• 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.

    1. Aşama da Fick kuralına göre difüzyon oluşur.
    2. 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.
    Yazan Çarşamba, 20 Eylül 2017 22:35 in Kalite Kontrol Okunma 959 defa Devamını oku...