Karanlıkta Görünürlüğe Sahip Tekstil Ürünlerinin Üretimi

Karanlıkta Görünürlüğe Sahip Tekstil Ürünlerinin Üretimi


Karanlıkta Görünürlüğe Sahip Tekstil Ürünlerinin Üretimi


Özet

Bu çalışmada, karanlıkta görünürlük özelliği sağlayan malzemeler ve bunların tekstil ürünlerinde kullanımı incelenmiştir.


1. Giriş

Önceleri salt korunma ve örtünme amacıyla kullanılan tekstil ürünleri, daha sonra moda gibi insan ruhuna hitap eden güzellik amaçları için kullanılmıştır. Sanayi, moda olgusunun yanı sıra tüm dünyadaki global değişimlere ayak uydurmak üzere gelişmekte ve bu çerçevede hızla katma değeri yüksek ürünlere yönlenmektedir. Teknik ve akıllı tekstiller, katma değeri yüksek ürünler olup, bu ürünler son yıllarda kaydettikleri hızlı büyüme ile dikkat çekmektedir.


Teknik tekstiller, endüstride, uzay sanayinde, askeri alanda, denizcilikte, tıpta, inşaatta, jeotekstillerde, ulaştırmada ve ileri teknoloji uygulamalarında kullanılan fonksiyonellik gerektiren tekstil ürünleridir. Özel olarak tasarlanan, herhangi bir üründe, üretim yöntemi içinde veya yalnız başına belirli bir özelliği yerine getirmek amacıyla üretilen ve kullanılan malzemeler de "teknik tekstil” olarak tanımlanmaktadır. Teknik tekstiller; endüstriyel tekstiller, yüksek performanslı tekstiller, yüksek teknik tekstiller, geleneksel olmayan tekstiller, mühendislik tekstilleri diye de isimlendirilebilmektedir.


Büyüyen dünya nüfusu ve gelişmekte olan ülkelerde tekstil tüketiminin hızla artması, tekstil mamulleri için yeni kullanım alanlarının ortaya çıkması ve fonksiyonellik, çeşitlilik, performans, kullanıcı ve çevre dostu olmak gibi kullanıcı taleplerinin devamlı artması, tekstil üretiminde hem hacim hem de değer açısından artışlara yol açmaktadır.


Tekstil sektörünün en hızlı büyüyen alanı olan teknik tekstiller günümüzde tıp, taşımacılık, koruyucu giysiler, tarım, spor malzemeleri, paketleme, jeotekstiller, inşaat ve sanayi gibi birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Teknik tekstiller, öncelikle ısı, alev, erimiş metal sıçramaları, aşırı soğuk ve donma, radyasyon kaynakları ve benzerinden korunma hem sivil hem de askeri koruma uygulamaları için talep görmektedir. Talebi etkileyen şartları, özel çevresel tehlikeler, koruma derecesi, konfor seviyesi, giysilerin dayanıklılığı, estetik ve yasalar, tüketicinin olası tehlikelerin farkında olması ve benzeri sosyolojik faktörler oluşturmaktadır.


Gelişen teknoloji ile birlikte tekstil ürünleri içerisinde, insan vücudunu tehlikeli ortamlarda korumayı sağlayan tekstil yapıları önem kazanmaya başlamıştır. Kişinin, zararlı maddelerle, kötü çevre koşullarıyla karşılaşma riskini önlemek ve korunmasını sağlamak bu tekstil yapılarının üretilmesinde ana hedef olmuştur. Koruyucu tekstiller üretim miktarı yönünden teknik tekstiller içerisinde en küçük orandaki uygulama alanlarından birisidir. Ancak özellikle gelişmekte olan ülkelerde sanayileşme oranı arttıkça sağlık, güvenlik ve hijyenik standartların oluşturulması ve yaptırımların artması ile koruyucu özelliğe sahip kıyafetlere olan talep de artmıştır. Genel anlamda, koruyucu giysiler sekiz ana kategoride sınıflandırılabilir:


Termal Koruma Giysileri: Isıya, aleve, eriyen metallerin sıçramalarına, radyasyona ve aşırı soğuğa karşı koruma sağlayan elbiselerdir. Bu tip elbiseler, petrokimya ve elektrik işçilerince giyilen üniformalardan, dökümhaneler ve yüksek ısılarda çalışan diğer tesislerde giyilen elbiselere kadar değişen bir yelpazeye sahiptir.


Nükleer, Biyolojik ve Kimyasal (NBC) Uygulamalara Karşı Koruma Giysileri: Çoğunlukla askeri kullanım amaçlıdırlar. Bunlar çoğu zaman sentetik veya doğal elyaftan dokunmuş; ayrıca karbon elyaf ve köpükten oluşan çok katlı yapılardır.


Kimyasallara Karşı Koruyucu Giysiler: İnsana zarar veren kimyasallara karşı koruma sağlayan elbiselerdir.


Mekaniksel Koruma Giysileri: Kesilme, yırtılma, aşınma ve metal sıçramaları gibi zararlara karşı korunmak için kullanılmaktadır. Tüm bunların sağlanabilmesi için giysilerin yüksek mukavemetli tekstil liflerinden yapılması gerekmektedir.


Elektrikten Koruyucu Giysiler: Elektromanyetik ve elektrostatik olarak 2 ayrı grupta incelenen elektrikten koruyucu giysiler elektrik zararlarından korunmak için kullanılırlar. Yüksek voltajla çalışan kişiler, kesinlikle güç tutuşur, mukavim ve konforlu iletken koruma giysilerini tercih etmelidirler.


Temiz Oda Giysileri: Bu isimle adlandırılan giysiler, çevreyi insandan kaynaklanan kirliliklerden koruyan giysilerdir.


Radyasyona Karşı Koruyucu Giysiler: Xışını ile çalışanlar, kanser tedavi merkezlerinde çalışanlar ve iyonlaştırılan radyasyona maruz kalan diğer ortamlarda çalışan işçiler için Yüksek Görünürlüğe Sahip Giysiler: Bu giysiler de koruyucu giysiler olarak ele alınmaktadır. Temelde üç ayrı tip olarak incelenmektedir (Güder ve Dikidaş, 2012).

 

Yüksek Görünürlüğe Sahip Giysiler

İnsanoğlunun kendini, çeşitli tehlikelerden, soğuktan, sıcaktan ve diğer doğa olaylarından korunma ihtiyacı varoluşunun ilk günlerinden günümüze kadar güncelliğini korumuştur. Yüksek görünürlüğe sahip materyaller de öncelikli olarak korunma ihtiyacından yola çıkılarak geliştirilmiştir. Bu materyaller, günlük hayatta bisiklet tekerlekleri, yol işaretleri, trafik levha ve işaretlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Aktif giysi, spor kıyafeti, çocuk giysileri, aksesuarlar, şapka, üniforma, ayak ve kol bantları, sırt çantası gibi çeşitli tekstil ürünlerinde kullanılan malzemeler, gece çalışmak zorunda olan yol çalışanları, trafik polisleri, itfaiye erleri yanında, yayalar ve bisiklet binicileri ile yoğun yaşam temposu nedeniyle spor ve yürüyüş yapmaya gece vakit bulabilen sporcular, evcil hayvanını gezdiren kişiler için, güvenlik sağlayarak, hayatı kolaylaştırmaktadır (Şekil 1).

 

Şekil 1. Yüksek görünürlüğe sahip malzeme içeren ürünler

 

Yüksek görünürlük özelliği tekstil ürünlerine:

• Reflektive (yansıtıcı) ve floresans malzemeler,

• Fotoluminesant malzemeler ile kazandırılabilmektedir. Reflektive (yansıtıcı) ve floresans malzemeler, herhangi bir dış kaynaktan yayılan ışıkla karşı karşıya kaldıklarında ışık yaymaktadır. Floresans ailesine ait olan iplikler, floresan renklerinin yoğunluğuna göre karakterize edilmektedir.

Fotoluminesant malzemeler, doğal güneş ışığının enerjisini veya yapay elektrik enerjisini absorbe etme ve depolama ve daha sonra karanlıkta görünür ışık formunda yavaşça dışarıya verme yeteneği ile karakterize edilmektedir. Absorbe etme, depolama ve ışık verme döngüsü pratik olarak sonsuz bir şekilde gerçekleşmektedir. Fotoluminesant malzemeler aslında enerji soğurmasıyla uyarılmakta ve kararsız hale geçmektedir. Atom veya moleküller, kazandıkları bu enerjiyi atarak eski hale dönmek istemektedir. Bu sırada sistemden bir ışık yayınımı gözlenmektedir. Uyarılma ve ışık yayınımı şeklinde gerçekleşen bu olay genel olarak "Luminesans” şeklinde adlandırılmaktadır (Kaya ve Karasu, 2010; Shim ve ark., 2004).

Fosfor (ZnS:Cu), katı bir forma sahip luminesans malzeme çeşididir. Uzun süreli yeşil ışık yayan malzeme olarak geçtiğimiz yüzyılın başından beri bilinmektedir fakat kullanıldığı uygulamalarda sağladığı parlaklık ve sürekliliği sınırlıdır. Çoğu fosfor ve luminesans malzemeler, transparan mikro kristal temel yapı ile bir aktivatörden oluşmaktadır. Aktivatörler, ana yapı içerisine belirli bir miktarda dağıtılmıştır (Kaya ve Karasu, 2010; Shim ve ark., 2004). Luminesans mekanizmasının oluşumundan esasen aktivatörler sorumludur. Diğer safsızlıklar yani yardımcı aktivatörler bazı durumlarda ana kristal içinde yer alan aktivatörleri çözmek için gereklidirler. Hem aktivatörler hem de gerektiğinde yardımcı aktivatörler yüksek sıcaklıklarda pişirme süresince ana kristalin yapısına girmektedir.

Fosforun, görünürlük etkisi birkaç saatten daha fazla korunamamakta ve fosforesans parlaklık kolaylıkla bozulmaktadır. Dolayısıyla, parlaklığın sürdürülebilmesi için radyoaktif elementler ZnS:Cu fosfor esaslı boyalara bazen ilave edilmekte, böylece fosfor radyoaktif ışından yayılan enerjiyi verebilmektedir; ancak radyoaktif elementlerin işlenme ve yok edilme prosedürü çok güçtür ve birçok problemle karşılaşılmaktadır (Kaya ve Karasu, 2010).

Karanlıkta görünürlük özelliğini, toprak elementleri (rare earth) luminesant malzeme olarak adlandırılan aktif metal tuz kristalleri de sağlamaktadır. Europiyum (Eu) ve disporsiyum (Dy) ile aktive edilmiş toprak alkali stronsiyum alüminat sistemindeki fosforlar sahip oldukları birçok üstün özellikten dolayı yoğun ilgi görmektedir (Yan ve ark., 2012; Song ve Chen, 2007) ve görünür ışık bölgesinde oldukça etkilidir. Klasik fosforlar ile karşılaştırıldıklarında, yüksek ışıma şiddeti, renk saflığı, uzun ışıma suresi, kimyasal kararlılık, güvenli olma ve radyasyon içermeme bakımından daha üstündürler.

SrAl2O4, SrAl12O19, Sr2Al6O11 ve Sr4Al14O25 fazları SrOAl2O3 sisteminde iyi bilinen dört ana kristaldir. Son yıllarda Eu+2 ve Dy+3 katkılanmış SrAl2O4 ve Sr4Al14O25 fosforları üstün özellikleri sayesinde araştırmacıların ilgisini çekmektedir (Kaya ve Karasu, 2010). Yüksek görünürlüğe sahip materyaller öncelikli olarak korunma ihtiyacından yola çıkılarak geliştirilmiştir.

Bu materyaller, başta koruyuculuk olmak üzere kostümlerde, dekorasyonda, gece sosyal yaşamda, savunma sanayinde, ulaşımda, gece işlerinde, günlük hayatta bisiklet teker lekleri, yol işaretleri, trafik levha ve işaretlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bununla birlikte, son yıllarda luminesant malzemelerin sadece görsel efekt amacıyla ev tekstilinde, evin içini aydınlatan perdeler, koltuklar, masa örtüleri, banyo perdeleri, paspasları, yatak örtüleri, cibinliklerde de kullanımı görülmektedir. Karanlıktan korkan çocuklar için eğlenceli ve parlayan pijamalar da, göze hoş görünen tişört elbise vb. çocuk ve yetişkin giyiminde, fantezi amaçlı gecelik ve iç çamaşırlarında, dekor olarak iç ve dış mekanlarda, cam mozaik, çini, taş, kum, boya, inşaat sektöründe, reklam ve güvenlik malzemesi olarak kullanım örnekleri de bulunmaktadır (Şekil 3).

Tehlike anında zaman çok büyük bir önem teşkil etmektedir. Zamanla hız ters orantılıdır ve ne kadar hızlı hareket edersek o kadar kısa zamanda tehlikeden kurtulabiliriz. Hızlı hareket edebilmek için gidilecek yerin bilinmesi ve kolay ulaşılabilir olması gerekmektedir. Önceden alınmış birtakım önlemlerle bu sağlanabilmektedir. Belli durumlarda fotoluminesant malzemeler, karanlıkta ışık yayarak hızlı hareket edebilmeye yardımcı olmaktadır. Fotoluminesant malzemelerle yapılan işaret levhaları karanlıkta yön bulmamıza yardımcı olmaktadır. Acil çıkış levhalarına uygulanarak insan hayatına büyük katkıda bulunmaktadır. Yön göstermede parlayan levhaların yanı sıra merdivenlere, kapılara, tırabzanlara, halılara, pencerelere, kapı kollarına vb. yerlere karanlıkta parlama özelliği uygulanmaktadır. Karanlıkta kullanımın yanında kötü hava koşullarında da yüksek görünürlüğe ihtiyaç duyulmaktadır. Yağmurlu, sisli havalarda ve dumanlı ortamda görülmesi zor yerlerde fotoluminesant malzemeler hayatımıza kolaylık sağlar.

Fotoluminesant Malzemelerin Tekstil Sektöründe Kullanımı

Fotoluminesant malzemeler, tekstil sektörü açısından günümüzde büyük bir öneme sahiptir. Bunun başlıca sebebi bu malzemelerin katma değerinin yüksek olması ve insan hayatına getirdiği kolaylıklardır. Teknik tekstil malzemesi olarak kullanılan fotoluminesant içerikli malzemeler karanlık bir ortamda rahat görünürlük sağlamaktadır. Bu özellik, ürüne estetik görünümünün yanında, çeşitli tehlike durumlarında koruyuculuk sağlayabilmektedir. Örneğin, halı gibi bir ürünün görünür ışık yayması ile daha hızlı bir şekilde tehlike durumundan uzaklaşılabilir. Elektriğin kesilmesi durumunda veya karanlık ortamlarda yön bulmayı kolaylaşabilmektedir. Öte yandan, ışığın olmadığı kapalı alanlarda (ev, otel, büro, vb.) göremediğimiz eşyalara çarpma tehlikesiyle karşılaşılabilmektedir. Başta çocuklar ve engelli insanlar için çarpma tehlikesi ile meydana gelecek yaralanmalar oldukça önemlidir. Bu nedenle, söz konusu çarpma tehlikesi ve zararlar parlayan malzemelerle çok aza indirilebilir. Yine bu malzemeler, doğa sporlarında kamp yerlerini görme konusunda yardımcı olabilmektedir.

Fotoluminesant malzemeler, tekstil boya ve baskı boyaları olarak lif, iplik ve kumaş şeklindeki tekstil ürünlerine boya baskı, kaplama ve laminasyon gibi tekniklerle uygulanabilmektedir (Shim ve ark., 2004). Ancak, herhangi bir tekstil yüzeyine söz konusu metotlarla fotoluminesant malzemelerin aplikasyonu ürünün sertliğini arttırmakta ve özellikle giysi konforunu olumsuz etkilemektedir. Bununla birlikte, gerek ürün üretimi gerekse de kullanım sırasında meydana gelen aşınma ve yapılan yıkama işlemleri sonucu karanlıkta görünürlük özelliği azalmaktadır. Bu nedenle, son yıllarda fotoluminesant maddeler ile tekstil lif üretiminde kullanılan polimerler karıştırılmakta ve lif üretimi sonrasında görünürlük özelliği elde edilmektedir. Özellikle, fotoluminesant pigmentler termoplastik polimere %5’e kadar karıştırılmaktadır.

2. Deneysel Çalışma

Bu çalışmada, fotoluminesant malzeme içeren tekstil ipliklerinin karanlıkta görünürlük özelliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, curtisium fotoluminesant malzeme içeren polyester iplikleri (150 denye*2 katlı) temin edilmiş ve 2 x 2 cm büyüklüğünde bir beyaz karton üzerine düzenli bir şekilde sarılmıştır. Hazırlanan numune, yapay UV ışık altında 5 dakika bekletilerek şarj edilmiştir. Daha sonra, numuneler karanlık bir ortama alınıp, ışık şiddeti 4IN1 MultiFunction Environment Meter lüksmetre ile ölçülmüştür (Güder ve Dikidaş, 2012).

3. Araştırma Bulguları

Şekil 4’te, fotoluminesant malzeme içeren iplik numunelerinin 5 dakika şarj olduktan sonra verdikleri ışık şiddeti ve karanlıkta ışık verme süresi görülmektedir. Fotoluminesant malzemeler, güneş ışığı ve yapay ışık gibi birçok ışık türünü emebilir özelliğe sahiptir. Bu enerji, daha sonra tekrar yayılan insan gözünün ışık olarak algıladığı enerjilerdir. Bu malzemeler, güneşte ve yapay ışık türlerinde tam olarak  şarj edildikten sonra karanlık ortamda belirli bir saat süreyle açıkça görünen ışık vermekte ve parlamaktadır. Şekil 4’de verilen eğride görüldüğü gibi iplik numuneleri gözle görülen ve lüksmetre ile ölçülebilen bir ışık vermektedir. Fotoluminesant malzeme içeren tekstil iplikleri 5 dakikalık UV ışık altında bekletme veya diğer bir deyişle şarj işlemi sonrasında karanlıkta ışık verme özelliğine sahiptir. Öte yandan, Şekil 4’te verilen eğri incelendiğinde ipliklerin ışık verme şiddeti zamanla azalmaktadır.

İplikler içerisinde, depolanan ve enerji olarak taşınan ışık kaynakları karanlık ortamda ilk dakikalarda en yoğun parıltı üretmekte ve bir süre sonra bu parıltı kademe kademe azalmaktadır. Özellikle ilk birkaç dakika sonrasında ışık şiddeti önemli miktarda azalmaktadır. Daha sonra ışık şiddetindeki azalma daha yavaş gerçekleşmektedir. Yaklaşık olarak 9 dakika sonrasında ışık şiddeti önemli derecede azalmaktadır; ancak, çalışmada kullanılan cihazın ölçüm aralığında olmadığı için kalan ışık miktarı ölçülememektedir. Bununla birlikte, çalışmada ışığın çok uzun bir süre yok olmadığı gözlenmemiştir. Öte yandan, numune tekrar ışık altında bırakıldığında veya şarj edildiğinde tekrar karanlıkta ışık vermeye devam etmektedir. Bu döngü sonsuz bir şekilde devam etmektedir.

Bu çalışma öncesinde farklı ışık türleri ve şarj süreleri ile denemeler yapılmıştır. Denemeler sonrasında, parlama miktarı ve süresinin ışık türüne bağlı olduğu ancak şarj süresine bağlı olmadığı belirlenmiştir. Şarj süresi arttıkça parlama miktarı ve süresi değişmemektedir. Tekstil ürünü içerisinde kullanılan fotolüminesant malzeme miktarı gerekli şarj süresi, parlama miktarı ve süresini belirlemektedir (Yılmaz ve ark., 2013; Güder ve Dikidaş, 2012).

4. Sonuçlar

Günlük hayatımızda, ışığın olmadığı alanlarda çarpma, düşme tehlikesi veya yangın, elektrik kesilmesi gibi tehlike anlarında yön bulmada zorluk çekebilmekteyiz. Fotoluminesant malzemeler, belirli bir süre güneş veya herhangi bir yapay ışık altında beklediğinde karanlıkta insan gözüyle açıkça görülebilen ışık vermekte ve görünürlük özelliği sağlamaktadır. Bu malzemelerin ürettiği parıltı her ne kadar bir süre sonra kademe kademe azalsa da güneş veya yapay ışık kaynağında bırakıldığında tekrar ışığı depolayıp, karanlıkta ışık verebilmektedir. Deneysel bölümde de belirtildiği gibi, ışık altında bekletme süresi oldukça kısa olup, fotolüminesant malzeme miktarına bağlı olarak parlama süresi birkaç dakika veya saat olabilmektedir. Fotoluminesant malzemeler koruyuculuk özelliği yanında, kullanıldığı ürüne farklı bir görünüm kazandırdığı için estetik amaçlı olarak da çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır.