FBE- Tekstil Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Konu "Akustik Tekstiller" ile FBE- Tekstil Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAkustik Uygulamalar İçin Nanolifli Resonant Membran(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-03-1) Küçükali Öztürk, Merve ; Nergis, Fatma Banu ; 10141547 ; Tekstil Mühendisliği ; Textile EngineeringGünlük yaşantımızda ciddi bir çevresel kirlilik olarak değerlendirilen gürültü, Dünya Sağlık Örgütü'nce halk sağlığını etkileyecek bir sorun olarak tanımlanmaktadır. Trafik, sanayi, inşaat ve halka açık işyerleri gibi kaynakların sebep olduğu çevresel gürültülerin yanı sıra, havalandırma sistemleri, büro makineleri ve beyaz eşya gibi kapalı kaynaklar nedeniyle ortaya çıkan gürültü, insan sağlığı için giderek artan bir sorundur. İlgili araştırmalar incelendiğinde uygun malzemelerin seçilmesi halinde, gürültü seviyesinde azalmaların mümkün olabileceği görülmektedir. Tekstil malzemeleri gözenekli ve lifli yapıları sayesinde, akustik performans gösterecek potansiyele sahiptirler. Literatür çalışması ve ticari ürünler üzerine yapılan inceleme ve araştırmalar neticesinde, akustik uygulamalara yönelik tekstil malzemelerinin ağırlıklı olarak orta ve yüksek frekanslarda ses yutumu sağlayabildiği görülmektedir. Öte yandan, bu tip malzemelerin gereken performansı gösterebilmesi için yüksek kalınlık değerlerinde üretilmesi gerekmektedir. Bu noktadan hareketle, düşük frekanslarda ses yutumu sağlayabilecek ve nispeten düşük kalınlık değerlerinde yeni malzemelerin geliştirilmesine duyulan ihtiyacı karşılamak üzere nanolifli membranlardan faydalanılabileceği değerlendirilmektedir. Bir malzemenin sesi yutabilmesi için, ses dalgalarının içerisinde ilerlemesine imkan sağlayacak şekilde gözenekli olması gerekir. Sesin, malzemenin dar kanalları içerisinde ilerleyişi sırasında enerjisi, lifler arası sürtünme, viskoz dağılma veya ikisinin kombinasyonu yardımıyla dağılmaya uğrar. Bu anlamda, malzemenin gözenekliliği ses yutum performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Tekstil malzemelerinin ses yutum özellikleri bağlamında, akış direnci bir diğer önemli terim olarak ortaya çıkmaktadır. Yüksek gözenekliliğe sahip bir malzeme, düşük akış direncine sahipken, gözenekliliği düşük olan bir malzeme ise yüksek akış direnci gösterme eğilimindedir. Dolayısıyla, optimum ses yutum performansı için, akış direncinin optimum olması gerekmektedir. Lifler ve bunlar arasındaki hava boşlukları ses dalgasının hareketine direnç gösteren sürtünme elemanlarıdır. Ses dalgası, malzeme içerisinde ilerledikçe genliği ve dolayısıyla ses dalga enerjisi sürtünme ile azalır. Lif çapı inceldikçe, ses yutum katsayısının yükseleceği söylenebilir. Zira, ses dalgası kullanılan malzeme içerisinde daha fazla sayıda lifle temas edecektir. Bu genel bilgiler ışığında, geliştirilecek malzemede kullanılacak liflerin mümkün olduğunda ince olması önemli bir unsur olarak ortaya çıkmaktadır. Bu noktadan hareketle, çalışma kapsamında, özellikleri kontrol edilebilen yüzeylerin eldesinin mümkün olduğu, nano boyutta liflerin imal edilebileceği “elektro-eğirme” teknolojisinden faydalanılması planlanmış ve tez kapsamında; beyaz eşya kaynaklı gürültünün azaltılmasına yönelik, nanolifli rezonant membran esaslı bir materyal geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmada, literatür hakkında detaylı bir inceleme yapıldıktan sonra tezin deneysel tasarım kurgusu gerçekleştirilmiştir. Bu kurgu kapsamında gerçekleşmiş olan tüm deneysel çalışmalar, bilimsel literatüre yenilikçi sonuçlar sunmaktadır. Çalışma, nanolifli yüzeylerin akustik davranışları, elektro-eğirme için polimer reçetesi hazırlama, elektro-eğirme prosesi ve değişken parametreleri üzerine yapılan çalışmalardan elde edilen veriler ışığında nanolifli membran geliştirilmesi/üretimi ile başlamıştır. Farklı gramajlarda, farklı nanolif çaplarında ve farklı polimerlerden nanolifli membranlar üretilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, nanolifli membranların rezonans frekanslarını belirlemeye yönelik yeni bir optik metot geliştirilmiştir. Bu deney düzeneğinin ana bileşenleri bir dijital kamera (Olympus-System i-SPEED2), 8.4 "LCD ekran paneli ve 10 cm çapında şeffaf bir tüptür. Rezonans frekansını belirleyebilmek için, her 20 Hz'de ölçümler alınmak suretiyle 0-1500 Hz frekans aralığında çalışma yapılmıştır. Titreşimlerine bağlı olarak bulundukları düzlemden sapma mesafesi olarak tanımlanan nanolifli membranların sapma büyüklüğü, 0-1500 Hz frekans aralığında dört farklı ekipman ayarı kullanılarak ölçülmüştür: 1. ayar: açık tüp (tüpün bir ucu açık), 2. ayar: kapalı tüp (tüp rijit bir plaka ile kapatılmıştır), 3. ayar: numune üzerine 0,5387 g ağırlığın uygulandığı açık tüp (bu ayarda, 0,5387 gramlık bir ağırlık numune üzerine uygulanmasının hemen ardından uzaklaştırılmış ve böylelikle tüpün bir ucu açıkken numuneye radyal bir gerginlik verilmiştir)- ve, 4. ayar: numune üzerine 0,5387 g ağırlığın uygulandığı kapalı tüp (bu ayarda, 0,5387 gramlık bir ağırlık numune üzerine uygulanmasının hemen ardından uzaklaştırılmış ve böylelikle tüp rijit bir plaka ile kapalıyken numuneye radyal bir gerginlik verilmiştir). Optik metoda bağlı olarak, nanolifli membranların rezonans frekansı belirlenmiştir. Ölçüm ekipman ayarlarının membran rezonans frekansı üzerine etkisi incelenmiştir. Nanolifli membran üretiminde denenen çeşitli polimerler arasında, ana malzeme olarak polivinilalkol (PVA) seçilmiştir. Seçimde, literatür çalışmalarından elde edilen veriler ışığında malzemenin yüksek ses yutum verimliliği ve nanolif yüzey oluşumunda önemli bir faktör olan suda iyi çözünürlüğü dikkate alınmıştır. Farklı gramaj ve lif çaplarında PVA nanolifli membran üretimi gerçekleştirilmiştir. Membran gramaj ve lif çapının rezonans frekans üzerindeki etkisi analiz edilmiş olup, çalışma sonucunda PVA nanolifli membranın rezonans frekansının, gramajın artması ve ortalama nanolif çapının azalması ile azaldığı gözlenmiştir. Bunlara ek olarak, nanolifli membranın rezonans frekansları farklı yapıda homojen bir membran olan folyo ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, nanolifli membranın ve folyonun aynı rezonans frekans karakteristiği sergilediği ancak, düşük frekans aralıklarında nanolifli membranın folyodan daha yüksek sapma gösterdiği görülmüştür. Ayrıca, hem nanolifli membranın hem de folyonun rezonans frekansı kapalı tüp içerisinde artma göstermiş olup, sapma büyüklüğü numuneye kapalı tüp içerisinde radyal gerilim uygulandığında artmıştır. Bunun yanında, folyoya ilave olarak farklı homojen membranların rezonans frekansları ve membran özelliklerinin nanolif membranla karşılaştırması yapılmıştır. Sonuçlar, nanolifli membran ve düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) streç filmin farklı rezonans frekanslara (maksimum sapmaların meydana geldiği frekans değerleri) sahip olduğunu göstermiştir. Çalışmanın devamında, nanolifli membran üretimi için kullanılan polimer türleri de çeşitlendirilmiştir. Sonuçlar, polimer türünün değişmesinin rezonans yutum frekansında bir kaymaya neden olduğunu göstermiştir. Tez, geliştirilen nanolifli membranların ses yutum performansı ve ses iletim kaybı özelliklerinin analiz edildiği üçüncü bölüm ile devam etmektedir. Anılan özellikler empedans tüpü kullanılarak belirlenmiş olup, optik yöntem ile kıyaslaması yapılmıştır. Çalışmada ayrıca, geniş frekans aralığında iyi bir ses yutumu elde edebilmek için boşluklu örme kumaş malzemeleri ile nanolifli membranlar bir araya getirilerek, farklı kullanım alanlarına yönelik özel kombine yapılar geliştirilmiş ve bu yapıların akustik özellikleri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde nanolifli membran kullanımının boşluklu örme kumaşın akustik performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, nanolifli membranın gözenekli tekstil yapısı ile birlikte kullanılmış olması geniş frekans bant aralığında daha iyi bir ses yutumu sağlamıştır. Son olarak, ticari nonwoven yapının (keçe) destekleyici malzeme olarak, spunbond (S) /meltblown (M) yapılarının ve bunların kombinasyonlarının koruyucu malzeme olarak kullanıldığı nanolifli membran esaslı kompozit yapı geliştirilmiştir. Çamaşır makinalarının sebep olduğu ses seviyesini azaltmak üzere piyasada yaygın olarak yün keçe malzemesi kullanılmaktadır. Anılan malzeme, boşluklu örme kumaş yapılarına kıyasla maliyet ve üretim kolaylığı gibi önemli avantajlar sunmaktadır. Öte yandan, makine konstrüksiyonu gereği izolasyon malzeme kalınlığının 20 mm ile sınırlı olduğu belirlenmiştir. Tez kapsamında öncelikle yaygın olarak kullanılan yün keçe izolasyon malzemesi ile birlikte nanolifli membranın kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Nanolifli membranın akustik davranışını olumsuz yönde etkilemeyecek şekilde, destek ve koruyucu yüzeyler olarak kullanılması hedeflenen dokusuz yüzey malzemelerin özellikleri; ilgili literatür verileri ve ticari ürün özelliklerinden faydalanılarak yapılan değerlendirmeler suretiyle belirlenmiştir. Geliştirilen nanolifli membranın, mevcut ticari ürünlerle (çamaşır makinalarında kullanılan keçeler) birlikte kullanıldığında, anılan malzemenin (keçe) ses yutum performansında % 25-30 oranında bir iyileştirme sağladığı (çalışma kapsamında odaklanılacak düşük-orta frekanslarda, ses yutum katsayısı 0,50 seviyelerinden 0,80’lere yükselmiştir) görülmüştür. Gerek literatür bulguları, gerekse nanolifli membran tasarım çalışmalarımız sırasında elde edilen veriler kapsamında, membran için mümkün olabildiğince fazla titreşim yapabileceği (dolayısıyla daha fazla ses yutumu olacaktır) bir alanın yaratılmasının önemli olduğu gözlenmiştir. Bu bağlamda, nanolifli membranın yer alacağı bir katmanlı yapıda; koruyucu yüzey katmanın, nanolifli membranı dış etkilerden koruyacak ve ses yutum performansını zayıflatmayacak şekilde iyileştirilmesi gerekmektedir. Yüzey teknolojisi anlamında ses yutum performansları yanında maliyet ve üretim kolaylıkları dikkate alınarak yine nonwoven teknolojisi kullanılmıştır. Bu manada, teknolojinin farklı yöntemlerinden (spunbond, meltblown gibi) faydalanılarak üretilecek numuneler üzerinden, gerek malzemenin (üst katman) kendisi, gerekse katmanlı yapının performansının ilgili standartlar kapsamında değerlendirmesi (akustik özellikler) yapılmıştır. Elde edilen bulgular, koruyucu malzemenin ses yutum özelliğine olumlu katkı sağladığını göstermiştir. Koruyucu malzeme olarak çok katmanlı yapıya sahip nonwoven malzemelerin tek katmanlı koruyucu nonwoven malzemelerden daha iyi akustik performansa sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Buna ilaveten, yapılan çalışmalardan elde edilen veriler ışığında, çok kriterli karar verme yöntemlerinden en uygun olanın seçilip uygulanması (TOPSIS, AHP, vb.) sonucu, en iyi akustik performansı gösteren katmanlı yapı seçilerek, ev tipi bir çamaşır makinası üzerine yerleştirilmiştir. Çamaşır makinesi üzerinde ses düzeyi ölçümleri yapılmış olup, nanolifli membran esaslı yapının mevcutta kullanılan keçe malzemesi üzerine uygulanması durumunda ses gücü düzeylerinde 1,6 dBA’lık bir iyileşme görülmüştür. Makina üreticisinin tavsiyesi doğrultusunda ve ilgili standartlar kapsamında anılan malzemenin akustik özelliği dışında boyutsal ve yapısal özellikleri de test edilerek membranın zarar görüp görmediği, katmanlar arasında süzülüp süzülmediği gibi özellikleri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, tezdeki çalışmalar bir bütün olarak değerlendirildiğinde, gerek kullanılan yöntemler gerekse ortaya koyduğu sonuçlar itibariyle literatüre yenilikçi malzeme tasarımı, yeni çalışma alanı ve yenilikçi ölçüm yöntemleri gibi önemli başlıklarda mevcut bilgi birikimine özgün ve önemli bir katkı sağladığı düşünülmektedir. Diğer bir deyişle, tez çalışması sonuçları hem ulusal hem de uluslararası platformlarda özgün bilimsel ve teknolojik değerler yaratacaktır. Tez kapsamında geliştirilmiş yenilikçi ürün (faydalı model) endüstriyel tasarım ve/veya patent başvurularına olanak sağlayabilecek; akustik uygulamalara yönelik, inovatif ürün/yöntem geliştirme-iyileştirme süreçlerine ait bilgi birikimi sağlayacaktır. Son olarak, edinilen teknik bilgiler çerçevesinde, akustik malzeme üretiminin tekrarlanabilirliği ve potansiyel seri üretim süreçlerinde de özgün bir değere sahiptir.