ofıs koltukları için 3-boyutlu örme kumaş yapılarının geliştirilmesi

XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
OFIS KOLTUKLARI İÇİN 3-BOYUTLU ÖRME KUMAŞ YAPILARININ
GELİŞTİRİLMESİ
Simge Sakin1, Nida Oğlakcıoğlu2, Birkan Salim Yurdakul1
1
2
Sun Tekstil A.Ş., Ar-Ge Departmanı
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü
simge.sakin@suntekstil.com.tr
ÖZET
Son zamanlarda kişilerin uzun zaman oturarak çalışmalarından dolayı, ofis koltuklarından konfor açısından
beklentiler önemli ölçüde artmıştır. Bu beklentilerden yola çıkarak, çalışma kapsamında koltuklarda kullanılan
mevcut süngerlere (poliüretan köpüklere) alternatif olacak ve yüksek performans özellikleri sunacak 3-boyutlu
örme kumaş yapılarının geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: 3-boyutlu kumaş, konfor, ofis koltuğu, poliüretan köpük, sünger
1. GİRİŞ
Son yıllarda iş hayatında çalışma sürelerinin ve özellikle de bilgisayar başında geçirilen
sürenin artması, kişilerin uzun zaman geçirmek durumunda kaldıkları koltuklardan
beklentilerini artırmıştır. Bu da, çalışma ortamlarının iyileştirilmesi ve çalışma konforunun
artırılmasına yönelik araştırmaları beraberinde getirmiştir. Yapılan araştırmalar, vücut sağlığı
ve ergonominin en önemli beklentiler olduğunu ve farklı tasarımlarla geliştirilen ofis
koltuklarının bu beklentileri büyük oranda karşıladığını ortaya koymuştur [1, 2, 3].
Kogawa ve arkadaşları (2007), kol kısımlarına iki adet hava düzesi yerleştirilerek
tasarladıkları havalandırmalı ofis sandalyelerinin, katılımcıları 27ºC’de konforlu tuttuğunu
gözlemlemişlerdir [1, 2]. Watanabe ve arkadaşları (2009), izotermal hava akışı sağlamak
amacıyla sırt ve oturak bölgelerine fan yerleştirmiş olan havalandırmalı sandalyelerin konfor
üzerine etkilerini incelemişlerdir. Çalışmanın sonucunda kabul edilebilir üst sınırın 30°C
olduğu belirlenmiştir [2]. Suzuki I. ve arkadaşları (2010) yapmış oldukları çalışmada, standart
ofis koltuğu ve “Cool Chair” kullanarak adlandırdıkları yeni tasarımlarını subjektif olarak
değerlendirmişler ve ortam sıcaklığındaki artışa bağlı olarak kişilerin soğutulmuş koltuğu
kullanma oranlarının arttığını belirlemişlerdir. Ayrıca, standart ofis koltuğu kullanıcılarına
göre yeni tasarımı kullananların ısıl konfor seviyelerinin daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır
[3].
Piyasada ofis koltuklarında genel olarak kullanılan malzeme poliüretan köpüktür.
Poliüretanlar köpük şeklinde, poliol ve izosiyanatın karışımı sonucu elde edilmektedirler.
Ayrıca katkı malzemesi olarak köpürtücü eleman, katalizör ve silikonlar da kullanılmaktadır
[9]. Ancak bu ürünler, sahip olduğu düşük hava geçirgenliği, sertlik, zamanla parçalanma gibi
bazı dezavantajlar nedeniyle kişinin kullanım konforunu olumsuz yönde etkilenmektedir.
Ayrıca yanma sırasında çevreye zararlı gazlar açığa çıkarmakta ve yok edilmeden önce diğer
maddelerden ayrıştırılması gerekmektedir. Bu da poliüretan köpüğün geri kazanımını oldukça
karmaşık bir hale getirmektedir [10]. Termofizyolojik özellikleri, sıkıştırılabilirlikleri ve
rezilyansları zayıftır, yıkama-kurutma özellikleri kötüdür ve zamanla parçalanmaktadır [8].
Tüm bu olumsuzluklar göz önüne alındığında, bu ürünlere alternatif farklı malzemelerin
371
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
kullanımı önem kazanmaktadır. Bu noktada nefes alabilirliği, geri dönüştürülebilir olması,
yüksek konfor özellikleri, hafifliği gibi özellikleri ile 3-boyutlu kumaşlar öne çıkmaktadır.
Gerçekleştirilen bu çalışmanın amacı, piyasada kullanılan konvansiyonel ürünlere alternatif
olarak; üstün performans özelliklerine sahip özel ofis koltuklarının geliştirilmesidir. Bu
amaçla, ofis koltukları için uygun olacak şekilde 3-boyutlu bir kumaş yapısı tasarlanarak,
kalınlık, sıklık, iplik özellikleri gibi bazı üretim parametreleri değiştirilerek çeşitli alternatif
koltuk yapıları üretilmiştir.
3-Boyutlu kumaşlar, iki ayrı tekstil yüzeyinin bir bağlantı ipliği veya tabakası ile bağlanması
sonucu oluşan üç boyutlu tekstil yüzeyleridir (Şekil 1). 3-Boyutlu kumaşlar ile ilgili ilk
patent, 1868 yılında Matthew Townsend tarafından alınmıştır [4]. Bu kumaşlar, yapıları
sayesinde takviye malzemesi olarak kullanılabilmeleri, tek bir adımda şekillendirilebilmeleri
ve teknik liflerle çalışma imkanı sunmalarının yanı sıra düşük maliyet, yüksek üretim miktarı
ve geniş desen yelpazesinden dolayı son yıllarda oldukça dikkat çekici hale gelmişlerdir [5,
6]. Özellikle yüksek hava geçirgenliği ve enine yönde sıkıştırılabilirliği (Şekil 2), bu
kumaşlara fonksiyonel giyim ve teknik uygulamalar için kullanım olanağı sağlamaktadır [6].
Dış yüzey
Monofilament
Bağlayıcı iplik
Dış yüzey
Şekil 1. 3-Boyutlu çözgülü örme kumaş yapısı
Şekil 2. a) 3-Boyutlu kumaş hava geçirgenliği
b) 3-Boyutlu kumaş sıkıştırılabilme dayanımı
3-Boyutlu kumaşlar, kullanım yerlerine ve istenen özelliklere göre dokusuz yüzey, dokuma,
çözgü örmeciliği ve atkı örmeciliği yöntemleri ile üretilebilmektedir [4]. 3-Boyutlu
kumaşların spesifik özellikleri şu şekilde sıralanabilir [4, 7]:
 Hava geçirgenliği ve nefes alabilirlik,




Nem, ısı geçirgenliği ve absorbsiyonu,
Çok iyi fizyolojik ve ısıl konfor,
İyi sıkıştırılabilme dayanımı,
Deri ile temasta yumuşak tuşe sağlama,
 Ayarlanabilir tamponlama (darbeyi karşılama) ve geri dönebilme kapasitesi,
 Fonksiyonel materyaller ile birleştirilebilme imkanı,
372
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
 Hafiflik,
 Düşük üretim maliyeti.
Bu çalışma kapsamında çözgülü örme tekniği ile geliştirilen 3-boyutlu kumaş yapıları
incelenmiştir. Bu yapıların başlıca kullanım alanları şöyle özetlenebilir [8]:








Otomotiv ve diğer taşıma araçları
Ev tekstili
Medikal, hijyen ve sağlık bakımı
Jeotekstiller
İnşaat mühendisliği yapı ve konstrüksiyon
Spor ve günlük giyim
Çevresel koruma, filtreleme ve temizleme
Güvenlik ve korunma
2. MATERYAL METOT
Bu çalışma, farklı kalınlıklarda %100 poliester 3-boyutlu kumaşlar geliştirilmiştir. Geliştirilen
kumaşlar farklı yoğunluk ve kalınlıktaki poliüretan köpükler ile karşılaştırmalı olarak
değerlendirilmiştir.
Kullanılan malzemelere ait bilgiler Tablo 1 ve Tablo 2’de yer almaktadır.
Tablo 1. 3-Boyutlu kumaş özellikleri
3D Kumaş Yapısı
İki Yüzey Açık
Kumaş Kalınlığı
(mm)
7
8
10
5,25
5,25
5,25
Monofilament Çapı
(mm)
0,243
0,243
0,243
5,25
5,25
6,25
0,243
0,243
0,25
May Sayısı
12
13
20
Tablo 2. Poliüretan köpük özellikleri
Yoğunluk
Poliüretan Köpük
16
16
28
28
32
32
35
Kalınlık
(mm)
12
23
20
50
10
140
140
Kumaşların üretimi için Ames Tekstil bünyesinde bulunan Karl Mayer RD6 raşel çözgülü
örme makinesi (Şekil 4) kullanılmıştır. Makinede 6 adet yatırım rayı bulunmaktadır. Makine
inceliği 12 olup, makine genişliği 138 inçtir.
373
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
Şekil 4. RD6 Raşel çözgülü örme makinesi
3. BULGULAR VE DEĞERLENDİRME
Çalışmanın birinci aşamasında, farklı kalınlılarda üretilen 3-boyutlu kumaş yapıları ile farklı
yoğunluklarda poliüretan köpüklerin sıkıştırılabilirlik özellikleri değerlendirilmiştir (Tablo 3).
İkinci aşamasında, 3-boyutlu kumaş piyasasında yaygın olarak kullanılan 10 ve 20 mm
kalınlıklarındaki kumaşlar ile ofis koltuklarında geniş bir kullanım oranına sahip olan 32
kg/m3 yoğunluklu poliüretan köpükler performans açısından karşılaştırılmıştır (Tablo 4). Son
olarak da, farklı kalınlıklardaki 3-boyutlu kumaşlar ile farklı yoğunluk ve yumuşaklığa sahip
çeşitli poliüretan kumaşların hava geçirgenliği değerleri test edilmiştir (Tablo 5).
Tablo 3. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpüklerin sıkıştırılabilirlik test sonuçları
3-BOYUTLU KUMAŞ
POLİÜRETAN KÖPÜK
Yoğunluk (kg/m3)
Kalınlık (mm)
Sıkıştırılabilirlik
16
7
23,37
8
18,87
10
12,52
12
11,88
13
11,18
20
7,14
12
2,04
28
23
3,19
20
4,75
50
5,12
32
140
3,12
35
140
3,94
Sıkıştırılabilirlik testleri DIN EN ISO 3386-1 standardına göre gerçekleştirilmiştir (Tablo 3).
Bu test ile 3-boyutlu kumaşları ve poliüretan köpükleri %40’ına kadar sıkıştırabilmek için
harcanan kuvvet belirlenmiştir. Yapılan testler, 3-boyutlu kumaşların sıkıştırılabilirlik
değerlerinin poliüretan köpüklere göre daha yüksek olduğunu ve bu kumaşların kuvvet
karşısında daha fazla direnç gösterdiğini ortaya koymuştur.
Tablo 4. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpük performans testi karşılaştırması
Kumaş
Kalınlığı
(mm)
SIKIŞTIRILABİLİRLİK
TESTİ
(kpa)
KALICI
DEFORMASYON
TESTİ
(%)
KALINLIK
(%)
SERTLİK
(%)
20
7,14
24,87
15
12,6
10
14,83
20,99
27,2
39
4,2
5,4
Poliüretan
Köpük
(32 D - 10)
PERFORMANS TESTİ
3,7
3,96
8,3
374
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
DIN EN ISO 1856 standardına uygun olarak gerçekleştirilen kalıcı deformasyon testinde
(Tablo 4), kalınlıklarına göre tek kat, çift kat veya çoklu olarak yerleştirilen malzemeler,
kalınlıklarının %50’sine kadar sıkıştırılarak 70 0C’de 22 saat bekletilmektedirler. Elde edilen
sonuçlarda polüretan köpüğün 3-boyutlu kumaşlara göre daha iyi performans gösterdiği, 3boyutlu kumaşların sıcaklık ve sıkıştırma etkisi ile deformasyonunun kolaylaştığı
belirlenmiştir.
Poliüretan köpüklerin performansları belirlemek için uygulanan ve 750 N kuvvet altında
80000 vuruş ile gerçekleştirilen kalınlık ve sertlik testleri göz önüne alındığında, bu yapıların
kalınlık azalmasının %5’ten, sertlik azalmasının ise %20’den az olması beklenmektedir. 3boyutlu kumaşların bu testlere göre performansları incelendiğinde ise her iki kalınlıktaki
yapının da kalınlık azalmasının beklentiyi karşılamadığı; ancak sertlik azalmasında 20 mm’lik
kumaşın %20 değerinin altında kaldığı tespit görülmüştür.
Tablo 5. 3-Boyutlu kumaş ve poliüretan köpük hava geçirgenliği test sonuçları
3-BOYUTLU KUMAŞ
POLİÜRETAN KÖPÜK
Yoğunluk (kg/m3)
28
45
Kalınlık (mm)
7
8
10
12
30
(Sert)
30
(Yumuşak)
30
(Yumuşak)
Hava
(l/dm2/dk)
5972,4
5832
6159
5959,8
534,6
342,6
391,2
Geçirgenliği
DIN EN ISO 9237 standardına göre gerçekleştirilen hava geçirgenliği test sonuçları
incelendiğinde, 3-boyutlu kumaşların hava geçirgenliğinin poliüretan köpüğe oranla çok
yüksek değerlerde olduğu tespit edilmiştir.
4. SONUÇ
Elde edilen sonuçlar, 3-boyutlu kumaşların konfor açısından poliüretan köpüklere göre
oldukça avantajlı olduğunu; sertlik özelliğinin farklı kumaş kalınlıkları ile sağlanabileceğini;
ancak kalıcı deformasyon performansının farklı kumaş tasarımları ile mümkün olabileceğini
göstermiştir. Bu nedenle, çalışmanın devamı olarak farklı monofilament açıları ve farklı
monofilament sıklıkları denenerek daha stabil kumaş yapıları ile ofis koltuklarına uygun
olabilecek yüksek performanslı yapıların geliştirilmesi planlanmaktadır.
5. KAYNAKLAR
[1] KOGAWA Y., NOBE T. ve ONGA A., 2007, Practical Investigation of Cool Chair in
Warm Offices, Proceedings of Clima 2007 WellBeing Indoors.
[2] PASUT W., ZHANG H., KAAM S., ARENS E., LEE J., BAUMAN F. ve ZHAI Y.,
2012, Effect of a Heated and Cooled Office Chair on Thermal Comfort, The Second
International Conference on Building Energy and Environment.
[3] SUZUKI I., WASHINOSU K. ve NOBE T., 2010, Adaptive Effect to Thermal Comfort of
Cool Chair in ZEB Office, Proceedings of 7th Windsor Conference: The Changing Context of
Comfort in an Unpredictable World.
375
XIII. Uluslararası İzmir Tekstil ve Hazır Giyim Sempozyumu
2 – 5 Nisan 2014
[4] ERTEKIN G., MARMARALI A., 2010, Sandviç Kumaşlar, Tekstil Teknolojileri
Elektronik Dergisi, Cilt: 4, No: 1, s. 84-98
[5] PAUL P., GON D. P., 2010, Knitted Spacer Fabric – Manufacturing Techniques and
Application,
http://www.fibre2fashion.com/industry-article/31/3032/knitted-spacer-fabricmanufacturing-techniques-and-application1.asp
[6] LIU Y., HU H., ZHAO L., LONG H., 2012, Compression Behaviour of Warp Knitted
Spacer Fabrics for Cushioning Applications, Textile Research Journal, Vol. 82, Issue 1, pp.
11-20
[7] MECIT D., ROYE A., 2009, Investigation of a Testing Method for Compression
Behavior of Spacer Fabrics Designed for Concerete Applications, Textile Research Journal,
Vol. 79(10), pp. 867-875
[8] D. GOPALAKRISHNAN, Knitted Fabrics for Industrial Applications, Sardar
Vallabhbhai Patel Institute of Textile Management
[9] ÇOBANOĞLU E., 2008, Otomotiv Endüstrisinde Yer Alan Poliüretan Parçaların
Üretiminde Kullanılan Kalıpların Yüzey Özelliklerinin Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi,
Sakarya, s. 4-10
[10] P. GÜLŞAH, Ç. FATMA, 2008, Recyclable Spacer Fabrics for Automotives, AATCC
Review, pp. 32-36
[11] YIP J., NG S., 2008, Study of Three-Dimensional Spacer Fabrics: Physical and
Mechanical Properties, Journal of Materials Processing Technology, 206, pp. 359-364.
376