DOĞAL RADYASYON ENERJİLERİNİN YÖNETİMİ İLE PASİF ISITICI TEKSTİL YAPILARININ TASARLANMASI
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Dilara Melek Demirbek
Danışman: Sibel Kaplan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Günümüz
tekstil uygulamalarında, doğal radyasyon enerjilerinin yönetimiyle tasarlanan
pasif ısıtıcı yapılar gerek artırılmış konfor gerekse enerji tasarrufu
açılarından giysi dışında kozmetik ve medikal gibi birçok teknik alanda da
kullanım olanağı bulmaktadır. Doğal bir polimer olan sodyum alginat (NaAlg)
matrisi içine çinko oksit (ZnO), turmalin ve pomza partikülleri eklenerek
ısıtıcı özellikte kompozit filmler geliştirilmiş; bu filmlerin optik ve ısıtma
özellikleri optimize edildikten sonra selülozik dokusuz yüzey kumaşa bitim
işlemi olarak uygulanmasıyla ısıtıcı özellikte kumaşlar elde edilmiştir. Film
ve kumaşların temel kimyasal ve morfolojik analizleri Taramalı Elektron
Mikroskobu (SEM) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR),
partikül ve kompozit yapının kristal yapısı X-Işını Difraktometresi (XRD) ile
analiz edilmiştir. Film ve kumaşların vücut orta infrared radyasyon (MIR) dalga
boyundaki radyasyon enerjisini yönetme, uzak infrared radyasyon (FIR) dalga
boyunda tekrar vücuda yansıtma performansları Zayıflatılmış Toplam Yansıma (ATR)
FT-IR analizleriyle elde edilen yansıtma (reflection) ve yayıcılık (emissivity)
grafikleri ile, güneş ışınlarını absorbe etme performansları ise UV-VIS-NIR
spektroskopisi ile elde edilen yansıtma ve absorpsiyon grafikleri ile
incelenmiştir. Isıtma performansları, devam eden bir TUBITAK Projesi kapsamında
tasarlanan sıcak levha sisteminde FIR lamba altında yapılan testler ile
belirlenmiştir. Son kullanım alanı olarak medikal veya kozmetik bir maske
planlandığı için geliştirilen kumaşın diğer performans özelliklerinin
belirlenmesi için temel fiziksel, mekanik, geçirgenlik (hava) ile sıvı
absorbsiyon ve transfer testleri (absorbsiyon süresi, batma testi, absorbsiyon
kapasitesi) de gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen sonuçlara göre, vücut radyasyonu dalga boyu aralığında (7-14 µm) MIR ışınlarını vücuda geri yansıtma performansı en yüksek olan turmalin içerikli film olurken yayıcılık sonuçlarına göre ise ZnO partikülü içeren film en yüksek yayıcılık değerini vermiştir. UV-VIS-NIR ölçümlerinde ise görünür ışık aralığında (400-700 nm) turmalin ve pomza içerikli filmler güneş ışığını daha iyi absorbe etmişlerdir. Turmalin ve pomza içerikli filmlerin optik ölçümlerdeki yüksek performansları ısıtma konusunda da geçerli olmuş, filmler sırasıyla partikül içermeyen formlarına göre 9.39 °C ve 9.07 °C’lik ısıtma gerçekleştirmişlerdir. Dolayısıyla turmalin ve pomza içerikli kompozit çözeltiler iki farklı polimer yükleme oranında kumaşa uygulanmıştır.
Kumaş sonuçlarına göre ise FT-IR yansıtma ve yayıcılık sonuçlarına göre, pomza içerikli kompozit uygulanan kumaş turmalin içerikli kumaşa göre daha iyi performans göstermiştir. Sıcak levha sistemi ile yapılan ısıtma performansı testlerinde de en yüksek sıcaklık farkı (4.18 °C) pomza içerikli kompozit uygulanan kumaşta (düşük yükleme) gözlenmiştir. Soğuma sırasındaki ısı tutma performansları ise ısınmadan farklı olarak kompozit uygulanan kumaşlarda daha düşük gözlenmiş, partiküller bu özelliği negatif yönde etkilemiştir.
Kumaşların performans ve konfor parametreleri ile ilgili sonuçlar incelendiğinde, polimer uygulaması ile gramajda beklendiği şekilde bir artma; kopma mukavemetinde makine yönünde azalma, çapraz yönde artma; kopma uzamasında ise ham kumaşa göre azalmalar tespit edilmiştir. Giysilik kumaş kadar olmasa da seçilen kozmetik kullanım alanı için de önemli olan eğilme direnci değerleri polimer yükleme oranıyla beklenildiği şekilde artarken turmalin partikülleri kumaşı pomza içerikli uygulamaya göre anlamlı düzeyde daha fazla sertleştirmiştir. Hava geçirgenliği değerleri de uygulama ile beklenildiği gibi düşerken ham kumaşa en yakın değerler turmalin içerikli düşük polimer yükleme oranına sahip kumaşta tespit edilmiştir. Sıvı emme ve transfer özellikleri açısından en iyi sonuçlar, yüksek polimer yüklemeli pomza içerikli kompozit uygulanan kumaşta elde edilmiştir. Turmalin içerikli kumaşlar ise, en yüksek sıvı absorbsiyon kapasitesine sahiptir.
Sonuç olarak, pomza içerikli kompozit uygulanan kumaş, FT-IR yansıtma ve yayıcılık, ısıtma performansı, sıvı emme ve transfer özelliklerinin tümünde daha yüksek performans göstererek kozmetik yüz maskeleri gibi kişisel veya medikal bir bakım ürünü için en uygun yapı olarak belirlenmiştir. Bu kumaşların, vücut ısısını geri yansıtarak uzun süreli ısıtıcı etki sağlamasına bağlı olarak deriye verilen aktif bileşenlerin daha etkili emilmesini destekleyebileceği düşünülmektedir. Özellikle düşük polimer yükleme oranında daha yüksek performans elde edilmesi hem ekonomik hem de kumaş performansı açılarından avantajdır. Bu tür pasif ısıtıcı yapıların, NaAlg ve seçilen partiküllerin vücut uygulamaları da düşünüldüğünde, çok fonksiyonlu benzer ürünlerde kullanılabileceği düşünülmektedir. Ayrıca, kumaş dahil kullanılan tüm malzemelerin biyobozunur özellikte olması ile enerji harcanmadan gerçekleştirilen ısıtma fonksiyonu yapının çevresel avantajlarını oldukça artırmaktadır.