OFIS KOLTUKLARI İÇİN 3-BOYUTLU ÖRME KUMAŞ YAPILARININ GELİŞTİRİLMESİ

Transkript

1 OFIS KOLTUKLARI İÇİN 3-BOYUTLU ÖRME KUMAŞ YAPILARININ GELİŞTİRİLMESİ Simge Sakin 1, Nida Oğlakcıoğlu 2, Birkan Salim Yurdakul 1 1 Sun Tekstil A.Ş., Ar-Ge Departmanı 2 Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü simge.sakin@suntekstil.com.tr ÖZET Son zamanlarda kişilerin uzun zaman oturarak çalışmalarından dolayı, ofis koltuklarından konfor açısından beklentiler önemli ölçüde artmıştır. Bu beklentilerden yola çıkarak, çalışma kapsamında koltuklarda kullanılan mevcut süngerlere (poliüretan köpüklere) alternatif olacak ve yüksek performans özellikleri sunacak 3-boyutlu örme kumaş yapılarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Anahtar Kelimeler: 3-boyutlu kumaş, konfor, ofis koltuğu, poliüretan köpük, sünger 1. GİRİŞ Son yıllarda iş hayatında çalışma sürelerinin ve özellikle de bilgisayar başında geçirilen sürenin artması, kişilerin uzun zaman geçirmek durumunda kaldıkları koltuklardan beklentilerini artırmıştır. Bu da, çalışma ortamlarının iyileştirilmesi ve çalışma konforunun artırılmasına yönelik araştırmaları beraberinde getirmiştir. Yapılan araştırmalar, vücut sağlığı ve ergonominin en önemli beklentiler olduğunu ve farklı tasarımlarla geliştirilen ofis koltuklarının bu beklentileri büyük oranda karşıladığını ortaya koymuştur [1, 2, 3]. Kogawa ve arkadaşları (2007), kol kısımlarına iki adet hava düzesi yerleştirilerek tasarladıkları havalandırmalı ofis sandalyelerinin, katılımcıları 27ºC de konforlu tuttuğunu gözlemlemişlerdir [1, 2]. Watanabe ve arkadaşları (2009), izotermal hava akışı sağlamak amacıyla sırt ve oturak bölgelerine fan yerleştirmiş olan havalandırmalı sandalyelerin konfor üzerine etkilerini incelemişlerdir. Çalışmanın sonucunda kabul edilebilir üst sınırın 30 C olduğu belirlenmiştir [2]. Suzuki I. ve arkadaşları (2010) yapmış oldukları çalışmada, standart ofis koltuğu ve Cool Chair kullanarak adlandırdıkları yeni tasarımlarını subjektif olarak değerlendirmişler ve ortam sıcaklığındaki artışa bağlı olarak kişilerin soğutulmuş koltuğu kullanma oranlarının arttığını belirlemişlerdir. Ayrıca, standart ofis koltuğu kullanıcılarına göre yeni tasarımı kullananların ısıl konfor seviyelerinin daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır [3]. Piyasada ofis koltuklarında genel olarak kullanılan malzeme poliüretan köpüktür. Poliüretanlar köpük şeklinde, poliol ve izosiyanatın karışımı sonucu elde edilmektedirler. Ayrıca katkı malzemesi olarak köpürtücü eleman, katalizör ve silikonlar da kullanılmaktadır [9]. Ancak bu ürünler, sahip olduğu düşük hava geçirgenliği, sertlik, zamanla parçalanma gibi bazı dezavantajlar nedeniyle kişinin kullanım konforunu olumsuz yönde etkilenmektedir. Ayrıca yanma sırasında çevreye zararlı gazlar açığa çıkarmakta ve yok edilmeden önce diğer maddelerden ayrıştırılması gerekmektedir. Bu da poliüretan köpüğün geri kazanımını oldukça karmaşık bir hale getirmektedir [10]. Termofizyolojik özellikleri, sıkıştırılabilirlikleri ve rezilyansları zayıftır, yıkama-kurutma özellikleri kötüdür ve zamanla parçalanmaktadır [8]. Tüm bu olumsuzluklar göz önüne alındığında, bu ürünlere alternatif farklı malzemelerin 371

2 kullanımı önem kazanmaktadır. Bu noktada nefes alabilirliği, geri dönüştürülebilir olması, yüksek konfor özellikleri, hafifliği gibi özellikleri ile 3-boyutlu kumaşlar öne çıkmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmanın amacı, piyasada kullanılan konvansiyonel ürünlere alternatif olarak; üstün performans özelliklerine sahip özel ofis koltuklarının geliştirilmesidir. Bu amaçla, ofis koltukları için uygun olacak şekilde 3-boyutlu bir kumaş yapısı tasarlanarak, kalınlık, sıklık, iplik özellikleri gibi bazı üretim parametreleri değiştirilerek çeşitli alternatif koltuk yapıları üretilmiştir. 3-Boyutlu kumaşlar, iki ayrı tekstil yüzeyinin bir bağlantı ipliği veya tabakası ile bağlanması sonucu oluşan üç boyutlu tekstil yüzeyleridir (Şekil 1). 3-Boyutlu kumaşlar ile ilgili ilk patent, 1868 yılında Matthew Townsend tarafından alınmıştır [4]. Bu kumaşlar, yapıları sayesinde takviye malzemesi olarak kullanılabilmeleri, tek bir adımda şekillendirilebilmeleri ve teknik liflerle çalışma imkanı sunmalarının yanı sıra düşük maliyet, yüksek üretim miktarı ve geniş desen yelpazesinden dolayı son yıllarda oldukça dikkat çekici hale gelmişlerdir [5, 6]. Özellikle yüksek hava geçirgenliği ve enine yönde sıkıştırılabilirliği (Şekil 2), bu kumaşlara fonksiyonel giyim ve teknik uygulamalar için kullanım olanağı sağlamaktadır [6]. Dış yüzey Monofilament Bağlayıcı iplik Dış yüzey Şekil 1. 3-Boyutlu çözgülü örme kumaş yapısı Şekil 2. a) 3-Boyutlu kumaş hava geçirgenliği b) 3-Boyutlu kumaş sıkıştırılabilme dayanımı 3-Boyutlu kumaşlar, kullanım yerlerine ve istenen özelliklere göre dokusuz yüzey, dokuma, çözgü örmeciliği ve atkı örmeciliği yöntemleri ile üretilebilmektedir [4]. 3-Boyutlu kumaşların spesifik özellikleri şu şekilde sıralanabilir [4, 7]: Hava geçirgenliği ve nefes alabilirlik, Nem, ısı geçirgenliği ve absorbsiyonu, Çok iyi fizyolojik ve ısıl konfor, İyi sıkıştırılabilme dayanımı, Deri ile temasta yumuşak tuşe sağlama, Ayarlanabilir tamponlama (darbeyi karşılama) ve geri dönebilme kapasitesi, Fonksiyonel materyaller ile birleştirilebilme imkanı, 372

3 Hafiflik, Düşük üretim maliyeti. Bu çalışma kapsamında çözgülü örme tekniği ile geliştirilen 3-boyutlu kumaş yapıları incelenmiştir. Bu yapıların başlıca kullanım alanları şöyle özetlenebilir [8]: Otomotiv ve diğer taşıma araçları Ev tekstili Medikal, hijyen ve sağlık bakımı Jeotekstiller İnşaat mühendisliği yapı ve konstrüksiyon Spor ve günlük giyim Çevresel koruma, filtreleme ve temizleme Güvenlik ve korunma 2. MATERYAL METOT Bu çalışma, farklı kalınlıklarda %100 poliester 3-boyutlu kumaşlar geliştirilmiştir. Geliştirilen kumaşlar farklı yoğunluk ve kalınlıktaki poliüretan köpükler ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Kullanılan malzemelere ait bilgiler Tablo 1 ve Tablo 2 de yer almaktadır. Tablo 1. 3-Boyutlu kumaş özellikleri 3D Kumaş Yapısı İki Yüzey Açık Kumaş Kalınlığı May Sayısı Monofilament Çapı 7 5,25 0, ,25 0, ,25 0, ,25 0, ,25 0, ,25 0,25 Tablo 2. Poliüretan köpük özellikleri Poliüretan Köpük Yoğunluk Kalınlık Kumaşların üretimi için Ames Tekstil bünyesinde bulunan Karl Mayer RD6 raşel çözgülü örme makinesi (Şekil 4) kullanılmıştır. Makinede 6 adet yatırım rayı bulunmaktadır. Makine inceliği 12 olup, makine genişliği 138 inçtir. 373

4 3. BULGULAR VE DEĞERLENDİRME Şekil 4. RD6 Raşel çözgülü örme makinesi Çalışmanın birinci aşamasında, farklı kalınlılarda üretilen 3-boyutlu kumaş yapıları ile farklı yoğunluklarda poliüretan köpüklerin sıkıştırılabilirlik özellikleri değerlendirilmiştir (Tablo 3). İkinci aşamasında, 3-boyutlu kumaş piyasasında yaygın olarak kullanılan 10 ve 20 mm kalınlıklarındaki kumaşlar ile ofis koltuklarında geniş bir kullanım oranına sahip olan 32 kg/m 3 yoğunluklu poliüretan köpükler performans açısından karşılaştırılmıştır (Tablo 4). Son olarak da, farklı kalınlıklardaki 3-boyutlu kumaşlar ile farklı yoğunluk ve yumuşaklığa sahip çeşitli poliüretan kumaşların hava geçirgenliği değerleri test edilmiştir (Tablo 5). Tablo 3. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpüklerin sıkıştırılabilirlik test sonuçları 3-BOYUTLU KUMAŞ POLİÜRETAN KÖPÜK Yoğunluk (kg/m 3 ) Kalınlık Sıkıştırılabilirlik 23,37 18,87 12,52 11,88 11,18 7,14 2,04 3,19 4,75 5,12 3,12 3,94 Sıkıştırılabilirlik testleri DIN EN ISO standardına göre gerçekleştirilmiştir (Tablo 3). Bu test ile 3-boyutlu kumaşları ve poliüretan köpükleri %40 ına kadar sıkıştırabilmek için harcanan kuvvet belirlenmiştir. Yapılan testler, 3-boyutlu kumaşların sıkıştırılabilirlik değerlerinin poliüretan köpüklere göre daha yüksek olduğunu ve bu kumaşların kuvvet karşısında daha fazla direnç gösterdiğini ortaya koymuştur. Tablo 4. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpük performans testi karşılaştırması Kumaş Kalınlığı SIKIŞTIRILABİLİRLİK TESTİ (kpa) KALICI DEFORMASYON TESTİ (%) PERFORMANS TESTİ KALINLIK (%) SERTLİK (%) 20 7,14 24, , ,83 20,99 27,2 39 Poliüretan Köpük (32 D - 10) 3,96 3,7 8,3 4,2 5,4 374

5 DIN EN ISO 1856 standardına uygun olarak gerçekleştirilen kalıcı deformasyon testinde (Tablo 4), kalınlıklarına göre tek kat, çift kat veya çoklu olarak yerleştirilen malzemeler, kalınlıklarının %50 sine kadar sıkıştırılarak 70 0 C de 22 saat bekletilmektedirler. Elde edilen sonuçlarda polüretan köpüğün 3-boyutlu kumaşlara göre daha iyi performans gösterdiği, 3- boyutlu kumaşların sıcaklık ve sıkıştırma etkisi ile deformasyonunun kolaylaştığı belirlenmiştir. Poliüretan köpüklerin performansları belirlemek için uygulanan ve 750 N kuvvet altında vuruş ile gerçekleştirilen kalınlık ve sertlik testleri göz önüne alındığında, bu yapıların kalınlık azalmasının %5 ten, sertlik azalmasının ise %20 den az olması beklenmektedir. 3- boyutlu kumaşların bu testlere göre performansları incelendiğinde ise her iki kalınlıktaki yapının da kalınlık azalmasının beklentiyi karşılamadığı; ancak sertlik azalmasında 20 mm lik kumaşın %20 değerinin altında kaldığı tespit görülmüştür. Tablo 5. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpük hava geçirgenliği test sonuçları 3-BOYUTLU KUMAŞ POLİÜRETAN KÖPÜK Yoğunluk (kg/m 3 ) Kalınlık Hava (l/dm 2 /dk) Geçirgenliği 30 (Sert) 30 (Yumuşak) 30 (Yumuşak) 5972, ,8 534,6 342,6 391,2 DIN EN ISO 9237 standardına göre gerçekleştirilen hava geçirgenliği test sonuçları incelendiğinde, 3-boyutlu kumaşların hava geçirgenliğinin poliüretan köpüğe oranla çok yüksek değerlerde olduğu tespit edilmiştir. 4. SONUÇ Elde edilen sonuçlar, 3-boyutlu kumaşların konfor açısından poliüretan köpüklere göre oldukça avantajlı olduğunu; sertlik özelliğinin farklı kumaş kalınlıkları ile sağlanabileceğini; ancak kalıcı deformasyon performansının farklı kumaş tasarımları ile mümkün olabileceğini göstermiştir. Bu nedenle, çalışmanın devamı olarak farklı monofilament açıları ve farklı monofilament sıklıkları denenerek daha stabil kumaş yapıları ile ofis koltuklarına uygun olabilecek yüksek performanslı yapıların geliştirilmesi planlanmaktadır. 5. KAYNAKLAR [1] KOGAWA Y., NOBE T. ve ONGA A., 2007, Practical Investigation of Cool Chair in Warm Offices, Proceedings of Clima 2007 WellBeing Indoors. [2] PASUT W., ZHANG H., KAAM S., ARENS E., LEE J., BAUMAN F. ve ZHAI Y., 2012, Effect of a Heated and Cooled Office Chair on Thermal Comfort, The Second International Conference on Building Energy and Environment. [3] SUZUKI I., WASHINOSU K. ve NOBE T., 2010, Adaptive Effect to Thermal Comfort of Cool Chair in ZEB Office, Proceedings of 7th Windsor Conference: The Changing Context of Comfort in an Unpredictable World. 375

6 [4] ERTEKIN G., MARMARALI A., 2010, Sandviç Kumaşlar, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt: 4, No: 1, s [5] PAUL P., GON D. P., 2010, Knitted Spacer Fabric Manufacturing Techniques and Application, [6] LIU Y., HU H., ZHAO L., LONG H., 2012, Compression Behaviour of Warp Knitted Spacer Fabrics for Cushioning Applications, Textile Research Journal, Vol. 82, Issue 1, pp [7] MECIT D., ROYE A., 2009, Investigation of a Testing Method for Compression Behavior of Spacer Fabrics Designed for Concerete Applications, Textile Research Journal, Vol. 79(10), pp [8] D. GOPALAKRISHNAN, Knitted Fabrics for Industrial Applications, Sardar Vallabhbhai Patel Institute of Textile Management [9] ÇOBANOĞLU E., 2008, Otomotiv Endüstrisinde Yer Alan Poliüretan Parçaların Üretiminde Kullanılan Kalıpların Yüzey Özelliklerinin Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, s [10] P. GÜLŞAH, Ç. FATMA, 2008, Recyclable Spacer Fabrics for Automotives, AATCC Review, pp [11] YIP J., NG S., 2008, Study of Three-Dimensional Spacer Fabrics: Physical and Mechanical Properties, Journal of Materials Processing Technology, 206, pp