Effect of Hemp Fiber on Capillarity Properties of Plain-Woven Fabrics: A Comparative Analysis with Cotton and Lyocell

Year 2025, Volume: 1 Issue: 2, 51 - 71, 31.10.2025

Burhan Cengizalp , Güngör Durur

Abstract

Sustainable textile production emphasizes the use of natural and regenerated fibers with the aim of enhancing thermo-physiological comfort while minimizing environmental impact. In this context, hemp fiber stands out as a promising alternative for sustainable and functional textile applications due to its high mechanical strength, natural antibacterial properties, and hygroscopic capacity ranging between 8–12%. The limited systematic and quantitative evaluations in the literature regarding the moisture management performance of hemp blended with other common fibers have constituted the main motivation of this study. This research aims to test whether fiber composition has a statistically significant effect on the capillarity performance of fabrics (H₀: Fiber composition does not have a statistically significant effect on capillarity; H₁: Fiber composition has a statistically significant effect on capillarity). For this purpose, plain weave fabrics produced with yarns containing 0%, 25%, 50%, and 75% blends of cotton, hemp, and Lyocell fibers were used. The capillarity performance of the samples was analyzed according to the DIN 53924 standard. The obtained data were evaluated using one-way analysis of variance (ANOVA), and Tukey's HSD post-hoc test was applied to determine significant differences. The analysis results clearly indicated that fiber composition had a statistically significant effect on capillarity (p<0.05). In particular, blends containing 50% hemp showed statistically significant improvements in capillarity values—up to 50% on average—compared to cotton reference fabrics. The Tukey test confirmed that these improvements became more pronounced with increasing hemp content, and that the group containing 50% hemp was statistically superior to other blends. These findings provide quantitative evidence supporting the potential of natural and innovative fiber combinations to enhance functional moisture management in sustainable textile products, thereby offering concrete scientific contributions to textile engineering and product design processes aimed at improving thermo-physiological comfort.

Keywords

Hemp , Capillarity , Moisture Management , Sustainability , Wicking

Bezayağı Dokuma Kumaşlarda Kenevir Lifinin Kapilarite Özelliklerine Etkisi: Pamuk ve Lyocell ile Karşılaştırmalı Bir Analiz

Abstract

Sürdürülebilir tekstil üretimi, çevresel etkiyi minimize ederken termo-fizyolojik konforu artırma amacıyla doğal ve rejenere lif kullanımını ön plana çıkarmaktadır. Bu kapsamda, yüksek mekanik dayanıklılığı, doğal antibakteriyel yapısı ve %8–12 arası higroskopik kapasitesiyle kenevir lifi, sürdürülebilir ve fonksiyonel tekstil uygulamaları için dikkat çekici bir alternatiftir. Kenevirin diğer yaygın liflerle karışımlarının nem yönetimi performansına dair sistematik ve nicel değerlendirmelerin literatürdeki sınırlılığı, bu çalışmanın temel motivasyonunu oluşturmuştur. Bu araştırma, lif içeriğinin kumaşların kapilerite performansını istatistiksel olarak anlamlı biçimde etkileyip etkilemediğini test etmeyi amaçlamıştır (H0:Lif içeriği kapileriteyi istatistiksel olarak anlamlı şekilde etkilemez; H1 : Lif içeriği kapileriteyi istatistiksel olarak anlamlı şekilde etkiler). Bu doğrultuda, %0, %25, %50 ve %75 oranlarında pamuk, kenevir ve Lyocell lif karışımlarından elde edilen ipliklerle üretilmiş bezayağı dokuma kumaşlar kullanılmıştır. Numunelerin kapilerite performansları, DIN 53924 standardına uygun testlerle analiz edilmiştir. Elde edilen veriler tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiş ve anlamlı farklılıkların belirlenmesinde Tukey HSD post-hoc testi uygulanmıştır. Analiz sonuçları, lif kompozisyonunun kapilerite üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir etkiye sahip olduğunu (p<0.05) net bir şekilde göstermiştir. Özellikle %50 oranında kenevir içeren karışımlar, kapilerite değerlerinde pamuklu referans kumaşlara kıyasla ortalama %50’ye varan anlamlı iyileşmeler sergilemiştir. Tukey testi, bu iyileşmelerin kenevir oranının artmasıyla belirginleştiğini ve özellikle %50 kenevir içeren grubun diğer karışımlara göre istatistiksel olarak üstün olduğunu doğrulamıştır. Bu bulgular, doğal ve yenilikçi lif kombinasyonlarının sürdürülebilir tekstil ürünlerinde fonksiyonel nem yönetimini geliştirmede önemli bir potansiyele sahip olduğunu nicel verilerle destekleyerek, termo-fizyolojik konforun artırılmasına yönelik tekstil mühendisliği ve ürün tasarımı süreçlerine somut bilimsel katkılar sunmaktadır.

Keywords

Kenevir , Kapilarite , Nem Yönetimi , Sürdürülebilirlik , Kılcal Emme

References

• Azeem, M., Boughattas, A., Wiener, J., Havelka, A. (2017). Mechanism of liquid water transport in fabrics: A review. Fibres and Textiles, 24(4), 58–65.
• Chatterjee, A.,Singh, P. (2014). Studies on wicking behaviour of polyester fabric. Journal of Textiles, Article ID 379731, 11 pages. https://doi.org/10.1155/2014/379731
• Das, B., Das, A., Fangueiro, R., de Araujo, M. (2009). Studies on moisture transmission properties of PV-blended fabrics. The Journal of The Textile Institute, 100(7), 588–597. https://doi.org/10.1080/00405000802125097
• Dasarathan, T., Kamal Raj, S., Venkatraman, S. (2019). Validity of Washburn’s equation in sericin treated polyester fabric. Industria Textila, 70(1), 94–97. https://doi.org/10.35530/IT.070.01.1537
• DIN 53924. Standard test for wetting water velocity of textile fabrics (method by determining the rising height). Deutsches Institut für Normung.
• European Parliament News. (2022). The impact of textile production and waste on the environment (infographic). Erişim adresi: https://www.europarl.europa.eu/news/en/headlines/society/20201208STO93327/the-impact-of-textile-productionand-waste-on-the-environment-infographics (Erişim tarihi: gün ay, yıl).
• Fidancı, S. (2021). Çeşitli tipte bandaj ve yara sargı bezlerinin sıvı ve nem iletim özelliklerinin incelenmesi üzerine bir araştırma (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli.
• Gedik, G., Avinc, O. (2020). Hemp fiber as a sustainable raw material source for textile industry: Can we use its potential for more eco-friendly production? In Sustainability in the textile and apparel industries, Springer, 87–109.
• Harnett, P. R., Mehta, P. N. (1984). A survey and comparison of laboratory test methods for measuring wicking. Textile Research Journal, 54(7), 471–478.
• Islam, S.,Hasan, B. (2025). An overview of the effects of water and moisture absorption on the performance of hemp fiber and its composites. SPE Polymers, 6, e10167.
• Kaya, A., Kanık, G., Şen, K. (2022). Investigation of structural and performance properties of hemp-containing knitted fabrics with different compositions. Fibres and Textiles, 30(1), 126–130.
• Keskin Atak, S., Atav, R. (2024, December 11). Investigation of thermal comfort and handle properties of reactive dyed cotton, cotton/linen and cotton/hemp fabrics. In Proceedings of the 5th International Baku Scientific Researches Conference. Baku, Azerbaijan.
• Lenzing AG. (2025). Lyocell technical data sheets. Lenzing Fibers. https://www.lenzing.com Manufactum. Hemp fiber: Sustainable, skin-friendly and durable. Erişim adresi: https://www.manufactum.com/hempfiber-c200989/ (Erişim tarihi: 25 Şubat 2025).
• Mariz, J., Guise, C., Silva, T. L., Rodrigues, L., Silva, C. J. (2024). Hemp: From field to fiber—A review. Textiles, 4(2), 165–182. https://doi.org/10.3390/textiles4020011
• Okyay, N., Işık, F. (2022, May 18–19). Investigation of yarn and fabric performance properties of upholstery fabrics developed by using environmentally friendly sustainable hemp fiber at different ratios. In Proceedings of the 3rd International Congress of Innovative Textiles (ICONTEX 2022). Erişim adresi: https://icontex.meetinghand.net/en/ (Erişim tarihi: 26 Şubat 2025).
• Padleckienė, I., Stygienė, L., Krauledas, S., Abraitienė, A., Sankauskaitė, A. (2025). Thermal comfort properties of biodegradable hemp and polylactide fiber knitted fabrics. Polymers, 17(7), 903. https://doi.org/10.3390/polym17070903
• Sarıcam, C., Kalaoglu, F. (2014). Investigation of the wicking and drying behavior of polyester woven fabrics. Fibres & Textiles in Eastern Europe, 22(3), 73–78.
• Textile Exchange. (2022). Preferred fiber & materials market report 2021. Textile Exchange.
• TS EN ISO 139. Tekstil – Kondisyonlama ve deneyler için standard atmosfer şartları. Türk Standardları Enstitüsü.
• Zhang, S., Chen, C., Duan, C., Hu, H., Li, H., Li, J., Liu, Y., Ma, X., Stavik, J., Ni, Y. (2018). Regenerated cellulose by the Lyocell process, a brief review of the process and properties. BioResources, 13(2), 1–16. https://doi.org/10.15376/biores.13.2.Zhang