Kumaşların oluşturduğu dalama (kaşındırma) hissinin objektif olarak ölçümünü sağlayan yeni bir test cihazı

Gamze SÜPÜREN MENGÜÇ Ege Üniversitesi Emel Akın Meslek Yüksekokulu Bornova – İzmir / Türkiye

Nilgün ÖZDİL Ege Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü Bornova – İzmir / Türkiye

ÖZET

Kumaşların insan cildinde oluşturduğu kaşındırma hissi (kumaş dalaması), genel bir ifade ile “kumaşların duyusal özelliği” içerisinde incelenen bir kumaş tutum parametresidir.
Son yıllarda, çevresel koşullar (artan stres ,cilt hassasiyeti vb) ve tekstil ürünlerine yönelik beklentilerin değişmesi nedeniyle giysilerin duyusal konforu giderek daha da önem kazanan bir konu haline gelmiştir. Daha yüksek giysi konforu sağlayan tekstil ürünlerinin bu özelliğinin tespit edilebilmesi, tüketicilerin bu nitelikli ürünleri tercih etme eğilimlerine de etki etmektedir. Günümüzde konfor özelliği iyileştirilmiş tekstil ürünlerinin performanslarının ölçümüne yönelik olarak çeşitli cihaz ve yöntemler bulunmakla birlikte, gerek tüketici ve üreticiler gerekse bilimsel alanda hala yeni ölçüm sistemlerine yönelik büyük bir arayış söz konusudur. Günümüze kadar yapılmış olan çalışmalar incelendiğinde, kumaşların insan cildinde oluşturduğu kaşındırma özelliğinin daha çok subjektif olarak incelendiği görülmektedir. Ancak subjektif değerlendirmelerde elde edilen sonucun, değerlendirmeyi yapan kişinin özelliklerine göre (yaşı, cinsiyeti vb. parametreler) değişkenlik göstermesi sebebiyle, bu özelliğin objektif olarak ölçümünün önemli bir ihtiyaç olduğu göze çarpmaktadır. Bu makalede, kumaşların dalama özelliği, bu özelliğe sebep olan faktörler ve kumaşların dalama özelliğinin objektif olarak ölçümünü sağlamak üzere geliştirilen yeni ölçüm cihaz hakkında kısa bilgi verilmektedir. Keywords: Kumaş kaşındırması, kumaş dalaması, cilt iritasyonu, test cihazı

GİRİŞ

Bir kişinin kendisini giysinin içinde ve o andaki çevresel şartlarda, fizyolojik, psikolojik ve fiziksel açılardan dengede, nötr ve memnun hissetmesi şeklinde tanımlanan “Giysi konforu” (Utkun, 2014; Sweeney ve Branson, 1990; Li, 2001; Liao, 2011) ısıl konfor, duyusal konfor, psikolojik konfor ve vücut hareketi konforu olmak üzere dört ana başlık altında incelenmektedir (Marmaralı ve Oğlakcıoğlu, 2013).

Barker (2002) tarafından duyusal konforun yumuşaklık, pürüzsüzlük, ıslaklık ve kaşındırma gibi birçok his tarafından belirlendiği belirtilmiştir (Barker, 2002; Kaplan, 2009; Dündar, 2008).

Genel bir tanımla duyusal konfor, insan cildi ile tekstil malzemesinin teması sonucu ortaya çıkan duyguların memnun edici olması ile ilgili bir durumdur. Yüksek duyusal konfor özelliğinin sağlanabilmesi için ciltle temas eden giysinin, hoş bir dokunma hissi yaratacak bir yapı ve esnekliğe sahip olması, kaşıntı ve alerjiye neden olmaması gerekmektedir (Marmaralı ve Oğlakcıoğlu,2013). Bu noktada giysi tasarımı ve kumaş yapısı büyük önem taşımaktadır (Yılmaz, S., 2008; Yıldırım, 2013)

Kumaş yapısı içerisinde ele alınması gereken en önemli özelliklerden birisi de kumaşı oluşturan liflerdir. Her ne kadar lif özellikleri kumaşların dalama özelliği üzerinde oldukça etkili olsa da, bu özelliğin giysinin üretiminde kullanılan elyaf türü ile ilişkili olmadığı belirtilmektedir. Başka bir ifadeyle, kullanılan materyalin yün, tiftik gibi doğal ya da akrilik gibi kimyasal liflerden üretilip üretilmemesinin bir önemi olmamaktadır. Herhangi bir doğal veya kimyasal lif, uygun koşullar oluştuğunda dalama hissi oluşturabilmektedir (Safley, 2010, Mengüç et al.2015).

Literatürde yer alan çalışmalar incelendiğinde hayvansal lif ya da çeşitli sentetik lif içeren giysilerin dalama özelliklerine ilişkin çeşitli araştırmaların bulunduğu görülmektedir. Bunların büyük bölümünün özellikle hayvansal lif içeren kumaşların özelliklerinin incelenmesi üzerine yapılmış olduğu görülmektedir.

Lif özelliklerine yönelik gerçekleştirilen araştırmalardan elde edilen sonuçlara göre, liflerin eğilme davranışının, kumaşların dalama özeliğini etkilemektedir. Yüzeyden çıkan lif uçlarının eğilme yükünün azalması ile kumaşların dalama özelliğinin de azalacağı, lif çapı ve yüzeyden çıkan lif uçlarının uzunluğunun eğilme kuvvetini etkileyen en önemli faktörler olduğu ifade edilmektedir (He and Wang, 2002; Garnsworthy et al., 1988; Mayfield, 1987, Süpüren Mengüç, 2012, Özdil ve Süpüren, 2012).

He ve Wang (2002), düzensiz ya da üniform olmayan liflerde eğilme-burulma davranışını inceledikleri çalışmalarında, lif çapındaki varyasyonların üniform olmayan liflerin eğilme davranışlarını önemli derece etkilediğini ortaya koymuşlardır. Varyasyon arttığında, kritik eğilme yükünün azaldığı, efektif uzunluk ve ortalama çap değerlerinin bu değeri etkileyen önemli faktörler olduğu tespit edilmiştir.

Naylor (2003)’a göre, verilen bir kumaş türü için, kumaşın birim alanına düşen kaba elyaf uçlarının sayısı kumaşın sağladığı cilt konforunun bir göstergesini oluşturmaktadır. Böylece, kritik çaptan daha geniş çapa sahip tüm lif uçları kumaşın sağladığı cilt konforunun belirlenmesinde eşit rol oynamaktadır. Lif uzunluğunun, kumaşın birim alanına düşen elyaf ucu sayısını etkilemesi açısından, cilt konforu üzerinde sadece küçük bir etkisi bulunmaktadır.

Boos et al. (2001), Akdeniz ikliminde yetiştirilen koyunların farklı mevsimlerde hasat edilmesiyle elde edilen yün liflerinden üretilen örme kumaşların dalama özelliği ve tutum özelliklerini incelemişlerdir. Çalışmalarında, lif ucu çap değeri ile kumaşların dalama özelliği arasında önemli bir korelasyonun bulunduğu; kumaşların tutum özelliklerinin belirlenmesinde ise ortalama lif çapı değerinin daha baskın rol oynadığı ifade edilmiştir.

2. KUMAŞ KAYNAKLI DALAMA HİSSİNİN OLUŞUMU

Dalama, kumaş ile cildin birbirleriyle teması sonucu ortaya çıkmaktadır. Araştırmalar, insanlar tarafından algılanan dalamanın, cilt yüzeyine etkiyen mekanik uyarılardan kaynaklandığını ortaya koymaktadır. Bu uyarılar, kumaş yüzeyinden çıkan ve eğilmeksizin en az 100 mgf büyüklüğündeki kuvveti taşıyabilen ve böylelikle cilt yüzeyindeki acı reseptörlerini etkileyebilen lif uçlarından kaynaklanmaktadır (Ao et al., 2007; CSIRO, 1988; Naylor et al., 1992). Eğer kumaş yüzeyindeki dirençli lif uçlarının yoğunluğu belirli bir dereceye ulaşırsa dalama sorunu ortaya çıkmaktadır. Ancak yine de, dalama özelliği gösteren kumaşların cilt yüzeyinde dalama etkisi oluşturabilmesi için cilt ile kumaşın 5 cm2’den daha yüksek bir temas alanının olması gerekmektedir. Böylelikle sinir uçları uyarılarak dalama etkisi oluşturabilmektedir. Bu noktada lif uçlarının kumaş yüzeyindeki dağılımları, lif uçlarının eğilme davranışları, uzunlukları ve incelikleri, cilt ile kumaşın etkileşimi büyük önem taşımaktadır. Şekil 1’de, “d” ve “e” ile gösterilen lif uçları ciltteki sinir uçlarını uyarmakta ve dalama etkisi oluşturmaktadır. Ancak “a” ile gösterilen lif ucu bu uyarıyı yapamamaktadır. Bunun sebebi, lif ucunun uzunluğunun, temas aralığına eşit ya da az olmasıdır. Lif ucunun uzunluğu, temas aralığından biraz daha uzun olduğunda (b lifindeki durum), lif ciltte yeterince uyarı oluşturamadığında dalama oluşmamaktadır. Lif ucunun uzunluğunun, dikkate değer derecede uzun olduğu durumda (c lifindeki durum), liflerin eğilme deformasyonlarının yüksek olması sayesinde cilt yüzeyinde yeterli basıncı oluşturamamakta, dalama etkisi oluşmamaktadır (Ao et al., 2007). (Şekil 1)

Kumaş dalaması, kumaş yüzeyindeki lif uçlarının acı reseptörlerini harekete geçirecek ölçüde cilde bastırması sonucunda oluşmaktadır. Ciltte yer alan farklı duyu reseptörleri, cilt ve kumaş etkileşimi sonucunda çeşitli hislerin algılanmasını sağlamaktadırlar. Bu reseptörler, dokunma, ısıl ve acı olarak sınıflandırılabilmektedir.

Cilde temas eden giysilerin kişide oluşturduğu hisler, kumaşın bu duyu reseptörleri (alıcıları) ile etkileşimine bağlı olarak değişmektedir. Kumaşların yüzey özellikleri, bu hisler üzerinde önemli bir etkiye sahip olmaktadır. Bazı kumaşlar, cilt rahatsızlığına ya da dalamaya sebep olan yüzey uyarıcıları içermektedir.

Dalama, kumaş yüzeyindeki yüksek yük taşıyan lif uçlarının cilt yüzeyine, acı reseptörlerini harekete geçirecek ölçüde bastırması sonucunda oluşmaktadır. Kumaş kaynaklı olarak oluşan dalama hissinin algılanmasını sağlayan duyu alıcıları, cilt yüzeyine oldukça yakın bulunmaktadırlar. Bu alıcıların yanıtları, acıdan ziyade, düşük seviyeli dalama hissi şeklindedir. Kumaşların dalaması nedeniyle oluşan deri reaksiyonları giysinin cilde temasından bir saat ya da birkaç saat sonra görülebilmektedir.

Özel bazı duyusal uyarıcılara (ışık, ses, titreşim vb.) karşı hassasiyet değişimlerinin belirlenmesinde, her bir kişinin o hissi algılaması için uyarıcının alacağı en düşük eşik değeri ölçülmektedir. Bu amaçla 28 erkek ve 27 kadından oluşan ve yaşları 20-60 arasında değişen bir grup denek üzerinde yapılan araştırmalarda, erkeklerin kadınlara göre daha az hassas olduğu ve yaştaki artış ile dalama hassasiyetinin düştüğü tespit edilmiştir (Safley, 2010).

Yünlü kumaşların dalama özellikleri kumaş yapısı içerisindeki liflerin inceliklerinden etkilenmektedir. Lifler kalınlaştıkça, dalama olasılığı da artmaktadır. Lif uzunluğu da aynı zamanda, kumaşın birim alanındaki lif ucu sayısını etkilemesi açısından dalama özelliği üzerinde etkili olmaktadır (Woolmark Company, 2020).

Eğer kumaşın % 5’i, 30 mikronu aşan lif çapına sahip liflerden oluşuyor ise, kumaş cildi dalamakta ve kaşındırma hissi oluşmaya başlamaktadır (Bishop, 1996; Özçelik Kayseri vd., 2012). Safley (2010), çapı 22 mikronu aşan lifler içeren kumaşlarda dalama faktörünün ortaya çıktığını ifade etmiştir (Safley, 2010).

3. KUMAŞ DALAMASININ ÖLÇÜMÜ İÇİN GELİŞTİRİLEN YENİ ÖLÇÜM SİSTEMİ
Literatürde, kumaşların sebep olduğu kaşındırma hissinin objektif olarak ölçümü üzerine yapılmış çalışmalar ve alınmış patentler bulunmakla birlikte, geliştirilen ve ticari olarak yaygınlaşma imkanı bulan bir cihaz bulunmamaktadır. Bu nedenle bu önemli eksikliği gidererek giysi konforuna yeni bir yaklaşım kazandıracak bir ölçüm sistemi üzerinde çalışmalar yapılmıştır.

Kumaş dalamasının sebeplerinin analiz edilmesi ve bu subjektif özelliğin objektif olarak ölçümü üzerine yapılmış olan çalışmaların incelenmesinin ardından, mevcut sistemlerden farklı olarak çalışan yeni bir cihaz tasarımına gidilmiştir.

Geliştirilen yeni sistemde, kumaş yüzeyinde dalamaya sebep olan sert, kısa ve kalın liflerin oluşturduğu batma kuvvetinin özel ölçüm başlıkları yardımıyla tespit edilmesi sağlanmaktadır. Hazırlanan bu başlıklar üzerine yerleştirilen özel tırnaklar sert liflerle temas ettiğinde yüksek bir sürtünme kuvveti meydana gelmektedir. Yumuşak lif uçları bu etkiyi oluşturamamaktadır.

Geliştirilen cihazda dairesel bir hareket ile ölçüm yapılmaktadır. Ancak bu ölçüm sırasında yapılan harekette ölçüm başlığı hiçbir şekilde kumaş üzerine bir baskı uygulamayıp yalnızca başlık üzerindeki tırnakların liflerin arasına indirilmesi ve tırnakların hareket ettirilmesiyle kumaş üzerinde yer alan ve dalamaya sebep olan liflerin oluşturacağı batma kuvvetinin ölçümü sağlanmaktadır. Bu nedenle ölçülecek tekstil yüzeyinin kalınlığı ne olursa olsun ölçüm yapılabilmektedir. Cihazda özel bir numune tutucu ile çalışılmakta ve bu tasarım vasıtasıyla oldukça ince gömleklik kumaşlardan, kaban kumaşına ve bebek bezlerine kadar geniş bir yelpazede farklı kalınlık ve gramajlardaki kumaş tiplerinin test edilmesi mümkün hale getirilmiştir. Cihazda dokuma, örme ve dokusuz yüzey yapısındaki tüm kumaş tiplerinde çalışmak mümkündür. (Şekil 2)

Cihazdaki ölçüm başlığı üzerine yerleştirilecek ve yüzeyden çıkan liflerle temas ederek onların eğilme rijitliğine göre titreşim oluşturacak tırnaklar oldukça ince olup, kumaşın tamamıyla değil, yalnızca yüzeyindeki liflerle temas etmektedir. Dolayısıyla ölçüm oldukça hassas yapılabilmektedir. Bu esnada tırnakların liflerin arasına dalma pozisyonu özel bir sistem yardımıyla kontrol edilebilmektedir. Ayrıca, testin başlan- gıcında ve test süresince tırnakların pozisyonu görüntülenebilmekte ve kaydedilebilmektedir.

Cihazın yüksek ölçüm hassasiyetinin yanı sıra, küçük deney alanı ve küçük deney numunesiyle çalışmaya imkan sağlama avantajı bulun- maktadır. Cihazın potansiyel kullanım alanlarından biri olan yün ve özel hayvansal lif içeren ürünlerin pahalı malzemeler olması sebebiyle, bu malzemelerle çalışan üretici ya da tüketicilerin testler için büyük numunelerle çalışmak istememeleri sebebiyle bu özel tasarıma gidilmiştir. Piyasadaki bu beklentiyi de göz önüne alarak geliştirilen cihazda 50 cm2 alana sahip kumaş numuneleriyle test gerçekleştirilmektedir.

Cihazda yük ölçüm bölgesinin fiziksel darbelere karşı korunabilmesi için özel bir koruma sistemi kullanılmıştır. Ayrıca, yine bu bölgenin numunenin yerleştirilmesi sırasında ortaya çıkabilecek fiziksel darbelere karşı korunmasını arttırabilmek için özel numune tutucu yerleştirme sistemi kullanılmaktadır.

Cihazda kullanılan ölçüm başlığı, test öncesinde cihazın üst bölgesine bir mıknatıslı yatak kullanılarak sabitlendiğinden ağırlığının bir önemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla, dalamayı sağlayacak lif uçlarının oluşturacağı kuvvet dalgalanmasının daha hassas ölçümü mümkün hale gelmektedir.

Cihazın geliştirilmesi sürecinde, farklı lif tiplerini içeren kumaşlar kullanılarak yapılan ölçümlerden elde edilen sinyaller incelenerek bir veri bankasının oluşması sağlanmıştır. Bu kapsamda 70 farklı tip kumaş kullanılarak 40 jüri üyesi tarafından bu kumaşların subjektif olarak dalama derecelerinin değerlendirilmeleri sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen cihazdan elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Dokuma ve örme kumaşlar için geliştirilen farklı başlıklardan elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde, oldukça yüksek korelasyon katsayısının bulunması, cihazın subjektif bir kumaş tutum özelliğinin objektif olarak ölçülebilmesini sağlayan yeni bir ölçüm yöntemi olarak önerilmesini mümkün kılmıştır.

TEŞEKKÜR

Bu proje TUBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) tarafından 116M300 numaralı TUBİTAK 1001 Projesi kapsamında desteklenmiştir. Desteği ile bu cihazın geliştirilmesine olanak sağlayan TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız. Proje çıktısı cihaza ilişkin patent başvurusu 2019 yılı başında gerçekleştirilmiş ve buluşa ilişkin fikri hakların kullanımı yapılan protokol kapsamında Aralık 2019 itibarıyla PRO-SER Ltd. Şti. firmasına devredilmiştir.

KAYNAKLAR | LITERATURE

1. Ao, L., Tang, W., Yang, Y. and Yu, C., 2007, The analyzing and simulating of the ınteraction between skin and fabric, Proceedings of the Sixth International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Hong Kong, 19-22 August.
2. Barker, R. L., 2002, From Fabric Hand to Thermal Comfort: The Evolving Role of Objective Measurements in Explaining Human Comfort Response to Textiles. International Journal of Clothing Science and Technology, 14, 3/4, 181-200.
3. Bishop, D.P.,1996, Fabric: Sensory and Mechanical Properties, The Textile Institute, Textile Progress, UK, Volume: 6, No:3,
4. Boos, A.G. De, Naylor, G.R., Slota, I.J. and Stanton, J., 2001, The Effect of the Diameter Characteristics of the Fibre Ends on the Skin Comfort and Handle of Knitted Wool Fabrics, International Wool Textile Organisation, Technology & Standards Committee Commercial Technology Forum, Nice Meeting, November 2001, Report No: CTF 01.
5. CSIRO Division of Wool Technology, 1988, Prickle and its Prevention, Textile Asia, 19(5):95-99.
6. Dündar, E., Çeşitli Selülozik İpliklerden Üretilen Örme Kumaşların Performanslarının Karşılaştırılması, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mart 2008 , https://polen.itu.edu.tr/bitstream/11527/4583/1/8410.pdf
7. Garnsworthy, R. K., Gully, R. L.. Kandiah, R. P., Kennis, P., Mayfield, R. J., and Westerman, R. A., 1988, Understanding the Causes of Prickle and Itch from the Skin Contact of Fabrics, Austr. Textiles, 8(4):26-29.
8. Mayfield, R.J., 1987, Preventing Prickle, Textile Horiz., 7(11):35-36.
9. He, W. and Wang, X., 2002, Mechanical Behavior of Irregular Fibers: Part III: flexural Buckling Behavior, Textile Research Jour- nal,72:573-578.
10. Kaplan, S., 2009, Kumaşların Mekanik Özelliklerinden Ve Geçirgenlik Özelliklerinden Yararlanılarak Giysi Konforunun Tahminlen- mesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Şubat.
11. Li Y., 2001, The Science of Clothing Comfort. Textile Institute Publications, Textile Progress, 31(1/2), Manchester, UK.
12. Liao X, Hu J, Li Y, Li Q, Wu X. 2011, A Review on Fabric Smoothness-Roughness Sensation Studies”. Journal of Fiber Bioenginee- ring & Informatics, 4 (2), 105-114.
13. Marmaralı, A., Oğlakcıoğlu, N., 2013, Giysilerde Isıl Konfor, 11. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 17-20 Nisan/İzmir, 1957-1963. 14. Mert, E., Oğlakçıoğlu, N., Bal, Ş., Marmaralı, A., 2014, Effects of Calendering and Milling Processes On Clothing Comfort Proper- ties of Suit Fabrics, Tekstil ve Konfeksiyon 24(2), pp.212-218
15. Mengüç, G.S., Özdil, N., Hes, L., 2015, Prickle and Handle Properties of Fabrics Produced from Specialty Animal Fibers, Textile Research Journal, Vol. 85(20) 2155–2167
16. Naylor, G.R.S., Veitch, C.J. and Mayfield, R.J., 1992, Fabric-evoked prickle, Textile Research Journal, 62(8):487-493.
17. Naylor, G., 2003, A Measured Approach Aids Wool Comfort, Farming Ahead, No. 143 December, pp. 50-51.
18. Özçelik Kayseri, G., Özdil, N., Süpüren Mengüç, G., 2012, Chapter: 9, Sensorial Comfort Of Textile Materials, Woven Fabrics, Prof. Han-Yong Jeon (Ed.), ISBN: 978-953-51-0607-4,pp:235-266.
19. Özdil, N., Süpüren, G., 2012, Bazı Özel Hayvansal Liflerden Elde Edilen İpliklerden Üretilen Kumaşların Özellikleri Üzerine Bir Araştır- ma, Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi, Proje No: 09-MÜH-064
20. Safley, M. “The Wool Industry Faces a Prickly Question: Are People Allergic to Wool?” http://www.merrill.org/alabamaalpacas/ library/WoolIndustry.pdf (Erişim Tarihi: 06 Şubat 2010), https://www.woolfestival.com/articles/are-people-allergic-to-wool.htm (Erişim Tarihi: 09 Şubat 2020)
21. Süpüren Mengüç, 2012, Bazı Özel Hayvansal Liflerden Elde Edilen İpliklerden Üretilen Kumaşların Özellikleri Üzerine Bir Araştırma, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (Doktora Tezi), Bornova-İzmir
22. Sweeney, MM, Branson, DH. “Sensorial Comfort, Part I: A Psychophysical Method for Assessing Moisture Sensation in Clothing”. Textile Research Journal, 60(7), 371-377, 1990.
23. Utkun, E., 2014, Giyim Konforunun Tahminlenmesinde Yapay Sinir Ağları Sistemlerinin Kullanımına Yönelik Bir Literatür Araştırması, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(7), 272-280, doi: 10.5505/pajes.2014.29491
24. Yıldırım, N., 2013, Yıkama İşleminin Farklı Tipte Denim Kumaşların Fiziksel ve Termofizyolojik Konfor Özellikleri Üzerine Etkilerinin İncelenmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayseri
25. Yılmaz, S., 2008, Üç Boyutlu Örme Kumaşlar. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri.
26. Woolmark Company, www.wool.com (Erişim Tarihi: 09.02.2020)

İnceleyin

The future is in technical textiles

Technical textiles, which take place in our lives in a wide range of areas from ...