Iplik Rutubeti Üzerine Etkisinin Tespiti

İplik Rutubeti Üzerine Etkisinin Tespiti

Teknolojinin gelişmesine paralel olarak iplik makinelerinin üretim hızlarının artması ve yeni iplik metotlarının kullanılmaya başlanması yüksek üretimi beraberinde getirmiştir. Bunun yanında pamuğun selüloz esaslı bir lif olması ve selüloz liflerinin higroskopik (nem çekici özelliği olan lifler) özellik göstermesi iplik üretimi sırasında pamuk ipliği ortamın rutubet oranına yakın bir rutubete sahip olmasına neden olmaktadır. Pamuk ipliğinin bu özelliği ve üretim sırasındaki yüksek hızlardan kaynaklanan sürtünme ve makinelerin ısınmasından dolayı bünyesinde bulundurduğu rutubetin bir kısmını kaybetmektedir. Bütün bunların sonucu olarak pamuk İplikleri iplik makinesinden çıktıklarında bobin halde rutubetleri %4-6 arasında olmaktadır. Eğer iplikler işletmenin kendi bünyesinde kullanılmayıp satılacak ise ipliklerin rutubetleri, %8 olan ticari rutubet ile arasındaki fark ya faturaya ilave edilerek çözülmekte yada değişik metotlarla ipliğe rutubet verilerek ipliğin rutubetinin ticari rutubet seviyesine çıkarılması sağlanmaktadır (Tarakçıoğlu, I. 1979. İplik Kondisyonlamanın Önemi, 1993, Yüksel, B. 1986). pamuk liflerinin yaş kopma dayanımlarının kuru kopma dayanımlarından yüksek olmasından dolayı (Tarakçıoğlu, I., 1979) bünyedeki rutubetin azalması ile ipliğin mekanik özelliklerinin azalmasına neden olmaktadır. Aynı zamanda pamuk ipliğinin bünyesinde bulunan rutubetin (kristal su veya higroskopik nem) liflerin sağlamlık, buruşmazlık, esneklik ve tutum gibi özellikler üzerine de etkisinin olması ipliğin bünyesinde bulunan rutubetin önemini arttırmaktadır. Bu aşamada ipliklerin hangi kondisyonlama şartlarında kondisyonlanacağı deneme yanılma sonucu tespit edilmektedir. Fakat bulanık mantık kullanılarak kondisyonlama şartlarının tespiti yapıldığında istenen rutubet oranının hangi kondisyonlama şartlarında yapılacağı kolayca tespit edilebilmektedir.
Bu çalışmada; iplikte istenen rutubet miktarına göre hangi kondisyonlama şartlarının gerektirdiği tespiti yapılmaya çalışılmış ve elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak elde edilen sonuçların deneysel çalışmalar sonucu elde edilen sonuçlarla benzerlik gösterdiği görülmüştür.

2. İPLİĞİN KONDİSYONLANMASI

İpliğin kondisyonlanması için çok çeşitli rutubetlendirme yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri olan kondisyonlama odalarında iplikler rutubetli ortamda bekletilerek istenen rutubet miktarına ulaşılmaya çalışılır. Fakat istenen rutubet miktarına ulaşmak için 24 saat ile 60 saat arasında uzun bir zamana ihtiyaç vardır. Bunun yanında kondisyonlama odalarında kondisyonlanan bobinlerin dış kısımları rutubetli fakat bobinin iç kısımlarda kuru ipliklerin olması ipliğin daha sonraki işlemlerde performansının düşmesine neden olmaktadır (Şekil.2). Aynı zamanda bu işlemin yapılabilmesi için çok geniş alana ihtiyaç duyulduğundan işlemin ekonomikliği tartışılır hale gelmektedir. Bundan dolayı uzun depolama durumlarında rutubetin bir kısmı buharlaşarak bobinlerin rutubet miktarı azalmaktadır. Ayrıca yüksek oranda verilecek rutubet, beklemelerin uzun olduğu durumlarda küflenmeye yol açabilmektedir (Contexxor Sisteminin Sağladığı Gelişmeler, 1993, Yarn Conditioning And Steaming İn The Nineties, 1993).
Doksanlı yıllarla birlikte gelişen Vakumlu ortamda doymuş buharla düşük sıcaklıkta kondisyonlama, su buharının fiziksel özelliklerinden yararlanarak ve basit fizik kurallarına dayanarak geliştirilmiştir. Sistem şu şekilde çalışır: Rutubetin ipliğin en iç noktalarına ulaşmasını engelleyen bobinin içinde ve ipliklerin arasında bulunan havanın boşaltılması esastır.Bunun için vakumla ortamın havası boşaltılır. Bu vakum %98 ‘e kadar çıkarılabilir. Bu çok yüksek vakum sayesinde buharın ipliğin en dip noktalarına kadar nüfuzu ve her şartta ipliğin çekirdeğine kadar her noktada eşit şekilde buharlanması mümkün olmaktadır.
Dışarıda İçerde Dışarıda İplik bobini gözenekli bir yapıya sahiptir. Vakum sonucu iplik bobininin içinde bulunan hava emilerek dışarı atılır. Böylece hiçbir engelleme olmadan buhar bobinin içine girebilir. Doymuş buhar bobin içinde bir ısı köprüsü teşkil eder. Bu köprü üzerinden ısı bobinin en derin noktalarına kadar nüfuz eder. Vakumlu ortama rutubet buhar veya sıcak su halinde dışarıdan direkt verilir ise Direkt kondisyonlama yapılmış, eğer rutubet kazanın içinde bulunan suyun ısıtılarak buharlaştırılması ile sağlanır ise İndirekt kondisyonlama yapılmış olur (Ballet, J.N., Ph Welker GmbH., 1997).

3. BULANIK MANTIK

Bulanık mantık sadece doğru ve yanlıştan oluşan klasik mantığın genelleştirilmiş halidir. Klasik mantıkta kısmi doğrular yoktur. Söz konusu olan ya "tamamen doğru" dur ya da "tamamen yanlış". Halbuki kısmi doğru olarak nitelendirebileceğimiz ifadeler ne "tamamen doğru" dur, ne de "tamamen yanlış". Bu tür ifadelerin tanımlanmasında klasik mantık yetersizdir. Oysa ki, bulanık mantık' de her şey bir değerle ifade edilebilir (L. A. Zadeh, 1978).
Bulanık mantık ile ilgili en önemli özellik, insanın sağduyusuna dayanarak akıl yürüttüğü durumları matematiksel olarak modellemeye imkan tanımasıdır (Zadeh L. A. 1965). Niçin böyle bir modellemeye ihtiyaç var? Makineler rutin işleri yapmada son derece başarılılar. Ancak yeterli bilgi mevcut değilse veya bilgi belirsiz ise bir makinenin başarısından söz etmek mümkün olmaz. Bu tarz işlerde insan emeğinden yararlanılır, çünkü insanlar kendi gözlemlerinden, tecrübelerinden yararlanarak karar verebilme yeteneğine sahiptir. İşte bu noktada bulanık mantık ön plana çıkar (Z.Şen, 1999).
Klasik mantık sistemlerinin belirsizlik durumunda başarılı olamamalarının iki ana sebebi vardır: 1 .Bu tür sistemler günlük konuşma dilinde kullanılan deyimleri ifade edemez. Bu, anlam belirsiz olduğunda çok önemlidir.2 .Bu tür sistemlerde bir çıkarım mekanizması söz konusu değildir.
Bulanık mantık de ise bilakis, konuşma dilinde kullanılan her bir sıfat, bir değişken üzerinde elastik bir kısıt olarak tanımlanır. Bu tür elastik kısıtlar birbiri ardından takip edilerek bir sorgunun yanıtına ulaşılır, bir çıkarım yapılmış olur. Bulanık mantık' ta önemli olan, çıkarım zincirinin kısa olmasıdır. Başka bir deyişle, hiçbir kuralın sonucu başka bir kuralın içinde kullanılamaz, bu sayede kısa çıkarım zincirleri elde edilir (M. C. Kayacan, M. Dayık, 2001).
Bulanık mantığın klasik mantıktan farkı şu temel başlıklar altında toplanabilir.
1. Aristo mantığında ifade ya doğrudur {1} ya da yanlış {0}. Çoklu-değerli (mutivalued) mantıkta ise bir ifade doğru olabilir {1}, yanlış olabilir {0} ya da ikisinin arasında bir doğruluk değerine sahip olabilir {l/2}. 0 ile 1 arasında doğruluk değerine sahip olan şey sonlu veya sonsuz bir kümenin elemanı olabilir. Halbuki bulanık mantık' te doğruluk değerleri böyle bir kümenin tüm alt kümelerinden de seçilebilir. Yani, bulanık doğruluk değerleri [0,1] sürekli tanım aralığından alınan gerçek sayılardan ibarettir.
2. Klasik mantıkta kullanılan ifadeler katidir: kardeşlik, ölü ya da diri olmak gibi. Bulanık mantık' te ise ifadeler kati olabilecekleri gibi çoğunlukla bulanık' dir, kıyaslanabilir: uzunluk, kısalık; genç olmak, yaşlı olmak; sıcak, soğuk gibi.
3. Klasik mantıkta değişkenleri niteleyenler iki tanedir: "Bütün"ve "bazı". Bütün insanlar bütün ağaçlar, bazı sorular vs. Bulanık mantık' te niteleyenler de bulanık' dir: Çok, çok az, az, en çok vs.
4. Klasik mantıkta sözel (dile ait, dilbilimsel) değişkenler kullanılmazken, bulanık mantık sözel değişkenleri temel alır.
Bulanık mantık, matematiksel limitlerinde klasik mantığa dönüşmektedir. Dolayısıyla, bulanık mantık klasik mantık özelliklerinin yanı sıra daha birçok tamamlayıcı özelliğe de sahiptir.
Ayrıca, bulanık mantık, matematiksel olarak ifade edilemeyen, sadece girdi-çıktı ilişkisi bilinen fonksiyonların tahmininde de kullanılır. Bulanık mantık, sözel tenimler olarak ifade edilen girdi ve çıktı arasındaki ilişkiyi kullanarak matematik-sel denklemi bilinmeyen herhangi bir fonksiyonun özelliklerine yakın özellikler gösteren bin model oluşturulmasına imkan verir. Bu anlamda bulanık mantık, modelden bağımsız, belirli bir yapısı olan ve fonksiyon yakınsamada kullanılan önemli bir araçtır. Literatürde birleşim ve kesişim fonksiyonlarının çok farklı tanımları mevcut. Ancak en çok kullanılanları MAX ve MIN işlemcileri. Birleştirme işlemcileri için ise tek bir tanım söz konusu. Burada verilen tanımları şimdi de grafiksel olarak inceleyelim. Varsayalım A, 5 ile 8 arasındaki bir bulanık kararlılık, B ise 4 civarında tanımlanmış bir bulanık sayı olsun. Şekil 4 ve 5, A ve B' nin grafiksel ifadesini gösteriyor. Bu durumda grafiksel gösterimi Şekil 6' da A ile gösterilen çizgi ile gösterildiği gibidir.
A ve B bulanık değerlerine sırasıyla kesişim ve birleşim fonksiyonları uygulandığında elde edilen bulanık kümeler şekil 7 ve 8' de gösterildiği gibi olur. Birer bulanık küme olan elde edilen sonuçlar, şekillerde taralı alan ile gösterilmiştir.
Bulanık mantık' ın uygulama bulduğu en önemli alan bulanık sistemlerdir. Bulanık sistemler lineer sistemlerle modellenemeyen veya uzman bilgisi gerektiren durumlarda kolaylıkla kullanılıyor ve son derece başarılı sonuçlar veriyor. Bulanık sistemler başlıca üç parçadan oluşur: Kural tabanı, üyelik fonksiyonları ve çıkarım mekanizması. Genel olarak bahsedecek olursak, sistem girdileri üyelik fonksiyonları üzerinden kural tabanına uygulanır ve çıkarım mekanizması kullanılarak sistem çıktısı elde edilir. Sistem çıktısı elde edilene kadar geçen aşamalar ise bulanıklaştırma, çıkarım ve durulaştırma' dır.
Orijinal sistemden gelen ham veri kullanılmadan evvel öncelikle bulanıklaştırılır. Başka bir deyişle, tanımlı her bir sözel terime karşılık gelen üyelik değeri hesaplanır. Bu,
bulanıklaştırma aşamasıdır. Ardından kural tabanındaki kurallar vasıtasıyla bulanık çıkarım yapılır. Bulanık çıkarım neticesinde elde edilen, tek bir gerçek değer değil, bir gerçek değerler kümesi yani bir bulanık kümedir. Halbuki gerçek sistemlerin çıktıları tek bir gerçek değer olarak ifade edilir. Hasılı bulanık çıkarım neticesinde elde edilen bulanık kümenin tek bir gerçek değer ile ifade edilmesi gerekir. İşte bu aşama durulaştırma aşamasıdır. Değişik durulaştırma yöntemlerinden biri tercih edilerek sistem çıktısı elde edilir. Literatürde mevcut olan durulaştırma yöntemleri arasında ağırlık metodu, en büyük üyelik derecesi metodu, ağırlıklı ortalama metodu, ortalama en büyük üyelik derecesi metodu, en büyük alan merkezi metodu, ilk ve son üyelik derecesi metodudur.

4. İPLİK RUTUBETİNİN BULANIK MANTIKLA TESPİTİ

Bulanık mantıkla iplik rutubetinin tespit edilebilmesi için giriş üyelik fonksiyonlarının (iplik rutubetine en fazla etki eden değişkenler) tespit edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada iplik rutubetine etki eden en önemli faktörler kondisyonlama basıncı ve sıcaklığı olarak tespit edilmiştir. İplik rutubetinin tespitinde kullanılan bulanık mantık yöntemi Şekil 9’ da verilmiştir.
İplik rutubetinin belirlenmesinde etken olan kondisyonlama basıncı ve sıcaklığı değişkenlerinin üyelik fonksiyon sayıları ve ayak genişliklerinin tespiti deneysel çalışmalardan elde edilen verilerden ve uzman görüşlerden yararlanarak tespit edilmiştir.
Şekil 10 ve 11’ de giriş üyelik fonksiyonları verilmiştir.
Çıkış üyelik fonksiyonu olarak seçilen iplik rutubeti üyelik fonksiyon sayısı ve ayak genişlikleri Şekil 12’ de verilmiştir.
Belirlenen üyelik fonksiyonlarının birbiri arasındaki ilişkinin anlaşılabilmesi için kural tabanının oluşturulması gerekmektedir. Bulanık mantık kural tabanının oluşturulabilmesi için ya deneysel verilerden yada uzman görüşlerden yararlanılır. Üyelik fonksiyonları arasında “EGER ……İSE……” (İF……..THEN……..) şeklinde bir ilişki kurularak bulanık mantık kural tabanı elde edilir.
Girilen üyelik fonksiyonları oluşturulan bulanık mantık kural tanını yardımıyla matlab programında çözülmüştür. Bulanık mantık programından elde edilen çözüm Şekil 13’ de verilmiştir.

5. TARTIŞMA VE SONUÇ

Bu çalışmada iplik rutubeti üzerine etki eden faktörlerden kondisyonlama basıncı ve sıcaklığının iplik rutubeti üzerine etkisi bulanık mantık yardımıyla tespit edilmiştir. Elde edilen sonuca göre, kondisyonlama basıncı ve sıcaklığının etkisi açık bir şekilde görülmektedir. Kondisyonlama basıncının iplik rutubeti üzerine etkisinin %80 ile %90 arasında artan bir şekilde olduğu, %90 ile %100 arasında iplik rutubetine etkisinin olmadığı açık bir şekilde görülmektedir. Kondisyonlama sıcaklığında ise 550C ile 600C arasında sabit olduğu, 600C ile 700C arasında artan bir şekilde iplik rutubeti üzerine etkisinin olduğu açık bir şekilde anlaşılmaktadır. Yine 700C ile 750C arasında rutubet üzerine etkinin olmadığı ve 750C ile 800C arasında artan bir şekilde rutubet üzerine etkisinin olduğu anlaşılmaktadır. Elde edilen bu sonuçlar M. Dayık, Ö. Özdemir (M. Dayık, Ö. Özdemir, 2001)’ İn fabrika ortamında yaptığı deneysel sonuçlarla benzediği görülmüştür.
Elde edilen sonuçlardan, kondisyonlama basıncının en uygun %80 ile %90 arasında olduğu ve bu basınçtan daha yukarı çıkmanın maliyeti arttırmaktan başka bir işe yaramadığı, kondisyonlama sıcaklığında ise; istenen rutubet miktarına göre en uygun sıcaklık 550C, 600C-700C arası ve 800C’ nin yukarısındaki kondisyonlama sıcaklıklarının tercih edilmesi gerektiği anlaşılmaktadır.