Multi-Angle Assessment of Leather Strength and Elasticity: Beyond Standard Parallel and Perpendicular Measurement

Multi-Angle Assessment of Leather Strength and Elasticity: Beyond Standard Parallel and Perpendicular Measurement | Research Square window.SnipcartSettings = { analytics: { enabled: false } }; (function() { var accessVector = localStorage.getItem('access_vector') || ''; window.dataLayer = window.dataLayer || []; if (accessVector) { window.dataLayer.push({ user: { profile: { profileInfo: { snid: accessVector } } } }); } })(); (function(w,d,s,l,i){w[l]=w[l]||[];w[l].push({'gtm.start':new Date().getTime(),event:'gtm.js'});var f=d.getElementsByTagName(s)[0],j=d.createElement(s),dl=l!='dataLayer'?'&l='+l:'';j.async=true;j.src='https://www.googletagmanager.com/gtm.js?id='+i+dl;f.parentNode.insertBefore(j,f);})(window,document,'script','dataLayer','GTM-K279D39R'); Browse Preprints In Review Journals COVID-19 Preprints AJE Video Bytes Research Tools Research Promotion AJE Professional Editing AJE Rubriq About Preprint Platform In Review Editorial Policies Our Team Advisory Board Help Center Sign In Submit a Preprint Cite Share Download PDF Article Multi-Angle Assessment of Leather Strength and Elasticity: Beyond Standard Parallel and Perpendicular Measurement Nilay Ork Efendioglu This is a preprint; it has not been peer reviewed by a journal. https://doi.org/ 10.21203/rs.3.rs-5287129/v1 This work is licensed under a CC BY 4.0 License Status: Under Review Version 1 posted 10 You are reading this latest preprint version Abstract Tensile strength and elongation are key mechanical properties of leather that reveal important aspects of its performance. Traditionally, these properties are measured using samples taken in two directions - parallel and perpendicular to the leather’s backbone line - and averaged. However, collagen fibers in leather are oriented in various directions and proportions throughout the material. Unlike fabrics, where shear behaviors are considered, leather’s shear strength is often overlooked in property evaluations. Considering leather as a fabric, shear strength becomes significant because garments are subjected to forces in multiple directions during use. No prior studies have investigated leather strength by considering all directions beyond the standard parallel and perpendicular measurements. This study examines whether tensile strength and elongation vary with sampling direction. Data were collected at 15° intervals around a 360° circle from garment sheep leather samples. Results reveal that tensile strength was generally higher in samples taken parallel to the backbone line, while elongation was lower in this direction. This study helps leather apparel companies optimize cutting techniques by revealing how tensile strength and elongation vary with sampling direction. Improved cutting decisions lead to better garment performance, fit, and durability, while also enhancing customer satisfaction. Physical sciences/Materials science Physical sciences/Materials science/Structural materials/Mechanical properties Leather Tensile strength Elongation Elasticity Collagen Direction Figures Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 1. Introduction Collagen exists in various forms throughout nature. Each polypeptide molecule forms a left-handed helix, and three of these helices together create a right-handed triple-helical structure known as tropocollagen [ 1 ]. A single polypeptide chain, also referred to as procollagen, contains a repeating amino acid sequence: Gly-X-Y, where Gly represents glycine, and X or Y can be any other amino acid [ 2 ]. Collagen is the most abundant structural protein in mammals and is a major component of connective tissue, skin (leather), bone, cartilage, and tendons [ 3 ]. Leather has a complex structure due to its three-dimensional (non-woven) collagen network, which exhibits properties such as inhomogeneity across the leather area [ 4 ], cross-linking [ 5 ], variations in fiber diameter [ 6 ], and differences in angle and orientation [ 7 ]. The chemical treatments used to convert skin into leather, particularly tanning, can alter the structure and arrangement of collagen fibrils. These processes, which include the use of strong salt solutions, large pH changes, enzymatic treatments to remove cross-links, and the formation of new cross-links, significantly impact the collagen structure [ 8 ]. New cross-links between these groups further inhibit the relative movement of molecules or fibers under applied loads, thereby enhancing the mechanical strength of the fibers [ 9 ]. During tanning, cross-linking agents such as chromium sulfate or vegetable tannins, along with fats and oils, are introduced to enhance the integrity of the collagen matrix [ 10 ]. It has also been documented that chrome tanning increases the degree of cross-linking between fibers and that this interaction reaches down to the ground fiber level [ 11 , 12 ]. The orientation of collagen fibers is closely related to a tissue's ability to withstand tensile stress, which directly influences its mechanical properties [ 13 ], including leather strength [ 14 ]. Among the most frequently measured mechanical properties of leather are its tensile strength and elongation. In addition to these values, the elasticity (Young’s modulus) can also be counted among the most commonly used values in scientific terms. The International Organization for Standardization (ISO) has established a tensile strength and elongation testing standard for leather. According to this standard (TS EN ISO 2418), leather samples are taken in three parallel and three perpendicular directions to the backbone line to minimize material waste, as leather is an expensive and luxurious material. However, in practice, cutting patterns for leather garments involves more than just parallel and perpendicular alignments. To reduce waste, patterns are often positioned at various angles on the leather. Consequently, the tensile strength and elongation values measured in the parallel and perpendicular directions may not fully represent the material's behavior when used in garments. Although there are studies on shear deformation [ 15 , 16 ] and angle variations [ 17 – 19 ] in textile materials, no such studies have been found regarding leather. This study aims to investigate how the tensile strength, elongation and elasticity values of garment sheep leather change depending on the sampling angle. The significance of these values lies in the fact that garment leathers are expected to resist deformation when subjected to external forces during use. This research also provides necessary guidance for leather apparel companies, helping them understand the mechanical properties of their leather materials and ensuring that they can produce more durable leather garments by paying attention to the cutting direction. 2. Materials and Methods In this study, fifteen chromium-tanned garment sheep leathers, each with a thickness of 0.7–0.8 mm, were used. The angles for cutting were marked prior to the actual cutting of the leather samples (Fig. 1 ). The cutting was performed at 15° intervals around a 360° circle using a standard press knife (Fig. 2 ) and hydraulic press cutting machine. Before testing, all leather samples were conditioned at a temperature of 23 ± 2°C and a relative humidity of 50 ± 5% for 48 hours, in compliance with the TS EN ISO 2419 standard. The thickness of each leather sample was measured using a SATRA Thickness Gauge, in accordance with the TS EN ISO 2589 standard. Tensile strength and elongation percentage values of the leather samples were determined using the Shimadzu AG-IS Tensile Tester, equipped with Trapezium-2 software and a 5 kN load cell, in line with the TS EN ISO 3376 standard. This equipment has a force resolution of 0.1 N, ensuring high precision in measuring the breaking force. The measurement uncertainty for tensile strength and elongation was calculated as ± 0.05 N/mm² and ± 0.1%, respectively. The tensile strength and elongation values were calculated using Eq. (1) and Eq. (2), respectively. Elasticity (Young’s modulus, 𝐸) was calculated from the initial linear portion of the stress-strain curve using Eq. (3). It was determined as the ratio of the tensile stress- σ to the tensile strain- ε within the elastic region, prior to the material yielding. Equation (1). \(\:{\sigma\:}=\:\frac{\text{F}}{\text{S}}\) Where, σ is the tensile strength, N/mm 2 ; F is the maximum force applied at the leather's breaking point, N; S is the cross-sectional area at the breaking point, mm². Equation (2). \(\:\text{%}=\:\frac{{{\text{L}}_{1}-\text{L}}_{0}}{{\text{L}}_{0}}\:\text{x}\:100\) where, % is the percentage of elongation; L 0 is the initial length, mm; L 1 is the length at the breaking point, mm. Equation (3). \(\:E=\:\frac{{\sigma\:}}{{\epsilon\:}}\) where, σ is the tensile strength, N/mm 2 ; ε is the strain, a dimensionless quantity representing the relative deformation of a material. It is the ratio of the change in length Δ𝐿 to the original length 𝐿0. 3. Results and Discussion Typically, tensile strength and elongation test is conducted according to established leather test standards, with values calculated from three samples taken parallel and perpendicular to the backbone line. These values provide insight into the mechanical properties of the leather. However, this study takes a more comprehensive approach by collecting data from 360-degree directions at 15-degree intervals for 15 chromium-tanned garment sheep leathers, providing a deeper analysis of the material's anisotropic behavior. The tensile strength, elongation and elasticity (Young’s modulus) results of all leathers are presented in Table 1 , Table 2 and Table 3 respectively. Table 1 reveals that the tensile strength value for the 0° angle direction in the 7th leather sample showed the lowest result, with a value of 3.61 N/mm 2 , implying weaker resistance to stress at these orientations. In contrast, the highest tensile strength result of 11.38 N/mm² was observed in the 6th leather sample, taken from the 90° angle direction, suggesting a peak in strength when the load is applied perpendicular to a particular material axis. Table 1 Tensile strength values (N/mm 2 ) at various angles Angle (°) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5.55 5.35 4.72 5.75 6.81 7.08 3.61 5.69 3.89 6.40 5.16 6.85 5.72 4.61 8.58 15 6.35 7.33 4.13 5.31 6.26 6.24 4.35 9.16 4.49 6.32 4.29 5.43 4.60 3.93 8.04 30 5.88 6.07 4.61 5.00 7.04 7.44 4.60 7.78 4.75 8.23 4.23 4.66 4.97 3.72 8.37 45 6.98 7.63 3.80 6.13 5.73 8.28 3.88 7.62 4.58 8.91 3.72 4.83 4.44 3.66 8.48 60 7.66 7.05 5.47 7.13 6.99 7.73 4.99 7.41 5.03 8.90 5.76 6.05 5.17 5.17 8.59 75 6.10 7.53 8.09 9.19 7.67 8.69 5.35 7.97 6.02 8.24 6.27 6.86 5.24 9.44 9.12 90 − 1 6.69 7.13 8.36 9.72 6.66 10.66 11.07 8.87 7.02 7.77 6.09 6.43 5.95 11.01 8.26 90 − 2 6.29 6.42 7.17 7.81 8.59 11.38 10.21 8.96 6.87 8.91 6.24 7.13 6.38 10.13 7.42 105 5.09 6.86 6.22 8.82 7.11 9.42 7.08 9.60 5.10 8.24 5.47 5.14 6.51 7.33 8.58 120 6.67 6.69 5.52 7.15 7.08 7.15 5.63 8.54 4.83 8.00 5.27 5.93 5.90 4.73 7.86 135 6.51 6.33 3.99 6.56 6.23 7.74 4.27 7.77 4.16 7.72 5.36 5.38 5.28 4.28 8.63 150 6.24 5.70 4.03 6.03 6.28 7.66 4.44 7.76 4.70 7.63 5.01 3.69 5.45 4.20 7.78 165 6.66 6.32 4.29 5.25 6.47 7.95 3.88 7.58 5.16 6.27 5.11 4.22 5.76 4.01 8.03 180 6.16 6.08 4.12 4.41 6.08 7.92 4.50 7.62 4.31 7.36 5.15 5.35 5.56 4.73 8.17 195 5.90 6.69 4.53 4.72 5.98 8.43 4.79 6.99 5.68 6.11 3.99 4.36 5.19 4.53 7.82 210 4.82 6.09 4.45 4.82 7.09 9.03 4.95 7.88 5.32 5.81 4.41 4.52 4.91 3.92 7.71 225 4.35 5.89 6.05 5.49 6.26 6.87 5.80 6.49 4.45 7.49 4.09 5.42 5.33 4.45 8.40 240 4.59 5.48 5.98 4.99 7.10 8.21 5.59 8.47 5.28 8.33 4.44 5.04 6.75 6.09 7.96 255 5.34 5.15 6.05 5.99 5.91 6.64 6.12 8.35 5.43 8.22 3.98 5.25 6.63 9.09 7.88 270-1 5.61 4.89 6.28 7.39 7.72 6.01 7.77 7.74 6.01 5.96 4.38 5.66 6.25 9.73 7.96 270-2 5.33 5.40 6.41 7.40 7.37 7.79 6.34 8.42 5.27 4.92 4.94 6.25 6.39 9.21 6.75 285 5.94 6.11 6.48 7.44 6.33 6.20 6.50 7.29 5.00 7.22 3.81 5.49 6.66 7.65 8.28 300 5.10 6.43 5.13 5.65 5.82 7.05 7.00 7.09 4.98 6.96 4.09 5.19 5.40 5.27 7.43 315 5.29 5.87 4.50 4.18 5.88 8.43 5.26 7.24 4.94 6.92 4.36 5.62 5.95 4.75 8.01 330 6.14 5.92 4.57 4.22 5.70 8.25 4.52 6.60 5.00 6.29 5.03 4.84 5.85 4.67 7.86 345 5.99 6.39 3.97 4.09 5.75 8.60 4.35 6.87 5.55 6.44 5.05 4.70 5.54 4.16 7.91 Mean 5.89 ± 0.77 6.26 ± 0.72 5.34 ± 1.28 6.18 ± 1.58 6.61 ± 0.73 7.96 ± 1.26 5.65 ± 1.82 7.76 ± 0.89 5.15 ± 0.74 7.29 ± 1.08 4.83 ± 0.75 5.40 ± 0.85 5.68 ± 0.64 5.94 ± 2.36 8.07 ± 0.48 As seen in Table 2 , the elongation values vary significantly. Generally, samples exhibit the highest elongation values around 150° to 180°, particularly the 6th leather sample, which reaches a peak of 73.39% at 180° angle direction. This suggests that the material's elongation capacity tends to increase near these angles for most samples, indicating a potential structural alignment or orientation effect that enhances stretchability. Conversely, the lowest elongation value was 28.22%, recorded in the 13th leather sample at the 270° angle direction. The data’s variability, as indicated by the standard deviations, reflects inherent differences in the material composition and structural anisotropy, highlighting the complexity of elongation behavior across the range of angles studied. Table 2 Elongation values (%) at various angles Angle (°) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 42.96 49.55 58.16 60.52 50.40 63.52 62.22 51.79 45.05 40.72 39.29 50.82 43.74 57.74 59.66 15 42.04 45.36 55.07 60.36 50.41 63.29 65.69 60.02 48.57 42.74 45.36 50.49 45.74 58.96 59.86 30 41.74 45.22 55.02 60.12 50.52 67.96 65.55 56.62 48.22 42.69 45.66 48.24 45.86 58.41 59.86 45 42.66 45.66 42.02 54.52 43.91 70.68 58.79 46.24 44.74 42.55 36.66 47.62 39.82 47.66 57.39 60 37.74 34.49 36.66 50.05 44.49 57.49 50.41 41.91 39.74 38.19 39.82 47.16 36.66 39.46 52.86 75 31.74 38.66 32.29 48.82 39.39 48.12 40.86 38.49 36.68 31.19 31.66 43.19 32.41 34.16 54.57 90 − 1 36.96 45.86 36.99 44.69 32.99 42.82 32.23 38.05 32.72 30.82 35.41 33.28 32.82 32.29 58.29 90 − 2 39.16 44.06 38.91 46.62 34.62 40.57 32.16 30.91 37.91 32.07 36.57 37.66 31.16 34.79 50.72 105 39.39 43.79 35.55 49.69 32.29 49.02 40.05 33.99 34.89 33.52 37.89 30.86 31.66 37.79 52.22 120 42.36 44.86 42.16 51.46 39.22 55.57 48.82 36.55 36.86 34.22 36.79 42.52 32.39 42.96 46.24 135 49.90 51.79 50.07 61.82 43.89 68.55 51.12 43.39 37.24 37.36 35.41 47.29 34.52 50.22 47.91 150 57.07 54.82 48.66 67.19 49.89 73.07 57.66 50.72 46.89 43.66 36.99 43.19 36.79 55.89 48.82 165 51.07 50.24 63.39 60.36 52.57 73.12 56.36 54.82 50.96 38.32 38.52 47.79 43.19 56.39 56.29 180 42.39 48.12 55.22 61.74 46.57 73.39 61.74 50.24 49.32 44.24 36.16 52.16 47.99 59.55 66.24 195 53.89 54.46 49.49 52.46 43.89 58.05 45.22 47.07 54.39 38.46 35.36 42.02 38.91 58.89 65.96 210 50.96 49.69 44.05 47.05 41.82 54.49 40.74 48.99 46.32 37.57 39.02 42.39 37.91 46.79 60.41 225 38.89 46.66 45.02 49.39 38.12 41.96 39.33 36.79 40.12 41.02 37.07 43.22 35.39 40.62 58.66 240 37.32 42.02 40.89 49.62 39.72 46.39 41.39 40.02 38.99 39.05 32.99 43.79 34.36 33.12 51.69 255 36.79 41.79 41.47 47.56 37.72 51.39 45.52 40.69 40.86 39.55 37.86 43.89 30.62 41.79 46.24 270-1 40.46 45.86 38.16 48.22 46.57 49.96 44.82 40.55 40.52 36.91 37.02 43.02 29.19 40.62 46.55 270-2 39.69 45.73 34.99 45.72 47.49 45.79 45.39 42.91 41.52 37.02 37.12 45.91 28.22 41.55 46.79 285 44.73 43.86 34.02 45.99 47.29 55.74 40.99 43.41 40.96 40.99 36.12 45.79 28.55 38.91 44.89 300 42.69 41.72 34.19 44.12 44.02 49.69 39.24 41.99 40.86 37.41 35.05 40.02 29.57 38.07 47.86 315 42.32 41.06 34.82 44.22 44.52 48.07 37.32 41.29 40.07 35.99 34.72 40.02 31.46 39.24 52.74 330 42.32 39.29 40.32 51.96 43.16 48.46 37.02 43.05 40.02 35.39 34.91 38.22 33.02 48.49 53.22 345 42.62 47.86 48.55 60.99 42.41 51.99 46.91 49.72 42.19 39.52 39.05 36.05 33.16 55.32 60.42 Mean 42.69 ± 5.73 45.48 ± 4.70 43.70 ± 8.54 52.51 ± 6.79 43.38 ± 5.48 55.74 ± 10.33 47.21 ± 9.94 44.24 ± 7.07 42.18 ± 5.25 38.12 ± 3.73 37.25 ± 3.07 43.33 ± 5.23 35.58 ± 5.74 45.76 ± 9.21 54.09 ± 6.22 Upon analysis of the data in Table 3 , elasticity (Young’s modulus) values for the 0° angle direction in the 7th leather sample showed the lowest result, with a value of 5.80 MPa. The highest elasticity value was 34.35 MPa, found in same leather sample at the 90° angle direction, suggesting a peak in the material's stiffness at this orientation. The overall data points to a complex interaction between leather structure and its elastic capabilities, varying significantly with angular displacement. Table 3 Elasticity (Young’s modulus, E ) values (MPa) at various angles Angle (°) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 12.92 10.80 8.12 9.50 13.51 11.15 5.80 10.99 8.63 15.72 13.13 13.48 13.08 7.98 14.38 15 15.10 16.16 7.50 8.80 12.42 9.86 6.62 15.26 9.24 14.79 9.46 10.75 10.06 6.67 13.43 30 14.09 13.42 8.38 8.32 13.94 10.95 7.02 13.74 9.85 19.28 9.26 9.66 10.84 6.37 13.98 45 16.36 16.71 9.04 11.24 13.05 11.71 6.60 16.48 10.24 20.94 10.15 10.14 11.15 7.68 14.78 60 20.30 20.44 14.92 14.25 15.71 13.45 9.90 17.68 12.66 23.30 14.47 12.83 14.10 13.10 16.25 75 19.22 19.48 25.05 18.82 19.47 18.06 13.09 20.71 16.41 26.42 19.80 15.88 16.17 27.63 16.71 90 − 1 18.10 15.55 22.60 21.75 20.19 24.89 34.35 23.31 21.45 25.21 17.20 19.32 18.13 34.10 14.17 90 − 2 16.06 14.57 18.43 16.75 24.81 28.05 31.75 28.99 18.12 27.78 17.06 18.93 20.47 29.12 14.63 105 12.92 15.67 17.50 17.75 22.02 19.22 17.68 28.24 14.62 24.58 14.44 16.66 20.56 19.40 16.43 120 15.75 14.91 13.09 13.89 18.05 12.87 11.53 23.37 13.10 23.38 14.32 13.95 18.22 11.01 17.00 135 13.05 12.22 7.97 10.61 14.19 11.29 8.35 17.91 11.17 20.66 15.14 11.38 15.30 8.52 18.01 150 10.93 10.40 8.28 8.97 12.59 10.48 7.70 15.30 10.02 17.48 13.54 8.54 14.81 7.51 15.94 165 13.04 12.58 6.77 8.70 12.31 10.87 6.88 13.83 10.13 16.36 13.27 8.83 13.34 7.11 14.27 180 14.53 12.64 7.46 7.14 13.06 10.79 7.29 15.17 8.74 16.64 14.24 10.26 11.59 7.94 12.33 195 10.95 12.28 9.15 9.00 13.62 14.52 10.59 14.85 10.44 15.89 11.28 10.38 13.34 7.69 11.86 210 9.46 12.26 10.10 10.24 16.95 16.57 12.15 16.08 11.49 15.46 11.30 10.66 12.95 8.38 12.76 225 11.19 12.62 13.44 11.12 16.42 16.37 14.75 17.64 11.09 18.26 11.03 12.54 15.06 10.96 14.32 240 12.30 13.04 14.62 10.06 17.88 17.70 13.51 21.16 13.54 21.33 13.46 11.51 19.64 18.39 15.40 255 14.51 12.32 14.59 12.59 15.67 12.92 13.44 20.52 13.29 20.78 10.51 11.96 21.65 21.75 17.04 270-1 13.87 10.66 16.46 15.33 16.58 12.03 17.34 19.09 14.83 16.15 11.83 13.16 21.41 23.95 17.10 270-2 13.43 11.81 18.32 16.19 15.52 17.01 13.97 19.62 12.69 13.29 13.31 13.61 22.64 22.17 14.43 285 13.28 13.93 19.05 16.18 13.39 11.12 15.86 16.79 12.21 17.61 10.55 11.99 23.33 19.66 18.45 300 11.95 15.41 15.00 12.81 13.22 14.19 17.84 16.88 12.19 18.60 11.67 12.97 18.26 13.84 15.52 315 12.50 14.30 12.92 9.45 13.21 17.54 14.09 17.53 12.33 19.23 12.56 14.04 18.91 12.10 15.19 330 14.51 15.07 11.33 8.12 13.21 17.02 12.21 15.33 12.49 17.77 14.41 12.66 17.72 9.63 14.77 345 14.05 13.35 8.18 6.71 13.56 16.54 9.27 13.82 13.15 16.30 12.93 13.04 16.71 7.52 13.09 Mean 14.01 ± 2.57 13.95 ± 2.43 13.01 ± 5.04 12.09 ± 4.02 15.56 ± 3.26 14.89 ± 4.48 13.06 ± 6.93 18.09 ± 4.13 12.47 ± 2.87 19.35 ± 3.85 13.09 ± 2.54 12.66 ± 2.77 16.52 ± 3.89 14.24 ± 8.12 15.09 ± 1.74 Table 4 provides a summary of the average tensile strength, elongation and elasticity (Young’s modulus) values across all 15 garment sheep leathers, based on angle. The tensile strength shows a general trend of increasing values as the angle approaches 90°, peaking at 8.11 N/mm² at 90° angle. This suggests that the material exhibits the highest resistance to tension when aligned parallel to the backbone line to a specific direction. Beyond 90°, the tensile strength gradually decreases, with the lowest value being observed at 5.69 N/mm² at 0°, indicating the weakest tensile performance in this orientation. Elongation value is highest at 180° angle direction (53.00%), demonstrating that the material exhibits the most significant ductility along these axes. The elongation decreases as the angle approaches 90°, where it reaches its minimum of 37.75%. This reduction in elongation implies that the material becomes stiffer and less ductile in the parallel to the backbone line direction, corresponding to the increase in tensile strength observed in the same range. Elasticity (Young’s modulus, E) demonstrates a clear anisotropy in the material's stiffness, with values increasing significantly as the angle approaches 90°. The highest elasticity is recorded at 90° (22.02 MPa), indicating that the leather material exhibits maximum resistance to elastic deformation when subjected to a load along this orientation. This behavior aligns with the observed increase in tensile strength at the same angle, suggesting that the leather material is both stiffer and stronger when aligned perpendicular to a specific axis, likely the fiber direction. As the angle deviates from 90°, there is a gradual decline in elasticity, with the lowest values recorded at 15° (11.07 MPa) and 165° (11.22 MPa). These lower values indicate that the material is more compliant and less resistant to deformation along these directions. The relatively higher elasticity at intermediate angles, such as 75° (19.53 MPa) and 105° (18.51 MPa), suggests that the material retains a significant level of stiffness at these orientations, although not as pronounced as at 90°. Table 4 Mean of tensile strength, elongation and elasticity (Young’s modulus, E) values at various angles Angle (°) Tensile Strength (N/mm 2 ) Elongation (%) Elasticity (MPa) 0 5.69 ± 1.29 50.48 ± 8.17 11.28 ± 2.80 15 5.75 ± 1.55 52.93 ± 7.95 11.07 ± 3.24 30 5.82 ± 1.56 52.78 ± 8.35 11.27 ± 3.44 45 5.91 ± 1.93 48.06 ± 8.81 12.42 ± 3.92 60 6.61 ± 1.32 43.14 ± 6.91 15.56 ± 3.54 75 7.45 ± 1.40 38.81 ± 7.21 19.53 ± 4.07 90 − 1 8.11 ± 1.79 37.75 ± 7.41 22.02 ± 5.90 90 − 2 7.99 ± 1.63 37.86 ± 5.80 21.70 ± 6.02 105 7.10 ± 1.55 38.84 ± 6.89 18.51 ± 4.06 120 6.46 ± 1.18 42.20 ± 6.50 15.63 ± 3.79 135 6.01 ± 1.50 47.36 ± 9.46 13.05 ± 3.79 150 5.77 ± 1.44 51.42 ± 10.03 11.50 ± 3.24 165 5.80 ± 1.40 52.89 ± 9.13 11.22 ± 3.00 180 5.84 ± 1.38 53.00 ± 9.92 11.32 ± 3.11 195 5.71 ± 1.32 49.23 ± 8.67 11.72 ± 2.35 210 5.71 ± 1.53 45.88 ± 6.41 12.46 ± 2.69 225 5.79 ± 1.21 42.15 ± 5.96 13.79 ± 2.55 240 6.29 ± 1.42 40.76 ± 5.48 15.57 ± 3.55 255 6.40 ± 1.42 41.58 ± 5.01 15.57 ± 3.83 270-1 6.62 ± 1.39 41.90 ± 5.38 15.98 ± 3.60 270-2 6.54 ± 1.29 41.72 ± 5.44 15.87 ± 3.42 285 6.43 ± 1.12 42.15 ± 6.32 15.56 ± 3.64 300 5.90 ± 1.01 40.43 ± 5.20 14.69 ± 2.34 315 5.81 ± 1.31 40.53 ± 5.49 14.39 ± 2.79 330 5.70 ± 1.20 41.92 ± 6.20 13.75 ± 2.79 345 5.72 ± 1.39 46.45 ± 8.32 12.55 ± 3.20 Figures 3 – 5 illustrate the angular trends in tensile strength, elongation and elasticity (Young’s modulus), respectively. As depicted in Fig. 3 , tensile strength decreases as the angle approaches 0°-180° (perpendicular to the backbone line), while it increases towards the 90°-270° directions (parallel to the backbone line). Figure 4 reveals that elongation follows an opposite trend: elongation values are higher along the 0°-180° axis, while they decrease along the 90°-270° axis The general curve form in Fig. 5 implies that the leather exhibits different elasticity (Young Modulus) properties in different directions. In the context of elasticity, similar to tensile strength, a reduction is observed along the axis perpendicular to the backbone line (approximately 0°-180°), whereas a notable increase is observed along the axis parallel to the backbone line (90°-270°). Considering that the graphs are not symmetric and exhibit an elliptical structure, it can be inferred that the leather is not isotropic (exhibiting uniform properties in all directions) but rather demonstrates anisotropic (direction-dependent) characteristics. This data highlights the importance of considering the angle of cut when determining the mechanical properties of leather, as tensile strength, elongation and elasticity vary significantly depending on the orientation of the leather fibers. These findings are critical for industries that require precise mechanical properties in leather garments and other products, emphasizing the need for careful cutting and pattern placement to maximize strength and minimize elongation where necessary. Given that no prior research has been undertaken on this topic about leather material, there are no references provided in this section. 4. Discussion To measure the mechanical, physical and fastness values of leather materials there are some standard test methods prepared by experts in the field. In particular, the non-homogeneous nature of leather makes it challenging to determine its mechanical properties. To address this, standards specify parameters such as sampling area, conditioning temperature and humidity, sample quantity, and directions. While these standard methods are designed to be implemented with precision, this study questions whether the accuracy of these results meets satisfactory levels. Additionally, to eliminate variables originating from the collagen structure of the leather in tensile strength and elongation percentage tests - one of the mechanical properties - sampling directions were specified as parallel and perpendicular to the backbone line. The study investigated whether the averages of the values obtained from these two directions provide information about the overall strength, elongation and elasticity of the leather. The following results were obtained: As demonstrated in the study by Penava et al. [ 21 ] on woven fabrics, the findings of this research similarly indicate that the tensile strength, elongation and elasticity properties of leather exhibit anisotropic behavior. The orientation of fibers and structural arrangement within the leather contribute to its mechanical responses, which vary depending on the angle of applied forces. The highest tensile strength and elasticity values of garment sheep leathers were found in samples taken parallel to the backbone line, while the lowest values were found in samples taken perpendicular to the backbone line. Examination of the elongation percentage values showed that they exhibit the opposite trend to tensile strength, which is expected, as a decrease in elongation behavior is observed in the directions where strength is high. As stated in the standards, averaging the results from samples taken parallel and perpendicular to the backbone line effectively represents the extremes of the measured properties. Thus, the average of these results provides a comprehensive indication of the leather's mechanical properties. These findings offer valuable insights for leather cutters and apparel manufacturers utilizing finished leather. They serve as a guide for understanding the mechanical characteristics of the material and for determining the optimal cutting direction for garment components that require high strength or low elongation. It is important to acknowledge that this study has certain limitations, such as leather type and number of leather samples. Future research could address these limitations by exploring a wider variety of leather types and number of samples to further validate and improve the findings. Declarations Conflicts of interest The author declared no potential conflicts of interest with respect to the research, authorship, and/or publication of this article. Author Contribution N.O. E. wrote the main manuscript text and reviewed the manuscript. Acknowledgement The author would like to thank Canbol Leather Company for providing leathers, and Prof. Dr. Mehmet Mete Mutlu and Assoc. Prof. Dr. Ali Yorgancioglu for their contributions. Data Availability All data generated or analyzed during this study are included in this published article. References Gelse, K., Poschl, E. & Aigner, T. Collagens – structure, function, and biosynthesis. Adv. Drug Deliv Rev. 55 (12), 1531–1546 (2003). Sherman, V. R., Yang, W. & Meyers, M. A. The materials science of collagen. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 52 , 22–50 (2015). Wenger, M. P. 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Additional Declarations No competing interests reported. Cite Share Download PDF Status: Under Review Version 1 posted Editorial decision: Revision requested 07 Feb, 2025 Reviews received at journal 05 Feb, 2025 Reviews received at journal 21 Jan, 2025 Reviewers agreed at journal 21 Jan, 2025 Reviewers agreed at journal 21 Jan, 2025 Reviewers invited by journal 06 Nov, 2024 Editor assigned by journal 06 Nov, 2024 Editor invited by journal 04 Nov, 2024 Submission checks completed at journal 01 Nov, 2024 First submitted to journal 18 Oct, 2024 You are reading this latest preprint version Research Square lets you share your work early, gain feedback from the community, and start making changes to your manuscript prior to peer review in a journal. As a division of Research Square Company, we’re committed to making research communication faster, fairer, and more useful. We do this by developing innovative software and high quality services for the global research community. Our growing team is made up of researchers and industry professionals working together to solve the most critical problems facing scientific publishing. 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Introduction","content":"\u003cp\u003eCollagen exists in various forms throughout nature. Each polypeptide molecule forms a left-handed helix, and three of these helices together create a right-handed triple-helical structure known as tropocollagen [\u003cspan citationid=\"CR1\" class=\"CitationRef\"\u003e1\u003c/span\u003e]. A single polypeptide chain, also referred to as procollagen, contains a repeating amino acid sequence: Gly-X-Y, where Gly represents glycine, and X or Y can be any other amino acid [\u003cspan citationid=\"CR2\" class=\"CitationRef\"\u003e2\u003c/span\u003e]. Collagen is the most abundant structural protein in mammals and is a major component of connective tissue, skin (leather), bone, cartilage, and tendons [\u003cspan citationid=\"CR3\" class=\"CitationRef\"\u003e3\u003c/span\u003e].\u003c/p\u003e \u003cp\u003eLeather has a complex structure due to its three-dimensional (non-woven) collagen network, which exhibits properties such as inhomogeneity across the leather area [\u003cspan citationid=\"CR4\" class=\"CitationRef\"\u003e4\u003c/span\u003e], cross-linking [\u003cspan citationid=\"CR5\" class=\"CitationRef\"\u003e5\u003c/span\u003e], variations in fiber diameter [\u003cspan citationid=\"CR6\" class=\"CitationRef\"\u003e6\u003c/span\u003e], and differences in angle and orientation [\u003cspan citationid=\"CR7\" class=\"CitationRef\"\u003e7\u003c/span\u003e]. The chemical treatments used to convert skin into leather, particularly tanning, can alter the structure and arrangement of collagen fibrils. These processes, which include the use of strong salt solutions, large pH changes, enzymatic treatments to remove cross-links, and the formation of new cross-links, significantly impact the collagen structure [\u003cspan citationid=\"CR8\" class=\"CitationRef\"\u003e8\u003c/span\u003e]. New cross-links between these groups further inhibit the relative movement of molecules or fibers under applied loads, thereby enhancing the mechanical strength of the fibers [\u003cspan citationid=\"CR9\" class=\"CitationRef\"\u003e9\u003c/span\u003e]. During tanning, cross-linking agents such as chromium sulfate or vegetable tannins, along with fats and oils, are introduced to enhance the integrity of the collagen matrix [\u003cspan citationid=\"CR10\" class=\"CitationRef\"\u003e10\u003c/span\u003e]. It has also been documented that chrome tanning increases the degree of cross-linking between fibers and that this interaction reaches down to the ground fiber level [\u003cspan citationid=\"CR11\" class=\"CitationRef\"\u003e11\u003c/span\u003e, \u003cspan citationid=\"CR12\" class=\"CitationRef\"\u003e12\u003c/span\u003e].\u003c/p\u003e \u003cp\u003eThe orientation of collagen fibers is closely related to a tissue's ability to withstand tensile stress, which directly influences its mechanical properties [\u003cspan citationid=\"CR13\" class=\"CitationRef\"\u003e13\u003c/span\u003e], including leather strength [\u003cspan citationid=\"CR14\" class=\"CitationRef\"\u003e14\u003c/span\u003e]. Among the most frequently measured mechanical properties of leather are its tensile strength and elongation. In addition to these values, the elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus) can also be counted among the most commonly used values in scientific terms.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eThe International Organization for Standardization (ISO) has established a tensile strength and elongation testing standard for leather. According to this standard (TS EN ISO 2418), leather samples are taken in three parallel and three perpendicular directions to the backbone line to minimize material waste, as leather is an expensive and luxurious material.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eHowever, in practice, cutting patterns for leather garments involves more than just parallel and perpendicular alignments. To reduce waste, patterns are often positioned at various angles on the leather. Consequently, the tensile strength and elongation values measured in the parallel and perpendicular directions may not fully represent the material's behavior when used in garments. Although there are studies on shear deformation [\u003cspan citationid=\"CR15\" class=\"CitationRef\"\u003e15\u003c/span\u003e, \u003cspan citationid=\"CR16\" class=\"CitationRef\"\u003e16\u003c/span\u003e] and angle variations [\u003cspan additionalcitationids=\"CR18\" citationid=\"CR17\" class=\"CitationRef\"\u003e17\u003c/span\u003e\u0026ndash;\u003cspan citationid=\"CR19\" class=\"CitationRef\"\u003e19\u003c/span\u003e] in textile materials, no such studies have been found regarding leather.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eThis study aims to investigate how the tensile strength, elongation and elasticity values of garment sheep leather change depending on the sampling angle. The significance of these values lies in the fact that garment leathers are expected to resist deformation when subjected to external forces during use. This research also provides necessary guidance for leather apparel companies, helping them understand the mechanical properties of their leather materials and ensuring that they can produce more durable leather garments by paying attention to the cutting direction.\u003c/p\u003e"},{"header":"2. Materials and Methods","content":"\u003cp\u003eIn this study, fifteen chromium-tanned garment sheep leathers, each with a thickness of 0.7\u0026ndash;0.8 mm, were used. The angles for cutting were marked prior to the actual cutting of the leather samples (Fig.\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Fig1\" class=\"InternalRef\"\u003e1\u003c/span\u003e). The cutting was performed at 15\u0026deg; intervals around a 360\u0026deg; circle using a standard press knife (Fig.\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Fig2\" class=\"InternalRef\"\u003e2\u003c/span\u003e) and hydraulic press cutting machine.\u003c/p\u003e\u003cp\u003eBefore testing, all leather samples were conditioned at a temperature of 23\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2\u0026deg;C and a relative humidity of 50\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5% for 48 hours, in compliance with the TS EN ISO 2419 standard. The thickness of each leather sample was measured using a SATRA Thickness Gauge, in accordance with the TS EN ISO 2589 standard.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eTensile strength and elongation percentage values of the leather samples were determined using the Shimadzu AG-IS Tensile Tester, equipped with Trapezium-2 software and a 5 kN load cell, in line with the TS EN ISO 3376 standard. This equipment has a force resolution of 0.1 N, ensuring high precision in measuring the breaking force. The measurement uncertainty for tensile strength and elongation was calculated as \u0026plusmn;\u0026thinsp;0.05 N/mm\u0026sup2; and \u0026plusmn;\u0026thinsp;0.1%, respectively. The tensile strength and elongation values were calculated using Eq.\u0026nbsp;(1) and Eq.\u0026nbsp;(2), respectively. Elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus, \u0026#119864;) was calculated from the initial linear portion of the stress-strain curve using Eq.\u0026nbsp;(3). It was determined as the ratio of the tensile stress- σ to the tensile strain- ε within the elastic region, prior to the material yielding.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eEquation (1). \u003cspan class=\"InlineEquation\"\u003e\u003cspan class=\"mathinline\"\u003e\\(\\:{\\sigma\\:}=\\:\\frac{\\text{F}}{\\text{S}}\\)\u003c/span\u003e\u003c/span\u003e\u003c/p\u003e \u003cp\u003eWhere,\u003c/p\u003e \u003cp\u003eσ is the tensile strength, N/mm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e;\u003c/p\u003e \u003cp\u003eF is the maximum force applied at the leather's breaking point, N;\u003c/p\u003e \u003cp\u003eS is the cross-sectional area at the breaking point, mm\u0026sup2;.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eEquation (2). \u003cspan class=\"InlineEquation\"\u003e\u003cspan class=\"mathinline\"\u003e\\(\\:\\text{%}=\\:\\frac{{{\\text{L}}_{1}-\\text{L}}_{0}}{{\\text{L}}_{0}}\\:\\text{x}\\:100\\)\u003c/span\u003e\u003c/span\u003e\u003c/p\u003e \u003cp\u003ewhere,\u003c/p\u003e \u003cp\u003e% is the percentage of elongation;\u003c/p\u003e \u003cp\u003eL\u003csub\u003e0\u003c/sub\u003e is the initial length, mm;\u003c/p\u003e \u003cp\u003eL\u003csub\u003e1\u003c/sub\u003e is the length at the breaking point, mm.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eEquation (3). \u003cspan class=\"InlineEquation\"\u003e\u003cspan class=\"mathinline\"\u003e\\(\\:E=\\:\\frac{{\\sigma\\:}}{{\\epsilon\\:}}\\)\u003c/span\u003e\u003c/span\u003e\u003c/p\u003e \u003cp\u003ewhere,\u003c/p\u003e \u003cp\u003eσ is the tensile strength, N/mm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e;\u003c/p\u003e \u003cp\u003eε is the strain, a dimensionless quantity representing the relative deformation of a material. It is the ratio of the change in length Δ\u0026#119871; to the original length \u0026#119871;0.\u003c/p\u003e"},{"header":"3. Results and Discussion","content":"\u003cp\u003eTypically, tensile strength and elongation test is conducted according to established leather test standards, with values calculated from three samples taken parallel and perpendicular to the backbone line. These values provide insight into the mechanical properties of the leather. However, this study takes a more comprehensive approach by collecting data from 360-degree directions at 15-degree intervals for 15 chromium-tanned garment sheep leathers, providing a deeper analysis of the material's anisotropic behavior. The tensile strength, elongation and elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus) results of all leathers are presented in Table\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab1\" class=\"InternalRef\"\u003e1\u003c/span\u003e, Table\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab2\" class=\"InternalRef\"\u003e2\u003c/span\u003e and Table\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab3\" class=\"InternalRef\"\u003e3\u003c/span\u003e respectively.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eTable\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab1\" class=\"InternalRef\"\u003e1\u003c/span\u003e reveals that the tensile strength value for the 0\u0026deg; angle direction in the 7th leather sample showed the lowest result, with a value of 3.61 N/mm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e, implying weaker resistance to stress at these orientations. In contrast, the highest tensile strength result of 11.38 N/mm\u0026sup2; was observed in the 6th leather sample, taken from the 90\u0026deg; angle direction, suggesting a peak in strength when the load is applied perpendicular to a particular material axis.\u003c/p\u003e \u003cp\u003e \u003cdiv class=\"gridtable\"\u003e\u003ctable float=\"Yes\" id=\"Tab1\" border=\"1\"\u003e \u003ccaption language=\"En\"\u003e \u003cdiv class=\"CaptionNumber\"\u003eTable 1\u003c/div\u003e \u003cdiv class=\"CaptionContent\"\u003e \u003cp\u003eTensile strength values (N/mm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e) at various angles\u003c/p\u003e \u003c/div\u003e \u003c/caption\u003e \u003ccolgroup cols=\"16\"\u003e \u003cdiv align=\"left\" class=\"colspec\" colname=\"c1\" colnum=\"1\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c2\" colnum=\"2\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c3\" colnum=\"3\"\u003e\u003c/div\u003e 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\u003cp\u003e6.18\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.58\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c6\"\u003e \u003cp\u003e6.61\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.73\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c7\"\u003e \u003cp\u003e7.96\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.26\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c8\"\u003e \u003cp\u003e5.65\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.82\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c9\"\u003e \u003cp\u003e7.76\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.89\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c10\"\u003e \u003cp\u003e5.15\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.74\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c11\"\u003e \u003cp\u003e7.29\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.08\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c12\"\u003e \u003cp\u003e4.83\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.75\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c13\"\u003e \u003cp\u003e5.40\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.85\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c14\"\u003e \u003cp\u003e5.68\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.64\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e5.94\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.36\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e \u003cp\u003e8.07\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;0.48\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003c/tbody\u003e \u003c/colgroup\u003e \u003c/table\u003e\u003c/div\u003e \u003c/p\u003e \u003cp\u003eAs seen in Table\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab2\" class=\"InternalRef\"\u003e2\u003c/span\u003e, the elongation values vary significantly. Generally, samples exhibit the highest elongation values around 150\u0026deg; to 180\u0026deg;, particularly the 6th leather sample, which reaches a peak of 73.39% at 180\u0026deg; angle direction. This suggests that the material's elongation capacity tends to increase near these angles for most samples, indicating a potential structural alignment or orientation effect that enhances stretchability. Conversely, the lowest elongation value was 28.22%, recorded in the 13th leather sample at the 270\u0026deg; angle direction. The data\u0026rsquo;s variability, as indicated by the standard deviations, reflects inherent differences in the material composition and structural anisotropy, highlighting the complexity of elongation behavior across the range of angles studied.\u003c/p\u003e \u003cp\u003e \u003cdiv class=\"gridtable\"\u003e\u003ctable float=\"Yes\" id=\"Tab2\" border=\"1\"\u003e \u003ccaption language=\"En\"\u003e \u003cdiv class=\"CaptionNumber\"\u003eTable 2\u003c/div\u003e \u003cdiv class=\"CaptionContent\"\u003e \u003cp\u003eElongation values (%) at various angles\u003c/p\u003e \u003c/div\u003e \u003c/caption\u003e \u003ccolgroup cols=\"16\"\u003e \u003cdiv align=\"left\" class=\"colspec\" colname=\"c1\" colnum=\"1\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c2\" colnum=\"2\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c3\" colnum=\"3\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" 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align=\"char\" char=\".\" colname=\"c10\"\u003e \u003cp\u003e42.18\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.25\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c11\"\u003e \u003cp\u003e38.12\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.73\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c12\"\u003e \u003cp\u003e37.25\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.07\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c13\"\u003e \u003cp\u003e43.33\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.23\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c14\"\u003e \u003cp\u003e35.58\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.74\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e45.76\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;9.21\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e 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The highest elasticity value was 34.35 MPa, found in same leather sample at the 90\u0026deg; angle direction, suggesting a peak in the material's stiffness at this orientation. The overall data points to a complex interaction between leather structure and its elastic capabilities, varying significantly with angular displacement.\u003c/p\u003e \u003cp\u003e \u003cdiv class=\"gridtable\"\u003e\u003ctable float=\"Yes\" id=\"Tab3\" border=\"1\"\u003e \u003ccaption language=\"En\"\u003e \u003cdiv class=\"CaptionNumber\"\u003eTable 3\u003c/div\u003e \u003cdiv class=\"CaptionContent\"\u003e \u003cp\u003eElasticity (Young\u0026rsquo;s modulus, \u003cem\u003eE\u003c/em\u003e) values (MPa) at various angles\u003c/p\u003e \u003c/div\u003e \u003c/caption\u003e \u003ccolgroup cols=\"16\"\u003e \u003cdiv align=\"left\" class=\"colspec\" colname=\"c1\" colnum=\"1\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c2\" colnum=\"2\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c3\" colnum=\"3\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\".\" class=\"colspec\" colname=\"c4\" 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colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e12.10\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e \u003cp\u003e15.19\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e330\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e14.51\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e15.07\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e11.33\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c5\"\u003e \u003cp\u003e8.12\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c6\"\u003e \u003cp\u003e13.21\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c7\"\u003e \u003cp\u003e17.02\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c8\"\u003e \u003cp\u003e12.21\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c9\"\u003e \u003cp\u003e15.33\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c10\"\u003e \u003cp\u003e12.49\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c11\"\u003e \u003cp\u003e17.77\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c12\"\u003e \u003cp\u003e14.41\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c13\"\u003e \u003cp\u003e12.66\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c14\"\u003e \u003cp\u003e17.72\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e9.63\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e \u003cp\u003e14.77\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e345\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e14.05\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e13.35\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e8.18\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c5\"\u003e \u003cp\u003e6.71\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c6\"\u003e \u003cp\u003e13.56\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c7\"\u003e \u003cp\u003e16.54\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c8\"\u003e \u003cp\u003e9.27\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c9\"\u003e \u003cp\u003e13.82\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c10\"\u003e \u003cp\u003e13.15\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c11\"\u003e \u003cp\u003e16.30\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c12\"\u003e \u003cp\u003e12.93\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c13\"\u003e \u003cp\u003e13.04\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c14\"\u003e \u003cp\u003e16.71\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e7.52\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e \u003cp\u003e13.09\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003eMean\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e14.01\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.57\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e13.95\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.43\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e13.01\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.04\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c5\"\u003e \u003cp\u003e12.09\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;4.02\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c6\"\u003e \u003cp\u003e15.56\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.26\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c7\"\u003e \u003cp\u003e14.89\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;4.48\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c8\"\u003e \u003cp\u003e13.06\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;6.93\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c9\"\u003e \u003cp\u003e18.09\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;4.13\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c10\"\u003e \u003cp\u003e12.47\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.87\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c11\"\u003e \u003cp\u003e19.35\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.85\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c12\"\u003e \u003cp\u003e13.09\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.54\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c13\"\u003e \u003cp\u003e12.66\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.77\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c14\"\u003e \u003cp\u003e16.52\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.89\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c15\"\u003e \u003cp\u003e14.24\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;8.12\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\".\" colname=\"c16\"\u003e \u003cp\u003e15.09\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.74\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003c/tbody\u003e \u003c/colgroup\u003e \u003c/table\u003e\u003c/div\u003e \u003c/p\u003e \u003cp\u003eTable\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Tab4\" class=\"InternalRef\"\u003e4\u003c/span\u003e provides a summary of the average tensile strength, elongation and elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus) values across all 15 garment sheep leathers, based on angle.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eThe tensile strength shows a general trend of increasing values as the angle approaches 90\u0026deg;, peaking at 8.11 N/mm\u0026sup2; at 90\u0026deg; angle. This suggests that the material exhibits the highest resistance to tension when aligned parallel to the backbone line to a specific direction. Beyond 90\u0026deg;, the tensile strength gradually decreases, with the lowest value being observed at 5.69 N/mm\u0026sup2; at 0\u0026deg;, indicating the weakest tensile performance in this orientation.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eElongation value is highest at 180\u0026deg; angle direction (53.00%), demonstrating that the material exhibits the most significant ductility along these axes. The elongation decreases as the angle approaches 90\u0026deg;, where it reaches its minimum of 37.75%. This reduction in elongation implies that the material becomes stiffer and less ductile in the parallel to the backbone line direction, corresponding to the increase in tensile strength observed in the same range.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eElasticity (Young\u0026rsquo;s modulus, E) demonstrates a clear anisotropy in the material's stiffness, with values increasing significantly as the angle approaches 90\u0026deg;. The highest elasticity is recorded at 90\u0026deg; (22.02 MPa), indicating that the leather material exhibits maximum resistance to elastic deformation when subjected to a load along this orientation. This behavior aligns with the observed increase in tensile strength at the same angle, suggesting that the leather material is both stiffer and stronger when aligned perpendicular to a specific axis, likely the fiber direction. As the angle deviates from 90\u0026deg;, there is a gradual decline in elasticity, with the lowest values recorded at 15\u0026deg; (11.07 MPa) and 165\u0026deg; (11.22 MPa). These lower values indicate that the material is more compliant and less resistant to deformation along these directions. The relatively higher elasticity at intermediate angles, such as 75\u0026deg; (19.53 MPa) and 105\u0026deg; (18.51 MPa), suggests that the material retains a significant level of stiffness at these orientations, although not as pronounced as at 90\u0026deg;.\u003c/p\u003e \u003cp\u003e \u003cdiv class=\"gridtable\"\u003e\u003ctable float=\"Yes\" id=\"Tab4\" border=\"1\"\u003e \u003ccaption language=\"En\"\u003e \u003cdiv class=\"CaptionNumber\"\u003eTable 4\u003c/div\u003e \u003cdiv class=\"CaptionContent\"\u003e \u003cp\u003eMean of tensile strength, elongation and elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus, E) values at various angles\u003c/p\u003e \u003c/div\u003e \u003c/caption\u003e \u003ccolgroup cols=\"4\"\u003e \u003cdiv align=\"left\" class=\"colspec\" colname=\"c1\" colnum=\"1\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" class=\"colspec\" colname=\"c2\" colnum=\"2\"\u003e\u003c/div\u003e \u003cdiv align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" class=\"colspec\" 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align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e11.50\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.24\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e165\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.80\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.40\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e52.89\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;9.13\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e11.22\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.00\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e180\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.84\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.38\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e53.00\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;9.92\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e11.32\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.11\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e195\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.71\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.32\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e49.23\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;8.67\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e11.72\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.35\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e210\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.71\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.53\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e45.88\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;6.41\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e12.46\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.69\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e225\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.79\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.21\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e42.15\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.96\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e13.79\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.55\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e240\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e6.29\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.42\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e40.76\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.48\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e15.57\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.55\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e255\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e6.40\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.42\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e41.58\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.01\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e15.57\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.83\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e270-1\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e6.62\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.39\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e41.90\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.38\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e15.98\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.60\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e270-2\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e6.54\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.29\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e41.72\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.44\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e15.87\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.42\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e285\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e6.43\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.12\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e42.15\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;6.32\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e15.56\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.64\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e300\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.90\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.01\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e40.43\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.20\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e14.69\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.34\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e315\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.81\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.31\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e40.53\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;5.49\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e14.39\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.79\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e330\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.70\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.20\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e41.92\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;6.20\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e13.75\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;2.79\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003ctr\u003e \u003ctd align=\"left\" colname=\"c1\"\u003e \u003cp\u003e345\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c2\"\u003e \u003cp\u003e5.72\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;1.39\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c3\"\u003e \u003cp\u003e46.45\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;8.32\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003ctd align=\"char\" char=\"\u0026plusmn;\" colname=\"c4\"\u003e \u003cp\u003e12.55\u0026thinsp;\u0026plusmn;\u0026thinsp;3.20\u003c/p\u003e \u003c/td\u003e \u003c/tr\u003e \u003c/tbody\u003e \u003c/colgroup\u003e \u003c/table\u003e\u003c/div\u003e \u003c/p\u003e \u003cp\u003eFigures \u003cspan refid=\"Fig3\" class=\"InternalRef\"\u003e3\u003c/span\u003e\u0026ndash;\u003cspan refid=\"Fig5\" class=\"InternalRef\"\u003e5\u003c/span\u003e illustrate the angular trends in tensile strength, elongation and elasticity (Young\u0026rsquo;s modulus), respectively. As depicted in Fig.\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Fig3\" class=\"InternalRef\"\u003e3\u003c/span\u003e, tensile strength decreases as the angle approaches 0\u0026deg;-180\u0026deg; (perpendicular to the backbone line), while it increases towards the 90\u0026deg;-270\u0026deg; directions (parallel to the backbone line). Figure\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Fig4\" class=\"InternalRef\"\u003e4\u003c/span\u003e reveals that elongation follows an opposite trend: elongation values are higher along the 0\u0026deg;-180\u0026deg; axis, while they decrease along the 90\u0026deg;-270\u0026deg; axis The general curve form in Fig.\u0026nbsp;\u003cspan refid=\"Fig5\" class=\"InternalRef\"\u003e5\u003c/span\u003e implies that the leather exhibits different elasticity (Young Modulus) properties in different directions. In the context of elasticity, similar to tensile strength, a reduction is observed along the axis perpendicular to the backbone line (approximately 0\u0026deg;-180\u0026deg;), whereas a notable increase is observed along the axis parallel to the backbone line (90\u0026deg;-270\u0026deg;).\u003c/p\u003e \u003cp\u003eConsidering that the graphs are not symmetric and exhibit an elliptical structure, it can be inferred that the leather is not isotropic (exhibiting uniform properties in all directions) but rather demonstrates anisotropic (direction-dependent) characteristics.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eThis data highlights the importance of considering the angle of cut when determining the mechanical properties of leather, as tensile strength, elongation and elasticity vary significantly depending on the orientation of the leather fibers. These findings are critical for industries that require precise mechanical properties in leather garments and other products, emphasizing the need for careful cutting and pattern placement to maximize strength and minimize elongation where necessary.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eGiven that no prior research has been undertaken on this topic about leather material, there are no references provided in this section.\u003c/p\u003e"},{"header":"4. Discussion","content":"\u003cp\u003eTo measure the mechanical, physical and fastness values of leather materials there are some standard test methods prepared by experts in the field. In particular, the non-homogeneous nature of leather makes it challenging to determine its mechanical properties. To address this, standards specify parameters such as sampling area, conditioning temperature and humidity, sample quantity, and directions. While these standard methods are designed to be implemented with precision, this study questions whether the accuracy of these results meets satisfactory levels.\u003c/p\u003e \u003cp\u003eAdditionally, to eliminate variables originating from the collagen structure of the leather in tensile strength and elongation percentage tests - one of the mechanical properties - sampling directions were specified as parallel and perpendicular to the backbone line. The study investigated whether the averages of the values obtained from these two directions provide information about the overall strength, elongation and elasticity of the leather. The following results were obtained:\u003c/p\u003e \u003cp\u003e \u003cul\u003e \u003cli\u003e \u003cp\u003eAs demonstrated in the study by Penava et al. [\u003cspan citationid=\"CR21\" class=\"CitationRef\"\u003e21\u003c/span\u003e] on woven fabrics, the findings of this research similarly indicate that the tensile strength, elongation and elasticity properties of leather exhibit anisotropic behavior. The orientation of fibers and structural arrangement within the leather contribute to its mechanical responses, which vary depending on the angle of applied forces.\u003c/p\u003e \u003c/li\u003e \u003cli\u003e \u003cp\u003eThe highest tensile strength and elasticity values of garment sheep leathers were found in samples taken parallel to the backbone line, while the lowest values were found in samples taken perpendicular to the backbone line.\u003c/p\u003e \u003c/li\u003e \u003cli\u003e \u003cp\u003eExamination of the elongation percentage values showed that they exhibit the opposite trend to tensile strength, which is expected, as a decrease in elongation behavior is observed in the directions where strength is high.\u003c/p\u003e \u003c/li\u003e \u003cli\u003e \u003cp\u003eAs stated in the standards, averaging the results from samples taken parallel and perpendicular to the backbone line effectively represents the extremes of the measured properties. Thus, the average of these results provides a comprehensive indication of the leather's mechanical properties.\u003c/p\u003e \u003c/li\u003e \u003cli\u003e \u003cp\u003eThese findings offer valuable insights for leather cutters and apparel manufacturers utilizing finished leather. They serve as a guide for understanding the mechanical characteristics of the material and for determining the optimal cutting direction for garment components that require high strength or low elongation.\u003c/p\u003e \u003c/li\u003e \u003c/ul\u003e \u003c/p\u003e \u003cp\u003eIt is important to acknowledge that this study has certain limitations, such as leather type and number of leather samples. Future research could address these limitations by exploring a wider variety of leather types and number of samples to further validate and improve the findings.\u003c/p\u003e"},{"header":"Declarations","content":"\u003cp\u003e \u003ch2\u003eConflicts of interest\u003c/h2\u003e \u003cp\u003eThe author declared no potential conflicts of interest with respect to the research, authorship, and/or publication of this article.\u003c/p\u003e \u003c/p\u003e\u003ch2\u003eAuthor Contribution\u003c/h2\u003e\u003cp\u003eN.O. E. wrote the main manuscript text and reviewed the manuscript.\u003c/p\u003e\u003ch2\u003eAcknowledgement\u003c/h2\u003e\u003cp\u003eThe author would like to thank Canbol Leather Company for providing leathers, and Prof. Dr. Mehmet Mete Mutlu and Assoc. Prof. Dr. Ali Yorgancioglu for their contributions.\u003c/p\u003e\u003ch2\u003eData Availability\u003c/h2\u003e\u003cp\u003eAll data generated or analyzed during this study are included in this published article.\u003c/p\u003e"},{"header":"References","content":"\u003col\u003e\u003cli\u003e\u003cspan\u003eGelse, K., Poschl, E. \u0026amp; Aigner, T. Collagens \u0026ndash; structure, function, and biosynthesis. \u003cem\u003eAdv. Drug Deliv Rev.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e55\u003c/b\u003e (12), 1531\u0026ndash;1546 (2003).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eSherman, V. R., Yang, W. \u0026amp; Meyers, M. A. The materials science of collagen. \u003cem\u003eJ. Mech. Behav. Biomed. Mater.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e52\u003c/b\u003e, 22\u0026ndash;50 (2015).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eWenger, M. P. E., Bozec, L., Horton, M. A. \u0026amp; Mesquida, P. Mechanical properties of collagen fibrils. \u003cem\u003eBiophys. J.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e93\u003c/b\u003e, 1255\u0026ndash;1263 (2007).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eMutlu, M. M., Ork, N., Yegin, O. \u0026amp; Bas, S. Mapping the variations of tensile strength over the area of sheepskin leather. \u003cem\u003eAnn. Univ. Oradea Fasc Text. Leatherwork\u003c/em\u003e. \u003cb\u003e15\u003c/b\u003e, 157\u0026ndash;162 (2014).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eNaffa, R. et al. Molecular and structural insights into skin collagen reveals several factors that influence its architecture. \u003cem\u003eInt. J. Biol. Macromol.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e128\u003c/b\u003e, 509\u0026ndash;520 (2019).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eWells, H. C. et al. Collagen fibril diameter and leather strength. \u003cem\u003eJ. Agric. 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Psuedo-affine behaviour of collagen fibres during the uniaxial deformation of leather. \u003cem\u003eJ. Mater. Sci.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e37\u003c/b\u003e, 3651\u0026ndash;3656 (2002).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eOxlund, H. \u0026amp; Andreassen, T. T. The roles of hyaluronic acid, collagen and elastin in the mechanical properties of connective tissues. \u003cem\u003eJ. Anat.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e131\u003c/b\u003e, 611\u0026ndash;620 (1980).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eUren, N. \u0026amp; Okur, A. Shear deformation and test methods of fabrics. \u003cem\u003eJ. Text. Eng.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e21\u003c/b\u003e (95), 51\u0026ndash;65 (2014).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eB\u0026uuml;y\u0026uuml;kbayraktar, R. B. A generalised geometric model for the determination of shear angle during the bias-extension test. \u003cem\u003eJ. Text. I\u003c/em\u003e. \u003cb\u003e113\u003c/b\u003e (10), 2249\u0026ndash;2262 (2022).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eZheng, J., Takatera, M., Inui, S. \u0026amp; Shimizu, Y. Measuring technology of the anisotropic tensile properties of woven fabrics. \u003cem\u003eText. Res. J.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e78\u003c/b\u003e (12), 1116\u0026ndash;1123 (2008).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eSchwarz, I. G., Kovačević, S. \u0026amp; Kos, I. Physical\u0026ndash;mechanical properties of automotive textile materials. \u003cem\u003eJ. Ind. Text.\u003c/em\u003e \u003cb\u003e45\u003c/b\u003e (3), 323\u0026ndash;337 (2015).\u003c/span\u003e\u003c/li\u003e \u003cli\u003e\u003cspan\u003eB\u0026uuml;y\u0026uuml;kbayraktar, R. B. An investigation on shear properties of woven fabrics by bias-extension test. \u003cem\u003eJ. Text. 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Traditionally, these properties are measured using samples taken in two directions - parallel and perpendicular to the leather\u0026rsquo;s backbone line - and averaged. However, collagen fibers in leather are oriented in various directions and proportions throughout the material. Unlike fabrics, where shear behaviors are considered, leather\u0026rsquo;s shear strength is often overlooked in property evaluations. Considering leather as a fabric, shear strength becomes significant because garments are subjected to forces in multiple directions during use. No prior studies have investigated leather strength by considering all directions beyond the standard parallel and perpendicular measurements. This study examines whether tensile strength and elongation vary with sampling direction. Data were collected at 15\u0026deg; intervals around a 360\u0026deg; circle from garment sheep leather samples. Results reveal that tensile strength was generally higher in samples taken parallel to the backbone line, while elongation was lower in this direction. This study helps leather apparel companies optimize cutting techniques by revealing how tensile strength and elongation vary with sampling direction. Improved cutting decisions lead to better garment performance, fit, and durability, while also enhancing customer satisfaction.\u003c/p\u003e","manuscriptTitle":"Multi-Angle Assessment of Leather Strength and Elasticity: Beyond Standard Parallel and Perpendicular Measurement","msid":"","msnumber":"","nonDraftVersions":[{"code":1,"date":"2024-11-13 07:39:55","doi":"10.21203/rs.3.rs-5287129/v1","editorialEvents":[{"type":"communityComments","content":0},{"type":"decision","content":"Revision requested","date":"2025-02-07T07:30:52+00:00","index":"","fulltext":""},{"type":"editorInvitedReview","content":"","date":"2025-02-05T08:16:54+00:00","index":"hide","fulltext":""},{"type":"editorInvitedReview","content":"","date":"2025-01-21T10:28:29+00:00","index":"hide","fulltext":""},{"type":"reviewerAgreed","content":"118966738301530402227975081777181982199","date":"2025-01-21T08:59:08+00:00","index":"hide","fulltext":""},{"type":"reviewerAgreed","content":"52908062815422872952280372031259938526","date":"2025-01-21T06:50:17+00:00","index":"hide","fulltext":""},{"type":"reviewersInvited","content":"","date":"2024-11-06T16:51:30+00:00","index":"","fulltext":""},{"type":"editorAssigned","content":"","date":"2024-11-06T14:55:45+00:00","index":"","fulltext":""},{"type":"editorInvited","content":"","date":"2024-11-04T11:14:50+00:00","index":"","fulltext":""},{"type":"checksComplete","content":"","date":"2024-11-01T10:31:09+00:00","index":"","fulltext":""},{"type":"submitted","content":"Scientific Reports","date":"2024-10-18T06:54:51+00:00","index":"","fulltext":""}],"status":"published","journal":{"display":true,"email":"[email protected]","identity":"scientific-reports","isNatureJournal":false,"hasQc":true,"allowDirectSubmit":false,"externalIdentity":"scirep","sideBox":"Learn more about [Scientific Reports](http://www.nature.com/srep/)","snPcode":"","submissionUrl":"","title":"Scientific Reports","twitterHandle":"","acdcEnabled":true,"dfaEnabled":true,"editorialSystem":"stoa","reportingPortfolio":"Scientific Reports","inReviewEnabled":true,"inReviewRevisionsEnabled":true}}],"origin":"","ownerIdentity":"e7d8a05c-2bbd-405f-ab82-a20a2c3d9511","owner":[],"postedDate":"November 13th, 2024","published":true,"recentEditorialEvents":[],"rejectedJournal":[],"revision":"","amendment":"","status":"under-review","subjectAreas":[{"id":40115119,"name":"Physical sciences/Materials science"},{"id":40115120,"name":"Physical sciences/Materials science/Structural materials/Mechanical properties"}],"tags":[],"updatedAt":"2025-03-19T05:53:32+00:00","versionOfRecord":[],"versionCreatedAt":"2024-11-13 07:39:55","video":"","vorDoi":"","vorDoiUrl":"","workflowStages":[]},"version":"v1","identity":"rs-5287129","journalConfig":"researchsquare"},"__N_SSP":true},"page":"/article/[identity]/[[...version]]","query":{"redirect":"/article/rs-5287129","identity":"rs-5287129","version":["v1"]},"buildId":"qtupq5eGEP_6zYnWcrvyt","isFallback":false,"isExperimentalCompile":false,"dynamicIds":[84888],"gssp":true,"scriptLoader":[]}