Dokuma kumaşların yapısal özellikleri

Lif içi, lifler arası, iplikler arası bölgelerdeki gözenek özellikleri kumaşın yapısal özelliklerinin birer fonksiyonudur. Geçirgenliği belirli değişkenlerin bir fonksiyonu olan f(gözenek özellikleri, çevresel faktörler, akışkan özellikleri) ifadesiyle; gözenekliliği ise kumaşın yapısal parametrelerine bağlı bir g fonksiyon ile; g(kumaş tipi, örgü tipi, iplik numarası, iplik enine kesit şekli, lif tipi, sıklık, vs…) şeklinde matematiksel olarak tanımlayabiliriz. Gözenek özelliklerine etki eden yapısal faktörlerin tanımlanması geçirgenlikle ilişkilerinin incelenmesi ve geçirgenliğin tahminlenmesi açısından önemlidir. İplikler arası ve iplik içinde lifler arası gözeneklerde etkili olan bu parametreler gözeneklerin boyutlarını, şeklini, kumaştaki dağılımlarını ve gözenekler arasındaki sürekliliği (bağlantıları) belirlemektedir. Kumaşın yapısal parametrelerinin uygun şekilde bir araya getirilmesi farklı uygulama alanlarında kumaştan beklenen geçirgenlik performansının gerçekleşmesini sağlar.

Dokuma, örme ve dokusuz yüzey kumaşların yapısal özellikleri; kumaş ve gözenek geometrileri; dolayısıyla da geçirgenlik özellikleri birbirinden farklıdır. Aşağıda dokuma kumaşların gözenek özelliklerini etkileyen yapısal faktörler özetlenmiştir.

1.4.3.1.1 Hammadde özellikleri. Liflerin kimyasal ve fiziksel özellikleri kumaşın

gözenek özelliklerini etkilemektedir. Örneğin; lifin hidrofilliği şişmesi sonucu lifin özelliklerini dolayısıyla da kumaştaki tüm gözenek bölgelerinin yapısını değiştireceğinden ıslak çevre koşullarında ürünün geçirgenlik özellikleri değişebilmektedir. Lif inceliği, lif enine kesit şekli, lifin yüzey özellikleri, ortalama lif uzunluğu gibi hammaddenin fiziksel özellikleri ise lifler arasındaki boş bölgelerin

gözenek özelliklerini belirlemektedir. Özellikle multifilament ve kesikli liflerden üretilmiş ipliklerde lifin fiziksel özellikleri iplik içi gözenek özelliklerini tanımlayan yapıtaşlarıdır.

1.4.3.1.2 İplik özellikleri. Farklı iplik eğirme sistemlerinde üretilmiş ipliklerin

yapısal özellikleri farklılıklar göstermektedir. Kumaşı oluşturan ipliklerin monofilament, multifilament ya da kesikli liflerden üretilmesi, iplik numarası, bükümü, iplik kat sayısı, kesitteki lif sayısı (paketleme oranı), iplik tüylülüğü gibi özellikler kumaşın iplikler arası ve lifler arası gözenek özelliklerini etkileyecektir. Özellikle iplik enine kesit şekli ve boyutu iplikler arası gözenek özelliklerinde etkilidir. Ancak gerek iplik yapısındaki düzgünsüzlükler, gerekse üretim ve kullanım sırasında maruz kaldığı kuvvetlerden iplik özellikleri uzunluğu boyunca homojen bir yapı göstermez. Bu nedenle bu özelliklerin gerçeğe en yakın şekilde modellenmesi hem gözeneklilik hem de performans özelliklerinin belirlenmesi açısından önemlidir. İplik içi gözenek özellikleri ise iplik boyutu, şekli, liflerin iplik içindeki oryantasyonu, bükümün de etkilediği paketleme oranı gibi özelliklerle belirlenir ve kumaş içinden gerçekleşen akış mekanizmasında rol oynar.

1.4.3.1.3 Örgü tipi. Dokuma kumaş yapıları ipliklerin örgü tipi olarak adlandırılan

belli düzenlerde bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Farklı örgü tipleri kumaş yüzeyinde farklı görüntüler oluşturduğu gibi, ipliklerin yaptığı farklı kesişmeler gözeneklerin 3-D geometrik şekillerini ve boyutlarını belirler.

1.4.3.1.4 Sıklık. Kumaş yapısında bulunan ipliklerin yoğunluğunu tanımlayan

sıklık, ipliklerin birbirlerine göre uzaklığının değerlendirilmesinde kullanılır. Sıklık örgü tipi, iplik numarası gibi diğer yapı parametreleri ile birlikte kumaşın 3-D geometrisini tanımlar. Kumaşın gevşek veya sıkı bir yapıya sahip olması özellikle gözenek boyutu gibi gözenek özelliklerini ve akışa karşı direnci etkiler.

1.4.3.1.5 3-D kumaş geometrisi. Örgü tipi, iplik numarası, sıklık özellikleri ipliğin

kumaş içinde izlediği yolu belirleyerek 3-D kumaşın geometrisini oluşturur. 3-D iplik ve kumaş geometrisi de kumaşın gözenek geometrisini tanımlar. Aynı zamanda

akışın gerçekleşeceği gözenek bölgelerinde akışkanın temas edeceği ve dirençle karşılaşacağı toplam yüzey alanını etkileyen önemli parametrelerden biri de toplam iplik hacmini belirleyen kumaşın 3-D geometrisidir.

1.4.3.1.6 Kumaş kalınlığı. Kumaş geometrisinin bir sonucu olarak kumaş kalınlığı

oluşur. Kumaş kalınlığı özellikle iplikler arası gözeneklerde gözenek uzunluğunu tanımlar, ayrıca ipliğin kıvrım oranı dolayısıyla da gözeneğin eğikliğiyle de ilişkilidir. Kumaş kalınlığı özellikle nonwoven kumaşlarda lif çapının yanında en önemli kumaş parametresidir.

1.4.3.1.7 Kumaş konstrüksiyonu. Tek katlı, çok katlı, takviyeli kumaş yapılarının,

ayrıca halılar, kadifeler gibi özel kumaşların 3-D geometrik özellikleri farklıdır.

1.4.3.1.8 Kumaşın metre kare ağırlığı. Kumaş gramajı kumaşı tanımlayan önemli

yapısal parametrelerinden biridir. Diğer bağımsız değişkenler (iplik numarası, örgü tipi, hammadde) ve bağımlı değişkenler (örneğin sıklık) kumaş gramajını belirler.

1.4.3.1.9 Kumaşın gördüğü bitim işlemleri. Kumaşa uygulanan bitim işlemleri

kumaş içinden geçen akışkanın geçeceği yolları değiştireceğinden, geçirgenlik özelliklerini etkiler. Aynı zamanda özel kullanım alanları için kumaşa uygulanan kaplama, membran, laminant gibi malzeme özellikleri kumaşın gözenek özelliklerini etkiler. Ayrıca kumaşın yüzey özellikleri de geçirgenlik özelliklerinde etkilidir. Örneğin kumaş yüzey pürüzlülüğü kumaşın ıslanma davranışını etkiler.

Gözenekliliği belirlemek için kullanılan deneysel yöntemler optik yöntemler ve sıvı giriş, emme, hava akış özeliklerine dayanan yöntemlerdir. Bu yöntemlerde analiz sırasında gerçek kumaşlar kullanılarak gözenek ve geçirgenlik özellikleri tanımlanır. Geometrik yöntemlerde ise ideal kumaş geometrisine dayanarak belirli kumaş parametrelerine bağlı gözenek özellikleri belirlenir. Kumaşlar rijit ve homojen bir yapıya sahip olmadığından ve kumaşı oluşturan yapısal parametreler birbirlerini de etkilediği için tekstil problemlerinin çözümü oldukça karmaşıktır. Kumaşların performans özellikleri tahminlenirken tüm bu faktörlerin bir arada değerlendirilmesi

oldukça zor olduğundan yapılan çalışmaların çoğu belirli kabullere dayanmaktadır. Kumaşın yapısal parametreleri, gözenek özellikleri ve geçirgenlik özellikleri arasındaki ilişkilerin deneysel ve/veya teorik olarak analiz edildiği çalışmalar önceki çalışmalar bölümünde özetlenmiştir.