LEE- Tekstil Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Başlık ile LEE- Tekstil Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeElektro üfleme yöntemiyle üretilen poliviniliden florür (PVDF) nanoliflerin elektrostatik filtreleme özelliklerinin iyileştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-18) Sağırlı, Merve Nur ; Kılıç, Ali ; 503191802 ; Tekstil MühendisliğiHava kirliliği, endüstrinin gelişmesiyle insan sağlığını tehdit eden bir unsur haline gelmiştir. Çeşitli boyutlardaki kirleticiler, gerek iç mekanda gerekse dış mekanda insanların solunum sistemine nüfuz ederek ölümcül sonuçlar doğurabilmektedir. Bu tehdidi ortadan kaldırmak amacıyla çeşitli hava filtreleme malzemeleri geliştirilmiştir. Geliştirilen malzemeler arasında, lifli matlar, kolay işlenebilirlikleri ve sahip oldukları gözenek özellikleri nedeniyle öncelikli tercih edilen malzemeler olmuştur. Lifli matlardaki lif çapının düşürülmesiyle, parçacıkların tutunması için daha yüksek yüzey alanı oluşturulmuş ve gözenekliliği kontrol edilebilen yapılar elde edilmiş olmaktadır. Ayrıca mat yüzeyindeki ve içerisindeki akış rejimi hesaba katıldığında, düşük çaplı liflerden meydana gelen malzemelerin oluşturduğu kayma akışı rejimi, filtre performansında pek çok açıdan avantajlı olarak yorumlanmıştır. Lifli hava filtrelerinde çeşitli parçacık yakalama mekanizmaları tanımlanmıştır. Bu mekanizmalar, parçacıkların hava akış rejimine göre hareketi esnasında bir akış düzensizliğine uğrayarak lif yüzeyine tutunmasını temel almaktadır. Parçacığın tutunması Brownian hareketi nedeniyle olduğunda Brownian difüzyonu, eylemsizlik nedeniyle olduğunda atalet çarpması ve kendi büyüklüğünden dolayı gözeneklerden geçemeyerek lif yüzeyine yakalanması nedeniyle olduğunda ise engelleme mekanizması olarak tanımlanmaktadır. Tanımlanan bu mekanizmalar, mekanik filtreleme olarak adlandırılmıştır. Gerek parçacığın gerek lifli yapının gerekse her ikisinin de elektriksel yüklendiği durumlarda elektrostatik yakalama mekanizması da bulunmaktadır. Bu mekanizmada, parçacıklar akış rejiminin etkisinden ziyade elektrostatik çekim nedeniyle lif yüzeyine tutunmaktadır. Lif çaplarının 0 – 100 nm (bazı tanımlarda 0 – 1 μm) arasında olduğu matlar nanolifli matlar olarak tanımlanmıştır. Polimer çözeltilerinden nanoliflerin elde edilmesi için de çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler, çözelti yüzey geriliminin aşılarak bir lif çekim jeti oluşturmaya dayalı olarak tasarlanmıştır. Yüzey geriliminin aşılması için ise değişik yürütücü kuvvetler uygulanmış ve üretim yöntemi bu kuvvete göre isim almıştır. Yaygın kullanılan yöntemler arasında, yürütücü kuvvetin elektriksel alan kuvvetleri olduğu elektro-üretim, merkezkaç kuvvetlerden yararlanılan santrifüjlü üretim, basınçlı havanın kullanıldığı çözeltiden üfleme ve basınçlı hava ile elektriksel alan kuvvetlerinin eş zamanlı olarak uygulandığı elektro üfleme yöntemleri yer almaktadır. Nanolifli matların filtre performansı, hem parçacık yakalama yüzdesi hem de malzemenin girişi ve çıkışı arasındaki basınç farkı ile ölçülmektedir. Bir filtrenin, parçacık yakalama yüzdesinin mümkün olduğunca fazla olması beklenirken basınç farkının da olabildiğince düşük olması beklenir. Basınç farkının yüksek olması, havalandırma sistemlerinde kullanılan filtrenin enerji tüketimini artırmasına neden olmaktadır. Yukarıda anlatılan mekanik filtreleme mekanizmalarında, performansı yükseltmek için atılan adımlar, basınç farkının da yükselmesine yol açarken elektrostatik mekanizma söz konusu olduğunda yüksek performans gösteren daha düşük basınç farkına sahip malzemeler elde edilebilmektedir. Elektrostatik mekanizmanın etkin olduğu filtrelere elektret filtre adı verilmektedir. Bu filtrelerde lifli matlara elektriksel yük kazandırılmaktadır. Bunun için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Söz konusu yöntemler, matın üretimi esnasında bir elektrik alan uygulamasına dayalı olabileceği gibi üretilmiş bir matın sonradan yüklenmesini de temel alabilmektedir. Bu tez çalışmasında, nanolifli elektret filtre üretimi hedeflenmiş ve matın üretimi esnasında ve üretim sonrasında uygulanan elektrostatik yüklemenin filtre performansına olan etkisi incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, ham madde olarak gerek kimyasal gerekse fiziksel yapısından dolayı pek çok avantajlı özellikleri bulunan poliviniliden florür (PVDF) polimeri kullanılmıştır. Çözücü olarak dimetil formamid (DMF) ve aseton tercih edilmiştir. Üretim yöntemi ise çözeltiden üfleme ve elektro üfleme olarak belirlenmiştir. Çözeltiden üfleme yöntemi ile nanolifli matın üretimi gerçekleştirilmiş ve ardından üretilen mat korona deşarj yöntemi ile elektriksel olarak yüklenmiştir. Aynı çözelti kullanılarak elektro üfleme yöntemiyle de nanolif üretimi gerçekleştirilmiş ve bu iki matın filtre performansı kıyaslanmıştır. Çözeltiden üfleme ile elde edilen matın verimi %55, basınç farkı ise 43 Pa olmuştur. Korona uygulaması ile basınç farkı değişmezken filtre verimi %10'dan fazla artarak %68'e ulaşmıştır. Elektro üfleme ile elde edilen matta ise %97 verime ulaşılmıştır. Ancak bu yöntemde basınç farkı da yükselmiş ve 175 Pa olarak elde edilmiştir. Matların sahip olduğu filtre performansının ne kadarının elektrostatik, ne kadarının mekanik etkiden kaynaklandığını gözlemlemek amacıyla izopropil alkol (İPA) ile nötrleme işlemi yapılmış ve nötr hali test edilmiştir. Ayrıca matların bu performansı muhafaza etme özelliklerinin değerlendirilmesi için belirli sürelerde tekrarlı ölçümler (gün 1, gün 3, gün 7, gün 17) gerçekleştirilmiştir. İPA uygulaması sonrasında, herhangi bir yükleme işlemi yapılmamış olan nanolifli matın filtre verimliliği ve basınç farkı sırasıyla %41 ve 43 Pa iken korona uygulanmış olan matta %45 verimlilik ve 45 Pa basınç farkı ölçülmüş, elektro üfleme ile elde edilen matta ise verimlilik %85, basınç farkı ise 160 Pa olarak kaydedilmiştir. Bu durumda, çözeltiden üfleme ile elde edilen matta, verimliliğin yaklaşık %10'unun elektrostatik yakalama mekanizmasından kaynaklı olabileceği yorumu yapılabilmektedir. Elektro üflemede de, elektrostatik yakalama mekanizması, filtre verimliliğinin yaklaşık %10'unu kapsamaktadır. Öte yandan, korona ile yüklenmiş olan matta, elektrostatik yüklemenin sağladığı verimlilik yaklaşık %20 olmuştur. Tekrarlı ölçümlerde ise 17 günün sonunda çözeltiden üfleme ile üretilmiş matın verimliliği %2, korona yüklemesi yapılmış olan matın verimliliği %8 ve elektro üfleme ile elde edilmiş matın verimliliği %15 azalmıştır. Böylece elektro üfleme ile üretilen matın verimliliğinin zamanla azalma hızının diğerlerine kıyasla daha yüksek olduğu sonucu çıkarılmaktadır.
-
ÖgeFabrication and characterization of biodegradable fibrous webs for vascular graft structures(Graduate School, 2022-01-10) Öztemur, Janset ; Eniş Yalçın, İpek ; 503181804 ; Textile Engineering ; Tekstil MühendisliğiCardiovascular diseases are among the most common types of non-infectious diseases, causing approximately 20 million deaths worldwide to date. Deaths caused by cardiovascular diseases, triggered by the increase in the stress level brought about by settling from rural to urban at the global level and the spread of unhealthy eating habits, increased by 21.1% between 2007 and 2017. According to the World Health Organization data, it is estimated that the annual incidence of cardiovascular disease-related mortality will increase to 23.6 million worldwide by 2030. On the other hand, while the Covid-19 pandemic, which affected the entire world, caused an unexpected increase in cardiovascular diseases, the fact that people with these types of diseases were among the ones defined as a high-risk group once again revealed the seriousness of the situation. Mild cardiovascular diseases are treated with dietary modification, lifestyle changes, and medications, while treatment options for more damaged blood vessels usually consist of bypassing a part of the autologous vessel to replace the diseased part. The use of autologous vessels requires an additional clinical procedure such as vascular integration to the damaged area, as well as taking veins from certain parts of the body such as leg vein, forearm artery, and thoracic artery for this procedure. In addition to the aforementioned risks, dimensional incompatibilities may also occur in some cases. For this reason, the necessity of finding alternative solutions in order to overcome these problems experienced in autologous vessels is among the prominent issues in recent years. Although allografts taken from donors or cadavers and xenografts procured from animals are alternatives, they cannot fully meet this need due to the lack of donor/incompatibility and their short lifespan. Replacing the damaged vessel with a vascular graft in the treatment of cardiovascular diseases is one of the preferred methods of recent times, but problems such as infection formation, risk of thrombosis, incompatibility in radial elasticity, inadequacy in cell development, especially in small-caliber vessel changes, limit surgical success. At this point, the search for new materials and constructions has come to the fore, and the design of biodegradable scaffolds that can be replaced by an autograft produced by the body over time has taken its place among the priority research topics. Although important findings have been obtained in the research that has accelerated in the last 10 years, there is no small-caliber biodegradable vascular graft that has achieved commercial success yet. In order to meet the need, it is expected from the vascular graft to provide structural support and encourage cellular activity for the body to produce its vessel. The most important step in approximating vascular grafts designs to native blood vessel structure is to optimize the surface morphology and develop a microenvironment in which cells can attach and proliferate. For this reason, the features of the graft surface should be well understood and morphological criteria should be determined. Within this thesis, a detailed literature review is realized to understand the native artery structure and an experimental study is carried in three parts including the selection of biopolymers, optimization of solution and production parameters, and morphological, structural, thermal, and chemical analyses of the structures. The first experimental part of the thesis is a preliminary study that includes the selection of biomaterials as well as optimization of solution parameters (polymer concentration and blend ratio) and production parameters (feed rate, voltage, and tip-collector distance). A literature review is performed for surfaces produced by electrospinning using low molecular weight polycaproclactone (PCL) and polylactic acid (PLA) polymers as part of this investigation. The affects of parameters like molecular weight, concentration, and blending ratio on surface morphology, smooth fiber production, and fiber diameter parameters are examined during the research work. Electrospinning parameters are systematically studied, and the influences of these parameters on fiber production are determined. Basic parameters such as voltage, feed rate, and tip-collector distance have been optimized in this context by considering the environment's temperature and humidity, as well as the characteristics of the polymer solution. In the first stage, PCL at 16, 18, and 20 % concentrations, PLA at 7, 8, and 9% concentrations and 12% concentration of PLA/PCL (25/75 and 50/50 ratios) are used for surface formation. In this context, a definite conclusion is reached about the polymers to be used in the thesis by evaluating the performances of the determined parameters in the fibrous surface formation process and the morphological properties analyzed by scanning electron microscopy (SEM); furthermore, polymer solution concentration ranges and blending ratio are determined. The results indicate that the spinnability of low molecular weight PCL (45,000 Mn) is insufficient since either bead formation or thick and discontinuous fiber-like forms are observed in all polymer concentrations while neat PLA and PLA/PCL blends have better spinnability, which allows smooth fiber production. In the second part of the thesis, higher molecular weight PCL (80,000 Mn) is introduced to the fibrous webs in order to take the advantage of its better mechanical properties and spinnability. Similar to the preliminary part, PCL, PLA and PCL/PLA blends are studied, but polymer concentration ranges are kept constant as 6, 8, and 10% for all polymeric structures. The morphologies of the electrospun webs are observed by SEM, also fiber diameter and porosity values are measured. Thus, the polymer concentration at which smooth and fine fibers are obtained is determined for neat PLA and PCL in addition to PLA/PCL blends. The hydrophobicity of the surfaces is evaluated by water contact angle analysis (WCA). Differential scanning calorimetry (DSC) is used to observe the thermal behavior of the surfaces during heating and cooling to investigate the crystallinity of the surfaces that provide insights about biodegradability processes. Although it is not possible to obtain fibers at low polymer concentrations on all polymeric surfaces, 8%, and 10% polymer concentration allow continuous fiber formation; moreover, an expected relationship between fiber diameter and porosity ratio is detected. Surfaces with the finest fibers are those with the highest porosity. On the other hand, the thermal behavior of the surfaces is in line with the literature and the highest crystallinity is that of PCL with about 40%. In the last and final part of the thesis, poly (L-lactide) (PLLA), a derivative of PLA, is also introduced in the study, and its effects on surface properties are investigated. Within the scope of developing the most suitable surface for vascular grafts, which is one of the major objectives of the study, different blending ratios for both PLA/PCL and PLLA/PCL are determined in detail. Similar to previous experimental parts, the structures are mainly subjected to SEM, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and DSC analyses, and the effects of blend ratios on morphological, thermal, and chemical properties are investigated in details. It has been observed that the fiber diameter increases with the increase of the ratio of PLA, which has a high molecular weight, in the PCL structure, but the increase in the ratio of PLLA, which has a lower molecular weight than PCL, in the PCL structure causes a decrease in fiber diameter. It has been determined that the polymer ratio is very effective on the fiber diameter depending on the molecular weight of the polymers, and during the thermal analysis, it determines the characteristic curves in the heating and cooling processes. Selected samples of PLA100, PCL100, PLA20PCL80, PLA50PCL50, PLLA20PCL80, and PLLA50PCL50 are subjected to biodegradability analysis at 1st, 3rd, and 5th months. All samples except PLA20PCL80 showed an increase in degradation rate in consecutive months. It is thought that this exception ocuurs in the PLA20PCL80 because of the measurement accuracy. As expected and as seen in the literature research, the degradation rate of PLA (14.29% and 40%, respectively) at the end of the 3rd and 5th months is considerably higher than that of PCL (2.17% and 3.70%, respectively). On the other hand, it is observed that 50% PLA ratio in the blend considerably increases the weight loss of the surface. Moreover, the addition of PLLA on surfaces is also found to accelerate biodegradation, similar to PLA. Cell analysis (MTS) consists of the proliferation of fibroblast and human umbilical vessel endothelial cells (HUVECs), which are one of the basic cells of the native vascular structure. In the content of MTS cellular analysis, affirmative outcomes are obtained in both fibroblast cells and HUVECs compared to control samples, and it is observed that each surface is a suitable environment for cells to live. Besides, PLA appears to have a positive effect on cell viability on PCL up to 20%, and the highest cell proliferation occurred in the PLA20PCL80 sample. The findings of the experimental studies as detailed in the three stages above shed light on the best way to examine the morphological, chemical, thermal, and biological properties of a wide variety of surfaces produced from PLA, PLLA, and PCL polymers. Surfaces designed and fabricated according to the optimized parameters are promising for layered vascular graft structures. In the studies that will take place in the thesis' continuation, small-caliber vessel grafts will be designed and fabricated from these optimized surfaces with desired orientation levels, taking into account the mechanical properties of the vessels and advanced cell activities both in-vitro and in-vivo.
-
ÖgeImproving the comfort properties of spacer fabrics for sportswear applications(Graduate School, 2022) Karabulut, Ayşe Berna ; Nergis, Fatma Banu ; 779370 ; Department of Textile EngineeringSportswear is the clothing including footwear, worn during sports or physical exercise and has an increasing demand due to lifestyle changes, increasing both sports organizations and health consciousness of people. The global sports apparel market is estimated to witness a Compound Annual Growth Rate (CAGR) of greater than 7% during the forecast period of 2022 to 2027. Bearing that into mind, it is no surprise to observe that the sports apparel with improved comfort properties have become more popular than ever. As is well known, comfort perception has four different aspects, such as thermo physiological, psychological, sensorial and wear comfort. In general, optimum thermal and moisture regulation, good air and water vapor permeability, rapid moisture absorption wicking and drying property, soft and pleasant touch are the most common characteristics sought in sportswear for satisfactory comfort properties. Enhancing the wearer's comfort is possible by engineering fabric structures by incorporating suitable fibers. For doing so, in this study, bilayered spacer fabric samples were produced with two different materials, on a Mayer & Cie Relanit 28 fine circular interlock knitting machine (30 inches in diameter and 92 feeders). 78/60x1 dtex S and Z twisted Recycle PA66 textured yarn (P) and 78/72 dtex S and Z twisted PA6-Umorfil textured yarn (U) together with 44 dtex Elastane were used for knitting both or one of the sides of the spacer samples. 22/1 dtex PA6 FDY monofilament yarn was employed as the spacer yarn. The samples were tested both in greige and dyed state and were conditioned under the standard atmosphere conditions (20 0C ±2, 65 % ±5%) before testing. Yarn and fabric tests, such as thickness, air permeability, stiffness, contact angle, water vapor permeability, wicking, drying rate, were conducted in accordance with the relevant standards. Comfort properties of fibers can be used in different parts of the garments depending on the intended use and purposes. Making the inner side of fabric as rcy-PA66 and the outer side of fabric as Umorfil gives cost saving production with improved comfort properties.