Kumaş Hava Geçirgenliği

Kumaş Hava Geçirgenliği Nedir?

Kumaşın hava geçirgenliği, kumaşın içinden hava geçişini ne ölçüde verdiğinin bir ölçüsüdür. Kumaşın gözenekliliği, hava boşluğunun kumaş içinde yüzde olarak gösterilmesidir.  Özellikle çadır kumaşı ve paraşüt için önemli olmuştur. Kumaş hava geçirgenliği nedir? iyice öğrenmek gerek.

Endüstriyel filtreler, çadırlar, yelken bezleri, paraşütler, kurşun geçirmez, rüzgar geçirmez, yağmurluk malzemeleri, gömleklik kumaşlar, kuş tüyü kumaşlar ve hava yastıkları gibi bir dizi kumaş son için havanın geçiş kolaylığı ve gözeneklilik önemlidir.

Kumaşın hava geçirgenliği, kumaşın içinden hava geçişine ne ölçüde izin  verdiğinin bir ölçüdüdür.  Hava geçirgenliği, hava akış hızının dikey yönündeki belirli bir alanda belirli bir sürede kumaşın basınç farkı içindeki kumaş test alanı ile ölçülen hava geçiş miktarıdır. Temel olarak kumaşın ağırlığına, kalınlığına ve gözenekliliğine bağlıdır.  Kumaşın gözenekliliği, hava boşluğunun kumaş içinde yüzde olarak gösterilmesidir.  Özellikle çadır kumaşı ve paraşüt kumaş için önemli olmuştur. 

Hava geçirgenliğinin karşılığı olan hava direnci, 1 ml havanın 10 mm su basınç altında 100s mm² kumaştan geçmesi için saniye cinsinden süre olarak tanımlanabilir.  Bir kumaşı karakterize etmek için hava geçirgenliği yerine hava direnci kullanmanın avantajı, bir dizi kumaşın bir araya getirilmesinde, toplam hava direncinin, bireysel hava direncinin toplamı olmasıdır. 

Kumaşlar, enerji ve maddelerin geçişine izin veren gözenekli malzemelerdir ve bu nedenle farklı uygulamalar için ilginç malzemelerdir.  Genel olarak giyim, iç mekan ve çok çeşitli teknik uygulamalarda kullanılırlar. 

Giysiler, cilt yüzeyi ile çevre arasında iyi hava sirkülasyonu, cilt seviyesinde iyi havalandırma ve terleme yoluyla oluşan aşırı nemi ortadan kaldırma olasılığı ile karakterize edilmelidir. 

Hava Geçirgenliği Nedir?

Dokuma kumaşların hava geçirgenliği, nihai ürün olan giysilerin konfor özelliklerini etkilediği için önemlidir. Hava geçirgenliği, tasarım aşamasında aşağıdakiler aracılığıyla kontrol edilebilir:  

• Hammaddenin özellikleri (elyaf türü ve karışım oranı),  
• Kullanılan ipliklerin geometrik özellikleri,  
• Dokuma kumaşların yapısal parametreleri,  
• Kumaşların üretiminde kullanılan teknoloji  kumaşlar ve terbiye süreci. 

Hava geçirgenliği, bir kumaşın herhangi bir yüzey arasındaki diferansiyel basınç altında belirli bir hava akışına izin vermesi için fiziksel bir yetenek, su buharı moleküllerinin üst tabakaya iletme hızını ifade eder.  Her iki tarafta farklı yüzey dokularına sahip kumaşlar, hava akış yönüne bağlı olarak farklı bir hava geçirgenliğine sahip olabilir.  Hava geçirgenliği ve kumaş gözenekli yapı ilişkilidir ve malzemelerin performansında büyük farklılıklar yaratan nefes alabilirliği gösterir.  Yani hava geçirgenliği ve gözenekli kumaş yapısı bir giysinin ne kadar nefes alabilir olduğunu etkiler;  ayrıca hava geçirgenliği ölçülebilirken nefes alabilirlik daha özneldir. 

İngiliz Standardı testinde, kumaşın belirli bir alanından geçen hava akışı, 10 mm su başı kumaş boyunca sabit bir basınç düşüşünde ölçülür.  Numune, lastik contalar kullanılarak aparatın hava girişi üzerine kenetlenir ve bir pompa vasıtasıyla hava içinden emilir.  Hava valfi, kumaş boyunca 10 mm su başı basınç düşüşü verecek şekilde ayarlanır ve daha sonra hava akışı, bir akış ölçer kullanılarak ölçülür. 

Her biri 508 mm²’lik (25,4 mm çap) test alanına sahip beş numune kullanılır ve saniyede ml cinsinden ortalama hava akışı beş sonuçtan hesaplanır.  Bundan, hava geçirgenliği saniyede 100 mm² başına ml cinsinden hesaplanabilir. 

Testte doğru sonuçlar elde etmek için, numunenin etrafındaki kenar sızıntısının bir koruma halkası veya benzer bir cihaz (örneğin, verimli kelepçeleme) kullanılarak önlenmesi gerekir.  Koruma halkasındaki basınç düşüşü, ayrı bir basınç göstergesi ile ölçülür.  Koruma halkasından çekilen hava debimetreden geçmez.  Koruma halkası ve test alanı boyunca basınç düşüşleri, numunenin kenarından hiçbir şekilde hava geçmemesi için eşitlenir.  Test alanının üç katı büyüklüğünde bir koruma halkası yeterli kabul edilir. Birazdan hava geçirmeyen kumaşlar hakkında detaylı bilgiler vereceğiz. Ancak ön bilgi amaçlı kumaşları örme, dokuma, nonwoven ve örgülü olarak sınıflandırıp biraz bilgi verelim.

Kumaşların Sınıflandırılması

Ana yapısal özelliklere bakıldığında kumaş çeşitleri 4’e ayrılır.

Dokuma Kumaşlar

Dokuma kumaş, asgari iki ipliğin gerekli olduğu ve çözgü ipliğinin kenarlara dikey ve paralel olarak kaldığı çözgü ve atkı ipliklerinin iç içe geçmesi olarak tanımlanmıştır.  

İpucu : Dokuma kumaş fiyatları, özellikleri ve çeşitleri hakkında detaylı bilgi için >>> “Dokuma Kumaş”

Örme Kumaşlar

Bu, minimum bir ipliğe ihtiyaç duyulan çözgü ipliğinin iç içe geçmesi / kenetlenmesi / birbirine geçmesi olarak tanımlanmıştır. 

İpucu : Örme kumaş nedir?, türleri, fiyatları, fabrikaları, satan firmalar vb. tüm bilgilere erişmek için >>> “Örme Kumaş”

Dokusuz Kumaşlar (Nonwoven Kumaşlar)

Bu kumaşlar, dokusuz kumaş yapmak için mekanik / kimyasal / termal bağlama olarak tanımlanmıştır.   

İpucu : Genelde medikal malzemelerde (maske, tulum, önlük vb.) kullanılan nonwoven kumaş çeşitleri hakkında detaylı bilgi için >>> “Dokusuz Kumaş Nedir?”

Örgülü Kumaşlar

En az üç takım ipliğin gerekli olduğu yerlerde örgülü kumaş yapmak için iç içe geçme / çapraz  olarak tanımlanır. Örgülü kumaşlar için genellikle örgü iplik çeşitleri kullanılır.

Kumaş Hava Geçirgenliğini Etkileyen Faktörler  

Kumaşların Gözenekli Yapısı 

Kumaşın gözenekliliği ile hava geçirgenliği arasındaki ilişki çok karmaşıktır. Çünkü tekstil yapısındaki değişiklikler (havalandırma sisteminin etkisiyle) muhtemelen gözeneklilikte yatay bir artış olarak sınıflandırılabilir.  Çift katmanlı kumaşlar için açık gözeneklilik yüzdesi ile hava geçirgenliği arasında bir korelasyon ilişkisi, farklı tarak diş açma sisteminin kullanımı dikkate alınarak detaylandırılmıştır. 

Kumaş gözenekliliği, teknik tekstillerin giysi konforu ve fiziksel özelliklerinin değerlendirilmesinde önemli bir parametredir. Gözeneklilik, belirli bir kumaş hacmindeki boş alanın elyafa oranıyla tanımlanır. Gözenekli, kumaşlarda atkı ve çözgü iplikleri arasındaki boşluklardır. Hava, kumaş yüzeyinden gözeneklerden geçer. Kumaş hava geçirgenliği tahmini için sıkılık faktörü kullanılabilir. Hava geçirgenliği ile sızdırmazlık faktörü arasındaki yüksek korelasyon bunu doğrular. Gözeneklilik, iplik numarasından etkilenir.  

Bu, döngü uzunluğunun artmasını, yapının gevşemesini ve dolayısıyla hava geçirgenlik değerlerinin artmasını sağlar. 

Hava Geçirgenlik Seviyesi Neye Bağlı Olarak Değişir?

Kumaş Yapısı

• Dokuma özellikleri
• Warp sayısı
• Atkı sayısı
• İnç başına uç sayısı
• İnç başına atkı sayısı
• Kumaş alan yoğunluğu
• GSMCover faktörü
• Alan yoğunluğunun kaplama faktörünü değiştirme mukavemeti
• Sertliği
• Kararlılığı
• Gözenekliliği
• Filtreleme kalitesi
• Kumaşın aşınma direnci

Kumaşların kullanım alanları (su geçirmez kumaş, rüzgar geçirmez kumaş, kurşun geçirmez vb.) gereksinimlerde kullanım alanı bulur. 

İpucu : Hava geçirmez kumaş nasıl olur? sorusunun yanına ek olarak: Su geçirmez kumaş çeşitleri ve özellikleri hakkında kapsamlı yazımızı okumak için >>> “Su Geçirmeyen Kumaş Nedir?”

Kumaşın aynı sıkılığı altında, kumaşın hava geçirgenliği iplik yoğunluğu ile ters orantılıdır. Kumaşın dokusu açısından, aynı düzenleme yoğunluğu ve sıkılığı altında, hava geçirgenliği, düz dokuma ,dimi, saten, gözenekli yapı olarak sıralanır. Kısaca daha büyük bir hacim fraksiyonuna sahip kumaş daha düşük bir hava geçirgenliğine sahiptir.

Elyaf Özellikleri 

Büküm tipi, elyaf tipi (eğrilmiş veya şerit), elyafın boyutu (Doğrusal tokluk), elyaftaki bükülme faktörü, şerit tokluğu (uçlar ve uçlar) ve katlama, bir malzemenin hava geçirgenliğini etkileyen diğer malzeme parametreleridir.  Ayrıca, elyafın nem geri kazanımı hava geçirgenliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. 

Nemin geri kazanılmasıyla yün kumaş arttığında, elyafın radyal genişlemesi nedeniyle hava geçirgenliği önemli ölçüde düşer.  Elyafın yüzey şekli ve kesit şekli, şekil bariyerinin ve spesifik yüzey makinesinin artması nedeniyle hava akımının direncini artıracaktır. Elyaf ne kadar kısa olursa, sertlik ve ürün tüylülüğü olasılığı o kadar artar,  dolayısıyla hava geçirgenliği o kadar zayıftır. 

İplik Yapısı 

İpliğin yapısı ne kadar sıkı olursa, ipliğin içindeki penetrasyon o kadar az olur, ancak iplikler arasındaki penetrasyon o kadar büyük olur.  İpliğin malzemesi, bükümü ve düzgünlüğü geçirgenliğe katkıda bulunur.  Ring iplikçilik, Açık uçlu, Havalı tekstüre, kondenser eğirme yöntemleriyle üretilen iplik büküm, numara ve iplik yapısı malzeme türü ve miktarı kumaş hava geçirgenliğini etkilemektedir.   

Gözenek kesiti, gözenek derinliği veya kumaş kalınlığı ve birim alandaki gözenek sayısı gibi kumaştaki gözenek ile ilgili bazı önemli parametreler dikkate alınmıştır. 

Çevre Koşulları 

Sabit sıcaklık altında, kumaşın iç boşluklarını azaltan liflerin higroskopik genişlemesi nedeniyle bağıl nemin artmasıyla kumaşın hava geçirgenliği azalır ve bir miktar nem geçişi tıkayabilir.  Sabit bağıl nem altında, ortam sıcaklığı arttıkça kumaşın hava geçirgenliği artar. Çünkü ortam sıcaklığı yükseldiğinde bir yandan gaz moleküllerinin termal hareketi yoğunlaşarak moleküllerin difüzyonuna neden olur ve bu da geçirgenliği artırır.  Öte yandan, kumaşın bir bütün olarak termal genleşmesi, kumaşın geçirgenliğini arttırır.  

Diğer Unsurlar

Yukarıdakilerin yanı sıra malzemenin hava geçirgenliği de malzeme örtüsü ve malzeme geçirgenliği gibi parametrelere bağlıdır.  Malzemenin toplam örtüsü, kaplama ve dolgu liflerinin malzemenin gizlediği alana gizlediği oran alanı olarak bilinir.  Örgü türü, elyafın malzemede nasıl büküleceğine karar verir.  Örme şekli değiştirilerek malzemelerin hava geçirgenliği değiştirilebilir.  Elyafın ebadı değiştiğinde, aynı şey malzemenin elyafında da olur, dolayısıyla malzemenin geçirgenliği değişir. 

Kumaşlarda Gözenekliliği Etkileyen Faktörler 

• Malzeme tipi 
• “Çözgü-atkı” ipliklerinin doğrusal yoğunluğu 
• 3 Cm başına çözgü ve atkı yoğunluğu 
• Büküm faktörleri 
• Eğirme türü 
• Diş açma sisteminin farkı 
• Dikiş tipi 
• Biçim ve göreceli gözeneklilik 
• Dokuma çeşitleri
• Kalınlık ve ağırlık 

Teknik Kumaş Stratejileri

Gelişmiş kumaş üretim projesi, yeni kumaş konstrüksiyonları ile ilgili stratejiler geliştirmeyi gerektirir ve oradaki uygulamalara göre istenen son kullanım özelliklerine sahip olmalıdır. Özel kumaşlar hakkında öngörü elde edebilmek için, insan vücudu ve çevre arasındaki gözenekli bariyer hakkında tam bilgi ve anlayışa sahip olmamız gerekir. Bu, vücut sıcaklığını homeostaz aralığında tutmak için vücut ve çevre arasındaki ısı ve su buharı alışverişini desteklemelidir. 

Termo-fizyolojik korumanın yanı sıra kumaşlar, alevler veya konveksiyon ısısı, temas ısısı, radyant ısı ve ayrıca erimiş metal, sıcak gazlar ve buharların kıvılcım ve damlaları nedeniyle ısı korumasında da önemli bir rol oynar. 

Ayrıca kumaşlar, kullanıcıları mikro organizmalara, böcek ilaçlarına, kimyasallara, tehlikeli partiküllere ve radyasyonlara (radyoaktif partiküller, mikro meteorlar, X ışınları, mikrodalgalar, UV radyasyonu vb.) karşı korur. Hava ve su filtrelemeleri için filtreler, gürültü kirliliğine karşı ses emilimi ve izolasyon malzemeleri, tehlikeli gaz kirliliği için adsorpsiyon malzemeleri vb. olarak çevre korumasında da çok önemli bir rol oynarlar. 

Emme, desorpsiyon, filtreleme, drenaj, buhar iletimi, vb. İle ilgili belirtilen tüm uygulamalarda, insan veya çevreyi korumak için kumaş verimliliğini etkileyen temel yapısal parametre gözenekliliktir. Kuru haldeki kumaş, malzemenin iki fazlı bir ortam fiziksel özelliğidir ve malzemedeki boşluk alanının fraksiyonunu açıklar.

Gözenekli Kumaşlar

Gözeneklilik (veya boşluk hacim oranı) 0 ile 1 arasında değişen bir katsayı veya % 0 ile % 100 arasında değişen bir yüzde (katsayıyı 100 ile çarparak) olarak ifade edilir.  Matematiksel olarak gözeneklilik, toplam boşluk hacminin, lifli malzeme – katı bileşen ve hava – gaz (boşluk) bileşeni içeren boşluklardan oluşan toplam (veya yığın) gövde hacmine oranı olarak tanımlanır. 

Malzemenin gözenekliliği, temel yapısal elemanları örmek için gereken farklı imalat tekniklerinin bir sonucu olarak farklı gözenekli yapılara sahiptir, örn.  lifler, iplikler veya katmanlar, lifli bir düzeneğe dönüştürülür.  Kumaş gözenekliliği, mekanik mukavemet, ısıl direnç, geçirgenlik (rüzgara karşı direnç, nefes alabilirlik), emilim ve adsorpsiyon özellikleri (fitilleme, ıslanma), yarı saydamlık, kirlenme eğilimi, UV gibi kumaşların önemli fiziksel, mekanik, kimyasal ve termal özelliklerini güçlü bir şekilde belirler.  Işık penetrasyonu, ses emme yeteneği vb. 

Bu nedenle kumaşın gözenekli yapısı hakkında bilgi, bir ürünle ilgili farklı son kullanım koşulları altındaki davranışlarını tahmin etmek için kumaşları karakterize ederken önemli bir adımdır.  Bu nedenle, gözeneklilik bilinir ya da tahmin edilirse, yeni bir ürün geliştirilirken, istenen gözeneklilik parametreleri, gözeneklilik üzerinde etkisi olan kumaş yapısal faktörlerinin seçilmesi temelinde önceden ayarlanabilir ve bu şekilde numune üretim denemeleri azaltılabilir.   

Hava / sıvı erişilebilirliğine göre gözenek türleri silindirik gözenekli, şekilli gözenekli ,şekilli gözenekli şişe gözenekleri, geometrik olarak düzensiz enine kesit şekline sahiptir. 

Gözenek Tanımlayıcılar

Dört grup gözenek tanımlayıcı vardır: 

• Boyut
• Şekil
• Yön
• Yerleşim  

önemli parametreler olarak tanımlanır.

Gözenekler, aşağıdaki parametrelerle malzemenin bilinen bir gözenek geometrisi modeli ve yapısal parametreleri temelinde matematiksel olarak değerlendirilebilir:

• Gözenek Sayısı
• Gözenek Boyutu
• Gözenek Hacmi
• Gözenek Yüzey Alanı
• Gözenek Uzunluğu

Gözenekli bir yapının ideal bir geometrik modeline dayanarak, malzeme gözenekli yapının önemli bir parametresi olan gözenek boyutu dağılımı değerlendirilemezken, geometrik modeldeki gözeneklerin genellikle aynı boyutlarda olduğu varsayılır.  Böyle bir durum gerçek kumaşlarda nadiren ortaya çıkar.  Malzeme gözenekli yapıların ideal geometrik modellerine ve gözeneklilik parametrelerine ilişkin diğer hususlar, farklı kumaş türlerine odaklanacaktır. 

Tekstilde Hava Geçirgenliği

Kumaşlar farklı üretim teknikleri ile farklı elyaflı girdi malzemesi formları (veya yapısal eleman) kullanılarak üretilen ve dolayısıyla farklı gözenekli yapılara sahip olan düz tekstil malzemeleridir. 

Dokuma bir kumaş üç boyutlu bir oluşum olarak işlem gördüğünde, farklı tipte gözenekler tespit edilir. Bunları aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür: 

• Çözgü ve atkı iplikleri (mikro gözenekler, iplikler arası gözenekler) arasında yer alan gözenekler,
• İpliklerdeki elyaflar arasında yer alan gözenekler (mezo gözenekler, elyaf arası / iplik içi gözenekler),
• Liflerde bulunan gözenekler (mikro gözenekler, lif içi gözenekler). 

İplikler arası  gözeneklerin yapısı ve boyutları, dokuma yapısındaki iplik yapısı ve ipliklerin yoğunluğundan güçlü bir şekilde etkilenir.  

Her bir makro gözenekli, tüm uzunluğu boyunca kalıcı bir enine kesite sahip olan silindirik bir şekle sahip olan, tüp benzeri bir sistem şeklindeki makro gözenekli bir yapının ideal bir geometrik modeline sahiptir. Makro gözenekler dış yüzeye açılır ve aynı kesit alanına sahiptir. Çözgü veya atkı iplikleri ile ayrılırlar ve dokuma kumaş alanına eşit olarak dağılırlar. Çözgü yoğunluğu genellikle atkı yoğunluğundan daha büyük olduğundan, gözenek enine kesitinin eliptik şekli durumu temsil etmek için kullanılır. 

Kumaş konstrüksiyonu, ipliklerin ve bazen elyafların, kullanılan malzemeler ve yöntemlerle belirlenen özelliklere sahip bir kumaşa dönüştürülmesini içerir. Kumaşların çoğu, halihazırda dokuma veya örme gibi bazı örme yöntemleriyle üretilmektedir. 

Kumaşlarda Hava Geçirgenliği Teknolojisinin Geleceği

Tekstilin geleceği, kompozit tekstiller gibi çeşitli tekstil alanlarındaki gün geçtikçe meydana gelen yenilikler nedeniyle net olarak öngörülemiyor. Tekstildeki teknolojik arge çalışmalarına:

• Ortogonal Kumaşlar
• Kubbeli Kumaşlar
• Düğümlü Kumaşlar
• Aralayıcı Kumaşlar

gibi üç boyutlu kumaşlar örnek verilebilir. 3D kumaşlar çok yönlü fiziksel ve yapısal özelliklere sahiptir. Özel endüstriyel kumaşlarda, medikal teknolojide, havacılık uygulamalarında vb. çeşitli uygulama alanlarına sahiptir. 

Üç Boyutlu Kumaşlar:

• Dikiş İşlemi Prensibi
• Çok Katmanlı Prensip
• Ortogonal Prensip
• Açılı Kilit Prensibi
• Çift Yönlü Saçma Metodu

gibi üretim süreçleri açısından geniş yöntemlere sahiptir. 

Kompozit üretiminde kullanılan kumaşlar “preformlar” olarak adlandırılır. Güvenilirlik ve performans sağlamak için özel olarak tek kumaşlı bir sistem olarak tasarlanmıştır. 3D Preformlar, en uyumlu 2D kumaşlardan daha iyi görünüyor. 

Eğilme, gerilme, basma sertliği ve mukavemeti, esas olarak malzemelerdeki ipliklerin düzlem içi kıvrılmasının olmaması nedeniyle, benzer 2D dokuma veya örme kumaşlardan yapılanlara göre 3D preformlardan yapılan laminatlarda daha iyidir. 

Günümüzde, tekstil arge çalışanları (genellikle tekstil mühendisleri) “hava alan kumaşlar nasıl geliştirilebilir?, Polyester kumaş hava geçirgenliği nasıl yükseltilir?” gibi soruların cevaplarını bulmaya çalışıyorlar.