Hava üfleme yöntemiyle hibrit hepa filtre üretimi ve karakterizasyonu /
Yazar: DİCLE AYÇA ERTEK KİRAZ
Danışman: PROF. DR. METİN YÜKSEK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Sanayileşme ve kentleşmenin hızla artmasıyla doğal kaynakların kirlenmesiyle özellikle hava kirliliği artmaktadır. Bu kirlilik havadaki makro ve mikro boyuttaki parçacıklardan kaynaklanmaktadır. Katı ve sıvı halde olabilen parçacıklar insan vücuduna hava yoluyla girerek çeşitli solunum yolu rahatsızlıklarına sebep olmaktadır. Boyutlarıyla yaklaşık 100nm olan virüs gibi mikron boyutunda canlıların etkisinden korunmak için havanın etkili olarak filtrelenmesi gerekmektedir.
Ülkemizde ve dünyada, şehirleşme ve nüfusun kontrolsüz artmasıyla fabrikalar artık şehir içlerinde kalmaya başlamıştır. Pandemi sebebiyle insanlar daha fazla kapalı ortamda bulunmaya başlamıştır. Bu sebeple insanların bulundukları ortamlarda temiz havaya erişimleri azalmaktadır. Bu sebeple kapalı alanlarda Hepa filtrelerin kullanımı sağlanmalıdır. Hepa filtreler günümüzde daha da önem kazanmaktadır.
Küresel iklim değişikliğinden kaynaklı ülkemizin de içinde bulunduğu coğrafya ısınmakta ve özellikle metropollerde hava sıcaklığı mevsim normallerinin üzerinde oluşmaya başlamıştır. Bu sebeple insanların ev ortamlarında klima ihtiyacı ve ev tipi klima kullanımında artmaktadır.
Covid- 19 virüsünün de yaygın olduğu günümüz döneminde havada asılı duran 0.3 mikrona kadar mikron altı taneciklerinin filtrelenmesinde Hepa filtreler kullanılmaktadır. Bu tezde hibrit hepa filtre üretimi yapılmıştır. Bu filtrede dokusuz tekstil yüzeyi kumaşlar arasına hava üfleme yöntemiyle (solution blowing) nano yüzey kaplama yönteminin kullanılmasıyla üretilmiştir.
Üç katmandan oluşacak olan hepa filtrenin ara katmanına nano yüzey üst ve alt katmanına dokusuz tekstil yüzeyi kumaşın gelmesi ile elde edilmiştir. Hepa filtreler tüm hastaneler, temiz odalar, farmakoloji (ilaç sektörü) gıda üretim sektörü gibi alanlarda kullanılmaktadır. Tıbbi operasyon odaları, yoğun bakım servisleri, izolasyon odaları ve biyolojik tesislerde HEPA filtre kullanımı büyük önem taşır.
Bununla birlikte COVID- 19 pandemi koşullarının hayatımıza girmesiyle HEPA filtrelerin günlük hayatta kullanımı giderek yaygınlaşmıştır. AVM'ler, merkezi havalandırma kullanılan yüksek katlı rezidans-ofis projeleri, Covid- 19 pozitif hastaların taşınmasında kullanılan negatif basınçlı hasta taşıma sedyeleri hatta ticari yolcu uçakları pandemi sürecinde HEPA filtrelerin kullanım alanları arasında yerini almıştır.
Hava filtreleri yakaladıkları partikül büyüklüğüne göre kaba, ince ve hassas olmak üzere üç kategoriye ayrılmaktadır. Kaba ve ince partiküllerin yakalanmasında kullanılan filtreler EN 779 standardında (Genel Havalandırma İçin Partikül Hava Filtreleri) tanımlanmıştır. EN 779 standardında kaba ve ince filtreler yakalanan partikül ağırlığına ve partikül tutma verimine göre sınıflandırılmıştır. Kaba, orta, ince mikrofiber filtreler genellikle 2-40 μm aralığında mikrofiberden ergitme üfleme, filament serme (spunbond) ve ıslak serme yöntemleri ile üretilir ve büyük taneciklerin filtrelenmesinde kullanılır. Kaba ve ince filtreler genellikle klimalar, otomobil kabin ve motor filtreleri gibi hassas olmayan yerlerde kullanılmaktadır. Ayrıca çok küçük partikül, toz ve organizma varlığının önemli olduğu yerlerde kullanılan hassas filtrelerden hemen önce kullanılmaktadır.
Küçük fiber çapına sahip, kesit alanı büyük, rijit ve mukavemetli spunbond mikrofiber filtrelerin nanofiber tabaka kaplamaya elverişli olduğu ve optimum filtreleme sağladığı belirlenmiştir. Küçük çaplı nanofiberlerin ince tabaka, büyük çaplı nanofiberlerin kalın tabakalı kaplanması filtreleme performansını arttırmaktadır. Nanofiber tabaka kaplama ağırlığının artması ile performansın yükseldiği ve kritik bir değerden sonra filtrenin tıkanarak ömrünü tamamladığı tespit edilmiştir.

Abstract:
With the rapid increase in industrialization and urbanization, the pollution of natural resources, especially air pollution, is increasing. This pollution caused by macro and micro particles in the air. These particles, which can be in solid and liquid phase, enter the human body through the air and cause various respiratory diseases which protected from the effects of small creatures like viruses are about 100nm size in the air must filter effectively.
In our country and in the world, with the urbanization and the uncontrolled increase in the population, the factories have started to stay in the cities. Due to the pandemic, people have started to be in more closed environments. For this reason, people's access to fresh air in their environments decreases. For this reason, it should provide with Hepa filters in closed areas. Hepa filters are getting more important nowadays.
Due to the global climate change, the geography including our country is getting warmer and the air temperature has started to occur above the seasonal normal, especially in the metropolises. For this reason, the need for air conditioners in people's home environments and the use of home air conditioners are increasing.
It used to filter submicron particles up to 0.3 microns suspended in the air in today's era when the Covid-19 virus is also common. In this thesis, the hybrid hepa filter will produce by combining the air blowing method (solution blowing) between nonwoven fabrics by using the nano surface formation method.
It will obtain by the inclusion of nonwoven fabric on the upper and lower layers of the nano surface of the hepa filter, which will consist of three layers. Hepa filters are all hospitals, Clean rooms, Pharmacology (pharmaceutical industry) Food production industry.
The use of HEPA filters is significant in medical operation rooms, intensive care services, isolation rooms and biological facilities.
However, with the introduction of the COVID-19 pandemic conditions into our lives, the use of HEPA filters in daily life has become increasingly common. Shopping malls, high- rise residence-office projects using central ventilation, negative pressure patient transport stretchers used to transport Covid-19 positive patients, even commercial passenger planes have taken their place among the usage areas of HEPA filters during the pandemic process.
Air filters divided into three categories as coarse, fine and sensitive according to the particle size they capture. The filters used to capture coarse and fine particles defined in the EN 779 standard (Particulate Air Filters for General Ventilation). In the EN 779 standard, coarse and fine filters classified according to the particle weight and particle retention efficiency. Coarse, medium and fine microfiber filters produced from microfiber in the range of 2-40 μm by melt blowing, spunbond and wet laying methods and used for filtering large particles. Coarse and fine filters used in non-sensitive areas such as air conditioners, automobile cabin and engine filters. In addition, it uses just before precision filters used in places where the presence of small particles, dust and organisms is important.
It has been determined that spunbond microfiber filters with small fiber diameter, large cross-sectional area, rigid and durable are suitable for nanofiber layer coating and providing optimum filtering. Thin layer coating of small diameter nanofibers and thick layer coating of large diameter nanofibers increase filtration performance. It has been determined that the performance increases with the increase in the weight of the nanofiber layer coating, and after a critical value, the filter clogs and completes its life.