Polyester kumaşların ısı yalıtım ve solar özelliklerinin aerojel kaplama yöntemiyle geliştirilmesi
Improvement of thermal insulation and solar properties of polyester fabrics with aerogel coating method
Yazar: ATİKE KÖKEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KANIK
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Tekstil malzemeleri yapılan araştırmalar ve teknolojik gelişmelerin etkisiyle önemli bir dönüşüm içerisindedir. Son yıllarda güç tutuşurluk, su geçirmezlik, ısı yalıtımı, antibakteriyellik gibi önemli teknik ve fonksiyonel özellikleri sağlayan teknik tekstillere olan ihtiyaç ve ilgi giderek artmaktadır. Teknolojik gelişmelerin ışığında yeni malzemelerin geliştirilmesi teknik tekstillerin yaygınlaşmasında ve üretilmesinde önemli bir itici güç olmuştur. Aerojeller, gelişimi özellikle 1990 yılları sonrasında hızlanan, süper yalıtım malzemesi olarak bilinen önemli bir malzemesidir. Aerojeller dünyadaki en düşük yoğunluğa ve ısı iletim katsayısına sahip katı maddeler olarak tanımlanmaktadırlar. Tekstil endüstrisinde de fonksiyonel ve teknik tekstillerin elde edilmesinde aerojel kullanım çalışmaları devam etmektedir.

Bu tez çalışmasının temel amacı aerojel tozlarının kaplama prosesinde katkı maddesi olarak kullanımıyla kumaşların ısı yalıtım özelliklerinin geliştirilmesi ve ilgili parametre etkilerinin incelenmesidir. Bu amaçla kaplama patlarında katkı maddesi olarak silika aerojel tozları kullanılarak silindir üzeri rakle yöntemi ile polyester kumaşlar üzerine kaplama işlemleri uygulanmıştır. Çalışmalar kapsamında fiksaj sıcaklığı ve süresi, kaplama binder türü ve konsantrasyonu, silika aerojel tanecik boyutu ve konsantrasyonu, kaplama kalınlığı ve kaplama katmanlarının etkisinin incelenmesine yönelik kaplamalar yapılmıştır. Kaplanan kumaşların birim alan ağırlıkları, kumaş kalınlık değerleri, birim alana aktarılan kuru madde miktarı, sarılık indeksi, ısı iletim katsayısı, ısıl direnç katsayısı ve solar özelliklere ait sonuçlar değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar; çalışılan binder türleri arasında en uygun etkinin saf akrilik ve poliüretan bazlı binderler ile sağlandığını ve binder konsantrasyonunun yükselmesiyle birlikte özellikle ısı iletim katsayısının düştüğünü ortaya koymuştur. Öte yandan tez çalışmasının temel unsuru olan aerojellerin ısı yalıtımına olumlu etkisinin olduğu, konsantrasyon ve partikül büyüklüğü arttıkça ısı iletim katsayısının azaldığı, solar yansıtma değerlerinin ise azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Kaplama kalınlığının ve katman sayısının da aeroejelli kaplamalarda ısı iletim katsayısının kör kaplamalara kıyasla daha düşük olduğu görülmüştür. Kumaş üzerine aktarılan aerojel miktarının arttırılmasıyla ısı yalıtımına katkı sağlanmaktadır.

Abstract:
Textile materials are in an important transformation through the researches and the technological developments. In recent years, the need and interest in technical textiles, which provide important technical and functional properties such as flame retardancy, water resistance, thermal insulation has been increasing. The development of new materials has been an important driving force in the spread and production of technical textiles. The development of aerogels accelerated especially after the 1990s and is an important insulation material known as super insulation material. Aerogels are defined as solid materials with the lowest density and lowest thermal conductivity coefficient in the world. In the textile industry, studies on the use of aerogel in the production of functional and technical textiles are continuing.

The main purpose of the thesis is to improve the thermal insulation values of fabrics by using aerogel powders as additives in the coating process and to examine the effects of related parameters. For this purposes, coating processes were applied on polyester fabrics by using the knife on roll method by using silica aerogel powders as an additive in coating pastes. The coatings were made to examine the effect of fixation temperature and time, coating binder type and concentration, particle size and concentration of silica aerogel, coating thickness and coating layers. The mass per unit area, thickness, dry add-on, yellowness index, thermal conductivity and solar properties of the coated fabrics were evaluated. The results revealed that the most suitable effect among the binder types examined was achieved with pure acrylic and polyurethane based binders, and with the increase of the binder concentration, especially the thermal insulation coefficient decreased. Besides, it has been observed that aerogels have a positive effect on thermal insulation values, as the concentration and particle size increase, the thermal conductivity and the solar reflectance properties decrease. Also the coating thickness and coated layers of the fabric are another promoting factor of the aerogels insulation affect. By increasing the amount of aerogel transferred onto the fabric by coating thickness and/or layers, it contributes to thermal insulation.