İPLİK VE KUMAŞ ÜRETİMİNİN GELECEĞİ ÜZERİNE BİLGİLER
Son 15 yıldaki verimlilik ve kalitedeki artışın incelemesi yapıldığında iplik ve kumaş üretimindeki müthiş gelişmeler görülebilir. 30 tex karde ipliği üretiminde kg/dak üretim için yalnızca 1,2 operatör ve
Endüstriyi bu ilerlemelere iten şey nedir?
Mühendisler her zaman gelişmeler doğrultusunda çalışmaktadır.
Dokumacılıktaki iplik kalite beklentileri. Eskiden çözgü iplikleri atkı ipliklerinden daha fazla mukavemete ihtiyaç duyardı. Atkı iplikleri daha az bükümle eğrilirdi. Günümüzde ise atkı iplikleri hızın etkisini hissetmektedir. Modern dokumacılıkta daha iyi ipliklere ihtiyaç duymaktayız.
Bu gelişmelere olanak sağlayan durumlar
Bu ilerlemeleri gerçekleştirmemize olanak sağlayan durumlar nelerdir?
İlk olarak, kalite ilerlemelerinde ve verimlilikteki artışta büyük adımlara izin veren mikroişlemci alanındaki gelişmelerdir. Bunlar makine ayarlarında olduğu gibi online kalite kontrolünü de mümkün kılmaktadır. Bunlar otomasyon için ön gereklilikti. Bir başka önemli faktör hassas makinelerin üretilebilmesindeki ilerlemedir. Tarak, open-end makinesi, dokuma tezgahındaki hassas komponentler ve hazırlama ekipmanları daha iyi makinelere yol açmış ve daha yüksek hızlarla, geliştirilmiş kaliteyi mümkün kılmıştır. Rotor eğirme, otomasyonun kaliteyi geliştirmesine ve 150000 dev/dak kadar yüksek çalışma hızlarına imkan vermesine güzel bir örnektir. O yüzden bu, tekstil endüstrisindeki verimlilik artışı için önemli olan, farklı endüstrilerde gerçekleştirilen gelişmelerin kombinasyonudur.
İplik üretimindeki eğilimler
Iplik üretimindeki en önemli prosesler aslında taraklama ve eğirme işlemidir. Elbette diğer bütün işlemler de iplik kalitesi için önemlidir. Örneğin, modern regüleli cerlerin süper performansı nedeniyle iplik düzgünsüzlüğü USTER’in istatistiklerini yeniden gözden geçirmesine neden olacak derecede iyileştirildi. Fakat cer makinelerinde regüle kaliteleri veya üretim hızları ile ilgili olarak daha fazla gelişme beklenmemelidir. Taraklama, kalitenin kontrol edildiği prosestir. Tarak bantlarının kalitesi ve üretim hızları son 15 yılda oldukça arttırıldı. Topak besleme tertibatının fonksiyonunun bant üniformitesine en çok katkıyı sağladığı sıklıkla unutulmaktadır. Besleme işleminin daha fazla tutarlı olması, yük altında bulunan taraklama elemanlarının da daha fazla tutarlı olmasını sağlar.
Bu, şapkaların daha yakın ayarlanabilmesi ve çok iyi bant kalitesi elde edilmesi anlamına gelir. Tarak vatkasının üniformitesinin neden çok önemli olduğunu açıklayacağım : Ortalama vatka ağırlığımızın 450 gr/m olduğunu varsayalım. Eğer vatka ağırlığı kısa bir süre %20 oranında artarsa –eski besleyiciler için normal olan - tarak makinesi vatka ağırlığını 540 gr/m olarak görür ve bant ağırlığı, herkesin ne kadar büyük bir değişiklik olduğunu düşünebileceği, 5,0 gr/m’den 6,0 gr/m’ye çıkar. Neps bantın o bölümünde çarpıcı biçimde artacaktır.
Günümüz tarak makineleri yüksek hassasiyetli makinelerdir. Her bir komponent hassas bir şekilde kurulur. Bu, şapkaların tambura çok yakın biçimde ayarlanmasına izin verir (6/1000 inç kadar yakın). Şapka ayarının hassasiyeti Trützschler’in ayar noktalarını 4’ten 6’ya çıkarmasının nedenidir. Diyagramları bunun ne anlama geldiğini göstermektedir (Şekil 3). Rieter taraklama kalitesini entegre tel bileme sistemi ile arttırmaya çalışmıştır (Şekil 4). Bunun sadece kaliteyi arttırmadığını aynı zamanda maliyeti de düşürdüğünü iddia etmektedirler. Gelecek 5 yıl için taraklamada hangi verimlilik artışını bekleyebiliriz. 80 kg/saat’lik üretimi pamuk için teknolojik gelişme seviyesi olarak düşünebilir miyiz? Ben Şekil 5’ten de anlaşılacağı gibi 100 kg/saat’ten fazlasını umuyorum.
Karde pamuk için yaklaşık 180 kg/saat’e kadar, bununla ilişkili olarak ta PES için 200-210 kg/saat’e kadar artışı bekliyorum. Tarak tülbentinin kalitesi için sensörler, şapka ayarları, tel sertliği ve tel formu bant üniformitesi kadar bu verimlilik artışı için ön gerekliliklerdir. Sadece birkaç tarak ihtiyaç duyulan materyali üreteceği için tarak makinesinin kondisyonunun kontrolü çok fazla önemli (hatta bugünkünden de fazla) olacak.
Taramada – tüm detayları incelemeden – 8 kafalı bir penye makinesinin üretimi 2010 yılında yaklaşık 80 kg/saat olacak. (Nedeni : daha ağır vatka – daha geniş vatka)
İplikçilikte iki eğilim açıkça görülebilmektedir :
Kompakt eğirmenin girişi ile ring iplikçiliğindeki kalite artışı ve Open-End iplikçiliğinde olduğu gibi hava jetli eğirmede de verimlilik artışı.
Maliyetleri düşürme baskısı tüm iplikçileri maliyet tasarrufu fırsatları için sürekli araştırmaya zorlamaktadır. Tipik pamuk ipliklerinin imalatının analizi eğrme sisteminden bağımsız olarak hammaddenin en büyük maliyet faktörü olduğunu açıkça göstermektedir. İplik üretim prosesinin hammadde maliyeti düşürme fırsatı sunması endüstriye özel ilgi olmasının nedenidir. Open end eğirme sisteminin geliştirilmesi bu eğilime güzel bir örnektir. Biz kompakt eğirmenin hammadde maliyetini düşürmek için bir başka fırsat olduğuna inanıyoruz.
Kompakt eğirme uzun lif iplikçiliğinde olduğu gibi kısa lif iplikçiliğinde de kullanılabilen modifiye edilmiş ring eğirme prosesidir. Kompakt eğirmenin prensibini açıklamaya modern çift apronlu çekim sisteminde liflerin yayılması ile başlamak yararlı olacaktır. Fitil arka bölgede yaklaşık 1,2’lik bir çekimle çekilir. Fitilin bükümü açılır ve fitil genişler. Ön bölgedeki ana çekim apronların kontrol etmesine rağmen liflerin daha da yayılmasına sebep olur. Lifler ön silindirin tutma noktasından çıktıklarında yaklaşık
Bu çok değişkendir ve lifin ucunun iplik merkezinde ve arka kısmının iplik yüzeyinde bulunabileceği anlamına gelen lif migrasyonuna sebep olur. Bu, bükülmüş ipliğin bu derece yüksek mukavemete sahip olmasının sebebidir. Fakat
Bu nedenle büküm vermeden önce ve çekim işlemini bozmadan yayılmış lifler yoğunlaştırılmalıdır. Bunu başarmanın yolu eğirme sistemine de adını veren “pnömatik yoğunlaştırma”dır.
Denkendorf tarafından geliştirilen ve lisansı Zinser, Ebersbach / Almanya firmasına ait kompakt eğirme makinesinin çekim tertibatının prensibi gösterilmektedir. Başka makine dizaynı göstermeyeceğim çünkü yalnızca kompakt eğirmenin prensibinden ve temel avantajlarından bahsetmek istiyorum. Bu yeni eğirme sisteminin temel parçası normal çekim sisteminden sonra gelen yoğunlaştırma bölgesidir. Üst çıkış silindiri liflerin yoğunlaştırıldığı, esas çekim sisteminden sonraki ek silindir çiftinin üzerindeki delikli aprona tahrik verir. Çünkü liflerin sıkı bir kütle halinde yoğunlaştırılıp sonra da büküldüğü, vakum altında, yalnızca yaklaşık
Kompakt Eğirmenin Temel Avantajları
Pamuğun işlenmesinde esas olarak aşağıdaki avantajlar elde edilebilir (sentetik liflerin ve yünün işlenmesinde de benzer avantajlar bulunabilecektir):
Liflerin iplik içerisinde birleşmeleri geliştirildiği için iplik mukavemeti kaba ipliklerde yaklaşık %10, ince ipliklerde de % 15 oranında artar (Şekil 15). Mukavemetin daha fazla artması ipliğin de incelmesidir.
Alternatif olarak, klasik ring iplikleri ile karşılaştırıldığında, büküm mukavemet kaybı olmadan %20-25 oranında azaltılabilmektedir. Bu, elbette üretimi ring ipliğine nazaran arttıracaktır. Böylece eğer ön silindirler daha hızlı çalıştırılırsa, üretimde artış olacaktır. Biz laboratuarda Ne 20 karde pamuk ipliğinin bükümünü 40 m/dak çıkış hızına ulaşacak ölçüde azalttık.
Eşit üretim koşullarında iplik tüylülüğü %70 oranında azalmaktadır (Şekil 14). Bu nedenle iplik daha düzgün görünmektedir. Karde pamuk ipliklerinin görünüşü konvensiyonel penye ipliklerine çok yakındır. Bu, insanları penye iplikleri ile karde ipliklerini değiştirmeye özendirmektedir.
Daha önce açıklanan lif kaybı tehlikesi olmadan çekim miktarı epeyce arttırılabilmektedir.
İkinci faktör ile –dokuma için önemli olan- sıyrılma direnci artar.
Bu nedenle haşıllamada kullanılan haşıl miktarı %30 oranında azaltılabilir. Bu tek başına dikey prosese sahip bir işletmedeki ring iplik makinesinin yoğunlaştırma bölgesi için yapılan yatırım maliyetlerini karşılar.
Ring iplik makinesindeki kopuşlar, çok düşük büküm değerlerinde bile, yaklaşık %50 oranında azalmaktadır.
Konvensiyonel ipliklerle aynı büküm seviyesinde daha ucuz pamuk kullanılabilir.
Kamgarn iplikçiliğinde aynı yünle daha ince iplikler eğrilebilir.
İplik tüylü olmadığından ring makinesindeki lint kontaminasyonu dikkate değer biçimde azaltılır çünkü liflerin çoğunluğu eğrilmiş iplik içinde yer almaktadır. Bugün her gün temizlenmek zorunda olan makine kompakt eğirmede yalnızca haftada bir kez temizlenmek zorundadır.
Pnömofil telefi %1-1,5 oranında azalmaktadır. Bana göre en ilgi çekici bir başka avantajı da başka iplikler kullanarak kopyalanamayacak kumaşlar üretme olanağıdır.
Kompakt ipliklerden yapılmış kumaşlar daha yüksek mukavemete, daha fazla parlaklığa ve daha iyi desen netliğine sahiptirler. Örneğin örme kumaşlar ya çok net stürüktür ya da yüksek parlaklığa –azaltılmış iplik bükümü nedeniyle- ve daha yumuşak tutuma sahiptirler. Şu anda kompakt eğirme henüz başlangıç evresinde. Rieter 2000 ve 2001 yılında satış yaptı, Suessen 100.000 iğden fazla sattı, Zinser makinesini Eylül 2000’de satmaya başladı. Biz şimdiki ring pamuk ipliklerinin kalitesinin 5 yıl sonra daha kalitesiz olarak değerlendirileceğini bekliyoruz. Elbette kompakt ipliğin sağladığı avantajları süper, çok pahalı pamuklarla karşılamaya çalışanları hariç tutuyoruz. Fakat henüz bobinlemeden sonra bile azaltılmış tüylülüğün yerini en iyi hammadde kullanımı bile dolduramamaktadır. Haşıllamadaki ve sonraki işlemlerdeki avantajları ise kalmaya devam edecek.
Konvensiyonel Olmayan Eğirme Sistemleri
Konvensiyonel olmayan eğirme sistemleri ile ilgili olarak iki ana soru cevaplanmak zorundadır :
1. Rotor eğirmede rotor devri ve çıkış hızı gerçekten en son hangi değere ulaşacak?
2. Murata, Vortex eğirme sistemi (MVS) ile, pazardan ne kadar pay alacak?
Rotor eğirmede rotor çapı ve rotor devri arasındaki bağıntı ile ilişkili olarak fiziksel/geometrik limitler vardır. Hız artarsa, çapta liflerin rotorda toplanmasını güçleştirecek şekilde düşer. Limit değer 180.000 devir/dak civarında hesaplanmaktadır. Uzmanlar, hızdaki herhangi bir artışın iplik kalitesine etki yapacağını ve bu tip ipliklerden yapılabilen ürünlerin yelpazesinin hıza bağlı olarak daralacağını elbette bilmektedirler. Bu “rotor devri tuzağı” düşünülürse, verilen rotor devrinde iplik hızını arttırmaya çalışmayı daha hassas hale getirir. Bu, bizim rotor, düze, büküm durdurucu gibi yeni eğirme elemanları geliştirme zorunluluğuna sahip olduğumuz anlamına gelir.
İkinci sorunun (MVS sorusu) cevabı basit görünmektedir : Murata MVS makinelerini, Amerikan pazarına veya Amerikan pazarını hedefleyen Asya firmalarına satmaktadır. MVS iplik eğirme makinesinin esprisi karde pamuk ipliklerinin eğrilebilmesidir. MVS hava jetli yalancı büküm teknolojisi değildir ve makine yaklaşık 350 m/dak hızda çalışmaktadır. Yapılabilecek olmasına rağmen pek çok firma günümüzde %100 karde pamuk ipliği çalışmamaktadır. Bunun iki ana sebebi vardır :
1. Ne 12 (50 tex)’den daha kalın iplik eğirmek mümkün değildir.
2. Kaba iplikler için oransal olarak yüksek miktarda kısa lif içeren pamuk kullanılır. Bu toplam %6-8 lif kaybına sebep olur. Üretim maliyetleri kritik düzeye kadar çıkar ve bu ipliklerle dokuma yapmayı zorlaştıracak düzeyde iplik düzgünsüzlüğü artar.
MVS makinesi ile çalışırken makinenin çok esnek olmadığını bilmek gerekir. Büküm durdurucu milin ayarı çok kritiktir ve lif kalitesine çok fazla bağımlıdır. Makinenin ayarı yaklaşık bir gün sürmektedir. Mildeki herhangi bir aşınma iplik karakteristiklerini değiştirecektir.
MVS’nin bir gün konvensiyonel hava jetli makinelerin (MJS) yerini alacağı yolunda spekülasyonlar vardır. Bununla ilgili olarak firmaların çoğunun günümüzde MJS ipliklerinin kullanıldığı aynı veya benzer son kullanımlar için MVS makinleri ile sentetik, karışım veya penye pamuk eğirdiğini görmek ilginçtir. Eğer tekstil makine şirketinin geliştirme bölümünün başkanı olsaydım ve bana MVS sisteminin hız potansiyeli olarak ne gördüğüm sorulsaydı, yaklaşık 500 m/dak derdim.
Dokumadaki Gelişmeler
Eğirme için taraklama neyse, dokuma için de çözgü hazırlama odur. Çözgü iplikleri normal olarak ortalama maliyeti 0,80 DM/kg olan haşıl işleminden geçirilmek zorundadır. Pek çok uzmanın haşıllamada önemli ilerleme şansı olmadığına inanmasına rağmen, ön ıslatma teknolojisi çözgü hazırlamada çok önemli bir gelişmedir. Haşıl maddesi %30-40 azaltılabilir.
Bu, dokumada mekiksiz makinelerin ortaya çıktığı ve eski mekikli makinelerin yerini aldığı zamanlardan beri görmediğimiz maliyet azalmasını sağlamıştır. Ön ıslatma prensip olarak iki haşıl teknesi olan tüm haşıl makinelerinde yapılabilir. İlk haşıl teknesi sıcak su ile ikincisi de haşıl çözeltisi ile doldurulur. Tüm iplikler tek teknede fakat yaş ayrılma ile haşıllanır. Böyle bir sistem optimum değildir fakat çalışmaktadır. Avantajı su teknesi ile haşıl teknesi arasında çok kısa mesafe olmasıdır. Bu deneyim makine firmalarını ön ıslatma bölümü ile entegre edilmiş yeni haşıl tekneleri dizayn etmeye teşvik etmiştir. Bu, günümüzde yalnızca tek haşıl teknesi kullanılan yerlerde de ön ıslatmanın kullanılmasına olanak sağlar. Yeni geliştirilen haşıl tekneleri eskilerden daha fazla yere ihtiyaç duymamaktadırlar.
Eğer ön ıslatma ve kompakt eğirme birleştirilirse haşıl maddesi yaklaşık %50 oranında azaltılabilir. Bu teknoloji başarılı bir şekilde kullanılmak istenirse incelenmesi gereken pek çok detay vardır.
Ön Islatmanın Ekonomikliği
Aşağıdaki tablo iki haşıl makinesi olan, çift vardiya usulü çalışan, 240 kancalı dokuma makinesi (850 atkı/dak) ve 80 yüksek hızlı hava jetli dokuma makinesi (850 atkı/dak) için çözgü temin eden bir şirket için ön ıslatmanın avantajlarını göstermektedir. Toplam maliyet, %1,5 daha fazla kara eşit olan 1,1 Milyon DM/yıl azaltılmıştır. Yerleşik teknolojilerde daha büyük gelişmeler gerçekleştirilebileceği çok açıktır.
Dokumadaki Gelişmelerin Durumu ve Beklenen Verimlilik Potansiyeli
Dokuma makinelerinin verimliliği son on yıl boyunca gerçekten kimsenin ummadığı derecede arttırıldı. Bir başka deyişle artık üniversal makinelerimiz yok. Spesifik pazar sektörleri farklı dokuma teknolojileri için yavaş yavaş geliştirildi :
Ştapel lif iplikleri ve filament dokumaların kitle üretimi için hava jetli ve su jetli dokuma makineleri.
Moda kumaşlar ile hava yastıkları ve emniyet kemerleri gibi özel endüstriyel kumaşlar için kancalı dokuma makineleri.
Ağır denim kumaşlar ve süper geniş ürünler (özellikle endüstriyel ürünler) için Sulzer dokuma makineleri. Sulzer mekikcikli dokuma makinesi bugün için “özel nitelikli makine” dir ve esasında yalnızca çift en dokuma yapılıyorsa rekabet edebilir.
Kurulu su jetli ve hava jetli makineler karşılaştırılırsa Avrupa’da su jetli makinelerin hava jetli makinelerden daha fazla olduğu gibi ilginç bir durum görülmektedir. Fakat Amerikalı ve Avrupalı firmalar daha fazla esnek hava jetli makinelere doğru yönelmektedirler.
Dünya çapındaki jetli dokuma teknolojisinin dağılımına bakarsak su jetli makinelerin hava jetli makinelerden daha büyük pazar payına sahip olduğunu görürürüz. Hava jetli makineler Avrupa ve Amerika’da hakimdirler. Hava jetli dokuma makinesinin hız limitinin
Çok Fazlı Dokuma
Tekrar yeni bir dokuma teknolojisi ufukta görünüyor : çok fazlı dokuma. Bu teknolojinin büyük pazar payına ulaşıp ulaşmayacağı sorusu cevaplanmalıdır. Fakat Sulzer firmasında ne olduğundan bağımsız olarak dokumacılıkta yeni alan başlamıştır.
Modern dokuma makinelerinin tüm özellikleri ile yeni atkı atım sistemini birleştiren çok fazlı dokuma makinesi Sulzer tarafından M 8300 adıyla pazara sunulmuştur. Çok fazlı dokuma ile konvensiyonel dokuma arasındaki farkın iyi anlaşılması için konvensiyonel dokumanın üç safhası hatırlanmalıdır
1. Çözgü iplikleri ağızlığı oluşturur.
2. Atkı iplikleri mekik, mekikcik, su veya hava ile atılır.
3. Atkı ipliği tarak tarafından kumaş oluşum çizgisine sıkıştırılır.
Bu üç adım ardışıktır ve tartıştığımız hız limitlerini doğuran ağır bileşenlerin yüksek ivmelerle çalışmasını gerektirir. Makine elemanları nispeten büyük mesafelerde hareket etmek zorundadır :
Ağır çerçeveler yaklaşık
Kancalar yaklaşık
Dokuma tarağı ileri ve geri yaklaşık
Çok fazlı dokumada bu üç adım yeni makinenin kalbi olan dokuma rotoru ile kesiksiz bir şekilde yapılır. Daha fazla ileri ve geri hareketler yoktur. Çözgü iplikleri rotorun klavuz dişlerine yüklenir, rotor dönerken ağızlık oluşturulur. Ağızlık ileri doğru hareket ettirilir, dört ağızlık aynı zamanda oluşturulur. Her bir ağızlıkta iplikler beraberce hava ile sürüklenirler. Bu, çok fazlı dokumanın prodüktivitesinin konvensiyonel hava jetli dokumadan üç kat daha fazla olmasının nedenidir. Prodüktivite potansiyeli çok daha fazladır.
Atkı hafif basınçlı hava ile taşınır. Aynı anda 4 iplik atıldığı için toplam atkı atım hızı çok yüksektir, şu anda 5700 m/dak. Bobin sarımının kalitesinden kaynaklanan sınırlama hava jeti memeleri nedeniyle olandan daha fazladır. İpliğin alt veya üst ağızlıkta yer alması çözgülü örmede kullanılana benzer yatırma çubukları ile belirlenir.
Yeni dokuma teknolojisinin -yüksek hız dışındaki- temel avantajları şunlardır :
İşlemin sürekliliği,
Hava hızı sabit olduğu için atkı atımı için düşük hava tüketimi,
Dokuma maliyetlerinde %30 azalma,
Düşük uçuntu,
Düşük iplik/iplik sürtünmesi,
Önemli gürültü azalması (10 dB (A)),
İlgili enerji maliyetini yaklaşık %50 oranında azaltan makineye entegre edilmiş klima,
Bugün kullanılan 1100 veya
Entegre edilmiş hızlı tip değişimi (Genkinger’den).
Elbette avantajların yanında çözülmesi gereken problemler de vardır. Çözgü hazırlamada önemli deneyimlere ihtiyaç vardır. Haşıl formülü daha iyi iplik/metal sürtünmesi için modifiye edilmelidir.
Modern hava jetli dokumadakine benzer dokuma verimliliğini elde etmek için duruşlar %70-80 oranında azaltılmak zorundadır. M 8300 sahibi firmalar mükemmel performans deneyimleri elde etmişlerdir. ITV Denkendorf’daki optimize edilmiş atkı ve çözgü bobinleri ile elde edilen son sonuçlar inanılmazdır 100.000 atkıda toplam 0,5 duruş! Makinenin düşük esnekliği elbette bir dezavantajdır. Düşük miktarlı moda kumaşlar üretilememektedir. Tüm kumaş çeşitlerini de üretemezsiniz. Fakat maliyetin en önemli rolü oynadığı kitle üretiminde M 8300 çok iyi bir seçenek olacaktır. Biz bu tip ürünlerin %65’inin M 8300 ile üretileceğini tahminlemekteyiz. M 8300’te filament ipliklerle çalışma konusunda ilk denemeler yapılıyor. Bu teknoloji Taslan iplikleri ile de çalışabilir. Elbette kesikli liflerin filament ipliklerden çok daha az probleme sebep olacağı çok açıktır. Ne yazık ki M 8300, dokuma makinelerinin dünya çapındaki satışlarının rekor seviyede düşük olduğu bir zamanda tanıtıldı.
ustaerol.blogcu.com
