BEBEK BEZLERINDE LASTIK KULLANIMININ BEZIN KRITIK PERFORMANSLARINDAN GERGINLIK DEĞERI ÜZERINE ETKISI
Özet
Elastanlar, herhangi bir kuvvetle çekildiklerinde belli bir derecede uzamaya sebep olan, kuvvet yok olduğunda ise tekrar eski haline dönme özelliğine sahip poliüretan-elastomerden yapılı ipliklerdir. Sektörde Spandex, lycra veya lastik olarak da bilinirler. Tekstilden, ayakkabıya hatta bebek bezlerine kadar çok farklı sektörde yaygınca kullanılmaktadırlar. Bebek bezlerinde kullanılan lastiklerin gerginliği; ne bebeğin bacak bölgesinde sızma oluşmasına neden olacak kadar az, ne de bebeğin bacağını sıkarak burada kızarıklık/tahriş oluşturacak kadar çok olmalıdır. Dolayısıyla bebek bezlerinde kullanılan lastiklerin gerginliği bezin performansını belirlemede oldukça kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada lastiklerin gerginliğini etkileyen parametreler incelenmiştir.
Giriş
Herhangi bir kuvvetle çekildiklerinde belli bir derecede uzama gösteren, uzamaya sebep olan kuvvet yok oldugunda ise tekrar eski haline dönme özelliğine sahip olan poliüretan-elastomer liflerinden yapılan ipliklere elastan denilmektedir.
Bir zamanlar, kauçuktan yapılan lifler baskın elastomerik lif türü idi, ancak birkaç farklı polimerik türden üretilen elastomerler büyük ölçüde bunların yerini almıştır. Ticari terimler açısından en önemlisi, kütlece% 85 veya daha fazla (bölümlenmiş) poliüretan içeren elastanlardır.
Otto Bayer ve meslektaşları 1930'ların sonlarına doğru Almanya'daki I.G.Farbenindustrie laboratuvarlarında poli-izosiyanat ve poliolden poliüretanların sentezi için poliaddisyonu keşfedip günümüz poliüretanının üretilmesinde yol gösterici olmuştur. O zamandan beri, yüksek performanslı poliüretan elastomerler uygulamalarında tercih edilen malzemelerdir. Poliüretan malzemeler farklı şekilde gelişimi devam etmiştir [1].
Poliüretanlar, her bir kurucu zincirin uzunluğu boyunca üretan grupları içeren ‘-NH – CO – O–‘ polimerlerdir. Bu liflerin % 99 elastik geri kazanım özelliğine sahip oldukları bilinmektedir. Ayrıca yüksek esnetilebilirliğe (% 500'e kadar) sahiptirler, esnetilebilirliğin gerçek değeri elastan polimerik zincirlerin bileşimi ve bunları üretmek için kullanılan yöntem ile belirlenir. Avrupa'da, bu lifler genellikle Lycra lifleri olarak bilinir (ancak Roica ve Dorlastan gibi diğer markalar da ayrıca bulunmaktadır.) ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ise Spandex olarak bilinmektedirler [2].
Poliüretan elastomerler, yumuşak segment adı verilen göreceli olarak esnek bileşenden türetilen bir makrodiyolden oluşan ve sert segment adı verilen ve nispeten sert bir diizosiyanat ve zincir genişleticiden türetilen lineer bölümlenmiş (segmented) kopolimerlerdir
[3].
Gevşemiş durumda, yumuşak segment yapıları gevşek bir şekilde düzenlenmiştir ancak fiber uzatıldığında, segmentler çözülür ve fiber ekseni ile daha uyumlu hale gelir. Gerilimin serbest kalması üzerine, segmentler orijinal durumlarına geri döner.
Elastan liflerinin yapısı
Elastan lifleri yuvarlak veya kare kesitlere sahiptir. Doğrusal yoğunluk fiberlerin gerekli olduğu uygulamaya bağlı olarak 20 ila 6000 dtex arasında değişebilir. Dtex, bir kalınlık ölçüsüdür ve 10000 metre lastiğin/ipliğin denk geldiği gram cinsinden ağırlığı belirtir [2].
Elastan lifleri eriyik ekstrüzyon, reaksiyon eğirme, çözelti kuru eğirme ve çözelti yaş eğirme dahil dört farklı şekilde üretilir. Bu yöntemlerin her biri, bir ön polimer üretmek için monomerlerin reaksiyona sokulmasının ilk aşamasını içerir. Daha sonra ön polimer, çeşitli şekillerde reaksiyona girer ve uzun bir lif üretmek için çekilir. Çözelti kuru eğirme, dünyadaki spandeks liflerinin % 90'ından fazlasını üretmek için kullanıldığından genellikle üretim prosesi olarak çözelti kuru eğirme yönteminden bahsedilir [4].
Esneme ve iyileşme yeteneğine sahip Spandex, ilk olarak kadın iç çamaşırlarının üretiminde kullanılırken, günümüzde tüm giyim alanlarında kullanılmaktadır. Erkek takımlarından çocuk giyimine, ayakkabıdan bebek bezlerine kadar çok farklı sektörde spandeks kullanılmakta ve spandex kullanımı hızla büyümektedir [5]. Bebek bezlerinde lastik kullanımının yeri oldukça kritik önem taşımaktadır. Bezin bebeğin anatomik vücuduna tam oturmasını sağlamak, bebeğe bezin içerisinde dahi özgürce hareket etmesini sunmak, bacak ve bariyer kısımlarından sızmaları engellemek amacıyla lastik kullanılmakla birlikte son zamanlarda ülkemizde de üretimi yapılan külot tipi bebek bezlerinde de bezi bel kısmında çok sayıda lastik
Bebek bezi ürünlerinde lastik uygulaması özellikle esnek malzemelerin uygulamasına yönelik özel olarak tasarlanmış tutkal ile yapılmaktır. Polibüten bazlı ve poliamid gibi PSA(pressure sensitive adhesive) olmayan yapıştırıcılar bebek yağları ve losyona karşı dayanıklılık gibi bir takım faydalara sahip iken stiren blok kopolimerler (SBC) bazlı tutkallar yaygın olarak
lastik tutkalları olarak kullanılmaktadır. SBC-bazlı tutkallar; nispeten kısa open time özellikli (tutkalın sürüldükten sonra materyal ile birleşene kadar geçen süre- lastikler kesildikten birkaç saniye sonra hemen yapıştırıldığı için open time’ın kısa olması önemlidir), basınca karşı daha hassas olma ve düşük maliyet gibi avantajlar sağlamaktadır. Ayrıca basınç hassasiyeti ve düşük maliyet gibi avantajlar sunar. Construction tutkalları gibi, lastik tutkalları da polar olmayan yüzeylerin iyi ıslanması için düşük yüzey gerilimine ve mükemmel spiral püskürtülebilirliğe ihtiyaç duyar, ancak ek olarak, gerilmiş lastik şeritleri tutmak için yüksek kohezif mukavemete ihtiyaç duyarlar [6].
Materyal ve Yöntem
Bebek bezinde bacak ve bariyer lastiklerinin performansını ölçmek için kullanılan elongasyon, gerginlik, sızma (manken bebek testi) gibi birtakım parametreler mevcuttur. Yapılan bu çalışmada; lastik sayısının bezin gerginliğine etkisi, lastik boyunun bezin gerginliğine etkisi, gerginlik ile sızma arasındaki ilişki ve elongasyon ile gerginlik arasındaki ilişkiyi incelemek için çok sayıda analiz gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sırasında gerginlik ölçümü için Chatillon cihazı kullanılmış olup, cihazın görseli Şekil 3’de verilmiştir. -Gerginlik ölçüm yöntemi: Bebek bezi gergin bir şekilde sabitlenerek bezde bulunan lastikli bölge (hem bacak hem bariyer lastikleri) 220 mm boyunda kesilir. Kesilen parçanın yukarısından 10 mm aşağısından 10 mm olcak şekilde Şekil 4’de gösterildiği gibi işaretlenir. Chatillon cihazının üst ve alt çene arasındaki mesafe 160 mm'ye ayarlanır. Lastikler cihazın önce alt sonra üst çene kısmına işaretli yerden tutturulur ve cihaz çalıştırılır. Daha sonra 15 sn beklenir ve cihazın verdiği değer N cinsinden kaydedilir. -Elongasyon ölçüm yöntemi: Bebek bezi gergin bir şekilde düz bir zemine sabitlenerek, bacak ve bariyerin lastikli bölgesinden 200 mm boyunda
(ilk ölçüm) kesilir. Uygun bir çözelti yardımı ile lastiklerin kesilen parçadan ayrılması sağlanır. Lastiklerin boyları ölçülerek elongasyon değeri her lastik için aşağıdaki formül ile hesaplanır.
Her bir lastik için ölçülen elongasyon değeri lastik sayısına bölünerek ortalama elongasyon değeri hesaplanır.
Elongasyon = ((İlk ölçüm - Ölçülen lastik boyu)/Ölçülen lastik boyu)*100
-Sızma (Manken bebek) testi: Bebeğin cildini simule eden özel yapı ve ağırlıkta olan manken bebeklere bezler giydirilerek bebeklere belirli aralıklarla sıvı vererek sızma gözlemlenene kadar teste devam edilir. Sızma görüldüğü anda test sonlandırılarak bezin ıslak ağırlığından kuru ağırlığı çıkarılarak sızma değeri g cinsinden kaydedilir. 1. Lastik sayısının bezde oluşan gerginlik üzerine etkisinin incelenmesi için çalışma
Chatillon Cihazı'nda ölçümü gerçekleştirilen gerginlik testinde aynı markaya ait bebek bezinin 3 farklı lastik sayısına sahip numuneleri test edilmiştir. Her bir örnekten 1000 adet test yapılmıştır ve Tablo 1’de ortalama gerginlik değerleri verilmiştir. Tablo 1. Farklı lastik sayılarına sahip bebek bezlerinin gerginlik ortalama değerleri
Chatillon Cihazı'ndan alınan ölçüm sonuçlarına göre lastik sayısı arttıkça bezde oluşan gerginlik değerinin arttığı görülmüştür. 2. Lastik uzunluklarının bezde oluşan gerginlik üzerine etkisinin incelenmesi için çalışma
Türkiye pazarından bulunan 4 farklı markaya ait bebek bezi ürünlerine Chatillon cihazında yapılan gerginlik analiz sonuçları ile gerginliğin ölçüldüğü lastik uzunlukları kıyaslandığında; lastik boyunun uzun veya kısa olması ile lastiğin gerginliği arasında yapılan 1000 adet ölçümler sonucunda herhangi bir bağlantı tespit edilmemiştir.
Tablo 2. Türkiye pazarında bulunan 4 farklı bebek bezi markasında bulunan bacak ve bariyer lastiklerin uzunluk ortalama değerleri
Tablo 3. Türkiye pazarında bulunan 4 farklı bebek bezi markasında bulunan bacak ve bariyer lastiklerin gerginlik ortalama değerleri
3. Lastik gerginliğinin bebeğin sızma performansı üzerine etkisinin incelenmesi için çalışma
Materyal ve yöntem kısmında verilen sızma test metoduna göre yapılan 4 farklı markaya ait bebek bezlerinin hiçbirinde bacak veya bariyer bölgesinden herhangi bir sızma gözlemlenmeyip sızmaların bel bölgesinden olduğu gözlemlendiği için ölçülen gerginlik değeri ile sızma değeri arasında doğrudan bir korelasyon yapılamamıştır. Toplamda her marka için 20 farklı numuneden test yapılıp Tablo 4’de bu analizlerin ortalama değerleri verilmiştir. Tablo 4. Türkiye pazarında bulunan 4 farklı bebek bezi markasına ait sırtüstü sızma testi ortalama değerleri
4. Elongasyon ile lastik gerginliği değerleri arasındaki bağlantının incelenmesi için çalışma
Materyal ve yöntem kısmında verilen elongasyon testine göre yapılan 4 farklı markaya ait bebek bezlerinin elongasyon değerleri Tablo 5’de verilmiştir. Her bez için toplamda 100’er adet elongasyon testi yapılmış olup çalışmada ortalama değerlere yer verilmiştir.
Tablo 5. Türkiye pazarında bulunan 4 farklı bebek bezi markasına ait elongasyon değerleri
Tablo 3’de verilen gerginlik değerleri ile Tablo 5’de verilen elongasyon değerleri karşılaştırıldığında elongasyon ile gerginlik arasında herhangi bir bağlantı tespit edilmemiştir.
Sonuç
Yapılan çalışmada kullanıldığı her ürüne nitelik kazandıran lastik malzemesinin bebek bezi ürününün kritik performanslarından gerginlik parametresi üzerine etkisi incelenmiştir. Yapılan çoklu sayıda analizlerde lastik sayısının arttıkça gerginlik değerinin arttığı sonucuna varılmıştır. Hijyen sektöründe yaygınca kullanılan elongasyon test metodunun aslında bezdeki lastiklerin gerginlik değerini yansıtmayıp bezde kullanılan lastik miktarını verdiği çıkarımı yapılmıştır. Bezin bebeğin cildine uyguladığı tansiyonu ölçmek için gerginlik test metodunun elongasyon metoduna göre daha doğru sonuç verdiği bilgisi elde edilmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında gerginliği etkileyen faktörlerin; tutkal miktarı, tutkal atım şekli, lastik dtex'i, lastik sayısı, backsheet hammaddesi yapısı, ağırlığı olduğu görülmüştür.
Kaynaklar
[1] Fuest, R., W., 2001, Polyurethane Elastomers, Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance, First Edition, Chapter 9 [2] Mather, R., R., 2014, Synthetic Textile Fibres:Polyolefin, Elastomeric and Acrylic Fibres, Textiles and Fashion Materials, Design and Technology, Chapter 6
[3] Eceiza, A., Martin, M., D., Caba, K., Kortaberria, G., Gabilondo, N., Corcuera, M.,A., Mondragon I., 2008, Thermoplastic Polyurethane Elastomers Based on Polycarbonate Diols With Different Soft Segment Molecular Weight and Chemical Structure: Mechanical and Thermal Properties, Polymer Engineering and Science, Wiley
[4] Jerde, J., 1992, Spandex, Encyclopedia of Textiles, First Edition
[5] Bhata, G., Chanda, S., Yakopson, S., 2001, Thermal properties of elastic fibers, Thermochimica Acta 367-368, Elsevier
[6] Paul, C., W., 2002, Hot-melt adhesives, Adhesion Science and Engineering, Chapter 15, Volume 2