KİMYASAL İŞLEM VE MEMBRAN YAPILARIN KOMBİNASYONU İLE SU İTİCİ SPOR GİYİM ÜRÜNLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ Birkan Yurdakul, Ezgi Özçelik, Simge Sakin Sun Tekstil A.Ş., Ar-Ge Departmanı, İzmir (TÜRKİYE) birkan@ekoten.com.tr ÖZET Son yıllarda, fonksiyonel kumaşların üretimi için birçok teknoloji geliştirilmiştir. Önceleri konfor beklentisinin yüksek olduğu aktif spor giysilerinde, yüksek fonksiyonel özelliklere sahip kumaşların geliştirilmesi ile fonksiyonellik de en az konfor kadar talep edilen bir özellik haline gelmiştir [1]. Bu projede, su iticilik ve su geçirmezlik uygulamalarının bir üründe bir araya getirilerek su itici özellikte, nefes alan ve yeterli performansa sahip örme kumaş ve ürün geliştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Su iticilik, su geçirmezlik, membran, spor giyim ürünleri 1. GİRİŞ Tekstil yüzeylerinden beklentiler her geçen gün artmakta su, yağ ve kir iticilik gibi kolay kullanım ve bakım özellikleri daha fazla ön plana çıkmaktadır. 1990'larda çok iyi su iticilik özelliği olan bitki yapraklarının mikro yapılarının incelenmesinin sonucu olarak, hidrofobik olma özelliği açıklanmıştır [2]. O zamandan beri, kimya teknolojisindeki olanakların artmasıyla, yapay hidrofob yüzeyler geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Tekstilde, kumaşların su veya kir direncinin geliştirilmesinde, kumaşı sıvı ile ıslanmaktan korumak önemlidir. Polarite ve hidrojen bağları gibi etkili molekül içi kuvvetlerinin bulunması kumaşa mukavemet, ısıl direnç ve kuru temizleme direnci sağlanmaktadır. Bununla birlikte bu kuvvetler, dış giysilik ürünlerin kar ve yağmura karşı düşük direnç göstermesine neden olmakta ve liflerin su ile kolay ıslanmasını sağlamaktadır. Bu problem kumaşların çeşitli su itici kimyasal maddelerle kimyasal olarak veya mekanik olarak kaplanması ile çözülebilir. Su itici bileşikler kumaşın dış yüzeyini hidrofobik gruplarla örter. Bu hidrofobik gruplar su moleküllerini düşük enerji yüzeyi oluşturarak iterler [3]. Su iticilik işleminin esası; lifler üzerinde çok ince hidrofob zar oluşturmaktır. Su itici kumaş, yağmura karşı belirli bir derecede koruma sağlamaktadır. Ancak uzun süreli ve şiddetli bir yağmur esnasında, su zamanla açık olan gözeneklerden içeriye doğru girmektedir. Su itici bir yüzey aynı zamanda su buharının uzaklaşmasına izin verir. Su buharının uzaklaşabilmesi kumaşın, tüm yüzeyi kaplanan kumaştan daha konforlu olmasını sağlar. Su iticilik bitim işlemlerinde kullanılan maddeler aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilmektedir: 84
1. Reçine oluşturan su iticilik maddeleri 2. Yağ asidi + Kromklorür kompleksi 3. Parafin ve mum emülsiyonları 4. Organik Silisyum Bileşikleri (Silikonlar) 5. Florokarbonlar [4] Florokarbonlar XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu Organik flor bileşiklerinin büyük kısmına verilen genel ad florokarbon dur. Florokarbon lar karbon ve flordan oluşan sentetik bileşiklerdir. Karbon atomu ile bağ yapan tüm hidrojen atomlarının flor bileşikleri ile yer değiştirdiği alifatik grup içeren bileşiklere perflor ismi verilmektedir [4]. Tekstil sektöründe florokarbonlar, giysilik kumaşlar ve ev tekstilleri yanında teknik tekstillerin yağmur, kar, kir ve lekelere karşı görünüm ve özelliklerinin korunması amacıyla da geniş uygulama alanı bulmaktadır [4]. Florokarbonların, uygulandığı tekstil yüzeylerine kazandırdığı özellikler aşağıdaki gibi özetlenebilmektedir: - Tekstil mamulünü suya, kirlenmeye ve lekelenmelere karşı korumaktadır - Yıkama ve kuru temizlemeye dayanıklıdır - Uygulandığı tekstil maddesi üzerinde film tabakası oluşturarak renklerin uzun süre orijinal renklerini korumasını sağlar. - Hava geçirgenliği sayesinde solunuma izin vermektedir. Günümüzün yükselen yaşam standartları ile birlikte giysilerden beklenen özelliklerin de değişikliğe uğraması, laminasyonlu kumaşların kullanım alanının yaygınlaşmasını ve bu ürünlerle sağlanabilen konfor özelliklerinin (su geçirmezliği, su buharı geçirgenliği, hava geçirgenliği gibi) önemini dikkate değer bir noktaya getirmiştir [5]. Su geçirmez bir kumaşın yapısında bulunan tüm boşluklar bir dolgu malzemesi ile doldurulmuş haldedir. Bu durum kumaşın tüm yüzeyinin kaplanmasına ve hava geçirgenliğinin düşük olmasına neden olur. Su itici bir kumaşta ise liflerin yüzeyi hidrofobik malzeme ile kaplanır. Kumaş yapısındaki boşluklar eski durumlarını korumaktadırlar [6]. Tablo 1. Su İticilik ve Su Geçirmezlik İşlemlerinin Karşılaştırılması Su Geçirmez Su İtici Gözenekler Kapalı Açık Su Buharı Geçirgenliği Hava Geçirgenliği Temel Özellikleri Oldukça düşük Az Kuvvetli basınç altındaki suya karşı oldukça yüksek dayanım Düşük veya yüksek Genellikle çok Yağmura ve suyun kumaş yüzeyinde yayılmasına, kumaşın ıslanmasına karşı dayanım sağlar. Ancak basınçlı suya karşı dayanımı azdır 85
Özen ve arkadaşları (2012), projelerinde su geçirmez nefes alabilir yapıların geliştirilmesi üzerine çalışmışlardır. Bu amaçla, aynı iplik numarasındaki pamuk ve poliester iplikler kullanılarak bezayağı ve 2/2 dimi dokuma kumaşlar üretilmiştir. Kumaşlara su iticilik işlemi uygulanmıştır. Ayrıca kumaşlar laminasyon işlemine de tabi tutulmuştur. Bu projenin sonunda tek başına su iticilik işlemi uygulanan ve tek başına mikro gözenekli nefes alır film ile kaplanan kumaşların su geçirmezlik özelliği sağlamadığı görülmüştür [7]. Bu çalışmanın amacı; örme kumaş ve membran yapıların birlikte kullanımı ile su itici özellikte, nefes alan, rahat bir spor giyim ürünü geliştirmektir. Geliştirilmiş ürünün performansı farklı standartlardaki yağmurlama testleri ile incelenmiştir. 2. MATERYAL-METOT 2.1. Materyal Bu çalışmada su itici özellikte kapşonlu bir spor giyim ürünü geliştirmek amacıyla örme kumaş ve membran yapıları birlikte kullanılmıştır. Ana gövde kumaşı olarak %55 poliester %45 pamuk içeren 3 iplik futter kalitesi şardonlanmış şekilde kullanılmıştır. Membranlı tekstil yüzeyi için elde etmek amacıyla %100 pamuklu süprem kumaştan yararlanılmıştır. Kullanılan materyallere ait bilgiler Tablo 2. de belirtilmiştir. Kumaş Ana gövde kumaşı Membran ile lamine edilen kumaş Örgü Tipi Futter (3 iplik) Membran - 2.2. Metot Tablo 2. Kullanılan materyal bilgileri Gramaj Kompozisyon (g/m 2 ) Açıklama %55-45 Poliester-Pamuk 300 Şardonlu Süprem %100 Pamuk 120 - Termoplastik Poliüretan (TPU) 18 Hava geçirgenliği: -ASTM E96-93BW: 400gsmx24H -JIS L1099-1993 : 1400gsmx24H Bu çalışmada kullanılan ana kumaşa su iticilik kimyasalı 2 farklı reçeteye göre uygulanmıştır. İşlem parametreleri Tablo 3 de görülmektedir. Tablo 3. Su iticilik apre işlem parametreleri İşlem Parametreleri Reçete 1 Reçete 2 Fular banyo sıcaklığı ( o C) 25 25 Fular sıkma basıncı (bar) 4 4 Kullanılan florokarbon miktarı (g/lt) 30 50 Kullanılan bağlayıcı miktarı (g/lt) 5 8 Kurutma adımları Geçiş hızı (m/dk) 12 12 Süre (sn) 105 105 Fikse adımları Geçiş hızı (m/dk) 18 18 Süre (sn) 65 65 86
%100 pamuklu süprem kumaş, membran ile lamine edilmiştir. Laminasyon işleminde çeşitlilik yapılarak süprem kumaş, membran yapının tek yüzüne ve çift yüzüne olacak şekilde iki farklı biçimde lamine edilmiş ve bu işlemlerin sonucunda iki farklı kumaş kalitesi elde edilmiştir. Ardından tüm numunelere su iticilik testleri uygulanmıştır. Testler AATCC 22:2010 Sprey Test, AATCC 35:2000 Yağmurlama Testi ve TS EN 29865:1996 Bundesmann Yağmurlama Testi standartlarına uygun şekilde yapılmıştır. AATCC 22 Sprey Test inde eğik bir düzlem üzerinde gergin şekilde duran test numunesi, kontrollü şartlar altında yağmurlamaya maruz bırakılmaktadır. Sonrasında kumaş yüzeyinde oluşan görüntü standart fotoğraflarla değerlendirilerek puanlandırılmaktadır [8]. Fotoğraflı değerlendirme skalası Şekil 1 de görülmektedir. Şekil 1. AATCC 22 değerlendirme skalası AATCC 35 Yağmurlama standardına göre yapılan testte, ağırlığı belirli olan bir kurutma kağıdı ve test numunesi birlikte test düzeneğine yerleştirilmektedir. Ardından kontrollü şartlar altında test numunesine 5 dk su püskürtülmektedir. Değerlendirme aşamasında, test numunesinin arkasındaki kurutma kağıdının ilk ağırlığı ve son ağırlığı arasındaki fark alınarak, kumaşın arka yüzüne geçen su miktarı tespit edilmektedir [9]. EN 29865 Bundesmann Yağmurlama standardına göre yapılan testte, kumaş numunesi devamlı olarak kendi ekseni etrafında ve test bölgesinde dönme hareketi yapmaktadır. Aynı zamanda belirli bir yükseklikten, belirli miktardaki su ile kumaş yağmurlamaya maruz bırakılmaktadır. Kumaşa penetre olan su miktarı ve kumaşın arka yüzüne geçerek kapta biriken su miktarı tespit edilmektedir. Ayrıca yağmurlama sonrası su damlalarının kumaş yüzeyindeki görüntüsü Şekil 2 de görülen standart değerlendirme skalasına göre puanlandırılmaktadır [10]. 87
3. BULGULAR VE TARTIŞMA Şekil 2. TS EN 29865:1996 Değerlendirme Skalası Çalışmada kapsamında elde edilen materyaller Tablo 4 deki gibi gruplandırılmıştır. Tablo 4. Çalışma kapsamında elde edilen materyaller Kumaş Yapılan İşlem Numune No Ana Kumaş 1 nolu su iticilik reçetesi uygulanan 1 2 nolu su iticilik reçetesi uygulanan 2 Membranın tek yüzüne Membranlı-Lamine laminasyon yapılan 3 Kumaş Membranın her iki yüzüne de laminasyon yapılan 4 Her bir numuneye ait yıkama öncesi ve 10 yıkama sonrası yağmurlama test sonuçları Tablo 5, Tablo 6 ve Tablo 7 de belirtilmiştir. Tablo 5. Numunelerin AATCC 22 Sprey Test sonuçları Numune No Yıkama Öncesi Durum 10 Yıkama Sonrası Durum 1 100 70 2 100 80 3 0-4 0 - Tablo 6. Numunelerin AATCC 35 Yağmurlama Test sonuçları Yıkama Öncesi Durum 10 Yıkama Sonrası Durum Numune No 1 2 3 4 1 2 3 4 Kurutma Kağıdı Ağırlığı 5.9 5.25 0.23 0.15 0.01 0.03 - - 88
Tablo 7. Numunelerin TS EN 29865:1996 Bundesmann Yağmurlama Testi sonuçları Yıkama Öncesi Durum 10 Yıkama Sonrası Durum Sonuç Numune No 1 2 3 4 1 2 3 4 Su İticilik Derecesi (1 dk sonrası) Su İticilik Derecesi (5 dk sonrası) Kütlece Su Emilimi (10 dk duşlama sonrası) Kapta Biriken Su Miktarı (ml) D D E E E E - - E E E E E E - - %73.6 %75.5 %123.8 %140.1 %68.3 %64.2 - - 437.5 252.5 0.6 0 267.5 202.5 - - Test sonuçlarına bakıldığında su itici kimyasal ile işlem gören 1 ve 2 nolu kumaşın sprey test sonuçlarının iyi olduğu görülmekte, yıkama sonrası durumda ise 1 nolu kumaşın performansında 2 nolu kumaşa göre gerileme olduğu görülmektedir. Bu duruma kimyasal miktarındaki değişimin sebep olduğu söylenebilir. Yağmurlama test sonuçlarına bakıldığında 1 ve 2 nolu kumaşın test sonuçlarının birbirine yakın olduğu görülürken, 10 yıkama sonrası kumaşlardaki şardon efektinde keçeleşme meydana gelmesi ile kumaşların arka yüzüne geçen su miktarının azaldığı belirlenmiştir. 3 ve 4 nolu membran laminasyonlu kumaşların sonuçlarının ise 1 ve 2 nolu kumaşa göre su iticilik ve su geçirmezlik değerlerinde büyük bir fark olduğu görülmüştür. Tek yüzü ve her iki yüzü de laminelenen membranlı kumaşların test sonuçlarında büyük bir fark görülmemiştir. 4.SONUÇ Yapılan bu çalışmada, test sonuçları da dikkate alınarak 2 nolu ana kumaş ve 3 nolu membran laminasyonlu kumaş seçilerek birlikte kullanılmıştır. Yapılan ürün tasarımı Şekil 3 de görülmektedir. Çalışma sonunda tasarlanan ürün için maliyet çalışması yapılmıştır. Şekil 3. Yapılan ürün tasarımı 89
5. KAYNAKLAR [1] SANJAY, S., CHAUDHARI, RUPALI, S., CHITNIS ve RAMKRISHNAN, R., Waterproof Breathable Active Sports Wear Fabrics, The Synthetic & Art Silk Mills Research Association, Mumbai. [2] NOSONOVSKY, M., Bhushan, B., Energy Transitions In Super Hydrophobicity: Low Adhesion, Easy Flow And Bouncing, Journal Of Physıcs: Condensed Matter, 2008, Vol. 20, Pp 6. [3] AĞIRGAN, A.Ö., KANAT, E., ÖZEK, Z., Nano Partiküllü Su İticilik Maddeleriyle İşlem Görmüş Pamuk ve Poliester Dokuma Kumaşların Karşılaştırması, Tekstil ve Mühendis, 2008, Vol. 69, pp 7-13. [4] DEMIR A., ÖZDOĞAN E., GÜLÜMSER, T., SEVENTEKIN, N., Uluslararası Katılımlı Yüzey Aktif Maddeler, Sabun ve Deterjan Sempozyumu ve Sergisi, İzmir, 2011. [5] KADEM, F.D., ERGEN, A., Farklı Membranlı Kumaşların Mukavemetlerinin Araştırılması, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2011, Vol. 26(2), pp 1-8. [6] ROWEN, J.,W., ve GAGLIARDI, D., 1947, Properties of Water-Repellent Fabrics, U. S. Department of Commerce National Bureau of Standards, Research Paper RP1762, Vol 38. [7] ÖZEN, I., Multi-layered Breathable Fabric Structures with Enhanced Water Resistance, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 2012, Vol. 7. [8] AATCC 22:2005 Spray Test standardı. [9] AATCC 35:2006 Water Resistance: Rain Test standardı. [10] http://www.sdlatlas.com/product/125/bundesmann-water-repellency-tester#, [Alınma tarihi 01.02.2014] 90