ÖRME TEKNOLOJİSİ VE TEKNİK TEKSTİLLER

XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
ÖRME TEKNOLOJİSİ VE TEKNİK TEKSTİLLER
Ahmet Ünal
Reutlingen Üniversitesi / Tekstil ve Dizayn Fakültesi / Tekstil Mühendisliği ve Yönetimi Bölümü
Alteburgstr. 150 Reutlingen, Almanya
[email protected]
ÖZET
Cam, Karbon ve Aramid elyaflarından üretilen teknik kumaşların kullanıldığı kompozit malzemeler, havacılık ve
yenilenebilir enerji alanları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu teknik kumaşlar 2 ve 3 boyutlu olarak,
dokuma ve çözgülü örme gibi teknolojilerle oldukça başarılı ve yüksek hızla üretilebilirken, karmaşık
geometrilerin söz konusu olduğu durumlarda sınırlamalar ortaya çıkmaktadır. Şu anda daha çok giyim
tekstillerinin üretiminde kullanılan düz örme makinaları ise sahip olduğu tek iğne seçimi, ilmek transferi gibi
imkanlarla karmaşık geometrilerin üretimini de mümkün kılmaktadır. Bu yayında örme teknolojisinin teknik
tekstillerin üretimi için sunmuş olduğu olanaklar genel olarak incelenmiş ve düz örme tekniğinin kullanıldığı
uygulama örnekleri verilerek gelecek için araştırma önerileri yapılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kompozit malzeme, örme teknolojisi, düz örme makinaları
1. TEKNİK TEKSTİLLER VE KUMAŞ ÖZELLİKLERİ
Tekstil ürünleri günümüzde klasik giyim tekstillerinden tıbbi tekstillere kadar bir çok farklı
alanda kullanılmakta ve buna bağlı olarak bu ürünlerden beklenen özellikler de değişiklikler
arz etmektedir. Kompresyon çoraplarında belli bir hesaba göre üretilmiş elastik bir kumaş
yapısına ihtiyaç duyulurken asfaltın güçlendirilmesinde kullanılan bir kumaşın, hiç
esnemeyen bir yapıda üretilmesi gerekmektedir. Diğer taraftan yapay damar olarak kullanılan
bir tıbbi tekstilin ömür boyu vücutta kalması istenirken erezyonu engellemek için kullanılan
bir geotekstilin, bitki ve ağaç kökleri geliştikten sonra çözünmesi hedeflenmektedir. Filtre
fonksiyonu görecek bir dokusuz yüzey için üretim hızı çok önemli iken özellikle uçak ve uzay
sanayiinde kompozit malzeme yapımında kullanılan kumaşta 3 boyutluluk ve istenen forma
göre üretim daha fazla önem kazanmaktadır. Bu örneklerde de görüleceği üzere kullanım
alanlarının tekstil ürününden beklentisi çok farklıdır ve araştırma-geliştirme çalışmalarında
her bir ürün için en ideal malzemenin, kumaş üretim, boya-apre ve konfeksiyon
teknolojilerinin seçilmesi gerekmektedir.
2. ÖRME TEKNOLOJİSİ VE ÖRME KUMAŞLAR
Tekstil ürünleri genelde elyaf, iplik, tekstil yüzeyi, boya-apre ve konfeksiyon aşamalarından
geçtikten sonra kullanıma hazır hale gelmektedirler. Tekstil yüzeylerinin üretimi başlıca
dokuma, örme ve dokusuz yüzey teknikleri ile gerçekleştirilmektedir ve her bir tekniğin
diğerlerine göre, tekstil ürünün yapısına bağlı olarak avantaj ve dezavantajları vardır. Bu
yayında sadece örme teknolojisi incelenmiş ve özellikle teknik tekstillerin üretimi için
sunduğu olanaklar açıklanarak uygulama örnekleri verilmiştir.
Örme teknolojisi, atkılı ve çözgülü örme makinalarında, ipliklerin iğneler yardımıyla önce
ilmek formuna getirilmesi ve bu ilmeklere birbirleriyle bağlantı yaptırılması metoduyla tekstil
yüzeyi üretme yöntemi olarak tanımlanabilir. İlmeklerle temel yapısı oluşturulan kumaş içine,
kullanım alanına bağlı olarak askı, atlama, tam atkı, kısmi atkı, çözgü iplikleri, dokusuz
39
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
yüzeyler (örneğin malivat tekniği) vb. eklenerek giyimden kompozit malzemelere kadar
birçok farklı alanda kullanılan örme kumaşlar üretilmektedir.
2.1 Çözgülü Örme Makinaları
Çözgülü örme kumaşlar, toplu olarak hareket ettirilen iğnelerle raşel, çözgü otomat, kroşe ve
malimo makinalarında üretilirler. Bu tekniğin temel özelliği yüksek üretim hızı ve en fazla
kumaş üretim çeşitliliğine sahip olmasıdır. Raşel ve çözgü otomat makinalarında daha çok ev
ve giyim tekstilleri (perdeler, danteller, spor tekstilleri v.b.) üretilirken kroşe makinalarında
dar tekstiller, malimo tipi makinalarda ise kesilmiş cam elyafları, çok eksenli kuvvetlendirme
iplikleri ve dokusuz yüzeyler kumaşa dahil edilerek daha çok teknik tekstiller üretilmektedir.
2.2. Yuvarlak Örme Makinaları
Yuvarlak örme makinaları aynı anda bir çok örme sisteminin ilmek oluşturabilmesi (örneğin
120 Sistem) nedeniyle çok yüksek kumaş üretim hızına sahiptir ve makina yapısı itibariyle
daha çok giyim tekstilleri ve yatak kumaşlarının üretiminde kullanılırlar.
2.3 Düz Örme Makinaları
Bilgisayar kontrollü düz örme makinalarında, her bir örme iğnesi tek tek seçilip istenen
pozisyona hareket ettirilebilir ve iğne yatakları kaydırılabilir. Tek iğne seçimi, iğnenin kumaş
yapısına bağlı olarak ilmek, askı ve transfer pozisyonlarından birisine hareket
ettirilebilmesine imkan verirken, iğne yataklarının kaydırılabilmesi bir ilmeğin önden arkaya
(veya tersi) transferinden sonra, başka bir iğne üzerine aktarılmasını sağlar. Bu iki özellik,
düz örme makinalarında özellikle 3 boyutlu şekillendirilmiş kumaş üretimi için sonsuz
olanaklar sağlar. Bu amaçla önce ön ve arka iğne yataklarında birbirinden bağımsız iki kumaş
üretilir ve bu kumaşlar farklı metotlarla birleştirilerek 3 boyutlu şekillendirilmiş kumaş haline
getirilirler. Farklı uygulama örneklerinden 3 tanesi aşağıda açıklanmıştır.
3. UYGULAMA ÖRNEKLERİ
3.1 Düz örme kumaşlarla ahşap yapıların güçlendirilmesi
Termoplastik malzemelerin ısı ile eritilerek bir kalıp içinde istenen şekle getirilebilmesi
yöntemi benzer şekilde ahşap malzemelere de uygulanmaktadır. Bu yöntemde buhar, ısı ve
basınç yardımıyla ahşap malzemelerin yoğunlukları arttırılarak mukavemet değerleri
yükseltilirken aynı zamanda bunun için geliştirilen makinalarda ahşaba 3 boyutlu
şekillendirmeler de verilebilmektedir [1]. Bu yöntemle elde edilen malzemeler birbirleriyle
birleştirilerek, örneğin bir mimari tasarımda taşıyıcı sistem olarak kullanılabilmektedir.
Ahşaptan imal edilmiş bu taşıyıcı sistemlerin özellikle bağlantı noktalarında mekanik
özellikler açısından zayıflıklar ortaya çıkmakta ve bu bölgelerin güçlendirilmesine ihtiyaç
duyulmaktadır [2]. Yüksek mukavemetli ipliklerden ilmek, askı ve atlama gibi örgü temel
elemanlarının kombinasyonlarıyla üretilmiş düz örme teknik tekstiller bu güçlendirme için en
iyi alternatiflerden biridir [3].
Örme kumaşla güçlendirmenin uygulandığı, yoğunlukları arttırılmış ahşap parçalardan, bir
agaç gövdesi ve bu gövdeye bağlanmış dal şeklinde tasarlanan taşıyıcı sistem resim 1e`de
gösterilmiştir. Bu taşıyıcı sistem, bir ormanda doğal olarak bu şekilde büyümüş normal bir
40
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
ağacın kopyası olup dikdörtgen ahşap parçalara, önce şekil verilmesi daha sonra
birleştirilmesi ve sonunda kenarlarının tıraşlanması ile bu hale getirilmiştir. Taşıyıcı sistem
üzerine yükler bindirildiğinde, ahşap katmanların birbirlerinden ayrılmalarını önlemek için
güçlendirme gerekmektedir. Bu güçlendirme için ihtiyaç duyulan kumaş geometrisi resim 1a,
düz örme makinalarında istenen geometriye göre cam elyafından üretilen kumaş resim 1b-c,
kumaşın ahşap yapı üzerine giydirilmesi 1d ve kumaş detayı resim 1f`de gösterilmiştir.
a) Güçlendirme için ihtiyaç duyulan
kumaş geometrisi
d) Örme kumaşın ahşap taşıyıcı
sisteme giydirilmesi
b) Ahşap taşıyıcı sistemin şekline
göre üretilmiş örme kumaş
e) Cam elyafından üretilen örme kumaşla
güçlendirilen ahşap taşıyıcı sistem
c) 3 boyutlu örme kumaş
f) İlmek, askı ve atlama yapı
elemanlarıyla örülmüş kumaşın
detay resmi
Resim 1. 3 Boyutlu düz örme kumaş ve ahşap taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi
3.2 Kompozit malzeme için 3-Boyutlu düz örme kumaş
Diğer bir örnek ise düz örme makinalarında üretilmiş ve düşük ağırlıklı kompozit malzeme
imalatında kullanılan örme kumaş yapısıdır. Bu uygulamada iki dış yüzeyin, bu yüzeylerle
aynı anda örülmüş bir 3. yüzey tarafından U veya V şeklinde bağlanmasına ihtiyaç
duyulmaktadır (Resim 2).
41
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
Resim 2. Kompozit malzeme için ihtiyaç duyulan kumaş geometrisi
Bu amaçla geliştirilen kumaşlar, bir bileşeni yüksek mukavemetli cam elyafı, diğeri ise
termoplastik polipropilen olan hibrid ipliklerle üretilmiştir [4, 5]. Daha sonra kompozit
malzeme imalatı için bu kumaşın içine kalıp parçaları konulmuş ve kumaş istenen formda
tutulmuştur (Resim 3).
Resim 3. Kalıp parçaları ile istenen formda tutulan 3 boyutlu kumaş
Kalıp içindeki kumaş bu şekilde fırın içine alınmış ve polipropilen ipliklerin erimesi
sağlanmıştır. Daha sonra soğumaya geçildiğinde kalıp içinde eriyen polipropilen ipliklerin
cam ipliklerini örüldükleri gibi kumaş içinde tutmasıyla 3 boyutlu kompozit malzeme imal
edilmiştir (Resim 4).
Resim 4. 3 Boyutlu düz örme kumaşla imal edilmiş kompozit malzeme
3.3 Monofilament bağlantılı düz örme kumaş
Ön ve arka iğne yataklarında birbirinden bağımsız olarak üretilen iki kumaşın monofilament
ipliklerle bağlanmasıyla da 3 boyutlu kumaşlar üretilebilirler. Bu teknik, yuvarlak, çözgülü ve
42
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
düz örme makinalarında uygulanmaktadır ve bu tip kumaşlar spor ayakkabıları, yeni tip
yataklarda ve araba koltuklarında süngerlerin yerine ve dalgıç elbiseleri gibi birçok alanda
kullanılmaktadır. İki kumaş yüzeyi arasındaki maksimum açıklık kumaş özelliklerinin
belirlenmesinde çok önemlidir ve başta iğne yatakları arasındaki mesafe olmak üzere farklı
parametrelere bağlıdır.
Yeni tip çözgülü örme makinalarında (Karl Mayer HDR 6-EL HighDistance®) ön ve arka
iğne yatakları hareket ettirilerek birbirlerine yaklaştırılıp uzaklaştırılabilir ve iki iğne yatağı
arasındaki mesafe 20 ila 65 mm arasında ayarlanabilir. Bu imkan sayesinde monofilament
bağlantılı örme kumaşlar için en fazla seçeneği çözgülü örme makinaları sunar ve bu nedenle
daha çok bu tip kumaşlar kullanılırlar. Buna karşın çözgülü örme makinalarında 3 boyutlu ve
şekillendirilmiş kumaş imalatı toplu iğne hareketi nedeniyle çok sınırlıdır. Düz örme
makinaları ise tek iğne hareketi prensibiyle çalıştıklarından dolayı kumaşa şekil verebilme
kabiliyetinde sınırsızdır fakat iki iğne yatağı arasındaki mesafe sabittir ve makina yapısı
itibariyle değiştirilemez. Bu nedenle iki kumaş dış yüzeyi arasındaki açıklığın, sabit igne
yatağı mesafesine rağmen, farklı parametrelerle değiştirilebilmesi için araştırmalar
yapılmalıdır. Bu parametrelerden en önemlileri örgü yapısı, monofilament iplik kalınlığı,
monofilamentlerin dış yüzeylerle yaptıkları bağlantı açısı ve elastan iplik kullanımıdır. Bu
amaçla yapılan başlangıç aşamasındaki araştırmalarda iki yüzey arasındaki açıklığın 30
mm`ye ulaşıldığı resim 3`te gösterilen kumaşlar üretilmiştir.
Resim 3. Monofilament bağlantılı 3 boyutlu kumaş
4. SONUÇ
Düz örme makinaları özellikle kazaklar olmak üzere, giyim tekstillerinin üretiminde çok
önemli bir yere sahip olmasına rağmen teknik tekstillerin üretiminde olması gereken seviyeye
henüz gelememiştir. Bu makinalarda pamuk yün gibi ipliklerden istenen herhangi bir forma
göre 3 boyutlu kumaş üretmek çok başarılı bir şekilde gerçekleştirilebilirken, örneğin karbon
elyafından üretilmesi gereken 3 boyutlu şekillendirilmiş bir teknik kumaş yapısı henüz
yeterince araştırılmamıştır. Bu amaçla, daha çok klasik ipliklerin örülmesi için tasarlanan düz
örme makinalarının cam, karbon ve aramid elyaflarının işlenmesine imkan verecek şekilde
tasarlanması ve örgü yapılarının buna göre geliştirilmesi önümüzdeki yıllarda araştırmalarda
önemli bir yer teşkil edecektir. Bu araştırmalar sonucunda hem düz örme makinaları için yeni
bir üretim alanı açılacak hem de özellikle kompozit malzeme üretimi için son derece önemli
olan, kumaş üretimi esnasında şekil verilmiş 2 ve 3 boyutlu teknik kumaş üretimi mümkün
hale gelecektir.
43
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
5. KAYNAKLAR
[1] HALLER, P. Concepts for textile reinforcements for timber structures. Materials and Structures
(2007) 40:107–118.
[2] HALLER, P. BIRK, T., OFFERMANN, P., CEBULLA H. Fully fashioned biaxial weft knitted and
stitch bonded textile reinforcements for wood connections. Composites: Part B 37 (2006) 278–285.
[3] ÜNAL, A., OFFERMANN P. The effects of the knit structure on the deformation behaviour of
weft knitted reinforced fabrics. Melliand Textilberichte. - Frankfurt, 86 (2005) 4. 50-51
[4] ÜNAL, A.; HOFFMANN G., CHERIF Ch. Development of weft knitted spacer fabrics for
composite materials. Melliand Textilberichte. - Frankfurt, 87(2006)4. - S. 224-226.
[5] TORUN, A. R., HOFFMANN, G., ÜNAL, A., CHERIF Ch. Spacer fabrics from hybrid yarn with
fabric structures as spacer. 16. International conference on composite materials. 2007 Kyoto, Japan.
44