Hava jetlı̇ ı̇plı̇k eğı̇rme sı̇stemı̇nde akrı̇lı̇k ı̇plı̇k üretı̇mı̇ ve örme kumaş performanslarının ı̇ncelenmesı̇
Production of acrylic yarns in air-jet yarn spinning system and investigation of their performances in knitted fabrics
- Tez No: 935208
- Danışmanlar: PROF. DR. NAZAN OKUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Pamuk, en yaygın kullanılan doğal liflerden biri olmasına rağmen, önemli çevresel ve sosyal dezavantajlara sahiptir. Yetiştiriciliği son derece yüksek miktarlarda su tüketimi gerektirir; bazı tahminlere göre sadece 1 kilogram pamuk üretmek için yaklaşık 10.000 litre su gerekmektedir ve bu da birçok pamuk üreticisi bölgede su kıtlığına yol açmaktadır. Buna ek olarak, pamuk tarımı büyük miktarlarda kimyasal ve gübre kullanımına dayanır, bu da pamuğu kimyasal içerik olarak yoğun ürünlerden biri haline getirir ve sonuç olarak toprağın yapısının bozulmasına, su kirliliğine ve yerel ekosistemlere zarar verilmesine yol açar. Geleneksel pamuk tarımı, genellikle dalgalı piyasa fiyatları ve artan üretim maliyetleriyle karşı karşıya kalan küçük çiftçiler üzerinde de önemli bir mali yük oluşturmaktadır. Bu durum, özellikle gelişmekte olan ülkelerde borç ve yoksulluk döngüsüne yol açmaktadır. Ayrıca, pamuk üretiminin bazı bölgelerde zorla çalıştırma ve kötü çalışma koşullarıyla ilişkilendirilmesi, ekimiyle ilgili etik kaygıları artırmaktadır. Bu sorunlar bir araya getirildiğinde, geleneksel pamuk üretiminin sürdürülemez yönleri ortaya çıkmış ve daha çevre dostu alternatiflere ihtiyaç duyulmuştur. Bu noktada pamuğa muadil olarak geliştirilen yüksek hacimli (High-Bulk) akrilik iplik teknolojisinin uygulanılabilirliği ve bu ihtiyaca bir alternatif olma potansiyeli sorgulanır hale gelmiştir. Yüksek hacimli akrilik iplikler, ekstra ağırlık eklemeden ipliğe daha fazla hacim kazandırmak için özel olarak tasarlanmış ipliklerdir. Bu iplikler tipik olarak iki tür akrilik elyafın harmanlanmasıyla üretilir. Bu lifler relakse edilmemiş (Un-Relaxed) ve relakse (Relaxed) liflerdır. Sonraki aşamada ısıl işleme tabi tutularak relakse edilmemiş liflerin büzülmesi, relakse olanların ise uzunluklarını koruması sağlanır. Bu diferansiyel büzülme, mükemmel ısı yalıtım özelliklerine sahip hacimli, yumuşak bir iplik oluşturur. Bu iplikler güve, küflenme ve güneş ışınları kaynaklı hasarlara karşı dayanıklıdır, bu da onları çeşitli uygulamalar için ideal hale getirir. Ayrıca yün gibi doğal liflere oranla hassas kullanıcılar için hipoalerjenik faydalar sağlar. Yüksek hacimli iplik üretim prosesi ayrıca ipliğin esnekliğini ve şeklini koruma yeteneğini geliştirerek tekstil üretimindeki cazibesini daha da arttırmaktadır. Hava jetli vorteks eğirme, üretim verimliliği ve üretilen ipliklerin fiziksel özellikleri itibari ile yüksek hacimli akrilik iplik üretimi için oldukça uygundur. Bu teknik, lifleri bir çekirdeğin etrafına sarmak için havanın kullanıldığı ve ring ipliğini taklit eden bir iplik yapısı üreten hızlı, otomatik bir tekniktir. Bu yöntem, sentetik karışımlardan veya kısa kesikli elyaftan iplik üretmek için idealdir. Hava jetli iplikçilik, yüksek üretim hızlı ve düşük enerji tüketimli bir teknoloji olup, daha az tüylülüğe sahip iplik oluşturma kabiliyeti sayesinde ilgi görmüştür. Bu tezde, genel olarak kısa elyaf iplikçiliğinde kullanılan hava jetli iplik eğirme sisteminde akrilik elyafın eğrilebilirliği, çeşitli liflerden mamul ring ipliklerle karşılaştırmalı olarak incelenerek değerlendirilmiştir. Üretilen ipliklerden mamul örme kumaşların performansları incelenmiştir. Bu kapsamda, ilk aşamada, elyaf üretimi esnasında boyanmış olarak elde edilen akrilik lifler, hava jetli iplik eğirme sisteminde iplik haline getirilmiştir. Üretim parametrelerine göre Ne 30/1 ve Ne 40/1 iplikler, lacivert ve siyah renklerde, %75 relakse edilmemiş (AR) ve %25 relakse (RX) akrilik elyaf karışımı ile elyaftan boyalı olarak üretilmiştir. İplikler tarak, 3 pasaj cer ve hava jetli iplik eğirme makinelerinde kalite parametrelerine uygun şekilde işlenmiş ve volufil şişirme makinelerinde 142°C sıcaklıkta yüksek hacim özelliği kazandırılarak iplik formunda pamuğa benzer performans elde edilmeye çalışılmıştır. Bir sonraki aşamada ise ekru liflerden ring iplik üretimi gerçekleştirilmiş ve günümüz piyasasında yaygın olarak kullanılan Ne 30/1 %100 pamuk iplik, Ne 40/1 %100 pamuk iplik, Ne 30/1 %50 pamuk ve %50 polyester karışımlı iplik, Ne 40/1 %50 pamuk ve %50 polyester karışımlı iplik, Ne 30/1 %50 pamuk ve %50 modal iplik ve Ne 30/1 %100 viskon iplik kalitelerinde ekru iplikler üretilmiştir. Üretilen ipliklerden yuvarlak örgü makineleri kullanılarak süprem kumaş elde edilmiş, akrilik iplikler için ekstra boyama veya bitirme işlemi yapılmamış olup, ring ipliklerden elde edilen ekru kumaşlar ise akrilik iplikten mamul kumaşların renklerine denk olacak şekilde boyanmıştır. Son aşamada, üretilen kumaşlar laboratuvar testlerine tabi tutulmuş ve testler İTÜ Tekstil ve Konfeksiyon Kalite Kontrol ve Araştırma Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, akrilik liflerden üretilen kumaşların fiziksel, kimyasal ve haslık performansları ve neticede pamuğa alternatif olarak kullanılabilirliği incelenmiş, ekolojik ve sürdürülebilirlik boyutlarına da değinilmiştir. Bu çalışmada elde edilen bulgular, hava jetli akrilik ipliklerin düzgünsüzlük değerlerinin pamuk/polyester ring ipliklerden daha iyi olduğunu ortaya koymuştur. Çalışma kapsamında üretilen ipliklerden elde edilen süprem kumaşların özellikleri incelendiğinde, Ne 30/1 akrilik hava jetli ipliklerden mamul kumaşların boncuklanma direncinin en yüksek değerler arasında yer aldığı, Ne 30/1 ve Ne 40/1 %100 akrilik ipliklerden mamul kumaşların sürtmeye karşı renk haslığının ve ışık haslığı değerlerinin tespit edilen en yüksek değerler arasında yer aldığı görülmüştür. Mevcut çalışma, akrilik lifinin hava jetli iplik üretim teknolojisinde kullanılabilirliğini inceleyerek konu ile ilgili literatüre ve söz konusu teknolojinin kullanım alanın genişlemesine yönelik katkı sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
Although cotton is one of the most widely used natural fibers, it has significant environmental and social disadvantages. Its cultivation requires extremely high water consumption; according to some estimates, it takes about 10,000 liters of water to produce just 1 kilogram of cotton, leading to water scarcity in many cotton-producing regions. This excessive water demand places pressure on already scarce water resources, particularly in arid and semi-arid cotton-producing regions, leading to long-term ecological imbalances. In addition, cotton farming relies heavily on the use of large quantities of synthetic fertilizers, pesticides, and herbicides, making cotton one of the most chemically intensive crops. The excessive use of these chemicals leads to soil degradation, biodiversity loss, and water contamination, severely affecting local ecosystems. Cotton fields effects nearby water sources, endangering aquatic life and impacting drinking water supplies for local populations. Beyond its environmental impact, cotton farming also presents significant social and economic challenges. Traditional cotton farming places a considerable financial burden on smallholder farmers, who often face volatile market prices and increasing production costs. This economic uncertainty frequently leads to cycles of debt and poverty, particularly in developing countries where access to financial aid and stable pricing mechanisms are limited. Taken together, these environmental, economic, and ethical issues underscore the unsustainability of conventional cotton production and the urgent need for more environmentally friendly alternatives. Sustainable textile solutions must not only reduce water and chemical usage but also promote fair labor practices and economic stability for farmers. At this point, high-bulk acrylic yarn technology developed as an alternative to cotton and to be an alternative to this need. High-bulk acrylic yarns are specially designed to add more bulk to the yarn without adding extra weight. These yarns are typically produced by blending two types of acrylic fibers. These fibers are Un-Relaxed (AR) and Relaxed (RX) fibers. In the next stage, heat treatment is applied to shrink the Un-Relaxed fibers (AR) and to maintain the length of the Relaxed (RX) fibers. This differential shrinkage creates a bulky, soft yarn with excellent thermal insulation properties. These yarns are resistant to moths and damage from sunlight, making them ideal for a variety of applications. It also provides hypoallergenic benefits for sensitive users compared to natural fibers such as wool. The high-bulk yarn production process also improves the yarn's flexibility and ability to retain its shape, further increasing its attractiveness in textile production. Also taken together with air-jet spinning technology, which is an advanced, automated process utilizing air to wrap fibers around a central core, it is possible to produce high quality yarns. Thereby producing a yarn structure that closely pretends like ring-spun yarn. This method is particularly suited for creating yarns from synthetic blends or short-staple fibers. Air-jet spinning has gained considerable attention due to its high production speeds, reduced energy consumption, and capability to produce yarns with enhanced strength and minimized hairiness. For example, air-jet spinning system employs air jets in yarn formation, offering significant advantages such as high-speed operation, consistent yarn uniformity, and reduced yarn breakage, collectively contributing to increased production efficiency. In this thesis, the spinnability of acrylic fiber in the air jet spinning system, which is generally used in short-staple spinning, was evaluated by comparing it with ring yarns made of various fibers. The performance of the produced yarns in the form of knitted fabric was also examined. Within this context, in the first step, acrylic fibers obtained as dyed during fiber production and these fibers were spun into yarn in air-jet spinning machines. One of the significant advantages of using acrylic fibers in textile production is the ability to produce self-dyed fibers, eliminating the need for extensive dyeing processes after fabric formation. Compared to conventional dyeing methods, self-dyed acrylic fibers offer multiple environmental and economic benefits. Traditional textile dyeing processes consume large amounts of water, energy, and chemicals, contributing to high wastewater generation and pollution. By contrast, solution dyeing significantly reduces water and chemical usage, making it a more sustainable alternative. According to the production parameters, Ne 30/1 and Ne 40/1 yarns were produced in navy blue and black colors as fiber dyed with a blend of 75% Un-Relaxed (AR) and 25% Relaxed (RX) acrylic fibers. The yarns were processed in carding, 3-line draw-frame and vortex machines in accordance with the quality parameters and high bulk feature was achieved at 142°C temperature in volufil machines to reach the target which is getting similar performance to cotton. During the production of Ne 30/1 yarns, the spinning speed was set at 450 meters per minute, and the air pressure was maintained at 0.45 MPa. The nozzle type used was designated as type X. The feed ratio was adjusted to 0.95, while the total draft ratio (TDR), main draft ratio (MDR), and back draft ratio (BDR) were configured at 229, 36, and 2.5 respectively. For Ne 40/1 yarns, slight modifications were made to accommodate the finer yarn structure. The spinning speed was set at 400 meters per minute, with an increased air pressure of 0.50 MPa. Nozzle type C was employed in this setting. The feed ratio was calibrated to 0.98, and the corresponding TDR, MDR, and BDR values were 307, 34, and 2.8, respectively. Following the spinning process, the yarns were subjected to a heat treatment process at a temperature of 142°C. This treatment was critical to activating the shrinkage in the unrelaxed fibers while stabilizing the relaxed fibers, thereby creating the desired high-bulk yarn structure. The heat treatment process further contributed to dimensional stability, improved dye affinity, and enhanced resilience of the yarns, making them suitable for high-performance fabric applications. In the next step, Ne 30/1 100% cotton and Ne 40/1 100% cotton, Ne 30/1 50% cotton and 50% polyester blended yarns and Ne 40/1 50% cotton and 50% polyester blended yarns, Ne 30/1 50% cotton and 50% modal and Ne 30/1 100% viscose yarn qualities, which are widely used in the market, were produced. Jersey fabrics were manufactured from the yarns both produced on vortex and ring machines; and these yarns knitted by circular knitting machines. Acrylic fibers were already produced as dyed fabrics and they did not require any finishing process, but ring yarns produced as griege fabrics and they dyed as same color as acrylic dyed fabrics and applied finishing processes. To determine whether the differences observed between yarn and fabric properties were statistically significant, Analysis of Variance (ANOVA) was conducted. ANOVA is a statistical method used to compare the means of multiple groups and assess whether observed differences are due to random variation or actual distinctions between groups. In this study, a one-way ANOVA test was applied at a 95% confidence level to analyze variance in key yarn and fabric properties, including unevenness, pilling resistance, bursting strength, and color fastness. Following ANOVA, Post-Hoc tests were used to identify which specific groups differed from each other. When variance homogeneity was met, Tukey's Honest Significant Difference (HSD) test was applied; otherwise, Dunnett's T3 test was used. These tests provided pairwise comparisons among different yarn compositions and spinning techniques, ensuring a comprehensive understanding of performance differences. The statistical analysis confirmed that air-jet spun acrylic yarns exhibited significant advantages in evenness, pilling resistance, and color fastness compared to traditional ring-spun yarns, validating their suitability for commercial textile applications. In the last step, the manufactured fabrics were subjected to laboratory tests and the tests were carried out at ITU Textile and Apparel Quality Control and Research Laboratory. As a result, the physical, chemical and fastness performances of fabrics manufactured from acrylic fibers and their usability as an alternative to cotton and widely used blends were examined, and ecological and sustainability aspects were also mentioned. The resulting acrylic yarns exhibit several favorable characteristics. These include excellent color retention, resistance to UV degradation, moth resistance, and a soft hand comparable to natural fibers such as wool or cotton. Additionally, acrylic yarns dry quickly, possess good dimensional stability, and are hypoallergenic, making them suitable for both apparel and home textile applications. The findings revealed that the unevenness values of air-jet acrylic yarns were showed better performances than cotton/polyester ring yarns. When the properties of single jersey fabrics obtained from the yarns produced within the scope of the study were examined, it was seen that the pilling values of fabrics made of Ne 30/1 acrylic air-jet yarns were among the highest values, and the color fastness to rubbing and light fastness values of fabrics made of Ne 30/1 and Ne 40/1 acrylic yarns were among the highest values determined. The present study has contributed to the literature on the subject and to the expansion of the field of use of this technology by examining the usability of acrylic fiber in air-jet yarn production technology. While acrylic fiber offers numerous functional and aesthetic advantages in textile applications, its production and use raise several environmental concerns that merit critical evaluation within the context of sustainable manufacturing. As a synthetic polymer derived primarily from fossil fuels which is specifically petroleum-based acrylonitrile, acrylic fiber is not biodegradable and contributes to long-term environmental persistence. Its environmental footprint is influenced by factors including raw material extraction, chemical processing, energy consumption, and end-of-life disposal practices. In recent years, environmental considerations have also led to the development of recycled acrylic fibers which aim to reduce the ecological footprint of synthetic fiber production. These sustainable alternatives reduce water and energy consumption and promote closed-loop manufacturing by recovering solvents and minimizing waste.
Benzer Tezler
- Murata vortex iplik eğirme sisteminde üretilen ipliklerin yapısal özellikleri ve bazı üretim parametrelerinin etkileri üzerine bir araştırma
A study on the structural properties of yarns produced on the murata vortex spinner and the effects of some production parameters
HÜSEYİN GAZİ ÖRTLEK
Doktora
Türkçe
2004
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ŞÜKRİYE ÜLKÜ
- Murata vortex iplik eğirme sisteminde iplik eğirme düzesinin özelliklerinin ve konstrüksiyon yapısının iplik parametrelerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of nozzle properties and construction on yarn parameters in murata vortex spinning system
GİZEM KARAKAN GÜNAYDIN
Doktora
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GABİL ABDULLA
- Airjet iplik üretim makineleri üretim parametrelerinin deney tasarımı ve moora yöntemi ile belirlenmesi: Bir tekstil işletmesi örneği
Experimental design and determination by the moora method: The case of textile management
CANSU BATÇIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVHİBE OYA ÇETİK
- An Investigation into the effects of spinning parameters in PLYFIL 1000 system
PLYFİL 1000 sisteminde etkisi olan eğirme parametrelerinin incelenmesi
BANU NERGİS UYGUN
Doktora
İngilizce
2000
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. BÜLENT ÖZİPEK
- Hava-jetli tekstüre işleminde hacimlilik (bulk) incelemesi
Bulkiness of air-jet textured yarns
ARZU GÖNENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR