Kumaş Kopma Mukavemeti Tayini

Tekstil ürünlerini neden test ediyoruz sorusunun cevabı, hepimizin de bildiği gibi onların ne kadar dayanıklı olduğunu bulmak içindir. Kalite yönüyle mukavemeti etkileyen en önemli husus, Kumaşın konstrüksiyonu ve kullanılan elyafın mukavemetidir. Ancak, esneklik, dökümlülük, nem absorbsiyonu, boya afinitesi vb. özellikler de bir tekstil malzemesinin kalitesini belirleyen özelliklerdendir. 

Kumaşların mukavemetine etki eden özellikler şunlardır: 

1-) Elyaf özellikleri: Elyaf cinsi, incelik, mukavemet, uzunluk, olgunluk. 

2-) İplik özellikleri: Büküm faktörleri, numara, düzgünsüzlük. 

3-) Kumaş yapısı: Yaş ve kuru ısıl işlemler, kıvrım yüzdesi, kumaş örgüsü. 

4-) Kumaş apresi: Kumaşa istenen özellikleri vermek için uygulanan apre işlemleri, fiziksel ve kimyevi maddeler doğal elyaftan üretilmiş kumaşlarda önemli mukavemet düşüşüne neden olmaktadır. 

Kumaş halindeki ipliklerin mukavemeti, serbest haldeki aynı sayıda ipliğin toplam mukavemetinden daha fazladır. Bunun nedeni, atkı ipliklerinin çözgü ipliklerini bağlaması sonucu mukavemeti yükseltmesidir. Atkı iplik sıklığının olduğu durumlarda mukavemet 1.8 kat daha artabilmektedir. 

Kopma mukavemetinde kullanılan sözcüklerin tarifi ise şöyle verilmektedir. 

Kopma mukavemeti: Kopma ile sonuçlanan bir çekme deneyinde, deney numunesine uygulanan en büyük kuvvettir. Birimi Newton veya kilogram kuvvet olarak verilir. 

Uzama: Bir çekme deneyinde deneye başlamadan önce deney numunesine bir ön gerilim uygulandığında çekme cihazı çeneleri arasındaki mesafeyi ifade eden anma uzunluğunda meydana gelen ve kullanılan uzunluk ölçüsü ile aynı birimde (santimetre, milimetre vb.) belirtilen artıştır. 

Uzama yüzdesi: Bir çekme deneyinde ön gerilim uygulanmış bir deney numunesinin anma uzunluğunda meydana gelen ve anma uzunluğunun yüzdesi olarak belirtilen artıştır. 

Kopmada uzama: Bir kopma mukavemeti deneyinde deney numunesine uygulana en büyük kuvvette numunedeki uzamadır. 

Kopma süresi: Ön gerilim verilmiş deney numunesi ile deneye başlandıktan sonra, kuvvetin, en büyük kuvvetin elde edildiği değere gelinceye kadar geçen ve saniye birimi ile ifade edilen süredir. 

Uzatma hızı sabit (CRE) çekme cihazı: 

Çekme cihazının metrolojik teyit sistemi, EN 30012-1'e uygun olmalıdır. 

Çekme cihazı, deney parçasını gerdirerek koparmak için uygulanan kuvvet ile bu kuvvete karşılık gelen uzamayı gösteren veya kaydeden bir donanıma sahip olmalıdır. Kullanım şartlarında cihazın doğruluğu, EN 10002-2 Sınıf-1'e uygun olmalıdır. Cihazın kullanıldığı aralıktaki herhangi bir noktada gösterilen veya kaydedilen en büyük kuvvetin hatası ± %1’i geçmemelidir. Belirtilen veya kaydedilen çeneler arası mesafenin hatası ±1 mm'yi geçmemelidir. 

Cihaz, 20 mm/min ve 100 mm/min'lik sabit uzama hızlarını ± % 10 doğrulukla sağlayabilecek özellikte olmalıdır. 

Cihaz, gösterge uzunluğu 100 mm ve 200 mm'ye, ± 1 mm doğrulukla ayarlanabilecek özellikte olmalıdır. 

Cihazın her iki çenesinin orta noktasını birleştiren doğru, çekme doğrultusuna paralel, çene ağızlan ise bu doğrultuya dik olmalıdır. 

Çeneler, kayma olmadan deney parçasını kavrayabilmeli ve deney parçasını kesmeyecek veya herhangi bir şekilde deney parçasının mukavemetini azaltmayacak şekilde tasarımlanmalıdır. 

Çenelerin kavrama yüzeyleri pürüzsüz ve düz olmalıdır. Ancak deney parçası, düz yüzeyli çenelerle yeterince tutulamıyorsa, bu taktirde deney parçasının kaymasını önlemek için yüzeyleri çentikli veya oluklu çeneler kullanılabilir. Deney parçasının daha iyi kavranmasını sağlamak için, hem pürüzsüz, hem de oluklu çenelerde kullanılan yardımcı kaplama malzemeleri olarak kağıt, deri, plastik veya kauçuk sayılabilir. 

Kuvvet - boyca uzama eğrisi. 

Kumaş kopma mukavemeti ölçüm metotları: 

Kopma mukavemeti tayini, dokunmuş kumaşlara uygulanan bir test olup, Şerit metodu (TS EN ISO 13934-1:2002) ve Kavrama metodu (TS EN ISO 13934-2:2002) olmak üzere iki ayrı metotla ölçülebilmektedir. 

1-) Şerit (Strip) Metodu 

Şerit metodu numune genişliğinin tamamen çeneler arasına sıkıştırıldığı kopma mukavemeti testidir. Şerit metodunda her bir deney parçası uzun kenarı kumaşın atkı veya çözgü doğrultusuna paralel olacak şekilde kesilir ve kumaşın her iki kenarından yaklaşık eşit sayıda iplik sökülerek kenarlar saçaklandırılır. (sökülmüş şerit metotu). Deney numunesinin eni saçaklar hariç 50 mm ve boyu çekme cihazı çeneleri arasındaki 200 mm'lik ölçüm uzunluğuna yetecek miktarda olmalıdır. Çeneler arasına sıkıştırma payları da düşünüldüğünde şerit uzunluğu en az 350 mm. alınmaktadır. Genellikle kumaşlarda 5 mm'lik veya 15 mm'lik ipliklik saçak eni bırakmak yeterli olmaktadır. Çok gevşek dokulu kumaşlarda saçak enleri 10 mm’ye kadar çıkarılabilir. Sıkı dokulu kumaşlarda ise 5 mm’den daha az saçak eni yeterlidir. Kenarlardan iplik sökülmesinin zor olduğu saçaklandırılamayan havlu türü ve kaplanmış kumaşlarda deney parçaları kumaş eni 50 mm. Olacak şekilde atık ve çözgü ipliklerinden birine paralel olacak şekilde kesilir (kesilmiş şerit metotu). 

Mukavemet cihazında çeneler arası mesafe 200 mm'ye ayarlanır. Kopmadaki uzaması ölçüm uzunluğunun % 75'inden fazla olan kumaşlarda çeneler arası mesafe 100 mm olarak alınır. Kullanılan çenelerin en az 60 mm. olmalı, deney parçasının eninden az olmamalıdır. 

Deneye başlamadan önce deney numuneleri TS 240'a göre ön kondisyonlama işlemine tabii tutulduktan sonra, standart atmosfer şartlarında (20 + 2 °C sıcaklık, % 65 + 2 relatif nem) en az 24 saat nem dengesine getirilir. Hazırlanan deney numunesi çenelere yerleştirilir ve deneye başlamadan önce aşağıda verilen değerlerden numuneye uygun olan ön gerilme uygulanır. 

Test hızının ayarlanmasına baktığımızda iki uygulama görmekteyiz. Bazı standartlar numunenin belirli bir süre içerisinde kopmasını (örneğin 20 ± 3 saniye) ister. İstenilen zaman içerisinde kopmayı yakalamak için kullanıcı en azından bir numune kullanarak bu süre içerisinde kopmanın sağlayacağı hızı tespit eder. ISO 13934-1 ve bazı BS, DIN standartları ise numune uzama hızı sabit (CRE) prensibine göre çalışan çekme cihazlarını esas almaktadır ve buna göre cihazın hızı aşağıdaki tabloya göre ayarlanmalıdır. 

Cihazın çekme hızı. 

Numune çenelere yerleştirildikten sonra çekme cihazındaki hareketli çene harekete geçirilir ve deney parçası kopma noktasına kadar uzatılır. Deney numunesi koptuktan sonra Newton cinsinden, 

- Maksimum kuvvet (istenirse kopma kuvveti), 

- Maksimum kuvvet altında (istenirse kopmada) uzama miktarı ve uzama yüzdesi belirlenir. 

Deney numunesinin çene ağzından asimetrik olarak veya kavrama hattı boyunca 2 mm'den fazla kayması halinde elde edilen sonuçlar dikkate alınmaz. Çenelerin kavrama hattının 5 mm dahilinde meydana gelen kopmalar çene kopması olarak kaydedilir. Çenede meydana gelen kopmaların ortaya çıkması halinde elde edilen sonuçlar aynı numuneden alınan diğer deney numuneleri ile yapılan ve normal şekilde kopma ile sonuçlanan deneylerde elde edilen en düşük kopma mukavemeti değerinden daha yüksek ise bu sonuçlar kabul edilir. Daha düşük ise değerlendirmeye alınmaz. Bir sonuç geçersiz sayıldığında beş adet normal kopma değerinin elde edilmesi için kumaşın aynı bölümünden alınacak yeni deney numuneleri ile deney tekrarlanır. 

2-) Kavrama (Grap) Metodu 

Kavrama yöntemi ile mukavemet testi (Alm. Festigkeittest mit Greifmethode, Fr. méthode d'essai par arrachage, essai d'arrachage, İng. grab tensile test; grab test; grap strength test), kumaş kopma mukavemeti testinde kullanılan ve dikdörtgen şerit şeklinde hazırlanan numunenin eninin ölçüm cihazının tutucu çenelerinden daha geniş olması nedeniyle çenelerin dışına taştığı test yöntemine denir. Kavrama mukavemet deneyi numune eninin cihaz çenelerine tam orta noktalarından tutturulduğu kopma mukavemeti deneyidir. Numune sabit hızda kopana kadar uzatılır ve uygulanan maksimum kuvvet tespit edilir. (TS EN ISO 13934-2) Kullanılan çekme cihazının özellikleri ve numune alma şekilleri şerit metodunda anlatıldığı gibidir. Kavrama metodunda kumaş numunelerinin kenarlarından iplik sökülmez. Deney numunelerinin eni 100 ± 2 mm ve boyu 100 mm'lik ölçüm uzunluğuna yetecek miktarda olmalıdır. Her bir deney parçasının üzerine parçanın uzunluğu boyunca bir kenardan 38 mm içerden olacak şekilde çözgü ve atkı ipliklerine paralel olarak bir çizgi çizilmelidir. Bu çizgi numune çenelere takılırken çenelerin bir kenarı ile çakıştırılarak düzgün yerleştirmeye yardımcı olur. Çeneler numune eninin ortalayacak Şekilde yerleştirilir, böylece numunenin kenarlarından aynı miktarda sarkması sağlanır. Kavrama metodunda çenelerin tutma yüzeyinden daha geniş kumaş örnekleri kullanıldığı için kumaş numunesi çenelerin dışına taşar. 

Çeneler arası mesafe (ölçüm uzunluğu) 100 mm (veya 75 mm) olarak alınır. Her bir çenenin kumaş kavrama alanının ebadı 25 ± 1 mm x 25 ± 1 mm olmalıdır. Aletin çalışma hızı 50 mm/dk'ya ayarlanmalıdır. Hazırlanan deney numunesi Çekme cihazına yerleştirilir, hareketli çene harekete geçirilir ve deney parçası kopma noktasına kadar uzatılır. Uygulanan maksimum kuvvet belirlenir. Yapılması gereken deney sayısı şerit metodunda olduğu gibi her bir kumaş doğrultusunda en az beştir. Ortalama kopma mukavemeti hesaplanır. 

Kavrama deneyi için çene yapıları. 

Yaş kopma mukavemet deneyleri: 

Kumaşın yaş kopma mukavemeti bulunmak istendiğinde deney numunelerinin boyu kuru deney için gerekenin en az iki katı olacak şekilde kesilir. Her bir şeridin iki ucu numaralandırılır, gerekiyorsa saçaklandırılır. Daha sonar her deney numunesi biri kuru kopma mukavemet tayini diğeri yaş kopma mukavemet tayini için enine iki parça halinde kesilir. Bu şekilde her deney numunesi çiftinin ayın boyuna iplikleri ihtiva etmesi sağlanır. 

Yaş kopma mukavemet tayini için enine iki parça halinde kesilir. Bu şekilde her deney numunesi çiftinin aynı boyuna iplikleri ihtiva etmesi sağlanır. 

Yaş durumda aşırı derecede çeken kumaşlar için yaş kopma mukavemeti tayininde kullanılan deney numunelerinin deney öncesi boyu kuru kopma mukavemeti tayininde kullanılan deney numunelerinin boyundan daha uzun olmalıdır. 

Yaş mukavemet tayininde içinde 17 - 30 °C sıcaklıkta saf su bulunan bir kaptaki su yüzeyine deney numuneleri serilerek bırakılır. Deney numuneleri 2 saat sonra kendiliğinden batmazsa bastırılarak suya daldırılır. Islatma süresi kumaş cinsine göre değişmekle birlikte en az 1 saattir. Islanmaya karşı direnç gösteren kumaşlarda ıslanmanın tam olarak sağlanabilmesi için su içerisine 1 g/l ıslatıcı kullanılarak hazırlanan sulu çözelti kullanılabilir. 

Yaş kopma mukavemeti tayini deneyinde kumaşlar sudan çıkarıldıktan sonra üzerindeki fazla su kurutma kağıdı ile alınır ve en fazla 2 dk. içerisinde deneyin tamamlanması sağlanmalıdır.