Kumaşların Isıl Konfor Özelliklerinin Ölçümü

tutuculuk özelliği de artmaktadır ve kalınlık ile ısı transeferi arasında hiperbolik bir ilişki vardır (Bozdoğan, 2009: 18).

Araştırma örnekleminde bulunan kaşmir örme kumaşların kalınlık ölçümleri, SDL Atlas firmasına ait M034A model kumaş kalınlığı ölçüm cihazı ile ISO 5084- 1996 standardına göre yapılmıştır. Kumaş kalınlığı ölçüm cihazının fotoğrafı şekil 4’te verilmiştir. Cihaz bilgisayar destekli olarak çalımaktadır. Çalışma prensibi kumaş kalınlığı, baskı ayağı ve referans plakası arasındaki mesafenin ölçümü prensibiyle gerçekleşmektedir. Ölçümler, her numune için üç kez yapılmış ve ortalaması alınmıştır.

Şekil 4: SDL Atlas M034A Model Kumaş Kalınlığı Ölçüm Cihazı

2.5.2. Kumaşların Isıl Konfor Özelliklerinin Ölçümü

2.5.2.1 Kumaşların Isı Geçiş Özelliklerinin Ölçümü

Araştırma örnekleminde bulunan kaşmir örme kumaşların ısı geçiş özellikleri, (ısıl iletkenlik, ısıl direnç ve ısıl soğurganlık) Hes tarafından geliştirilen Alambeta cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Cihazın fotoğrafı şekil 5’te verilmiştir. Ölçümler, her numune için üç kez yapılmış ve ortalaması alınmıştır.

Abreu vd. (2014), Mert vd. (2014), Demiryürek ve Uysaltürk (2013), Bajzik ve Hes (2012), Süpüren vd. (2011), Majumdar vd. (2010), Oğlakçıoğlu vd. (2010), Oğlakçıoğlu vd. (2009), Marmaralı vd. (2009), Oğlakçıoğlu ve Marmaralı (2007),

Özçelik vd., Marmaralı vd. (2007), Özdil vd. (2006) ve Frydrych vd. (2002) de araştırmalarında kumaşların ısı geçiş özelliklerinin ölçümünde aynı ölçüm yöntemini kullanmışlardır.

Şekil 5: Alambeta Cihazı

Alambeta cihazının çalışma prensibi ve ölçülen parametrelerin tanımları aşağıda verilmiştir.

Alambeta cihazı, bilgisayar kontrollü olarak tüm istatistiksel değerleri hesaplamakta ve ölçüm sırasındaki hataları otomatik olarak belirlemektedir. Kuru insan derisini ve gerçek kullanım şartlarını simüle etmektedir ve bu nedenle cihazın kafa sıcaklığı, cilt sıcaklığı olan 32ºC, kumaş sıcaklığı ise oda sıcaklığı olarak kabul edilen 22ºC alınmaktadır. Ölçüm prensibi, alt ölçüm plakası (22ºC) ile ölçüm başlığı (32ºC) arasındaki sıcaklık farklılığından dolayı test edilen kumaş içerisinden geçen ısı akımının zamana bağlı matematiksel işlemlerle belirlenmesine dayanmaktadır (Boguslawska ve diğerleri; 2014: 181) (Marmaralı ve diğerleri, 2007: 179).

Alambeta cihazının basitleştirilmiş şeması şekil 6’da gösterilmiştir.

Kaynak: Güneşoğlu, 2005: 94.

Cihazın ölçüm kafası üzerinde [1] elektrikli ısıtıcıyla [3] ısıtılan bir metal blok [2] bulunmaktadır. Bu metal blok, vücut sıcaklığını simüle edecek şekilde 32°C’ ye ısıtılır. Sıcaklık, bir termometre [8] ile kontrol edilir. Isıtılmış bloğun alt kısmında ısı akış sensörü [4] bulunur. Ölçüm kafası H açıklığındayken ısı akış sensörü üzerine standart atmosfer koşullarında kondüsyonlanan kumaş numunesi [5] yerleştirilir ve ölçüm kafası kapanır. Ölçüm kafası kumaş üzerine 100-1000 Pa arası basınç uygulayacak şekilde hareket mekanizmasına ağırlık takılır. Hareket sensörü [7], ölçüm kafasının düzgün bir biçimde kumaşla temas etmesini kontrol eder. Ölçüm kafası kapandıktan sonra metal bloktan numuneye doğru ısı akışı başlar, numune yüzey sıcaklığı aniden değişir ve cihaz bu süredeki ısı akış eğrisini çıkartarak termal özellikleri ölçer. Bu yöntem, kişinin kumaş yüzeyine teması esas alınarak yapılan bir değerlendirmeyi kapsamaktadır.

Isıl İletkenlik: ASTM tarafından ısıl iletkenlik stabil durumda birim uzaklıkta birbirine paralel yüzeyler arasından birim sıcaklık farklılığında birim alandan transfer edilen tek yönlü ısı miktarının zamana oranı olarak tanımlanmıştır. Malzemelerin, kumaştaki taşınım göz ardı edildiğinde iletim ve ışınımın bileşimiyle kumaşlardan geçen ısı akışının ısıl iletim hareketlerini açıklayan bir özelliğidir. (Hu vd., 2006: 194). Benzer şekilde Marmaralı ve diğerleride (2006) bir materyalden, birim kalınlıkta, 1 Kelvin (K) sıcaklık farklılığında geçen ısı miktarının ölçüsü olarak tanımlamışlardır ve malzemenin iki yüzeyi birim sıcaklık farkına maruz kaldığında gerçekleştiğini belirtmişlerdir. W/mK (Watt/m Kelvin) birimi ile gösterilir.

λ = q.h / ΔT formülü ile gösterilir (Marmaralı vd., 2006: 242). λ: Isıl İletkenlik (W/mK)

q: Isı Akış Miktarı (W/m2) h: Kalınlık (m)

ΔT: Sıcaklık farkı (K)

Isıl Direnç: Materyalin ısı akışına dayanımıdır (Marmaralı vd., 2006: 242). Başka bir tanıma göre de bir tekstil malzemesinin ısıl direnci, malzemenin iki yüzü arasındaki sıcaklık farkının, birim alanda gerçekleşen ısı akışına oranı olarak

tanımlanmaktadır. Malzemenin herhangi bir noktasındaki ısı akışının büyüklüğü ısıl direnç ile ters orantılıdır yani direnç ne kadar fazla ise ısı transferi o kadar az olmaktadır (Güneşoğlu, 2005: 55). m2K/W (m2 Kelvin/Watt) birimi ile gösterilir.

R= h / λ formülü ile gösterilir (Marmaralı vd., 2006: 242). R: Isıl Direnç (m2K/W)

h: Kalınlık (m)

λ: Isıl İletkenlik (W/mK)’dır.

Isıl Soğurganlık: Farklı sıcaklıktaki iki parça birbirine temas ettiğinde meydana gelen ani ısı akışıdır. Literatürde sıcak-soğuk hissi olarak da karşımıza çıkmaktadır (Marmaralı vd., 2006: 242). Kumaşların yapısal özellikleri, özellikle yüzey özellikleri sıcak-soğuk hissini önemli derece de etkiler. Farklı yüzey özelliklerindeki kumaşların cilt sıcaklığındaki değişim oranları da farklılık göstermektedir (Das ve Alagirusamy, 2010: 91). W s1/2/ m2 K (Watt s1/2/ m2 Kelvin) birimi ile ifade edilir.

b: ( λpc)-1/2 (Ws1/2/ m2K) formülü ile gösterilir (Marmaralı vd., 2006: 242). λ :Isıl İletkenlik (W/mK)

p: Yoğunluk (kg m-3) c: Özgül Isı (J/kg K)

2.5.2.2. Kumaşların Bağıl Su Buharı Geçirgenlik Özelliklerinin Ölçümü

Su buharı geçirgenliği, insan vücudundan nemin uzaklaştırılarak, konforsuzluk duygusunun oluşmasını önleyen en önemli özelliklerden biridir. Kumaşın su buharını geçirebilme yeteneği olarak bilinmekte ve birim alandan birim zamanda bir paskal basınç altında gram cinsinden geçen su buharı miktarı olarak tanımlanmaktadır (Marmaralı vd., 2006: 242).

Araştırma örnekleminde bulunan kaşmir örme kumaşların bağıl su buharı geçirgenliği, Hes ve Dolezal tarafından geliştirilen Permetest cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Permetest cihazının fotoğrafı şekil 7’de verilmiştir. Ölçümler, her numune için üç kez yapılmış ve ortalaması alınmıştır.

Mert vd. (2014), Demiryürek ve Uysaltürk (2013), Bajzik ve Hes (2013), Tyagi vd. (2011), Majumdar vd. (2010), Oğlakçıoğlu vd. (2009), Marmaralı vd.,

Oğlakçıoğlu ve Marmaralı (2007), Marmaralı vd. (2007) ve Özdil vd. (2006) araştırmalarında kumaşların su buharı geçirgenlik ölçümlerinde aynı ölçüm yöntemini kullanmışlardır.

Şekil 7: Permetest Cihazı

Permetest cihazı ısıl hissetme vasıtasıyla kuru ve yaş insan derisini simule etmektedir. Kumaşların su buharı ve ısıl dayanımının belirlenmesini sağlamaktadır. Ölçüm sonuçları ISO 31092’de tanımlanan birimler ile açıklanmaktadır (Hes; 2004: 153).

Cihazın çalışma prensibi şekil 8’de gösterilmektedir. Ölçüm sırasında az miktarda eğimlendirilmiş gözenekli yüzey nemlendirilir ve bir rüzgar kanalında ayarlanabilir hızda paralel olarak hava akışına maruz bırakılır. Test edilen numune yaklaşık 80 mm çapında ıslatılmış alan üzerine yerleştirilir. Aktif eğimli yüzeyden dışarı çıkan buharlaşma ısısının miktarı özel entegre bir sistemle ölçülür. Ölçüm zamanı çok kısadır ve tüm sinyaller birkaç dakika içinde alınır (Hes; 2004: 154). Ölçüm sonuçları bir kaydediciye gönderilir ve değerler bir kağıt üzerine grafik formunda aktarılır.

Şekil 8: Permetest Cihazı Çalışma Prensibi

Kaynak: Dolezal & Hes; 2003:880.

Ölçüm başlangıcında numunesiz bir ölçüm yapılır ve bu durumdaki ısı akış değeri qo kaydedilir. Ardından numune ile ölçüm yapılarak, numune ile kaplanan

ıslak ölçüm kafasının ısı kaybı miktarını gösteren qs seviyesi kaydedilir. Bu durumda

P sembolü ile ifade edilen bağıl su buharı geçirgenliği aşağıda belirtilen eşitlik ile hesaplanır (Hes; 2004: 154; Dolezal ve Hes; 2003: 880). % birimi ile gösterilir.

P = 100 ( qs/ qo) (%) formülü ile gösterilir.

P: Bağıl Su Buharı Geçirgenliği

qs: Numune ile su buharı geçirgenliği değeri

qo: Numunesiz su buharı geçirgenliği değeri

2.5.2.3. Kumaşların Hava Geçirgenlik Özelliklerinin Ölçümü Hava geçirgenliği; alanı, basınç düşmesi ve zaman gibi şartları belirlenmiş bir deney parçasından düşey yönden geçen havanın hızıdır. Giyimde kullanılacak kumaşların sıcak tutma, rüzgara karşı koruma, nefes alma gibi özelliklerini belirlemesi nedeniyle hava geçirgenliği oldukça önemlidir (Mavruz ve Oğulata; 2009: 29). Benzer şekilde kumaşın hava geçirgenliği, içerisinden hava geçişine ne derece izin verdiğinin ölçüsüdür. Endüstriyel filtreler, yelken bezleri, paraşüt bezleri, yağmurluk ve giysilik kumaşlar için büyük önem taşımaktadır (Bozdoğan; 2009: 107-108).

Araştırma örnekleminde yer alan kaşmir örme kumaşların hava geçirgenlik özelliği, Textest FX3300 cihazı kullanılarak TS 391 EN ISO 9237 standardına göre

20 cm2 ölçüm alanında 100 Pa basınç farklılığında ölçüm yapılmıştır. Hava geçirgenliği lt/m2s (litre/metre2saniye) birimi ile gösterilir. Cihazın fotoğrafı şekil 9’da verilmiştir. Ölçümler, her numune için on kez yapılmış ve ortalaması alınmıştır. Kim ve Park (2013), Bajzik ve Hes (2013), Bedek vd. (2011), Majumdar vd. (2010), Marmaralı vd. (2009) ve Özçelik vd. (2007) araştırmalarında kumaşların hava geçirgenlik ölçümlerinde aynı yöntemi kullanmışlardır.

Şekil 9: Textest FX 3300 Hava Geçirgenliği Cihazı

2.5.2.4. Kumaşların Nem İletim Özelliklerinin Ölçümü

Nem iletimi, sıvı haldeki terin cilt yüzeyinden kumaş aracılığıyla dış yüzeye iletimini ifade etmektedir (Chaudhari vd., 2011). Benzer şekilde nem iletimi, nemin sıvı ya da buhar halinde vücuttan uzaklaştırılması olarak da tanımlanır (Cary, 2002: 1). İnsan vücudunun soğuma mekanizması, terleme ve buharlaşma prensibine göre çalışmakta ve vücuttaki ısı terleme (su buharı) yoluyla, cilt ya da kumaş yüzeyinden buharlaşarak uzaklaştırılmaktadır. (Hu ve diğerleri, 2005: 57).

Kumaşlarda nem iletimi sağlanamaz ve nem kumaş yüzeyinden uzaklaştırılamazsa, kumaşların yüzeyi nemli kalır. Bu nemli yüzey insan cildinde kışın soğukluk hissi, yazın ise nemli, yapışkan bir his bırakmaktadır. Bu yüzden mutlaka giysiler uzun süre ıslak ve nemli olmamalıdır. Kumaşın hem sıvı hem su buharı şeklinde olan teri iyi bir şekilde absorbe edebilmesi ve bunları dışarı iletmesi

gerekmektedir. Bu nedenle bir kıyafette giyim konforunun sağlanması için çok iyi nem iletim özelliğine sahip olması gerekmektedir (Milenkovic ve diğerleri, 1999: 104).

Araştırma evreninde yer alan kaşmir örme kumaşların nem iletim özellikleri ölçümünde Hong Kong’da Polytechnic Üniversitesinde geliştirilen MMT (Moisture Management Tester) cihazı kullanılmıştır. Cihazın fotoğrafı şekil 10’da verilmiştir.

Süpüren vd. (2011), Konopov vd. (2010), Zhou vd. (2007) ve Troynikov ve Wardiningsih (2011) araştırmalarında kumaşların nem iletim özelliklerinin ölçümünde aynı yöntemi kullanmışlardır.

Şekil 10: MMT Cihazı

MMT cihazı, çok yönlü sıvı nem iletimini algılayacak, ölçüm yapacak ve kayıt edecek şekilde tasarlanmıştır. Bu cihaz eş merkezli alt ve üst nem sensörlerinden oluşmaktadır. Sensörlerin şematik görünümü şekil 11’de yer almaktadır. Kumaş numunesi bu iki sensör arasına sabit basınç altında yatay pozisyonda yerleştirilmektedir. Teri simüle etmek için AATCC15 standartına göre hazırlanan özel bir solüsyon (sabit miktarda, 0.15g) test sırasında kumaşın üst yüzeyine cihaz tarafından otomatik olarak enjekte edilmektedir. Alt ve üst sensörler arasındaki elektriksel direnç değişimi bilgisayar tarafından kaydedilmektedir (Yao vd., 2006: 678; Hu vd., 2005: 60, Sdl Atlas, 2011: 71).

Şekil 11: MMT Sensörlerinin Şematik Görünümü: (a) Sensör Yapısı; (b) Ölçüm Halkaları

Kaynak: Hu vd., 2005:58.

MMT cihazı ile ölçülen özellikler (Hu ve diğerleri, 2005: 59-60; Yao ve diğerleri, 2006: 679-681);

• Kumaşın Islanma Süresi (Üst yüzeyin ıslanma süresi- Alt yüzeyin ıslanma süresi): Islanma süresi, kumaşın alt ve üst yüzeylerinde ıslanma tam başlayana kadar geçen süreyi ifade etmektedir. “Saniye” birimi ile ifade edilmektedir. Alt ve üst yüzeylerdeki toplam su içeriği eğrisinin eğimi tan 15°’nin üzerine çıkmaya başladığı ana kadar geçen süredir.

• Kumaşın Maksimum Absorbsiyon Hızı (Üst yüzeyin absorbsiyon hızı- Alt yüzeyin absorbsiyon hızı): Absorbsiyon hızı, kumaşın alt ve üst yüzeylerinde, kumaşın maksimum nem absorbe etme süresi olarak tanımlanmaktadır. %/s birimi ile ifade edilmektedir.

• Kumaşın Maksimum Islanma Çapı (Üst yüzeyin maksimum ıslanma çapı- Alt yüzeyin maksimum ıslanma çapı): Maksimum ıslanma çapı, alt ve üst yüzeylerdeki toplam su içeriği eğrisinin eğimi tan 15°’nin üzerine çıkmaya başladığı anda, kumaşın alt ve üst yüzeylerindeki en geniş ıslanma çapıdır. “mm” birimi ile ifade edilmektedir.

• Kumaşın Sıvı Yayılma Hızı ( Üst yüzeyde sıvı yayılma hızı- Alt yüzeyde sıvı yayılma hızı): Kumaşın sıvı yayılma hızı, maksimum ıslanma çapına ulaşmak için kumaşın alt ve üst yüzeylerindeki nemin yayılma hızı olarak tanımlanmaktadır. “mm/s” birimi ile ifade edilir.

• Kumaşın Tek Yönlü Nem İletim Kapasitesi: Kumaşın tek yönlü nem iletim kapasitesi test sürecinde kumaşın iki yüzeyi arasında biriken nem içeriğinin farkıdır.

• Kumaşın Çok Yönlü Nem İletim Kapasitesi (OMMC): OMMC, kumaşın sıvı nemi iletebilme yeteneğini gösteren bir indekstir. Alt yüzeyin nem absorbsiyon oranı, tek yönlü sıvı iletim kapasitesi ve alt yüzeyin sıvı yayılma hızını kapsayan üç performans özelliğini içermektedir. Çok yönlü nem iletim kapasitesi (OMMC) aşağıdaki formülle hesaplanmaktadır:

OMMC: C1 ARB_ndv + C2 Rndv + C3SSB_ndv

ARB_ndv: Alt yüzeyin ortalama absorbsiyon hızı

Rndv: Ortalama tek yönlü nem iletim kapasitesi

SSB_ndv: Alt yüzeyin sıvı yayılma hızı

C1, C2 ve C3 değerleri; absorbsiyon oranı, tek yönlü iletim kapasitesi ve sıvı

yayılma hızı değerlerine uygulanan ağırlıklardır. Bu değerler son ürünün kullanım amacına göre ayarlanabilir. Örneğin test kumaşları bisiklet giyiminde nemli bir ortamda kullanılacaksa tek yönlü iletim kapasitesi cildin kuru kalması için çok önemlidir. Nemli ortamda, sıvının buharlaşması yavaştır bu nedenle absorbsiyon oranı ve yayılma hızı daha az önemlidir. Bu yüzden C1:0.25, C2:0.5 ve C3:0.25

olarak ayarlanabilir (Yao vd., 2006: 682).

Endüstriyel uygulamalar için test standartlarının geliştirilmesi, test numunelerinin test sonuçlarının derecelendirilmesini ve sınıflandırılmasını gerektirmektedir. Tüm ölçülen değerler için derecelendirme tablosu ve kumaşların yedi kategoride sınıflandırıldığı tablolar hazırlanmıştır. Derecelendirme tablosuna göre OMMC değeri, 0-0.2: çok düşük, 0.2-0.4: düşük, 0.4-0.6: iyi, 0.6-0.8: çok iyi, >0.8: mükemmel olarak değerlendirilmektedir (Yao vd., 2006: 682-686).