Kumaşların Su Geçirgenliği
  • Kumaşların Su Geçirgenliği
    Yazan

     

     

    Yüksek hava sıcaklığı, yüksek seviyede fiziksel aktivite, yoğun duygular gibi çeşitli nedenlerden dolayı vücut sıcaklığı yükseldiği zaman, vücut sıcaklığını düşürmek için terlemektedir. Terin deriden buharlaşması giysi ve deri arasındaki bölgede nem buharı oluşturmaktadır. Giysiyi giyenin kendini rahat hissetmesinin sağlanması için, giyilen giysinin buhar şeklindeki bu teri çevredeki havaya iletmesi gerekmektedir. Giysinin buhar şeklindeki teri iletebilme yeteneği, giysiye konfor sağlayan önemli bir parametrelerden biri olan su buharı geçirgenliğidir. İnsanlar giysilerini tüm gün boyunca giydikleri için, giysiler insanların adeta ikinci derisi gibidir. Bu neden le, giysi özellikleri insanlar için önem taşımaktadır. Giysiler genellikle desen, model, renk, moda gibi kumaş görünümünü etkileyen estetik özellikler dikkate alarak seçilmektedir. Fakat son zamanlarda insanların kendilerini daha rahat hissedebileceği konfor sağlayan giysilere doğru da artan bir eğilim bulunmaktadır.

    Vücudun ısıl dengesini koruyabilmek için gerekli durumlarda ürettiği terin buhar formda çevreye doğru iletilmesi ve vücudu adeta ikinci bir deri gibi saran giysilerin su buharı geçirgenliğinin çok iyi seviyelerde olması tüketicilerin daha konforlu hissetmelerini sağlamaktadır. Birbiriyle daimi bir ilişki içinde olan lif, iplik ve kumaş özelliklerinin tamamı kumaşların su buharı geçirgenliğini etkilemektedir. Kumaşların kalınlığı ve gözenekliliği, iplik numarası ve hammadde cinsi su buharı geçirgenliğini etkileyen en önemli parametreler arasındadır.Kumaş kalınlığı su buharı geçirgenliğiyle ters orantılı bir ilişki içindeyken bunun aksine gözeneklilik doğru orantılı bir ilişki içindedir. Hidrofil ya da hidrofob karakterli kumaşların su buharı geçirgenliğinin incelendiği çeşitli çalışmalarda ise farklı görüşler elde edilmiştir. Su buharı geçirgenliği ile ilgili çalışmaların sağlıklı şekilde yapılabilmesi için bu özelliğin ölçümünde kullanılan ve çeşitli standartlara dayalı metotlar geliştirilmiştir.

    Konfor “İnsan ve çevre arasındaki fizyolojik, psikolojik ve fiziksel uyumun hoşnutluk hali” olarak tanımlanmaktadır. Giysi konforu birçok faktörü içeren karmaşık bir kavramdır. Giysi konforu genel olarak duyusal konfor ve termo-fizyolojik konfor olarak iki grup altında sınıflandırılmaktadır;

    1-Duyusal konfor tekstil materyalinin cilt ile mekanik teması sırasında duyulan nörolojik algıları ifade etmektedir.

    2-Termo-fizyolojik konfor kumaşın insan vücudu ile çevre arasındaki ısıl dengeyi koruyabilme özelliği ile ilgili olup, kumaşta meydana gelen ısı ve nem transfer mekanizmalarını kapsamaktadır.

    Terleme vücut sıcaklığı yükselmeye başladığında vücudun sıcaklığını düşürmek için kullandığı bir mekanizmadır. Özellikle, yüksek aktivite seviyelerinde ve yüksek çevre sıcaklıklarında, yükselen vücut sıcaklığını düşürmek için, vücutta terleme meydana gelmektedir. Terleme sırasında deri yüzeyinde oluşan ter buharlaşmaktadır. Ter buharlaşırken buharlaşma ısısını vücuttan sağlamakta, böylece vücutta soğuma meydana gelmektedir. Giyilen kumaşın sıvı ve buhar haldeki terin geçişine izin vermesi gerekir. Aksi halde, giysi içindeki bağıl nem artmakta ve bu durum deride rahatsızlık veren ıslaklık hissine neden olmaktadır. Bu nedenle, buhar ve sıvı şeklindeki terin deriden atmosfere kumaş aracılığı ile kontrollü hareketi olarak tanımlanan nem kontrolü ısıl özellikler kadar kumaşların termo-fizyolojik konforunu özellikle yüksek sıcaklık ve yüksek fiziksel aktivite şartlarında sağlayan önemli bir faktördür. Kumaşın buhar şeklindeki terin geçişini sağlama yeteneği su buharı geçirgenliği olarak ölçülmektedir. Kumaşlara nefes alabilme özelliği kattığı için, kumaşların su buharını geçirebilme özelliği artık sadece spor giysilerde, iş dışında giyilen günlük giysilerde değil, tüm giysi çeşitlerinde aranan önemli bir özelliktir. Tekstil yapısından su buharının iletimi oldukça karışıktır ve birçok lif, iplik ve kumaş parametresi kumaşların su buharı geçirgenliğini etkilemektedir.

    İnsan vücudu enerjisini sürekli olarak kendi metabolizması ile üreten karmaşık termodinamik bir sistemdir. Bilindiği gibi, sağlıklı bir insanın vücut sıcaklığı yaklaşık 37 °C dir. İnsan vücudu farklı koşullar altında dahi bu sıcaklığını sabit bir şekilde devam ettirmek istemektedir. Vücut sıcaklığı için gerekli olan ısı vücut metabolizması ile sağlanmaktadır. İnsan sürekli olarak bulunduğu çevre ile ısı alışverişi halindedir. Farklı çevre sıcaklıkları vücut sıcaklığını etkilemektedir. Vücut sıcaklığı kendisini çevreleyen hava sıcaklığından daha yüksek olduğunda, vücuttan çevreye doğru ısı akışı olmakta ve kişi ısı kaybetmektedir. Tam tersi olarak, vücut sıcaklığı kendisini çevreleyen hava sıcaklığından daha düşük olduğunda, kişi ısı kazanmaktadır. Metabolizmanın oluşturduğu ısı ile dış kaynaktan alınan ısının vücuttan kaybolan ısı miktarı ile eşit olması sağlanarak, vücudun ısıl dengede tutulması gerekmektedir. Eğer ısı kazancı ile ısı kaybı dengede olmaz ise, vücut sıcaklığı ya yükselme ya da düşme göstermektedir. Tekstil malzemeleri ile insan vücudundan çevreye olan ısı ve nem iletimi aşağıda verilen vücuttaki ısıl denge konum denklemi ile ifade edilebilmektedir.

    Deriden çevreye olan toplam ısı kaybı iletim, taşınım, ışıma ile taşınan ısı kaybından ve buharlaşma sonucu oluşan ısı kaybından kaynaklanmaktadır.

    Normal atmosfer şartlarında ve normal aktivite sırasında, vücut metabolizması ile oluşturulan ısı, vücuttan atmosfere iletim, taşınım ve ışıma yolu ile verilmektedir. Fakat yüksek aktivite seviyelerinde ve yüksek sıcaklıklarda, ısı üretimi artmaktadır ve ısının vücuttan atmosfere olan iletimi vücut sıcaklığını rahat seviyede tutmak için yeterli olmamaktadır. Bu durumda, ter bezleri ter üretmek için harekete geçerek, vücut sıcaklığını düzenlemektedir. Terin buhar şekli hissedilmeyen ter olarak, terin sıvı formu ise hissedilebilir ter olarak adlandırılmaktadır. Ilıman çevre koşulları altında, terleme hissedilmeyen şekilde meydana gelir. Hissedilmeyen terleme deri üzerinde yaklaşık %15 oranında ısı kaybına neden olmaktadır.

    Yüksek aktivite sırasında, sıcak iklim veya çevre koşullarında, terleme hissedilebilir şekilde olup, vücut tarafından üretilen ter deri üzerinde birikir. Suyun buhar haline getirilmesi büyük miktarda ısı enerjisi gerektirmektedir. 1 kalori 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C arttırmaktadır. Buna karşın, vücut sıcaklığındaki 1 gram suyun buharlaşması için 2424 J (580 kalori) gerekir. Terin buharlaşması sırasında, gerekli ısı vücuttan alınmakta ve bu şekilde vücutta soğuma meydana gelmektedir. Deri sıcaklığından daha yüksek çevre sıcaklığı vücuttan olan ısı kaybının buharlaşma ile gerçekleşmesini sağlar. Bu nedenle, ısıl dengenin sağlanmasında buharlaşma ile ısı transferi özellikle ortam sıcaklığında artış olduğunda önemli hale gelmektedir.

     

     

    sugec01.jpg

     

     

    Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, insan vücudu giysi ile kaplandığı zaman, deri ile giysi arasında mikro klima olarak adlandırılan bir ara bölge oluşmaktadır. Terleme sırasında öncelikle nem ve buhar bu bölgede meydana gelir. Mikro klima bölgesindeki nem oluşumu ve nem iletimi zamana bağlı olarak aşağıdaki şekilde görülmektedir.

     

     

    sugec02.jpg

     

     

    Yukarıdaki şekilden de görüleceği üzere, terleme devam ederken, mikroklima bölgesinde nem miktarı en yüksek değere ulaşmaktadır. Giysinin su buharı geçirgenlik özelliği bu bölgede nem oluşumunu büyük ölçüde etkilemektedir. Giysideki sıcaklık ve nem farkına bağlı olarak su buharı ya giysiyi terk etmekte ya da giysi üzerinde yoğuşmaktadır. Eğer buharlaşan ter vücudun oluşturduğu terden düşük ise, nem kumaşın iç tabakasında birikir. Terli deri ve giysi tabakası arasındaki mikroklima bölgesinde nemin oluşması özellikle terlemeye neden olan spor aktivitelerini izleyen soğutma periyodu sırasında kişiye rahatsız edici nemli ve yapışkanlık hissi vermektedir. Ayrıca, kumaşın ter ile ıslanması kumaşın ısıl yalıtımını da düşürerek, vücut ısısında istenmeyen şekilde düşüşe neden olmaktadır. Konforlu olarak algılanan kumaş vücudun terleme periyodu sırasında oluşan su buharını iletmelidir. Vücut terlemeyi durdurduğunda da, vücuttaki nemi azaltmak için, kumaş boşlukta tutulan nem buharını atmosfere serbest bırakmalıdır. Birçok parametre mikroklima bölgesindeki nem oluşumunu etkilemektedir.

    Fiziksel (vücut hareketi), fizyolojik (deri sıcaklığı, terleme, buharlaşma) ve psikolojik halleri içeren insan parametreleri, sıcaklık, nem, hava akışı, radyasyonu içeren çevre parametreleri, giysideki yaka, kol açıklıklarını, giysi sıkılığını/bolluğunu, kumaş katlarını içeren tasarım parametreleri ve son olarak kumaşların kimyasal (lif tipi, kimyasal bitim işlemi) ve fiziksel (kalınlık, gözeneklik, hacimlilik, örgü yapısı vs.) özelliklerini içeren

    kumaş parametreleri mikroklima bölgesini etkileyen parametrelerdir.

    Yoo, Hu ve Kim isimli araştırmacılar;

    Mikroklima bölgesinde oluşan buhar basıncını zamana bağlı olarak ölçerek, mikroklima bölgesindeki hava tabaka kalınlığının ve yaka, kol ve bel gibi giysi açıklıkların mikroklima bölgesi üzerindeki etkilerini incelemişlerdir. Kumaş ve deri arasındaki hava tabaka kalınlığı arttıkça, buhar basıncında dolayısı ile su buharı yoğunluğunda azalma görülmüştür. Fakat çok yüksek hava tabaka kalınlığı, su buharını havaya iletecek sürükleyici kuvveti azalttığı için, mikroklima bölgesindeki su buhar yoğunluğunda çok fazla değişime neden olmamıştır. Mikroklima bölgesindeki yaklaşık 12 mm hava kalınlığının giysiyi giyen kişinin rahatı için uygun olduğu belirtilmiştir.

    %10 oranındaki giysi açıklıkları mikroklima bölgesindeki buhar basıncının ani bir şekilde düşmesini sağlamıştır. Giysi açıklıklarının %20 den %60 değerine çıkması mikroklima bölgesindeki buhar basıncında yine azalmaya neden olmuştur, fakat buhar basıncındaki azalma giysi açıklıklarının %0’dan %10’a çıktığı miktar kadar yüksek değildir. Giysi açıklığı arttıkça mikroklima bölgesi üzerindeki kumaşın etkisi gittikçe azalma göstermiştir. Giysi açıklığı %60 olduğunda, etkisini tamamen kaybetmiş ve giysi olmayan deri değerine yaklaşmıştır.

    Su buharı liflerden oluşan kumaş tabakalarından aşağıdaki verildiği gibi 3 şekilde transfer edilmektedir:

     

    1-Su buharının kumaş tabakalarından difüzyonu (geçmesi, yayınması).

    2-Su buharının lif tarafından emilmesi (absorbe edilmesi), iletilmesi ve geri verilmesi (desorption).

    3-Su buharının taşınım ile iletimi.

     

    1-Difüzyon İşlemi

     

    Difüzyon işleminde, kumaşın bir tarafından diğer tarafına nemin iletimi buhar basınç farkı ile gerçekleşmektedir.

    Birçok lifin biraya gelmesinden oluştuğu için, kumaşlar boşluklu bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, su buharı kumaş yapısından lifler ve iplikler arasında bulunan hava boşluklarından ve lifin kendisinden olmak üzere 2 şekilde geçmektedir.

    Kumaşın hava bulunan kısmından geçen su buharı miktarı anlıktır. Oysaki su buharının kumaşın lif bulunan kısmından geçişi ise sınırlıdır. Su buharının havadan geçiş difüzyon katsayısı yaklaşık 0,239 cm2s-1 değerindedir. Su buharının kumaşın lif bulunan kısmından geçtiği difüzyon katsayısı ise 10-710-9 arasındadır. Verilen difüzyon katsayılarına göre, su buharının kumaşın lif bulunan kısmından geçtiği difüzyon katsayısı hava geçiş katsayısından oldukça düşük olduğu için, kumaşın içinde bulunan hava miktarındaki artış su buharının difüzyon yolu ile geçişini artırmaktadır.

    Su buharının kumaşın lif bulunan kısmından olan difüzyonu söz konusu olduğunda, su buharı kumaşın iç yüzeyinden lif yüzeyine doğru geçmekte, daha sonra, su buharı lif içinden lif yüzeyine hareket ederek, kumaşın dış yüzeyine ulaşmaktadır.

    Hidrofil liflerden oluşan kumaş söz konusu olduğunda, difüzyon 2 aşama halinde gerçekleşmektedir.

    Aşama da Fick kuralına göre difüzyon oluşur.

    aşamada ilk aşamaya göre daha yavaş difüzyon meydana gelmekte olup, konsantrasyon değişimi ve su buharı akışı arasında üssel bir ilişki oluşmaktadır. Bu durum, su molekülleri nedeni ile meydana gelen lif şişmesinden kaynaklanmaktadır. Hidrofil lif moleküllerinin su moleküllerini çekmesi nedeni ile su molekülleri lif içine girmekte ve su molekülleri lifler tarafından emilmektedir. Bu şekilde, lif şişmesi meydana geldiği ve kumaş içindeki hava boşluklarının büyüklüğü azaldığı için, difüzyon işlemi yavaşlamaktadır.

     

    2-Emme ve Geri Verme İşlemi

     

    Emme ve geri verme işlemi mikroklima bölgesindeki nem dengesinin korunması için önemlidir. Lifler su buharını lifin iç kimyasal bileşenlerine ve yapısına bağlı olarak emmektedir. Higroskopik/hidrofil kumaş terli deri yanındaki nemli havadan su buharını içine çekmekte ve kuru havaya tekrar geri vermektedir. Higroskopik/hidrofil kumaş su buharının deriden çevreye olan su buharı akışını nemi içine çekmeyen hidrofob kumaşa göre arttırmakta ve bu şekilde mikroklima bölgesindeki nem oluşumunu azaltmaktadır. Emme ve geri verme işleminde, emen kumaş bir nevi atmosfere verilen nem kaynağı olarak çalışmakta olup, aynı zamanda çevresini saran havadaki sabit buhar konsantrasyonunu devam ettirmek için de koruyucu olarak çalışmaktadır.

     

    3-Taşınım İşlemi

     

    Taşınım nem tabakası üzerinde akan havanın meydana getirdiği nem transferidir. Taşınım işleminde kütle transferi nem kaynağı ile atmosfer arasındaki nem konsantrasyon farkı ile kontrol edilmektedir. Özellikle, taşınım rüzgârlı havada, deriden atmosfere doğru olan nemin iletilmesinde önemli rol oynamaktadır.

     

    SU BUHARI GEÇİRGENLİĞİNİN TANIMI VE ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

     

    Su buharı geçirgenliği kumaşın birim alanından belli bir zamanda geçen su buharı miktarıdır. Kumaşların su buharı geçirgenliği bağıl su buharı geçirgenliği ifadesi ile % olarak da ölçülmektedir. Kumaşların su buharı geçirgenliği yerine su buharı direnci de kullanılmaktadır. Su buharı direnci, kumaşın su buharı geçişine karşı gösterdiği dayanımdır. Su buharı geçirgenliği ve su buharı direnci ters orantılı olarak değişmektedir. Su buharı geçirgenliği ne kadar yüksek ve su buharı direnci de ne kadar düşük olursa kumaşlar o kadar konforlu olmaktadır.

    Su buharı geçirgenliğinin ölçümünde kullanılan çeşitli metotlar bulunmaktadır. Bu metotlar aşağıda açıklanmıştır;

     

    1-Dikey Kap Metodu (Upright Cup Method)

     

    ASTM E96 B standardına uygun olarak ölçüm yapılmaktadır. Numune içinde saf su bulunan dikey bir kap üzerine conta yardımıyla sabitlenmektedir. Düzeneğin bulunduğu ortam 23 °C sıcaklık, %50 bağıl nem ve 2,8 m/sn hava hızında bir ortamda tutulmaktadır. Bir gün boyunca kap düzeneğinin ağırlığı periyodik olarak incelenerek su buharı iletim oranı hesaplanmaktadır.  

     

    2-Ters Çevrilmiş Kap Metodu (Inverted Cup Method)

     

    ASTM E96 BW standardına uygun olarak ölçüm yapılmaktadır. Dikey kap metoduna benzemektedir. Numunenin yerleştirildiği ve içinde su bulunan kabın ters çevrilmesi ile ölçüm yapılmaktadır. İçinde su bulunan kabın ters çevrildiğinde test numunesini ıslatmasını önlemek için, kabın ağzı PTFE membranla kaplanmakta ve ardından numune membran üzerine yerleştirilmektedir. Bu test 23 °C hava sıcaklığı, % 50 bağıl nem ve 2,8 m/sn hava hızında olan ortamda yapılmaktadır. Kap düzeneği bir gün boyunca periyodik şekilde tartılarak su buharı iletim oranı dikey kap metodundaki gibi hesaplanmaktadır.

     

    3-Desicatörlü (Nem Çeken) Ters Çevrilmiş Kap Metodu (Desiccant Inverted Cup Test Method)

     

    Bu metot ile ISO 15496 ve ASTM E96 standartlarına göre ölçüm yapılmaktadır. Ölçüm prensibi ters çevrilmiş kap metoduna benzemektedir. Ölçüm kabının içine nem çekici olarak doymuş potasyum asetat çözeltisi konulmaktadır. Kabın ağzı su geçirmeyen fakat su buharını geçiren arasında kumaş numunesi bulunan iki membran ile kapatılmaktadır. Kap 23 °C saf suyla dolu olan başka bir kabın içine ters çevrilerek yerleştirilmektedir. Ölçüm kabı tartılmaktadır ve ağırlık değişiminden su buharı geçirgenliği hesaplanmaktadır.

     

    4-Terleyen Korumalı Sıcak Plaka Metodu (Sweating Guarded Hot Plate Tests)

     

    Bu metot ile ISO 11092 standardına uygun olarak su buharı direnci ölçülmektedir. Test cihazı ölçüm ünitesi ve su sevk ünitesinden oluşmaktadır. Ölçüm ünitesi ısıtılmış kare şeklinde gözenekli metal plakadan oluşmaktadır. Bu plaka ile terleme simule edilmektedir. Ölçüm ünitesi metal bloğa ısıtıcı ile sabitlenmiştir. Gözenekli plakanın üst tarafı suyu geçirmeyen fakat su buharını geçiren selofan membran ile kaplanmıştır. Test edilecek kumaş bu membran üzerine yerleştirilmektedir. Gözenekli metal tabaka yaklaşık vücut sıcaklığı kadar ısıtılmaktadır. Gözenekli metal tabaka yüzeyine saf su beslenmektedir. Tüm aparat çevresel şartları sağlayabilmek için kapalı ortam içine yerleştirilmektedir. Ortam şartları kontrol edilerek 35 °C sıcaklığa, %40 bağıl neme ulaşması sağlanmaktadır. Hava hızı 1 m/sn’ye ayarlanmaktadır. Kararlı hale ulaşıldığında ise kumaşın toplam buharlaşma direnci ölçülmektedir.

     

    5-Dinamik Nem Geçirgen Test Ünitesi Metodu (Dynamic Moisture Permeation Cell Test Method)

     

    Ölçüm ASTM F 2298 standardına uygun olarak yapılmaktadır. Numune 2 akış kanalıyla sabitlenen 2 özdeş metal levha arasına sabitlenmektedir. Akış kanallarından biri kuru diğeri saf suyla doyurulmuş nitrojen gazı geçirilmektedir. Test 20 °C ortamda ve yaklaşık 2000 cm3/dk gaz akış oranı sağlandığında gerçekleşmektedir. Gaz akış oranı, hava sıcaklığı ve bağıl nem bilgisayar yardımıyla kontrol edilmekte ve kararlı hale ulaşıldığında su buharı iletim oranı hesaplanmaktadır.

     

    6- Buharlaştırıcı Platform Metodu (Evapourative Dish Method)

     

    BS 7209-90 standardına uygun olarak ölçüm yapılmaktadır. İçinde saf su bulunan kapların üzerine yerleştirilen numuneler döner bir platform üzerine yerleştirilmektedir. % 65 bağıl nem ve 20 °C sıcaklığa sahip bir ortamda platform döndürülmekte ve test kapları 1 saatlik periyodlar ile tartılmaktadır. Yeniden döner platforma konan kaplar 5 saat sonra tekrar tartılmaktadır. Tartım sonuçlarına göre su buharı geçirgenlik indeks değeri hesaplanmaktadır.

     

    7-Permetest Metodu

     

    Hes tarafından geliştirilen Permetest ölçüm cihazında ölçümler ISO 11092 standartına göre yapılmaktadır. Deri (Skin) modeli olarak da adlandırılan bu test cihazı ile ısıl hissetme bakımından kuru ve yaş insan derisi temsil edilmektedir. Bu test cihazı ile % olarak bağıl su buharı geçirgenliği ve su buharı dayanım değerleri ölçülmektedir. Ölçüm yapmadan önce, deri modelini temsil eden ölçüm başı dayanıklı yarı geçirgen folyo veya selofan ile kaplanmaktadır. Folyo ölçüm sisteminden ölçüm yapılacak numuneye olan su geçişini önlemekte ve böylece numunenin kuru kalmasını sağlamaktadır. Öncelikle, numunesiz ölçüm yapılarak, numune yerleştirilmeden önceki ısı akış değeri ölçülmektedir. Daha sonra, numunenin yerleştirileceği bölge nemlendirilmekte ve ayarlanabilir hızda paralel hava akışına maruz bırakılmaktadır. Test edilecek numune 80 mm çapındaki ıslak alan üzerine yerleştirilmektedir. Bu şekilde, numune ile kaplanan ıslak ölçüm başının buharlaşma ısı kayıp miktarı ölçülmektedir. Bu değerler yardımı ile bağıl su buharı ve su buharı direnç değerleri hesaplanmaktadır.

     

    KUMAŞLARIN SU BUHARI GEÇİRGENLİĞİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

     

    Kumaşların su buharı geçirgenliğini birçok parametre etkilemektedir. Kaynaklarda kumaşların su buharı geçirgenliğini etkileyen faktörler ile ilgili birçok çalışma bulunmakta olup, bu faktörler şunlardır;

    1) Lif özellikleri; lif cinsi, lif karışım oranı, lif inceliği veya lif numarası, lif gözenekliliği, lif kesiti.

    2) İplik özellikleri; iplik numarası veya iplik çapı, iplik bükümü, iplikten dışarı çıkan lif uçları veya tüylülük, iplik geometrisi, iplik paketleme yoğunluğu (ipliğin birim uzunluğundaki lif hacim oranı).

    3) Kumaş özellikleri; kumaş gözenekliliği, kalınlık, kumaş sıklığı.

     

    Yapılan çalışmalarda, kumaşların su buharı iletimini büyük ölçüde su buharını ileten fiziksel mekanizmalar içinde 1. olarak difüzyon işleminin belirlediği tespit edilmiştir. Bu nedenle, kumaşların hava geçirgenlik özelliklerinde olduğu gibi kumaşların su buharı geçirgenliğini difüzyon işleminde etkili olan daha çok kumaşta bulunan hava ve lif miktarı belirlemektedir. Daha öncede belirtildiği gibi, su buharının tekstil malzemesinin lif bulunan kısmından geçtiği difüzyon katsayısı hava geçiş katsayısından oldukça düşük olduğu için, kumaşın içinde bulunan hava miktarındaki azalma su buharının geçişini önlemektedir.

    Yoon ve Buckley ve Prahsarn, Barker ve Gupta isimli araştırmacılar yaptıkları çalışmalarda kumaştaki lif ve hava miktarını belirleyen ipliklerin ve kumaşların yapısal parametrelerinin kumaşların su buharı iletiminde etkili olduğunu, lif cinsinin etkisinin daha çok kumaşların yapısal parametrelerini etkileyerek kumaşların su buharı geçirgenliğini etkilediğini ifade etmişlerdir.

    Kumaşların su buharı geçirgenliğine etkileyen faktörler kumaşların yapısal özellikleri, ipliklerin yapısal özellikleri ve lif özelliklerinin etkisi olarak sınıflandırılarak açıklanmıştır.

     

    1-Kumaşların Yapısal Parametrelerinin Su Buharı Geçirgenliği Üzerindeki Etkisi

     

    Yoon ve Buckley ve Prahsarn ve arkadaşları kumaşların su buharı iletim özellikleri üzerinde daha çok kumaşın yapısal parametrelerinin özelliklede kumaş kalınlığı ve kumaş gözenekliliğinin etkili olduğunu belirtmişlerdir.

    Kumaşların yapısal parametrelerinden kumaş kalınlığı ve optik gözeneklilik kumaşların su buharı iletimini belirlemektedir. Kumaş kalınlığı su buharının iletildiği mesafeyi belirlediği için önemlidir. Ayrıca kumaş kalınlığı kumaşların gözenekliliğini de etkilemektedir. Kumaş kalınlığı arttıkça buhar difüzyon hızı azalmakta yani su buharı geçirgenliği azalmaktadır.

    Su buharı difüzyonu ayrıca büyük ölçüde kumaş gözenekliği ile doğru orantılı olarak değişen hava geçirgenliğine de bağlıdır. Hava geçirgenliği artıkça, kumaşın gözenekliliği artmakta ve kumaş içindeki hava boşluklarından daha fazla buhar geçmektedir.

     

    2-İplik Özelliklerinin Kumaşların Su Buharı Geçirgenlik Özellikleri Üzerindeki Etkisi

     

    Yoon ve Buckley tarafından kumaşların su buharı geçirgenliğini belirleyen kumaş gözenekliliğinin ve kalınlığının iplik çapına bağlı olduğu, iplik çapının da iplik numarası ve özellikle de karışım ipliklerde liflerin paketleme yoğunluğu ile belirlendiği ifade edilmiştir. İplikteki lif paketleme faktörü birim iplik uzunluğundaki lif hacim oranı olarak ifade edilen iplik paketleme yoğunluğu ile tanımlanmıştır. Özellikle stapel ipliklerde paketleme yoğunluğu liflerin enine kesitine, liflerin kıvrım yoğunluğuna ve ipliğin büküm seviyesine bağlı olduğu ifade edilmiştir.

    İplik numarası, iplik büküm katsayısı ve eğirme yönteminden (karde ve penye) oluşan iplik özelliklerinin örme kumaşların su buharı geçirgenliği üzerindeki etkilerinin de incelendiği Özdil, Marmaralı, Kretzschmar tarafından yapılan çalışmada, iplikler inceldikçe kumaşlar daha gözenekli bir hale geldiği için, kumaşların su buharı geçirgenliklerinin arttığı belirtilmiştir. Diğer araştırmacıların yaptığı çalışmalarda da , ince ipliklerden oluşan örme kumaşlar daha kalın ipliklerden oluşan kumaşlardan daha yüksek su buharı geçirgenliği göstermiştir. İplik büküm katsayısının artması daha az tüylü ve daha gözenekli kumaş yapısı sağladığından, kumaşların su buharı geçirgenliğini arttırmıştır. Karde ipliklerin daha tüylü olması ve tüylerin kumaş yapısındaki gözenekleri kapatmasından dolayı, karde ipliklerden yapılan kumaşların penye ipliklerden yapılan kumaşlardan daha düşük su buharı geçirgenliği göstermiş olduğu belirtilmiştir.

    Konvansiyonel ve kompakt ring iplik eğirme yöntemlerinin dokuma kumaşların bağıl su buharı geçirgenliğinin de incelendiği Uzun tarafından yapılan çalışmada, iplik eğirme yöntemlerinin bağıl su buharı geçirgenliğini bir miktar etkilediği belirtilmektedir. Kompakt eğrilmiş iplikten oluşan kumaşların bağıl su buharı geçirgenliğinin konvansiyonel eğrilmiş iplikten oluşan kumaşların bağıl su buharı geçirgenliğinden daha yüksek olduğu ifade edilmiştir.

     

    3-Lif Özelliklerinin Kumaşların Su Buharı Geçirgenlik Özellikleri Üzerindeki Etkisi

     

    Her ne kadar Yoon ve Buckley, Prahsarn ve arkadaşları gibi bazı araştırmacılar tarafından kumaşın su buharı geçirgenliğini lif cinsinden ziyade daha çok kumaşın yapısal parametrelerinin etkilediği belirtilse de, farklı lif cinslerinin lif geometrisinde dolayısı ile kumaş geometrisinde farklılığa neden olarak kumaşların su buharı geçirgenliğini etkileyebileceği de belirtilmiştir. Çeşitli kaynaklarda farklı lif cinslerinin kumaşların su buharı geçirgenliği üzerindeki etkilerinin incelendiği çok sayıda deneysel çalışma bulunmaktadır.

    Yoo, Hu ve Kim isimli araştırmacılarında belirttiği gibi, hidrofil/higroskopik ve hidrofob lif özelliklerinin kumaşların konfor algısını dolayısı ile kumaşların su buharı geçirgenliğini nasıl etkiledikleri ile ilgili araştırmacılar arasında farklı görüşler bulunmaktadır. Araştırmacıların bir kısmı lif nem içeriğinin yüksek olması veya higroskopik/hidrofil lif özelliğinin kumaşların su buharı geçirgenliğini arttırdığını belirtse de, bir kısım araştırmacıların yaptığı çalışmalar da hidrofob lifler hidrofil liflere göre daha yüksek su buharı geçirgenliği göstermiştir. Das ve arkadaşları tarafından yapılan birçok çalışmada su buharı lifler tarafından emildiği, lifler tarafından iletildiği ve tekrar lifler tarafından çevreye geri verildiği için lif cinsinin higroskopik veya hidrofob olma özelliği özellikle su buharını ileten mekanizmalar içindeki emme ve geri verme aşamasında kumaşın su buharı geçirgenliğini büyük ölçüde etkilediği belirtilmiştir. Emme ve nemi tekrar geri verme aşaması özellikle geçiş şartlarında konforu sağlayan önemli lif özellikleridir. Farklı cinsteki lifler su buharı iletiminde farklı etkilere sahiptir. Örneğin pamuk, viskoz, yün gibi hidrofil/higroskopik lifler nemi içine çekmekte, buna karşın polyester, polipropilen gibi hidrofob lifler nemi içine çekmemektedir. Suyu içine çeken ve yüksek nem içeriğine sahip higroskopik liflerin su buharını daha çok geçirdiği ifade edilmektedir. Higroskopik kumaş su buharını terli derinin yakınındaki nemli havadan içine çekmekte ve kuru havada serbest bırakmaktadır. Nem çekmeyen kumaşa göre, higroskopik kumaşın deriden çevreye olan su buharı akışını nispeten artırdığı ve bu şekilde deri ve kumaş arasındaki mikroklima bölgesinde nem oluşumunu azalttığı belirtilmektedir.

    Yoo ve arkadaşları giysi ile deri arasındaki mikroklima bölgesinde oluşan buhar basıncını zamana bağlı olarak ölçerek, hidrofil ve hidrofob liflerin mikroklima bölgesinde oluşan buhar basıncı üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak incelemişlerdir. Hidrofil lif olarak pamuk, hidrofob lif olarak polyester liflerini seçerek, bu liflerden oluşan aynı ağırlık, kalınlık ve sıklık değerlerinde dokuma kumaşlar almışlardır.

    İlk terlemeden hemen sonra, polyester kumaş altındaki mikroklima bölgesinde pamuk kumaş altındaki mikroklima bölgesinden daha yüksek buhar basıncı oluşmuş, daha sonra polyester kumaşta buhar basıncı bir süre sabit bir şekilde devam etmiştir. Buna karşın, pamuk kumaş altındaki buhar basıncı ise, sürekli artış göstermiştir. Ayrıca, pamuk kumaş altında bulunan maksimum buhar basıncı polyester kumaş altında bulunan maksimum buhar basıncından daha yüksek olarak elde edilmiştir. Maksimum buhar basınç değerine ulaşmak için gereken zaman da pamuk kumaşta daha yüksektir. Terleme olduğunda, pamuk gibi hidrofil lifler nemi absorbe etmekte yani içine çekmekte, bu nedenle pamuk lifi için elde edilen eğri daha düzgün olmaktadır. Eğer lifler polyester gibi hidrofob ise, ter oluştuğunda mikroklima bölgesindeki buhar basıncı ani bir şekilde artmakta ve sonuç olarak eğrinin eğimi daha dik olmaktadır. Daha sonra, her iki kumaş çeşidi için, nem lifler ve iplikler arasındaki gözeneklerden transfer edilmeye başladığında buhar basıncı azalmaktadır. Yoo ve arkadaşları ayrıca, vücuttaki terin deri üzerinde birikmeden kumaşın su buharını iletebilmesini sağlayan yani, bir nevi kumaşın su buharını iletebilme yeteneği olarak kullanılan buhar iletim indis değerlerini de her iki kumaş çeşidi için incelemiştir. Polyesterin buhar iletim indis değeri pamuğun buhar iletim indis değerinden daha yüksek olarak elde edilmiştir. Bu farklılığın nedeni olarak da, hidrofil liflerin daha fazla su moleküllerini içinde barındırdığı ve şişerek kumaşların gözeneklerini azaltması gösterilmiştir.

    Yoo ve arkadaşları tarafından terlemenin ilk anlarında veya terlemenin çok olmadığı durumlarda nemi içine çektiği için pamuk lifinin daha iyi his verdiği, buna karşın, terleme devam ederken, su moleküllerini içine tutmadığı ve su molekülerini havaya geri verdiği için polyester lifinin daha iyi his verdiği belirtilmiştir. Maksimum buhar basınç değerine ulaşması için gereken zaman polyester kumaşta daha düşük olduğu için, polyester kumaşın pamuk kumaştan daha iyi rahatlık hissi sağladığı ifade edilmiştir.  

    Pamuk, viskon, modal, liyosel gibi, hidrofil liflerden ve polyester, akrilik, naylon gibi hidrofob liflerden oluşan kumaşların su buharı geçirgenlikleri ile ilgili kaynaklarda çok fazla sayıda deneysel çalışma bulunmaktadır.

    Özellikle yaygın olarak kullanılan pamuk, polyester ve bu iki lifin karışımlarından oluşan kumaşların su buharı geçirgenlik değerleri birçok araştırmacı tarafından karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.

    Bahsedilen bu lifleri içeren tüm çalışmalarda, polyester kumaşlar pamuk kumaşlardan daha yüksek su buharı geçirgenlik değerleri göstermiştir. Yoon ve Buckley düzensiz 3 boyutlu kıvrımlar nedeni ile pamuk liflerinin aynı numaradaki polyester liflerinden daha gevşek ve büyük çapa sahip iplik oluşturarak, pamuk kumaşların polyester kumaştan daha kalın olduğunu ve bu nedenle pamuk kumaşların su buharını polyester kumaşlardan daha az geçirdiğini belirtmiştir.

    Knight ve arkadaşları hidrofob lif özelliğine sahip polyester, naylon ve akrilik sentetik liflerinden oluşan kumaşların ve bu liflerin hidrofil lif olan pamuk lifi ile karışımlarından oluşan kumaşların su buharı geçirgenlik değerlerini karşılaştırmalı olarak incelemiştir. Yayınladıkları deneysel sonuçlara göre, %100 pamuk kumaşlar 3 sentetik lifin (polyester, akrilik ve naylon) %100 oranında kullanıldığı kumaşların hepsinden daha düşük su buharı geçirgenliği göstermiştir. Sentetik liflerin pamuk lifi ile olan karışımlarından oluşan kumaşlarda, sentetik lif oranı arttıkça veya pamuk lif oranı azaldıkça kumaşların su buharı geçirgenliklerinde artış görülmüştür. Hidrofob özellikteki sentetik liflerden oluşan kumaşların su buharını daha iyi geçirdiği belirtilmiştir. Sentetik liften yapılan kumaşlar içerisinde en yüksek su buharı geçirgenliğini polyester kumaş göstermiştir. Polyester kumaşları akrilik kumaşlar izlemiş ve en düşük su buharı geçirgenliğini de naylon kumaşlar göstermiştir. Hassan ve arkadaşları tarafından pamuk lifinden oluşan kumaşların su buharı geçirgenlik değerlerinin hidrofob özellikteki sentetik liflerden düşük olması, spor giysilerde çok tercih edilen pamuk lifinden yapılan kumaşların nem yönetimi bakımından bazı eksikleri olduğunu gösterdiği belirtilmiştir. Her ne kadar ter pamuk kumaş tarafından emilse de, kumaş vücuda temas ettiğinde kumaştaki ıslaklık hoş olmayan his veya ısıl rahatsızlık verebilmektedir. Ayrıca, terle tamamıyla ıslanan kumaş ısıl dayanımını kaybetmeye başlamaktadır.

    Bu çalışmalardan başka, yine pamuk lifi gibi selüloz esaslı olan ve lif nem içeriği yüksek viskoz ve liyosel gibi hidrofil liflerden oluşan kumaşların su buharı geçirgenlik değerleri ile polyester lifinden oluşan kumaşların su buharı geçirgenliklerinin karşılaştırılmalı olarak incelendiği diğer çalışmalar da kaynaklarda mevcuttur.

    Varshney ve arkadaşlarının viskoz, polyester liflerinden ve bu liflerin karışımlarından oluşan dokuma kumaşların su buharı geçirgenliklerinin incelendiği çalışmasında, %100 viskoz ve polyester/viskoz karışımlı kumaşlar %100 polyesterden kumaşlardan daha düşük su buharı geçişi göstermiştir. Das ve arkadaşlarının viskoz, polyester liflerinden ve bu liflerin karışımlarından oluşan dokuma kumaşların su buharı geçirgenliklerinin incelendiği diğer benzer çalışmalarda, Varshney ve arkadaşlarının su buharı sonuçlarının tersine polyester oranı arttıkça veya viskoz oranı azaldıkça kumaşların su buharı geçirgenliğinde azalma görülmüştür. Polyester oranı arttıkça, liflerin nem içeriğinin azaldığı ve bu durumun difüzyon yolu ve absorbsiyon ve geri verme işlemi ile su buhar iletimini azalttığı belirtilmiştir. Bu yazarların çalışmalarının sonuçları daha önce bahsedildiği gibi, pamuk ve polyester kumaşların su buharı geçirgenlik sonuçları ile ters yönde değişmektedir. Yine mikro liyosel ve mikro polyester liflerinden oluşan kumaşların su buharı geçirgenliklerinin incelendiği bir diğer çalışmada, hidrofil lif olan mikro liyosel miktarı arttıkça veya mikro polyester miktarı azaldıkça, kumaşların su buharı geçirgenlik değeri artmıştır

    Cimilli ve arkadaşlarının pamuk, modal, viskoz, mikromodal, bambu, kitosan ve soya liflerinden oluşan kumaşların su buharı geçirgenliğini inceledikleri çalışmada elde edilen sonuçlara göre, bahsedilen liflerden yapılan kumaşların su buharı geçirgenliğini kumaşların hava geçirgenliği ve liflerin nem içeriklerinin etkilediği ifade edilmiştir. En yüksek hava geçirgenliği ve en düşük lif nem içeriğinden dolayı en yüksek su buharı geçirgenlik değerini kitosan kumaşların, tam tersi olarak, en düşük hava geçirgenlik ve en yüksek lif nem içerik özelliklerinden dolayı, pamuk kumaşların en düşük su buharı geçirgenlik değeri gösterdiği sonuçları elde edilmiştir. Kumaşların su buharı geçirgenlik değerleri en yüksekten en düşük değere doğru kitosan, bambu, soya, modal, viskoz, mikro modal ve pamuk şeklinde sıralanmıştır.

    Çevre dostu olması, doğada bol miktarda bulunması gibi avantajlı özelliklerinden dolayı son zamanlarda kullanımı gittikçe artan bir diğer rejenere selüloz lifi olan bambu lifleri ve bu liflerin pamuk ile karışımlarından oluşan kumaşların konfor özellikleri dolayısı ile su buharı geçirgenliği ile ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmaların tümünde, bambu liflerinden yapılan kumaşların daha ince, daha düşük ağırlıkta olması, ipliklerin daha az tüylü olması ve bambu liflerinin nem içeriklerinin yüksek olması gibi nedenlerinden dolayı, bu liflerinin kumaşların su buharı geçirgenliğini artırdığı sonucu elde edilmiştir.

    Demiryürek ve Uysaltürk viloft/pamuk ve viloft/polyester karışımlı örme kumaşların bağıl su buharı geçirgenliklerini de inceledikleri çalışmanın sonuçlarına göre, her iki kumaş karışımında da bağıl su buharı geçirgenlikleri arasında istatistiksel olarak önemli bir fark bulunamamıştır. Kumaş karışımlarındaki viloft miktarları su buharı geçirgenliği üzerinde istatistiksel açıdan önemli olmayan çok az bir etkiye sahiptir.

    Kaynaklarda high bulk olarak adlandırılan akrilik lifinden yapılan kumaşların su buharı geçirgenliğinin incelendiği çalışmalarda mevcuttur. High bulk akrilik lifleri yüksek derecede çekme özelliğine sahip akrilik liflerinin kaynamış su ile muamele edilerek çektirilmesi ile elde edilmektedir. High bulk akrilik, pamuk ve bu liflerin karışımlarından oluşan dokuma kumaşların su buharı geçirgenliklerinin incelendiği bu çalışmalarda akrilik lif miktarı arttıkça kumaşların su buharı geçirgenliği artmıştır. Akrilik liflerinin iplikte çekme göstermesi pamuk liflerinin burkulmasına neden olarak iplikte küçük gözenekler oluşturduğu için su buharı geçirgenliğinin arttığı belirtilmiştir.

    Atkı yönünde elastan ilave etmenin su buharı geçirgenlik değerlerini sıklık değerlerinde azalmaya neden olduğu için elastan içermeyen pamuk kumaşlara göre % 20 oranında azalttığı ifade edilmiştir. Elastan içeren dokuma kumaşlarda olduğu gibi, örme kumaşlarda da elastan ilavesi pamuklu örme kumaşların su buharı geçirgenliğinde azalmaya neden olmuştur.

    Polyester lif incelik değerinin kumaşların su buharı geçirgenlik değerleri üzerindeki etkisinin incelendiği, Hatch ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada, lif çapı daha ince olan polyester lifinden (1,5 denye) yapılan kumaş lif çapı daha kalın olan polyester lifinden (3,5 denye) yapılan kumaştan daha yüksek su buharı geçirgenliği göstermiştir.

    Sampath ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada da, mikro polyester liflerinden oluşan kumaşlar normal incelikteki polyester liflerinden yapılan kumaşlardan daha yüksek su buharı geçirgenliği göstermiştir. Mikro polyester kumaşların daha büyük yüzey alanına sahip olmasının su buharı iletimini arttırdığı belirtilmiştir.

    Varshney ve arkadaşları dairesel, üçgen, yonca şeklinde lif profiline sahip polyester kumaşların su buharı geçirgenliğini incelemişlerdir. Dairesel kesitli olmayan özellikle üçgen ve yonca şekilli liflerden oluşan kumaşlar yüksek gözeneklilik nedeni ile dairesel kesitli liflerden yapılan kumaşlardan daha yüksek su buharı geçirgenlik oranı göstermişlerdir.

     

     

    Yazan Çarşamba, 20 Eylül 2017 22:35 in Kalite Kontrol Okunma 1364 defa