61
02
1st International Mediterranean Science and Engineering Congress (IMSEC 2016) Çukurova University, Congress Center, October 26-28, 2016, Adana / TURKEY Pages: 2820-2825, Paper ID:799
Denim kumaşların mukavemet özellikleri üzerine bir çalışma
Şehpal Tölek, Füsun Doba Kadem
1Çukurova Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Adana, Türkiye ;stolek@cu.edu.tr
2Çukurova Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Adana, Türkiye ;fusundobakadem@gmail.com
Özet
Sürdürülebilirlik kelime anlamı olarak; çeşitlilik ve üretkenliğin devamlılığı sağlanırken, daimi olabilme yeteneğini korumak olarak tanımlanmaktadır. Tekstil endüstrisi ve giyinme alışkanlıkları da sürekli bir yenilenme ve değişim içerisinde olup sürdürülebilirlik sürecinde etkili hedef ve sonuçlarla önemli yol kat etmektedir. Bu kapsamda geri dönüşüm, sektörde ivmelenme gösteren sürdürülebilir çalışmaların başında gelmektedir. Bu çalışma ile son yıllarda sektörde önemli bir paya sahip olan bir denim işletmesinde, pamuk atıklarının kısmen geri dönüşümü ile üretilen re-cyle denim ve %100 pamuktan üretilen denim kumaşların kopma mukavemeti, yırtılma mukavemeti ve yumuşaklık değerleri standartlara göre tespit edilmiş ve sonuçları yorumlanmıştır. Neticede, denim üretim sürecindeki geri dönüşüm işleminin faydalı bir şekilde denim üretiminde kullanılabileceği tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Denim, kumaş mukavemeti, geri dönüşüm
1. GİRİŞ
Denim, her yaştan ve her kesimden kullanıcıya hitap eden, spor giyim alanında genişleyen dünya paza-rında üstün rol oynayan bir kumaş çeşididir. İlk üretildiğinden bu yana denim, tekstil sektörünün vaz-geçilmez bir parçasıdır. Teknolojinin hızla geliştiği globalleşen dünyada, denim kumaşların değişimi ve piyasadaki arz eğrisi görsel açıdan çeşitliliğin oluştuğu tarafa kaymaktadır. Bu gelişmeler göz önüne alındığında hızla gelişen moda akımlarına ve bu akımların oluşturduğu taleplere cevap verecek, katma değerli ürünler tasarlanması ve üretilmesi kaçınılmaz bir gereklilik haline gelmiştir. Denim gibi, her kul-lanım sonrası renk, efekt gibi albeni uyandıran özelliklerinde değişim olan ürünlerde tüketici beklentile-ri ön planda tutularak ürün yelpazesi hazırlanmalıdır. Günümüzde tekstil sektöründe rekabet her alan-da yüksek düzeyde seyretmektedir. Bu yüksek rekabet ortamınalan-da, yenilikçi faaliyetler ve yüksek katma değerli ürünler ülkemiz tekstil sektörünün konumunu koruması ve geliştirmesi açısından büyük öneme sahiptir. Denim piyasasında da ülkemizin pazar payını artırması ve sektörün dinamik yapısını koruması, geliştirilecek yenilikçi ve rekabetçi ürünlere bağlıdır.
Tekstil ve hazır giyim sektöründe atık su, zararlı kimyasallar, ısı verimliliği gibi konularda oluşan önle-nemez atıklar büyük bir çevresel yük oluşturmaktadır. Bu noktada çözüm olarak karşımıza geri dönü-şüm çıkmaktadır. Bu çözüme yönelik de geri dönüdönü-şüm uygulaması, gerek nihai üründe gerekse de yarı mamullerde ve üretim esnasında açığa çıkan atıklarda kendine geniş uygulama alanı bulmuştur. Geri dönüşüm liflerin, yeniden açma işlemleri esnasında lif boyları kısalmakta, düzgünsüzleşmekte ve kısa lif oranı artmaktadır.
Geri dönüşüm uygulaması farklı imalatçılar tarafından farklı metotlarla uygulanabilir. Fakat temel pren-sip kumaş ya da iplik kalıntılarının kesilmesi ve/veya yırtılması ile başlayan birkaç aşamadan oluşmak-tadır. Bu işlem bu uygulamanın en önemli kısmı sayılabilir. Çünkü bu işlem sonucu ortaya çıkan lif deme-ti içerisinde kalan parçalanmamış kumaş parçası, tam ayırılmamış iplikler vb., re-cycle üredeme-tilecek ipliğin performans özelliklerini birebir etkileyecektir.
gibi geri dönüşüm elyaflar da kullanılabilir, istenilen özellikte ve maliyette ürünler elde edilebilmektedir. Klasik denim üretiminde pamuk ve diğer elyaflarla karışım yapılacaksa her bir grup balyalar halinde dizilir ve harmanlanır. İplik üretim ve dokuma işlemine tabi tutulan materyaller, terbiye ve kalite kontrol proseslerinden geçerek son ürün halini alırlar. Geri dönüşüm (re-cycle) ürünlerde ise tüm proseslerde açığa çıkan atık materyaller parçalanarak lif haline getirilir, harman-hallaç dairesinde balya dizilimi es-nasında istenilen oran hesaplanarak karışıma dâhil edilir. Diğer tüm işlemler benzerdir.
Şekil 1. Denim Üretim Prosesi (Roshan,2015)
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Alan ve ark (2012) yaptıkları çalışmada, geri dönüşüm hammaddelerden üretilen battaniyelerin kopma mukavemeti performanslarını incelemişlerdir Sonuçlara göre her iki battaniye tipi arasında kopma mu-kavemet değerleri açısından, atkı yönünde orijinal battaniyenin kopma mumu-kavemet değeri daha yüksek çıkmıştır. Bununla birlikte geri dönüşüm elyaftan üretilmiş battaniyelerin kabul edilebilir seviyede mu-kavim oldukları belirtilerek orijinal battaniyelere alternatif olarak kullanılmaları mümkün olabileceği vurgulanmıştır. Bunun ise battaniyelerin ısıl performanslarının olumsuz etkilenmemesiyle sağlanacağı-nı öngörmüşlerdir.
Kurtoğlu ve arkadaşları (2013), kumaş atıklarının yeniden kullanılması sonucu üretilen giysilerin kul-lanımı üzerine bir araştırma yapmışlardır. Farklı karışım oranları ile iplik üretimi yapılmış, bu iplikler-den aynı üretim şartlarında süprem kumaşlar örülmüş ve bu kumaşlardan giysiler dikilmiştir. Üretilen numunelerin performans ve kullanım özelliklerinden bazıları test edilmiştir. Çalışmanın sonucunda, kumaş kırpıntılarından elde edilen geri dönüşümlü giysilerin hazır giyim sanayinde kullanılabileceği belirlenmiştir.
Rathod ve Kolhatkar (2013), bambu lifi ile polyester karışımlardan elde edilen denim kumaşlar ile pa-muk lifi kullanılarak üretilmiş kumaşları karşılaştırmıştır. Elyaf ve iplik özellikleri de değerlendirilmiştir. Her iki hammadde grubunda da yırtılma mukavemeti yüksek bulunmasına rağmen kopma mukaveme-tinde bambu/polyester karışımı denimlerin mukavemeti pamuklu denimlerden daha yüksek bulunmuş-tur.
Telli ve Babaarslan (2016), yaptıkları çalışmada endüstriyel ve tüketici sonrası atıklar ile ticarileşebilir denim kumaş üretimi yapmışlardır. Bu amaçla endüstriyel atıklar (denim sektöründe geri kazanılan pa-muk lifleri) ve tüketici sonrası atıklardan (PET şişe atıklarından geri kazanılan lifler) denim kumaşlar üretilmiştir. Yapılan tasarıma ve konstrüksiyona bağlı olarak, lif tiplerinin iplik veya kumaş karakteris-tikleri üzerine etkisi araştırılmış, lifler ve iplik/kumaş sonuçları arasındaki ilişki korelasyon analizi ile istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
Doba Kadem (2016), denim sektöründe pamuk atıklarının geri dönüşümü üzerine deneysel bir çalışma yapmıştır. Bu çalışmada, pamuklu denim kumaş ile geri dönüşüm pamuklu denim kumaşın elyaf özel-likleriyle birlikte kopma ve yırtılma mukavemetleri karşılaştırılmış, neticede geri dönüşüm pamuklu denimin (re-cyle cotton denim) orijinal pamuklu denimden çok düşük değerlere sahip olmadığı tespit edilmiştir. Böylece, denim üretiminde ve üretim sonrası ortaya çıkan atıkların yeniden değerlendirile-rek, denim kumaş elde edilebileceği tavsiye edilmektedir.
3. MATERYAL VE METOT
Deneysel çalışmada, seçilmiş bir denim işletmesinde pamuk atıklarının kısmen geri dönüşümü ile üre-tilen re-cyle denim (%70 co-%30 re-co) ve %100 pamuk (%100 co) denim kumaşlar üretilmiştir. Geri dönüşüm pamuklu denimde (%70 co-%30 re-co) hem atkı hem çözgü iplikleri geri dönüşümlüdür. Geri dönüşüm işlemi yapılırken işletmede denim kumaş üretimi esnasında açığa çıkan elyaf kırpıntıları, iplik fazlalıkları, halat boyama telefleri, atıl durumdaki kumaşlar gibi endüstriyel atıklar yeniden de-ğerlendirilmek üzere geri dönüşüm işletmelerine gönderilmektedir. Burada açıcı/parçalayıcı cihazlar kullanılarak tüm atık formları kısa lif demetleri haline gelene kadar parçalanmaktadır. Bu re-cycle lifler balyalanıp harman-hallaç dairesinde karışım balyalarına istenilen oranda dahil edilerek üretim adımla-rına eklenir. Mümkün olan en homojen karışımı elde edebilmek için lifler halinde karışım yapılır. Tablo 1’de üretimi yapılan denim kumaşların konstrüksiyon özellikleri detaylı olarak anlatılmıştır.
Tablo 1. Pamuklu Denim Kumaşların Özellikleri
Konstrüksiyon Özelliği Pamuklu Kumaş Geri Dönüşüm Pa-muklu Kumaş Çözgü İplik Numarası(Ne) 9,86/1 9,86/1 Çözgü Elyaf Kompozisyonu 100% Amerika
Pamuğu Pamuğu, 30% Geri 70% Amerika Dönüşüm Pamuk Atkı İplik Numarası(Ne) 13/1 13/1 Atkı Elyaf Kompozisyonu 100% Amerika
Pamuğu Pamuğu, 30% Geri 70% Amerika Dönüşüm Pamuk Örgü Türü 3/1 Z Dimi 3/1 Z Dimi Çözgü Sıklığı(tel/cm) 31 32 Atkı Sıklığı(tel/cm) 21 20,5 Gramaj(gr/m2) 335 345
4. BULGULAR VE DEĞERLENDİRME
Değişen ve gelişen moda endüstrisinde performans özellikleri etkin rol oynamaktadır. Üretimler yapı-lırken işletmelerin maliyet ve müşteri taleplerine yanıt verebilme kapasitesi göz önünde bulundurulur. Bu çalışmada hedeflenen temel amaç ise geri dönüşüm uygulamasının kullanılabilirliğinin tespiti ve bu yöntemin işletmede uygulanabilirliğinin sağlanmasıdır.
dikkat çeken ölçüm SCI yani eğrilebilirlik indeksidir. Eğrilebilirlik indeksi, pamuk liflerinin uzunluk, mu-kavemet, incelik, renk parametreleri gibi özellikleri kullanılarak oluşturulan çoklu regresyon analizi ile hesaplanan ve liflerin eğrilebilirliğinin tahmin edilmesi için kullanılan parametredir.
Tablo 2. Elyaf Özellikleri
Elyaf Özellikleri Pamuk elyafı Geri Dönüşüm Pamuk Elyafı SCI (Eğrilebilirlik İndeksi) 125 94,8
MIC (İncelik) 4,426 4,33 MAT (Olgunluk) 0,89 0,882 LEN (Uzunluk,mm) 28,446 27,808
UNF (Uniformite) 80,76 77,78 SFI (Kısa Lif Oranı) 10,4 17,24 STR (Mukavemet, g/tex) 31,7 25,92 ELG (Uzama %) 6,36 7,78 MOIST (Nem %) 6,38 6,28 TR AREA (Yabancı Madde %) 0,246 0,03
Tablo 3’de USTER TESTER 4 cihazında yapılan iplik testleri sonuçları verilmiştir. Bu test sonuçlarında üzerinde durulması gereken en önemli değer Rkm değeridir. Rkm, bir ipliğin kendi ağırlığı ile koptuğu uzunluktur. Kilometre cinsinden ifade edilir.
Tablo 3. İplik Özellikleri
İplik Özellikleri Pamuklu Kumaş(Çözgü ipliği) Geri DönüşümKumaş (Çözgü ipliği) Pamuklu Kumaş (Atkı ipliği) Geri Dönüşüm Kumaş (Atkı ipliği) Elastikiyet 6,95 6,53 7,30 6,74 Rkm 17,72 16,81 16,63 15,42 U% 13,10 16,40 10,60 14,19 CV% 6,35 10,01 6,58 8,69 -40 İnce Yer 125 10,52 56 613 +35 Kalın Yer 749 2227 692 2431 200% Neps 11 241 28 367
Orijinal ve Re-cyle denim kumaşlar, kopma mukavemeti ASTM-D 5024, yırtılma mukavemeti ASTM-D 1424 standartları esas alınarak teste tabi tutulmuş ve sonuçları Tablo 4’de verilmiştir. Geri dönüşüm ve orijinal kumaşların atkı ve çözgüleri kendi içinde kıyaslandığında beklenen sonuçların elde edildiği görülmektedir.
Geri dönüşüm lif kullanımının kumaş tuşesine etkisini tayin etmek amacıyla numunelere yumuşaklık (Stiffness) testi uygulanmış, Tablo 4’de belirtilmiştir. ASTM-D 4032-94 Dairesel Eğme Test metoduna göre yapılan yumuşaklık tayini; belirli ölçülerdeki numuneyi cihaz üzerindeki bir delikten geçirmek için uygulanması gereken yük miktarının belirlenmesi esasına dayanmaktadır. Yük değeri en düşük kumaş en yumuşak tuşeli kumaş olarak değerlendirilmektedir. Sonuçlar, kumaşların 3 farklı yerinden yapılan ölçümlerin ortalaması alınarak elde edilmiştir. Ayrıca kumaşın ön yüzü (İndigo) ve ters yüzü(ekru) de ölçülmüş, kendi içinde kayda değer bir farka rastlanmamıştır.
Sonuçlar incelendiğinde Re-cycle üretim kumaşının daha sert tuşeli olduğu görülmektedir. Geri dönü-şüm kumaşlar daha önce de işlem görüp haşıl almış oldukları için bu beklenen bir sonuçtur.
Tablo 4. Kumaş Mukavemet Değerleri
Kopma Mukavemeti
(kg) Yırtılma Mukavemeti (g) Kumaş Yumuşaklığı(kg)
Ön Yüz(Ekru) Ters Yüz(İndigo)
Çözgü (re-cyle) 88,7 5835 0,38 0,306
Atkı (re-cyle) 37,2 3325 0,23 0,18
Çözgü (orijinal) 92,9 5940 0,221 0,22
Ayrıca kumaşların üretiminde kullanılan iplikler SEM (Taramalı elektron mikroskobu) cihazında ince-lenmiştir. Geri dönüşüm ipliklerin gözle görülür deformasyonu bu yöntemle de tespit edilebilmektedir.
Re-cycle
Orijinal
Re-cycle
Orijinal
Şekil 2. Re-cycle ve orijinal denim ipliklerin SEM görüntüleri
5. SONUÇ
Bu çalışmanın amacı, geri dönüşüm pamuktan elde edilen denim kumaşların kullanılabilirliğini tespit etmek ve bu metotla üretimi yapılan kumaşların bazı performans özelliklerini tespit etmektir. Tüm test-ler incelendiğinde elde edilen sonuçların beklenen sonuçlar olduğu ifade edilebilmektedir.
Denim kumaş üretimi yapılmadan önce kullanılacak elyaflara HVI cihazında testler yapılarak özellik-leri incelenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlarda geri dönüşümden gelen elyafların eğrilebilirlik indeksi 94.8 iken, orijinal pamuk elyafının 125 olduğu görülmüştür. Oluşan bu % 24’lük fark iplik mukavemetiyle doğrudan etkili bir parametredir. Aynı zamanda kısa lif oranlarındaki %39’luk artış geri dönüşüm lif-lerde daha fazla kısa lif olduğu sonucunu açıkça ortaya koymuştur. Elyaf mukavemetlerine bakıldığında pamuk elyafı 31,7 g/tex iken geri dönüşüm elyaf 25,92 g/tex ölçülmüştür. Bu da geri dönüşüm elyafların %18 daha az mukavemetli olduğunu göstermektedir.
Elyaf mukavemetlerindeki bu değişim iplik mukavemetlerine de yansımıştır. Re-cycle üretim çözgü ipli-ğinin Rkm değeri 16,81 iken, orijinal pamuk ipliipli-ğinin 17,72 olarak ölçülmüştür. Bu sonuç, kendi ağırlığı ile koptuğu uzunluk olarak düşünülürse yaklaşık 1000 kilometrelik bir fark olduğu göze çarpmaktadır. Aynı sonuç atkı ipliği için de geçerlidir.
Elyaf ve iplik özellikleri kumaş performansına doğrudan etki etmektedir. Üretilen iplikler kullanılarak mamul denim kumaşlar elde edilmiştir. Re-cyle denim hem atkıda hem çözgüde %70 oranında orijinal Amerikan pamuğu ve %30 oranında geri dönüşüm pamuk kullanılarak üretilen ipliklerden oluşmakta-dır. Elde edilen mamul kumaşların kopma ve yırtılma mukavemetlerine bakıldığında da geri dönüşüm lifler kullanılarak üretilmiş kumaşların mukavemet değerlerinin orijinalden daha düşük çıktığı gözlen-mektedir.
Geri dönüşüm kumaşların, hem dijital pnömatik dairesel yumuşaklık test cihazıyla ölçüldüğünde hem de dokunulduğunda, daha sert bir tuşeye sahip olduğu yorumu yapılabilir. Re-cycle üretimde lifler tekrar
de sertleşmektedir. Bu etmenler göz önüne alındığında bu tuşe farklılığı beklenen bir sonuçtur.
Bu çalışma ile, denim üretiminde, üretim sırasında ortaya çıkan atıkların yeniden değerlendirilerek tek-rar denim kumaş (Re-cyle denim) elde edilebileceği ve bu kumaşın mukavemet ve tuşe özelliklerinin orijinalinden çok kötü olmadığı, dolayısıyla da bu kumaşların denim sektöründe yer alabileceği düşü-nülmektedir.
6. TEŞEKKÜR BÖLÜMÜ
Çalışmada kullanılan denim kumaş temininde verdiği destekten dolayı, BOSSA Denim İşletmeleri’ne (Adana) teşekkür ederiz.
REFERANSLAR
[1] Alan, G., Koçlu, A., Yüksekkaya, M.E., Geri Dönüşüm Hammaddeden Üretilmiş Olan Battaniyelerin Kop-ma Mukavemeti PerforKop-mansının İncelenmesi Üzerine Bir ÇalışKop-ma. 1. Ulusal Geri Kazanım Kongre ve Sergisi. Mayıs, 276-278, Uşak, Türkiye.
[2] Necef, Ö.K., Seventekin, N., Pamuk, M., 2013. A Study on Recycling the Fabric Scraps in Apparel Manufa-cturing Industry, Tekstil ve Konfeksiyon, 23 (3): 286-289.
[3] Rathod, A., Kolhatkar, A., (2013) Physical properties of denim fabrics (Part-I), Man-made Textiles in India, August, 269.
[4] Telli A., Babaarslan O., (2016) Endüstriyel Ve Tüketici Sonrası Atıklar İle Ticarileşebilir Denim Kumaş Üretimi, Tekstil ve Konfeksiyon, 26(2), 213.
[5] Doba Kadem F. Sürdürülebilir Bir Yaklaşım: Denim Sektöründe Pamuk Atıklarının Geri Dö-nüşümü Üzerine Bir Çalışma. 12. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 23-26 Ağustos 2016, İzmir, Türkiye.
[6] Bossa Denim ve Spor Giyim İşletmeleri Oryantasyon Notları, 2014.
[7] Roshan, P., 2015, Denim, Manufacture, Finishing and Applications, The Textile Institute, Woodhead Publishing Series in Textiles, 581.
