ÇEŞİTLİ ETKİLER SONRASI RETROREFLEKTİF ÖZELLİKLERİN DEĞİŞİMİ

Transkript

1 ÇEŞİTLİ ETKİLER SONRASI RETROREFLEKTİF ÖZELLİKLERİN DEĞİŞİMİ Emrah Temel 1, Gamze Süpüren Mengüç 2, Faruk Bozdoğan 1 1 Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Bornova, İzmir, Türkiye 2 Ege Üniversitesi, Emel Akın Meslek Yüksekokulu, Bornova, İzmir, Türkiye emrah.temel@ege.edu.tr ÖZET Aydınlatmanın yeterli olmadığı koşullarda, güvenlik giysilerinin retroreflektif özelliklerinin yetersiz olması çalışanların can güvenliğini tehlikeye sokmaktadır. Güvenlik giysilerinin görünürlük özelliklerinin, sadece ilk kullanıldıkları anda değil, yıkama ve uzun kullanım sürelerinin ardından da beklentileri karşılayacak yeterlilikte olması istenmektedir. Kullanıma ve mekanik etkilere bağlı olarak reflektif bant özelliklerinde meydana gelebilecek bir performans kaybı, güvenlik kıyafetini taşıyacak kişi açısından hayati tehlikelere yol açabilmektedir. Bu sebeple güvenlik giysilerinin farklı çevresel koşullar altında çeşitli deformasyonlara maruz bırakılmalarından sonra bile yeterli retroreflektif özellikleri taşımaları gerekmektedir. Bu doğrultuda güvenlik yelekleri üzerinde bulunan retroreflektif bantlar; aşındırma, esnetme, soğuk sıcaklık değerlerinde katlama, yüksek sıcaklık değişimlerine maruz bırakma, yıkama, kuru temizleme ve yağmurlama gibi çeşitli etkilere maruz bırakılmışlardır. Yapılan test çalışmalarının ardından retroreflektif bantların retroreflektivite değerleri hesaplanmış ve sonuçlar istatistiksel metotlar kullanılarak değerlendirilmiştir. Anahtar Sözcükler: Retroreflektivite, güvenlik giysisi, yansıtıcı işaretler, retroreflektif kaplama GİRİŞ Retroreflektif materyaller, üzerlerine gelen ışığı, ışık kaynağına geri yansıtabilen tekstil materyalleridir [1]. Görünürlüğün yetersiz olduğu karanlık çalışma koşullarında üzerlerine gelen ışığı geri yansıtarak, kullanıldıkları tekstil ürünlerinin, dolayısıyla da bu ürünü giymekte olan kullanıcıların görünür hale gelmelerini sağlamakta ve onları hayati tehlikelere karşı korumaktadırlar. Güvenlik giysilerinde kullanılan yansıtıcı kaplamaların retroreflektif performanslarının test edilmesinde çeşitli metotlar kullanılmaktadır. EN 471 standardı, gün ışığında ya da karanlık koşullarda, araç farlarından gelen aydınlatma ışıkları güvenlik giysileri üzerine düştüğünde, giysi üzerinde bulunan retroreflektif malzemelerin hangi performans yeterliliklerini sağlaması gerektiğini açıklamaktadır. Standart tarafından belirlenen performans özellikleri; güvenlik giysisinin renk tayinini, retroreflektif malzemenin performans yeterliliklerini ve retroreflektif malzemenin güvenlik giysisi üzerinde bulunması gereken minimum kullanım alanını içermektedir [2]. Yüksek görünürlüğe sahip giysiler genelde zayıf ışık, kötü hava koşulları ya da yoğun trafiğin bulunduğu tehlikeli çalışma ortamlarında görünürlüğün arttırılması ve kullanıcının güvenliğinin sağlanması amacıyla kullanılmaktadırlar. Bu nedenle daha fazla görünürlüğün sağlanması gereken durumlarda, daha yüksek yansıtma seviyelerine sahip retroreflektif materyallerin kullanılması gerekmektedir [2]. 157

2 (a) (b) Şekil 1: Güvenlik yeleği üzerinde bulunan retroreflektif bantlar (a) gün ışığında, (b) karanlıkta ışığı yansıtır durumda Yüksek görünürlüğe sahip giysiler, yayaların ve sürücülerin karanlıkta insanları kolayca görebilmelerini sağlayan bir çeşit kişisel koruyucu kıyafetlerdir. Bu kıyafetlerin tüm koşullar altında güvenilir bir şekilde giyilebilmesi için, kıyafetler üzerinde bulunan reflektif malzemelerin olabildiğince yüksek reflektif performansa sahip olması gerekmektedir [3]. İşçiler işlek bir yol üzerinde çalıştıklarında görünür ve güvenli bir çalışma ortamında bulunabilmek için üst düzey performanslara sahip retroreflektif malzemelere ihtiyaç duymaktadırlar. Uzun bir mesafeden görünürlüğün sağlanabiliyor olması, araç sürücülerini uyararak, bu duruma verecekleri tepki için onlara zaman kazandırmakta ve bu sayede işçilerin güvende olması sağlanmaktadır. Örneğin, 100 km/saat hızla hareket eden bir araç, 96 metre mesafede durabilmek için sadece 3,5 saniyeye sahip olmaktadır [2]. Retroreflektivite Şekil 2: Karanlık ortam koşullarında aydınlatılmış retroreflektif malzeme Yansıtıcı bir yüzeye bakıldığında, yansıtıcı yüzeyin hemen önünde boşluğun ya da cismin bir görüntüsü meydana gelir. Bu görüntü dağınık yansıma sebebiyle tamamen bulanık ya da tam yansıma sayesinde oldukça görünür olabilir. Pratikte kullanılan yüzeylerin çoğu karışık yansıma özelliklerine sahiptir. Bu tür yüzeyler hem dağınık yansımanın, hem de tam yansımanın özelliklerini taşırlar. Ama genellikle tekstil yüzeyleri dağınık yansıma özelliklerine sahip oldukları için bulanık görüntü verirler. Yansımanın özel türlerinden bir tanesi de retrorefleksiyondur. Retrorefleksiyonda yüzey, gözlemcinin çevresinde boşluğun bir 158

3 görüntüsünü oluşturur. Retroreflektif yansıma genelde diğer yansıma türleri ile karıştırılabilmektedir [5]. Retroreflektörler birden çok yansıyan ışın oluşturmak yerine, üzerlerine gelen yalnızca bir ışık demetini yansıtarak geldiği yol boyunca aynı kaynağa geri göndermektedirler [6]. Yansıma özellikleri Şekil 3: Retroreflektif yansıma [8] Yansıtıcı bir yüzeyde meydana gelen görüntünün sahip olabileceği parlaklık en fazla etrafındaki boşluğun parlaklığı kadar olabilecektir. Fakat pratikte, yansıma kayıpları sebebiyle parlaklık mutlaka azalacaktır [5]. Araç sürücülerinin retroreflektif işaretleri ne şekilde algıladığını gösteren üç ışık parametresi (ışık şiddeti (luminous intensity), aydınlatma şiddeti (illuminance) ve parlaklık (lüminans)) mevcuttur. Işık şiddeti, bir ışık kaynağından (araç farları) yayılan ışığın miktarını ifade etmektedir. Aydınlatma şiddeti ise izleme yüzeyi (trafik işareti) tarafından alınan ışık miktarıdır. İzleme yüzeyine (trafik işareti) ulaşan aydınlatma miktarı, ışık kaynağı ile yüzey arasındaki mesafeye (araç farkları ile trafik işareti) ve atmosferik koşullara (sis, yağmur, kar, hava kirliliği) bağlıdır. Parlaklık (luminans) ise genel olarak izleme yüzeyinin (işaretin) parlaklığı olarak algılanır ve işaret yüzeyi tarafından yansıtılıp, alıcı (sürücü) tarafından alınan ışık miktarı olarak ifade edilir. Parlaklık değeri atmosferik koşullardan büyük oranda etkilenmektedir. Retroreflektivite, yüzeye gönderilen aydınlatma miktarına karşılık yüzey tarafından yansıtılan parlaklığın ölçüldüğü bir materyal performans testidir. Trafik işaretlerinin parlaklık düzeyleri, üzerlerinde bulunan retroreflektif kaplamanın cinsine, ışık kaynağı (araç farları), izleme yüzeyi (işaret) ve alıcı (sürücünün gözü) arasındaki görüş açılarına bağlıdır. Uygulama sistemi en yaygın olarak kullanılan sistem olup, retroreflektif özelliklerin belirlenmesi için dört farklı açı kullanılmaktadır. Giriş açısı (β), araçtan gelen ışık ile izleme yüzeyinin (işaret) normali arasında kalan açıyı ifade etmektedir. Gözlem açısı (α) ise Şekil 4 te gösterildiği üzere araç farları ile sürücünün gözleri arasında kalan açıdır [7]. Şekil 4: Retroreflektif bir sistemde giriş açısı (β) ve gözlem açısı (α) [7] 159

4 Yüzey parlaklığı L nin fiziksel ölçümü araç sürücüsünün gözüne giden ışık şiddetinin ölçülmesi ile gerçekleştirilmektedir. Sürücüye ulaşan ışık şiddeti, izleme yüzeyinin yüzey alanıyla doğru orantılıdır. Bu ölçümler sırasında ışık şiddeti candela (cd), yüzey alanı metrekare (m 2 ), yüzey parlaklığı değeri ise cd.m -2 cinsinden ifade edilmektedir [5]. Şekil 5: Yansıma türleri [5] MATERYAL ve METOD Bu çalışmada güvenlik yelekleri, güvenlik giysileri vb. ürünlerde kullanılan retroreflektif kaplamaların performans özellikleri incelenmiştir. Reflektif özelliklerin araştırılması için öncelikle retroreflektif kumaşlara; aşınma, esneme, soğuk sıcaklık değerlerinde katlanma, sıcaklık değişimine maruz bırakma, yıkama, kuru temizleme ve sağanak yağış etkisi olmak üzere 7 farklı deformasyon testi uygulanmıştır. Testler (20 C ±2 C sıcaklık ve %65±%5 bağıl nem) standart atmosfer koşulları altında gerçekleştirilmiştir. Retroreflektivite katsayısı R, 90 rotasyon açısı, 12' gözlem açısı ve 5 giriş açısı değerleri kullanılarak ölçülmüştür. Aşınma testi EN 530:1994 Metot 2 ye (9 kpa basınç, 5000 devir) göre gerçekleştirilmiş ve aşındırıcı malzeme olarak standart yünlü kumaş kullanılmıştır. Numunelerin esneme deneyleri EN ISO 7854 Metot A ya göre (7500 devir) gerçekleştirilmiştir. ISO 4675 standardına göre numuneler -20 C de katlanmış ve sıcaklık değişimlerine maruz bırakılmışlardır (12 saat süreyle 50±2 C de bekletilmiş, sonrasında hızla -30±2 C ye düşürülmüş ve burada 20 saat süreyle bekletilmişlerdir.). Test numuneleri EN ISO Metot 2A ya göre yıkanmış ve EN ISO Metot 8.1 standardına göre kuru temizleme işlemine tabi tutulmuştur. Sağanak yağış altında ıslak yüzeylerin retroreflektivite performanslarının tayini için ise özel bir düzenek kullanılmış ve sağanak yağmur simülasyonu altında ölçümler gerçekleştirilmiştir [9]. 160

5 Retroreflektivite katsayısı (cd/lx.m 2 ) XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu Şekil 6: Delta Retrosign Retroreflektometre Ölçümler sırasında dikkat edilmesi gereken bazı noktalar bulunmaktadır. Ölçümler yapılmadan önce retroreflektometre kalibre edilmeli, aaha sonra yalnızca istenilen bölge cihazın ölçüm alanında olacak şekilde, cihaz retroreflektif işaret yüzeyine yerleştirilmelidir. İlk ölçüm alındıktan sonra retroreflektometre, reflektif kumaşın diğer bölgelerine kaydırılarak ve ölçümler alınmaya devam edilmelidir [10]. SONUÇLAR ve TARTIŞMA Deneyler sırasında her bir numuneden 5 ölçüm alınmıştır. Test sonuçlarının ortalama değerleri Şekil 7 de verilmektedir Deformasyon öncesi Aşınma Esneme Soğuk Sıc.değ. Katlama Sıcaklık Değişimi Yıkama Kuru Temizleme Sağanak Yağış Etkisi Şekil 7: Retroreflektivite katsayısı test sonuçları 161

6 Tablo 1: Farklı deformasyon uygulamaları sonrası istenilen retroreflektivite katsayıları DEFORMASYON TÜRÜ UYGUNLUK DEĞERLERİ Deformasyon öncesi (Orijinal) R' >330 cd/lx.m 2 * Aşınma Esneme Soğuk sıcaklık değerlerinde katlama R' >100 cd/lx.m 2 Sıcaklık değişimi Yıkama Kuru temizleme Sağanak yağış etkisi R' >15 cd/lx.m 2 * BS EN 471:2003 standardı seviye 2 ye göre Test sonuçları ayrıca istatistikî metotlar kullanılarak analiz edilmiştir. Retroreflektivite katsayı değerleri için yapılan çoklu karşılaştırma testi (SNK) sonuçları Tablo 2 de verilmektedir. Tablo 2: Retroreflektivite katsayı değerleri için çoklu karşılaştırma testi (SNK) sonuçları Deformasyon türü Sağanak yağış etkisi 5 61,40 Esneme 5 454,80 N Gruplar Kuru temizleme 5 477,80 Aşınma 5 502,40 Yıkama 5 508,00 Soğuk sıc. değ. katlama 5 512,00 Sıcaklık değişimi 5 515,20 Deformasyon öncesi (Orijinal) 5 527,40 Sig. 1,000 1,000 1,000 0,114 Şekil 7 ve Tablo 2 deki veriler ışığında deformasyon öncesi orijinal numunenin retroreflektivite katsayıları ile aşınma, yıkama ve soğuk sıcaklık değerlerinde katlama deformasyonları sonrasında elde edilen reflektivite katsayıları arasında istatistiksel olarak bir fark gözlenmemiştir. Fakat sağanak yağış etkisi, esneme ve kuru temizleme deformasyonlarının kumaşın retroreflektivite değerlerinde düşüşe neden olduğu görülmüştür. Retroreflektivite özelliğinde en fazla düşüşe sebep olan deformasyon türü sağanak yağış etkisi olarak tespit edilmiştir ve en düşük retroreflektivite katsayıları bu işlem sonrasında elde edilmiştir. Şekil 8 de bazı deformasyon türleri sonrası reflektif kumaşların aydınlatılmış görünümleri verilmektedir. 162

7 Şekil 8: Bazı deformasyon türleri sonrası retroreflektif kumaşların görünümleri SONUÇ Retroreflektif özelliğe sahip kumaşlar, açık ve aydınlık hava koşullarında kullanıldığı gibi, ağır çevresel şartlar altında da kullanıldığı için kumaşların retroreflektif özellikleri hayati önem taşımaktadır. Retroreflektif materyaller karanlık ortamlarda yeterli retroreflektif özelliklere sahip olması ve kullanıcıya görünürlük özelliği sağlaması istenmektedir. Güvenlik giysileri farklı çevresel şartlar altında kullanıldıklarından retroreflektif performansları da, maruz kaldıkları etkilere bağlı olarak farklılık gösterebilmektedir. Bu sebeple farklı deformasyonların, retroreflektif malzemelerin geri yansıtma özellikleri üzerindeki etkilerini görebilmek için kumaşlara 7 farklı aşındırma yöntemi uygulanmıştır. Uygulanan bu deformasyonların ardından yansıtıcı yüzeylerin retroreflektivite değerleri tekrar ölçümlenmiştir. BS EN 471:2003 standardına göre aşındırılmamış (orijinal) retroreflektif materyalin en az 330 cd/lx.m 2 lik aydınlatma performansı sağlayabilmesi gerekmektedir. Yapılan testlerde ise aşındırılmamış kumaşın reflektivite katsayısı değeri 527,4 cd/lx.m 2 olarak ölçülmüştür ve bu haliyle BS EN 471:2003 standardına göre yeterli güvenlik performansına sahip olduğu belirlenmiştir. BS EN 471:2003 standardında geçen bir diğer güvenlik başlığında ise sağanak yağış altında retroreflektif malzemelerin performanslarının 15 cd/lx.m 2 nin üzerinde olması gerektiği ifade edilmiştir. Yapılan sağanak yağış etkisi altında ise, retroreflektif malzemenin 60 cd/lx.m 2 lik bir reflektivite katsayısı değeri gösterdiği belirlenmiştir. Aşındırma, esnetme, soğuk sıcaklık değerlerinde katlama, yüksek sıcaklık değişimlerine maruz bırakma, yıkama, kuru temizleme ve yağmurlama gibi farklı çevresel şartlarda çeşitli deformasyon uygulamalarının ardından, retroreflektif kaplamalar gerekli retroreflektif performans kriterlerini sağlamayı başarmıştır. BS EN 471:2003 standardına göre çeşitli deformasyonlara maruz kalan retroreflektif kaplamaların (aşındırma, esnetme, soğuk sıcaklık değerlerinde katlama, yüksek sıcaklık değişimlerine maruz bırakma, yıkama, kuru temizleme) bu koşullar altında 100 cd/lx.m 2 lük aydınlatma performansını sağlaması gerekmektedir. Elde edilen test sonuçları doğrultusunda bütün deformasyon uygulamalarının ardından retroreflektif kumaşların son derece yüksek aydınlatma karakteristiklerine sahip oldukları gözlenmiştir. 163

8 Aşınma, yıkama, soğuk sıcaklık değerlerinde katlama ve yüksek sıcaklık değişimlerine maruz bırakma uygulamalarından elde edilen test sonuçlarının, deformasyona uğramamış orijinal kumaşın retroreflektif özelliklerinden istatistiksel olarak farklı olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Bununla beraber, kuru temizleme, esneme ve sağanak yağış etkilerine maruz kalan kumaşlarda ise retroreflektif performans özelliklerinin belirgin şekilde düştüğü gözlenmiştir. Bu deformasyon uygulamaları arasından, retroreflektivite performansını en fazla azaltan etkinin, sağanak yağış etkisi olduğu tespit edilmiştir. KAYNAKLAR [1] Reflective material on road vehicles, Information Sheet, October 2010, Department for Transport, (web: [2] Reflexite EN471 Technical Brochure (web: [3] Health and Safety Executive (2011), High-visibility clothing, WPT11 08/11, Published by the Health and Safety Executive. [4] [5] Delta RetroSign Retroreflectometer Technical Manual [6] Lloyd, J. (2008) A Brief History of Retroreflective Sign Face Sheet Materials, Understanding Retroreflectivity [7] Paulus, S. C. (2010) A Retroreflective Sheeting Selection Technique For Nighttime Drivers Needs, Master of Science Thesis, Texas A&M University [8] Zehntner Testing Instruments, Basic Principles Retroreflection RL (night visibility) of road markings caused by Glass Beads: Version 1.4 dated 13 May 2008 [9] BS EN 471:2003 [10] ASTM E