konusu değildir. Fiksaj işlemi sırasında serbest kalan gerilimler sürtünme kuvvetlerini aşabilirse (örgü yapısı, sıklıklar ve iplik cinsi ve numarası ile yakından ilgilidir) kumaşta çekme meydana gelir. Bir kumaşın tam anlamıyla fikse olabilmesi için mevcut iç gerilimlerin sıfıra inmesi gerekir. Bunun gerçekleşebilmesi için de bu gerilimlerin sürtünme kuvvetlerinden büyük olması gereklidir. Sonuçta şu söylenebilir; yukarıda sözünü ettiğimiz durumun gerçekleşebilmesi için fiksaj işlemi yapılırken mamül serbest durumda olmalıdır. Yani fiksaj esnasında kumaşın toplama isteğinin önüne geçilmemeli, ona toplaması için gerekli olan en ayarı yapılmalıdır. Kumaşlar kullanım alanına bağlı olarak belirli enlerde üretilirler. Bu enlerin sağlanması ise ram’da zincirler arası mesafeyi ayarlayarak gerçekleştirilmektedir. Bu ayarlar sırasında belirli bir germe söz konusu olduğunda kumaşta iç gerilimlerin yanında bir de dış gerilimlerin etkisi gözlenmektedir.
Ram’da kumaş enini ayarlamak için üç olasılık söz konusudur.
Şekil 1.
Ram’da En Ayarının Yapılması
- Aynı ende fiksajda kumaş çözgü yönünde çekmek isteyecek ancak kenarlarından iğnelere takılı kumaş serbest durumda bulunmadığından buna imkan bulamayacaktır. Dolayısı ile çekme kuvvetine zıt yönde bir germe kuvveti (dış gerilim) doğacaktır,
- Ram’daki zincirler girişten çıkışa doğru daralacak şekilde ayarlanırsa, kumaştaki iç gerilimlerin serbest kalması ile kumaşın çekmesi söz konusu olacaktır. Eğer ayarlanan en, kumaşın çekebileceği en düzeyinde ise kumaşa herhangi bir dış gerilim etkisi söz konusu olmayacaktır. En, çekme eninden daha geniş bir ene ayarlanmış ise az da olsa bir dış gerilim olacaktır,
- Kumaş eni çıkışa doğru arttırılıyor ise kumaşa etkiyen gerilim, iç gerilim ve germeden dolayı oluşan dış gerilimin toplamı olacaktır.
Ram’da giriş ve çıkışta kumaş eni ve boyu ölçülerek % olarak çekme değerlerini hesaplamak mümkündür. Fiksaj işlemi sırasında mamül ne kadar fazla gerdirilirse ileride sıcak suda veya ütüleme sırasında o kadar fazla çekecektir. Tekstüre edilmemiş ham iplikten dokunan kumaşlarda çekme miktarı tekstüre edilenlere göre daha fazla olmaktadır. Tekstüre iplikte var olan kıvrımlar serbest kalan gerilimleri karşılayabildiklerinden, bu ipliklerden yapılan kumaşlarda çekme ve iç gerilimler daha az olmaktadır. Yapılan araştırmalarda tekstüre iplikten dokunan kumaşın, fiksaj sonrası sıcak su veya ütülenme etkisiyle ne kadar çekeceği ±% 0.5 hata ile hesaplanabilmektedir.
Bu formül aşağıdaki gibidir.
Çk = 0.134 + 15x(logGt) + (0.002xTf) – 0.072xTfx(logGt)
Çk: Kumaşın kaynar suda çekme miktarı
Gt: Kumaşa fikse sırasında uygulanan germe miktarı (%)
Tf: Fiksaj sıcaklığı (°C)
Terbiye işletmelerinde kumaşta kırışıklık meydana gelmesi iki nedene bağlıdır.
1) Tekstil yüzeyine dışarıdan etkiyen bir dış kuvvet nedeni ile materyalin deforme olması,
2) Bu kuvvet etkisi ile yer değiştirmek durumunda kalan liflerin bunu gerçekleştirememeleri halinde sıkışmaları, büzülmeleri veya esnemeleridir.
Dışarıdan etkiyen bu deforme edici kuvvet kaldırıldığında liflerin eski hallerine dönüp dönememeleri kırışıklığın kalıcı olup olmadığını belirler. Gerek tamamen gerilimsiz, gerekse yüksek bir gerilim altında yapılan fiksaj işlemlerinde karşılaşılabilecek olumsuzlukları dengelemek amacıyla önerilebilecek çalışma şekli, fiksaj sırasında tamamen gerilimsiz değil, fakat çok düşük gerilimlerde çalışılmasıdır. Ancak boyama öncesi yapılan fiksaj işlemlerinde bu gerilim biraz daha yüksek tutulmalıdır. Çünkü çok düşük gerilimlerde yapılan fiksaj işlemleri düzgünsüz boyama tehlikesini doğurmakta ve boyamanın tekrarlanabilirliğini etkilemektedir. Fiksaj konusunda diğer önemli bir noktada, soğutma hızının etkisidir. Fiksaj sıcaklığına kadar ısıtılan liflerde bağlar erimeye başlamakta ve geçen süre içinde erime hızı artarak yeni büyük bağlar oluşmaktadır. Soğutmaya geçme noktasında ulaşılan, yüksek bağ oluşturma hızı nedeniyle erime durmasına rağmen hızla yeni bağlar oluşmaya devam etmektedir. Bunu, yaktığınız bir pamuk ipliğinin, ateşi çekmenize rağmen yanmaya devam etmesi şeklinde yorumlayabilirsiniz. Yeni bağların oluşumu daha önce bahsettiğimiz camlaşma noktasına yani 120-130°C’ye kadar devam eder. Soğutma hızına bağlı olarak, hızlı soğutmada çok sayıda küçük ve dayanıksız bağlar, yavaş soğutmada ise az sayıda ancak daha büyük ve dayanıklı bağlar meydana gelmektedir. Ram’da yapılan çalışmalarda kumaş, camlaşma noktasının altındaki sıcaklıklara kadar soğumadan iğnelerden çıkartılırsa, lifin yapısındaki bağların hareketliliği daha donmamış olduğundan bunlar hareket etmeye devam edecek ve liflerdeki iç gerilimler azalacağından kumaş bir miktar daha çekmiş olacaktır. O nedenle fiksaj işlemi yapılan makinada soğutma bölmesinin etkili olması gerekir.
Fiksaj işlemi için kumaşın ram’dan geçiş hızı aşağıdaki formüle göre hesaplanabilir:
Geçiş Hızı=Ram Bölmelerinin Boyu/(Isınma Süresi+5)
Isınma Süresi = -(ln(Th-Tm)/(Th-Tg) ) x (G x c) / Kt
Th: Isıtma havası sıcaklığı (°C)
Tm: Mamül sıcaklığı
Tg: Mamülün rama giriş sıcaklığı (°C)
G: Mamülün ağırlığı (gr/m2)
C: Liflerin özgül ısısı (J/gK)
Kt: Ramın ısı transfer katsayısı (W/m2K)
Örnek:
200 gr/m2 ağırlığında kuru bir PES kumaş, 200°C’de, 3 bölmeli (9 mt. boyunda) ve ısı transfer katsayısı 290 W/m2K olan bir ram’da yapılacak olan fiksaj işleminde kumaş geçiş hızı ne olmalıdır? (Polyesterin özgül ısısı = 1.38 J/gK’dır)
Birçok işletmede hesaplama yapılırken mamülün, fiksaj sıcaklığının 200°C’ye kadar ısınamamış ihtimali düşünülerek 1°C altındaki sıcaklığa kadar ısınması için geçen süre bulunur. Buna göre;
Isınma sür. = -(ln (200-199)/(200-20) )x(200x1.38)/290
= -(-5.9) x 0.95 = 4.94 sn. olur.
Geçiş hızı = (9 x 60) / 9.94 = 54 mt/dk olur.
Isınma sür. = -(ln (200-199)/(200-20) )x(200x1.38)/290
= -(-5.9) x 0.95 = 4.94 sn. olur.
Geçiş hızı = (9 x 60) / 9.94 = 54 mt/dk olur.
Hiç yorum yok