Katalog

Sıcaklık Düzenleme İşlevi Olan Akıllı Tekstil Ürünleri Akıllı bir malzeme, sıcaklık değişimi, ışık, nem gibi çevresel uyarıcıları saptayabilen, bu uyarıcılara tepki verebilen, kendini dış ortam şartlarına göre değiştirebilen malzeme olarak tarif edilir. Gerek konfor amaçlı gerekse fonksiyonel kullanıma yönelik olarak, akıllı malzemelerin tasarımı, geliştirilmesi ve ticari olarak üretilmeleri, yeni yüzyılın en önemli araştırma alanlarından biri haline geldi. Doç.Dr.Nihal Sarıer, (İKÜ) ve Prof.Dr. Emel Önder (İTÜ) kapsüller, çekirdekteki malzemeyi katı bir kabuk içinde hapseden küçük küreciklerdir (Şekil 2). Tekstil ürünlerinde mikrokapsüllenmiş FDM’lerin kullanılması çeşitli yönlerden avantajlıdır. Mikrokapsüller, FDM’nin yapı içerisinde dağılmasına engel olur, buharlaşmayı ve FDM’nin dış ortamla reaksiyona girmesini önler, diğer tekstil özelliklerini engellemeden tekstil yapılarına kolaylıkla uygulanabilir, kumaşın normal kullanım şartlarını etkilemez. Çok sayıdaki kapsül ile elde edilen geniş yüzey alanı, FDM tarafından ısının yakın çevreden hızla soğurulmasına veya salıverilmesine olanak sağlar (Şekil 3). Isı depolayan ve sıcaklık düzenleyen tekstil ve giysilerin uygulama alanları oldukça geniştir; giysi tasarımında tek başlarına kullanılabilecekleri gibi, çok katlı giysiler içinde bir tabaka oluşturacak şekilde de kullanılabilirler. Bu grup tekstillerin önemli uygulama alanlarından bazıları: D inamik ısı yönetimi ya da sıcaklık düzenleme işlevli fonksiyonel tekstiller adı verilen tekstillerin araştırılması, üretimi ve kullanılması ilk olarak 1960’larda uzay giysilikleri geliştirmek amacı ile başlatılmış, 1980’lerden itibaren askeri, sportif ve günlük giysi sistemlerinde kullanım olanakları ile ilgili araştırma ve uygulamalar giderek daha fazla dikkat çekmiştir. Tekstillerde dinamik ısı yönetimi yöntemlerinden biri, faz değiştiren malzemeler (FDMler) den yararlanarak ısı depolamaktır. FDM’ler, katı ve sıvı fazlar arasında tekrarlı bir dönüşüm yapabilen gizli ve/veya özgül ısı kapasitesi yüksek malzemelerdir. FDM ısınmaya başladığında pek çok malzeme gibi sıcaklığı yükselir. Erime noktasına ulaştığında, büyük miktarda ısı soğururken sıcaklığı sabit kalır. Ortam sıcaklığı düştüğünde, FDM katılaşırken çevreye soğurduğu ısıyı salar. Böylece içinde bulunduğu sistemin sıcaklığının belirli bir aralıkta sabit kalmasını sağlar. Günümüzde doğal kaynaklardan veya sentetik olarak elde edilebilen beş yüzden fazla FDM vardır. Anorganik hidrat tuzları, polialkoller, polietilen glikoller, politetrametilen glikoller, parafinler belli başlı FDMler olarak sıralanabilir. Bu malzemeler faz değiştirme sıcaklıkları veya ısıl kapasiteleri yönünden farklılıklar gösterir. Kullanım alanına uygun olarak FDM seçiminde öncelikle bu nitelikteki malzemelerin erime sıcaklıkları dikkate alınır. Dinamik ısı yönetimi gereken sıcaklık aralığına göre FDM seçimi yapılabileceği gibi, iki ya da daha fazla FDM’nin belirli oranda karışımı kullanılarak sistem sıcaklığı daha geniş bir aralıkta kararlı hale getirilebilir. Sıcaklık değişimlerine karşı tampon etkisi yapan FDMlerin tekstil ürünlerine yönelik kullanımı, çevre CBT 1287/14 18 Kasım 2011 koşullarına ve fiziksel aktiviteye bağlı olarak vücut sıcaklığında meydana gelen değişikleri en aza indirmeyi amaçlar (Şekil 1). Tekstil ve giysi üretiminde, serin tutma, soğutma, ısıtma ya da ısıl baskı düzeyini ayarlamaya yönelik uygulamalarda en çok kullanılan FDMler erime sıcaklıkları 10oC ile 60oC arasında değişen, 150300 kJ/kg düzeyinde ısı depolama yoğunluğuna sahip olan, tekrarlanabilir faz dönüşümü yapabilen parafin vakslardır. Düz zincirli alkanların bir karışımı olan ve CH3(CH2)nCH3 genel formülü ile bilinen parafin vakslar, ham petrolün damıtılması sürecinde yan ürün olarak elde edilir. Ticari ürün olarak da pazardaki yerini alan parafinler, toksik etkisi çok düşük, korozyon ve paslanmaya neden olmayan, kimyasal tepkime eğilimi az, bol bulunabilen, kötü kokusu olmayan, kolay üretilebilen, ucuz ham maddelerdir (Tablo 1) FDM’lerin kumaşa uygulanması, kumaş sisteminin pasif yalıtım özelliğinin yanı sıra aktif ısı yalıtımını sağlamış olur. Mikrokapsülleme yöntemi, polimer köpük oluşturma yöntemi, kaplama yöntemi ve emdirme yöntemi FDM lerin kompozit bir yapıya katılabilmesi için en uygun yöntemlerdir. Mikrokapsülleme tekniğinde elde edilen mikro Şekil 3 Şekil 2 Günlük giyimde yüz veya astar kumaşı, termal iç giysi, ceket, spor giysileri ve dağ giysileri, profesyonel giyimde itfaiye üniformaları, uzay giysileri, askeri giysiler, çok sıcak veya çok soğuğa karşı koruma yapabilecek özel eldivenler, perde ve yatak setleri, uyku tulumları, dağ botları, spor ayakkabıları, otomotiv iç döşemeleri, inşaat yalıtım tekstilleri, zirai amaçlı tekstiller, soğuk ve sıcak terapi amaçlı tıbbi tekstiller olarak özetlenebilir. Öte yandan FDM’ler, tekstil ürünlerinin yanı sıra binalarda, elektronik aygıtlarda, klimalarda, güneş enerjisi panellerinde, soğuk veya sıcak ambalajlama sistemlerinde ısı yönetiminde kullanılmak üzere araştırılmakta, bir kısmı pazarlarda önemli kullanım alanı bulmakta, halen yeni uygulama alanları ile ilgili araştırılmalar devam etmektedir. Kaynaklar: [1] Nihal Sarier ,Emel Onder, The manufacture of microencapsulated phase change materials suitable for the design of thermally enhanced fabrics, Thermochimica Acta 452 (2007) 149–160. [2]Emel Önder(İTÜ, Tekstil Müh. Böl.) ve Nihal Sarıer (İKÜ, İnşaat Müh. Böl.). Sıcaklık Düzenleme İşlevi Olan Akıllı Tekstil Ürünlerinin Tasarımı. TÜBİTAK MİSAG 238 No. Proje. 113 s, 2006.