Orta gramajlı kumaşlarda iğne sıcaklığının incelenmesi ve sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi
A study on the needle heating in medium weight fabrics and a modelling with finite element method
Yazar: BURCU ÇETİNKAYA
Danışman: DOÇ. DR. SEVHAN MÜGE YÜKSELOĞLU ; DOÇ. DR. FATMA ÇİTOĞLU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Döşemelik kumaşlar = Furnishing fabrics ; Sonlu elemanlar = Finite elements ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Dikiş makinesinde iğne ve kumaş ya da iğne ve iplik arasındaki sürtünmeden dolayı iğne kısa bir sürede ısınır. İğne ısınması dikiş hasarının en önemli kaynaklarından biridir. İğne ısınması, iplikte mukavemet kaybı, iğne gözünün eskimesine, iplik kopması, dikiş iplikleriyle oluşan ilmeğin uygunsuz biçimde şekillenmesine, kancanın ilmek içine girmemesi gibi çeşitli problemlere neden olabilir. Ayrıca kumaşta zarara neden olabilir.
Bu çalışmada, 1000, 2000 ve 3000 rpm makine devirlerinde, PES, CO, CV ve PAN atkı ve çözgü ipliklerine sahip beş çeşit döşemelik kumaş farklı numaralarda PES/PES corespun, PES/CO corespun ve PES, PA ve PES/CO yağlanmış ve yağlanmamış olmak üzere toplam 13 adet dikiş iplikleri ile ve CO, PES ve EL karışımı üç çeşit denim kumaş farklı numaralarda PES/PES ve PES/CO corespun dikiş iplikleri ile dikilmiştir. Dikiş sırasında iğne sıcaklıkları termal kamera IRISYS 4040 ile ölçülmüştür. Ayrıca kumaşlara ve ipliklere çeşitli fiziksel testler yapılmıştır. Döşemelik kumaşlarda iğne sıcaklıkları 82.4 ˚C ile 311.2 ˚C, denim kumaşlarda ise 133.6˚C ile 279.1˚C arasında gözlenmiştir. Döşemelik kumaşlarda en yüksek iğne sıcaklıkları 2.23 mm kumaş kalınlığı, 150 tex PES/PES dikiş ipliği ile 3000 rpm'de, denim kumaşlarda en yüksek iğne sıcaklıkları ise 0.27 mm kumaş kalınlığı, 150 tex PES/PES dikiş ipliği ile 3000 rpm'de gözlenmiştir. İğne sıcaklığı üzerinde makine devrinin, iplik numarasının, iplik cinsinin, kumaş kalınlığının ve yağlama işleminin etkisi incelenmiştir. Ayrıca dikilen kumaşlardan iplikler sökülerek mikroskop altında ipliğin uğradığı hasarlar incelenmiştir. Üst ipliklerde alt ipliklere göre iplik yüzeyinde daha fazla fibrilasyon gözlenmiştir. Bazı ipliklerin SEM mikroskobunda görüntüleri incelenmiş ve ısıdan dolayı iplik yapısında deformasyon, liflerde fibrilasyon, erime bölgeleri, lif uçlarındaki bozulmalar ve büzülmeler tespit edilmiştir. 
Ayrıca iğne sıcaklığına etki eden faktörlerin istatistiksel analizi yapılarak yorumlanmıştır. Çalışmada iğne sıcaklığının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi yapılmıştır. İğne ısınmasının deneysel sonuçları ile sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır ve yaklaşık %3.6-%6.65 bir fark bulunmuştur.

Abstract:
The needle heats due to friction between fabric and needle or needle and thread in a short time. The needle heating can cause many problems such as is an important resource of sewing damage. The needle heating causes degradation in the strength of the thread, the wear of the needle, breaking of the thread, the loop formed by the sewing thread to be imparely shaped and the hook not entering the loop. Also it may cause damage in the fabric.
In this study, at 1000, 2000 and 3000 rpm machine speeds PES, CO, CV and PAN blends of five various upholstery fabrics have been sewn with different number of PES/PES corespun, PES/CO corespun threads and lubricated and non lubricated PES, PA and PES/CO sewing threads with total of thirteen yarns. CO, PES and EL blend of denim fabrics have been sewn PES/PES corespun and PES/CO corespun threads Thermal camera IRISYS 4040 has been used to identify the temperatures of the needles during the sewing process. Also several of physical tests were carried out in both threads and fabrics. The needle temperatures were observed between 82.4 ˚C and 311.2˚C at upholstery fabrics,  133.6˚C and 279.1˚C at denim fabrics. The highest needle temperatures were observed on the 2.23 mm fabric thickness with the thread of 150 tex, at 3000 rpm of the sewing machine speeds on the upholstery fabrics. On the other hand at denim fabrics, the highest needle was at 0.27 mm fabric thickness, with the thred of 150 tex and at 3000 rpm sewing machine speeds. The effect of machine speed, thread account, thread type, fabric thickness and lubrication process have been examined on the needle heating. Additionally, the thread have been unsteatched and thread structures were observed under a light microscope. It was observed that upper threads have more fibrillation than lower threads. Some threads were investigated at SEM microscope and deformation on thread structures, fibrillation on the fibres, their melting region, deterioration and shrinkage at fiber ends were determined due to needle heating The overall results were also statistically analysed.
In this study also, the needle heating has been analyzed with finite element method. The experimental data of the needle heatings have been compared with the finite element results; it was found that there is some differences in range of %3.6-%6.65.