FİLTRASYON MATERYALLERİNİN İLETKENLİK ÖZELLİĞİNİN PLAZMA YÜZEY MODİFİKASYONU İLE GELİŞTİRİLMESİ OLANAKLARININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Transkript

1 TMMOB TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası UCTEA The Chamber f Textile Engineers s YIL 18 SAYI 83 Araştırma Makalesi / Research Article FİLTRASYON MATERYALLERİNİN İLETKENLİK ÖZELLİĞİNİN PLAZMA YÜZEY MODİFİKASYONU İLE GELİŞTİRİLMESİ OLANAKLARININ ARAŞTIRILMASI Gönderilme Tarihi / Received: Kabul Tarihi / Accepted: ÖZET Anahtar Kelimeler: filtrasyn, plazma, antistatik, nnwven, pliester BWF Endüstri Filtreleri ve Teknik Keçe Ltd. Şti, Trbalı-İZMİR * Dkuz Eylül Üniversitesi,Tekstil Mühendisliği Bölümü, Buca-İZMİR Günümüzde birçk endüstri baca gazlarının çk miktarda parçacık içermesi prblemi ile karşı karşıyadır. Endüstriler emisyn ranlarını azaltmak için filtrasyn sistemleri de denilen parçacık kntrl cihazları kullanmaktadır. Bu sistemlerde kullanılan filtrasyn materyali tz tplama işlemini yerine getirirken, rtam kşulları nedeniyle üzerinde statik elektrik yükü luşturmaktadır. Eğer bu statik elektrik sistemden uzaklaştırılamazsa sistemin tamamen yanması veya patlamalar gibi çeşitli tehlikelere sebep lmaktadır. Bu çalışmada pliesterden üretilmiş iğneli keçe filtre materyallerinin statik elektriklenmesini azaltmak için plazma teknljisinin kullanım lanakları araştırılmıştır. Bu amaçla pliester iğneli keçelere RF plazma tekniği ile farklı güç seviyeleri ve sürelerde, farklı gaz ve mnmerler uygulanmıştır. INVESTIGATING THE POSSIBILITIES OF IMPROVING THE CONDUCTIVITY CHARACTERISTIC OF FILTER MEDIA BY PLASMA SURFACE MODIFICATION ABSTRACT Nwadays, many industries face the prblem that their exhaust gas cntains t many particles. In rder t reduce their emissin rates, they use particulate cntrl devices, which are als called as filtratin systems. During the filtratin prcess, static electricity accumulates n the filtratin materials f these systems. If this static electricity can nt be remved frm the systems, it will cause prblems like explsin r burning f the cmplete systems. In this study, the applicatin pssibilities f plasma technlgy t decrease the static electricity prblem f the filtratin materials manufactured frm needle punched plyester nnwvens were investigated. With this aim, RF plasma treatments f different mnmers and gases were applied t needle punched plyester nnwvens at different pwer levels fr different duratins. Keywrds: filtratin, plasma, anti-static, nnwven, plyester *Srumlu Yazar/Crrespnding Authr: sevil.yesilpinar@deu.edu.tr SAYFA 1

2 1. GİRİŞ Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından "İnsan, bitki, hayvan veya madde üzerine zarar verebilen veya rahat yaşam şeklini (knfr) ve maddeyi aşırı şekilde etkileyen kum, tz, uçucu kül, kurum, is, duman, buğu, tütsü, sis, pus, buhar, gaz veya kku gibi bileşenlerin miktar, karakteristik ve süre larak çevre atmsferindeki varlığıdır." şeklinde tanımlanan hava kirliliği yanardağdan sızan gazlar gibi dğal kaynaklı labildiği gibi insan kaynaklı da labilmektedir. İnsan kaynaklı lanlar endüstriyel işlemler snucunda rtaya çıkan tz, duman, metal buharı, buğu, buhar ve gazlardır. Kirli havanın insanlarda slunum ylu hastalıklarının artmasına sebep lduğu bilinmektedir. Ayrıca kükürt diksit ve zn bitkiler için zararlı lup; özellikle zn, ürün kayıplarına sebep lmakta ve rmanlara zarar vermektedir [1]. SO 2, O 3, NO 2, PM10 düzeyleri ile astım, KOAH (krnik bstrüktif akciğer hastalığı), kardiyvasküler hastalıklar, ölüm ranları arasında ilişki lduğu gösterilmiştir [2-5]. Günlük ihtiyaçlarımızın karşılanması, eknminin kalkınması, iş sahalarının açılarak işsizliğin önlenmesi için fabrikaların çalışması ve üretimlerini yapması gereklidir. Ancak kalkınmayı sürdürürken çevresel prblemler de göz ardı edilmemelidir. Sanayi tesislerinin hava kirliliğini önlemek için bazı tedbirler alması gereklidir. Bu tedbirler arasında mutlaka filtre sistemleri kurmaları ve bunları çalışır vaziyette bulundurmaları sayılabilir. Filtre materyalleri arasında tekstilden yapılmış filtreler de bulunmaktadır. Bu filtrelerden sentetik liflerden üretilmiş lanlarında özellikle kullanım yerine bağlı larak statik elektriklenme labilmekte ve bunun tehlikeli bir şekilde bşalması srunları yaşanabilmektedir. Bu risk en belirgin larak, baca gazından tz tplamada kullanılan kumaş trba filtrelerin uygulamalarında görülmektedir. Suyun ve sıvı çözeltinin yüksek elektriksel iletkenliği nedeniyle bu risk sıvı filtrasynunda yaygın değildir [6]. Bu nedenle, elektrik iletkenliğe sahip anti-statik kumaşlar tz filtrelerindeki statik yüklenmeyi kntrl etmede kullanılmaktadır. Bu anti-statik kumaşların bazılarında kumaş yapısının içinde metal lifler bulunurken, diğerlerinde kumaş yapısının üzerinde iletken bir kaplama bulunmaktadır [6]. Ancak tekstil yapısına eklenebilecek özellikte (esneklik, incelik vb.) metal lifler ldukça pahalıdır ve bu nedenle maliyeti yüksek lmaktadır. İletken metal ya da plimer kaplamalar ise elektrkimyasal, kimyasal ve ksidatif plimerizasyn ya da mıknatıssal saçtırma gibi yöntemlerle elde edilebilmektedir [7-9]. Elektrkimyasal yöntemle yapılan kaplamalar hem çk hassas akım kntrlü gerektirmekte hem de kırılgan lmaktadır. Kimyasal plimerizasynda ise çözünmeyen tzlar üretilmekte ve bunların film haline getirilmesi srun yaratmaktadır. Ayrıca tüm yöntemlerde kaplamalar snucunda renklenme/renk değişimi lmaktadır. Plazma plimerizasynu çk ince plimer filmleri unifrm kalınlıkta üretmek için çk uygun bir yöntemdir. Dlayısıyla renksiz plimer filmlerin bu yöntemle üretilmesi mümkündür [10, 11]. Plazma, maddenin dördüncü hali larak tanımlanmaktadır. Plazma, pzitif yüklü iynlar, negatif yüklü elektrnlar ve nötral parçacıkların bir karışımıdır [12-15]. Alternatif mdifikasyn yöntemleri arasında sayılabilecek plazma yüzey mdifikasyn teknikleri, su ve kimyasal kullanımı gerektirmediğinden ekljik ve eknmik prseslerdir ve 1960'lı yıllardan beri materyal bilimlerinde kullanılmaktadır. [15-19]. Tekstilde, haşıl sökme, bya alımını artırma, keçeleşmezlik, ıslanabilirlik gibi özellikler için alternatif bir yöntemdir [19-28]. Literatürde tekstillerin elektriksel özelliklerini değiştirmek için plazma ile yapılan çalışmaların genellikle hidrfil mnmerlerle yüzeyi mdifiye ederek yüzey direncinin düşürülmesi ya da iletkenlik verici kimyasal işlem öncesi yüzey hazırlama amacıyla kullanıldığı görülmektedir [24, 27]. Bhat ve Benjamin, RF plazma cihazı ile farklı güç seviyeleri ve sürelerde hava plazması işlemine ve ayrıca plazma ile kmbine akrilik plimerleri aşılamasına tabi tutulmuş pamuk ve pliester kumaşların, nem içerikleri ve yüzey dirençlerindeki değişimleri incelemişlerdir. Plazma işlemi görmüş pamuklu kumaşlarda yüzey direnci, işlem süreleri artarken azaldığı halde güç artarken artmıştır. Araştırılan tüm nem değerlerinde yüzey direnci, işlem görmemiş kumaştan düşük çıkmıştır. Pliester için ise plazma gücü veya işlem süresi arttırıldığında yüzey direnci düşmekte ve nem içeriği artmaktadır. Pliakrilamid ile aşılamanın pamuğun yüzey direncini belirgin bir şekilde düşürdüğü, plialkrilnitril ile aşılamanın ise artırdığını bulmuşlardır. Plazma ile kmbine edilmiş aşılamadan snra, pliesterin kumaşın yüzey direnci düşmektedir [24]. Oh, Kim ve Kim, nayln 6 kumaşlarında yapışmayı ve plimerizasyn ranını geliştirmek için düşük basınçta ksijen, amnyum ve argn plazmaları uygulamışlardır. Daha snra bu kumaşları, anilinin amnyum perksidisülfat ve HCl içeren çözeltisiyle emdirmişlerdir. Oksijen plazması ile işleme skulan kumaşlar en yüksek iletkenliği göstermiş, tekrarlanan yıkamalar ve aşındırma döngülerinden snra bile ksijen plazma işlemine tabi tutulmuş kumaşların iletkenliği, plazma ön işlemi görmemiş kumaşlara göre daha fazla lmuştur [26]. Liu ve ark., düşük basınçlı azt plazması ile akrilik liflerinin mrfljisini ve yapısını değiştirmiş ve artan işlem süresi ile genel yüzey düzgünsüzlüğünün arttığını gözlemlemişlerdir. XPS analizleri snucunda yüzeyde hidrfilik grupların luştuğunu görmüşlerdir. Bu da yüzey mrfljisindeki değişme ve yüzeyde plar grupların luşmasına bağlı larak antistatik özellikte büyük bir artışa neden lmuştur [27]. Pliknjuge plimerlerin (pirl, tifen ve türevleri gibi) plazma plimerizasynu yöntemi ile eldesi ise 1980'li SAYFA 2

3 yıllardan beri uygulanan ve sn yıllarda hız kazanmış bir yöntemdir. Bunun nedenleri arasında, yüzeyi düz lmasa da materyaller üzerinde unifrm kalınlıkta filmler elde edilebilmesi, çözgen kullanılmaması ve snra-dan ksidant ve katalizörlerin uzaklaştırılması işlemlerini gerektirmemesi sayılabilmektedir [10]. Dğrudan plazma plimerizasynu ile iletkenlik kazandırma çalışmalarında ise yüzey larak plimer filmlerin yaygın larak kullanıldığı görülmektedir. [11, 29-31]. Hsn ve ark., 2003 yılında yaptıkları bir çalışmada, plazma plimerizasynu ile üretilen plipirl filmlere snradan 4-etilbenzensülfnik (EBSA) asit dplaması ve ardından ısıl işlem yapmışlardır. Snuçta EBSA dplamasının plazma plimerizasynu ile üretilmiş plipirl filmlerin iletkenliğini artırdığını bulmuşlardır [11]. Mrales ve ark. RF plazma plimerizasynu 18W güç kullanarak iyt dplanmış plianilin ve plipirl filmler elde etmişler ve sıcaklıkla ( K) nem ranının (%25-92) plazma plimerlerinin iletkenliklerine etkisini incelemişlerdir. Isıtma adımları süresince plipirl/iyt plimerinin iletkenliğinin nem ranındaki değişimlere çk bağımlı görülmüştür. Bu da bu tür plimerlerin nem sensörlerinde kullanılmak için çk uygun lduklarının göstergesidir. Ayrıca ısıtma-sğutma döngüleri, plianilin/iyt plimerinin yapısında mdifikasynlara neden lurken, plipirl/iyn hemen hemen hiç değişmeden kalmıştır [32]. Basarir ve ark., SO2 dplanmış asetilen plazma plimerizasynunun (10-40W, 0-10min, mTrr) iletkenlik özelliklerini asetilen ranını değiştirerek incelemişlerdir [33]. Araştırma grubumuz tarafından daha önce yüzey larak çeşitli tekstil materyalleri kullanılmış ve üzerine anilin, pirl gibi mnmerlerle plazma plimerizasynu uygulamaları yapılmıştır [34-36]. Plazma plimerizasynu ile elektriksel iletkenlik kazandırılması için pliprpilen dkusuz yüzey kumaş, pliprpilen lif ve pamuklu dkuma kumaş ile çalışılmıştır. Pliprpilen 14 kumaş ile yapılan çalışmalarda 10 Ω /sq yüzey direnci 13 düzeyinden 10 Ω/sq düzeyine düşüş elde edilmiştir. Bu kadar yüksek direnç değerlerinin kumaş yüzeyinin pürüzlüğünden kaynaklandığı düşünül-mektedir. Pamuklu kumaşta plazma işleminden snra yüzey direncinde artışlar gözlemlenmiştir. Bunun nedeni yapıdaki nemin plazma vakumu sırasında uzaklaşmış lması lasılığı larak yrumlanmıştır. Pliprpilen lifler üzerine yapılan çalışmada, pirl/iyt, n-vinilidenpirlidn/iyt ve piridin/iyt plazmaları ile mdifikasyn yapılmıştır. pirl/iyt plazması plimerizasynu snucunda 9,2 x Ω/sq değerindeki yüzey direnci 5,8 x 10 Ω/sq değerine 11 kadar düşmüştür. Diğer plazmalar için ise 10 Ω /sq yüzey 10 direnci düzeyinden 10 Ω/sq düzeyine düşüş elde edilmiştir [34-36]. Bu çalışmada statik elektriklenme özelliklerinin değiştirilmesi amacıyla plazma teknljisinin kullanım lanakları araştırılmıştır. İletkenlik kazandırma işlemlerinde, HCl, 2 Keçe örnekleri 10 x 10 cm byutlarında kesilerek hazırlanmıştır. Çalışmada kullanılan keçe örneklerinin rijit bir yapıya sahip lmaları nedeniyle örnekler çerçeveye tutturulmadan her iki yüzeyi de plazmaya maruz kalmıştır. Pliester keçe örneklerinin plazma ile yüzey mdifikasynu için pirl, C2H 2, iyt ve Na2S kullanılmıştır. Plazma plimerizasyn işlemi PICO RF (Rady frekansı- 13,56MHz) Baratrn sistemli plazma plimerizasyn cihazında (Diener electrnic GmbH + C. KG, Almanya) gerçekleştirilmiştir (Şekil 2.1). Başlangıç basıncı 0,06 milibardır. Plazma dacığındaki 10 dakika süre ile işlemde kullanılacak mnmerler/gazlar akış ranları 1-5 sccm lacak şekilde geçirilmiş ardından plazma işlemi uygulanmıştır. İşlem süresi snunda serbest radikallerin söndürül- iyt vb. ile dplanmış iletken plimerlerin, dplanmamış plimerlere göre daha iyi snuçlar verdiği bilindiğinden plazma plimerizasynu için in situ dplama uygulanmıştır [37]. Bunun için baratrn sistemli RF plazma sisteminde ilk üretilen yüksek iletkenliğe sahip rganik plimer lan pliasetilenin eldesi için asetilen gazı ve iyi iletkenlik özelliği gösteren ve çevresel stabilitesi yüksek lan plipirlün eldesi için pirl mnmeri ile çalışılmış, iytla ve sülfür içeren bir bileşikle plazma plimerizasynu sırasında eş zamanlı larak dplanmıştır. Farklı plazma güçleri (2-30W), işlem süreleri (1-20dk), plazma dası sıcaklıkları (25 C ve 65 C) ve çklu plazma işlemleri değişken larak uygulanmıştır [37]. 2. MATERYALVE YÖNTEM 2.1. Materyal 2 Bu çalışmada metrekare ağırlığı 400 g/m lan, 1,4 mm kalınlığında, bir yüzeyi kalandır işlemine tabi tutulmuş, % 100 pliester, iç dkulu iğneli keçe (needlna PE/PE 404 Glaze, BWF Envirtec) kullanılmıştır. Materyale kalandır işlemi, filtrasyn sırasında luşan tz katmanının klay deşarjını sağlaması nedeniyle uygulanmıştır. Bu keçe örneğine ilişkin bazı özellikler Tabl 1'de verilmiştir. Tabl 1. Çalışmada kullanılan keçe örneğinin bazı özellikleri Hammadde % 100 Pliester Metrekare ağırlığı 400 g/m 2 (ISO ) Kalınlık 1,4 mm Yğunluk 0,29 g/cm 3 Hava geçirgenliği 417 mm/s (200 Pa) (EN ISO 9237) Gözenek hacmi % 79 Kpma mukavemeti dan (ISO ) Kpma uzaması % (ISO ) Isı dayanımı 150 C Maksimum byutsal değişim % 1 (150 C) Fiksaj (hız: 30m/dk, yaklaşık30s Uygulanan bitim işlemi bekleme zamanı, fiksaj sıcaklığı: 185 C) Kalandırlama(hız: 26m/dk, gaz basıncı: 19mbar) 2.2. Yöntem Plazma İşlemi SAYFA 3

4 meleri için 10 dakika süre ile argn gazı geçirilmiştir. Pliester iğneli keçe örnekleri farklı plazma güçleri (2-30 W) ve plazma işlem süreleri (1-20 dakika), akış ranları ve plazma dası sıcaklıklarında, farklı tekrar sayılarında mdifiye edilmişlerdir. 3.1 Pirl/İyt Plazmasının Elektriksel Yüzey Direncine Etkisi İlk larak farklı güç ve işlem sürelerinde pirl/iyt plazma işlemi uygulanmış pliester filtre kumaşın elektriksel yüzey dirençleri incelenmiştir. Şekilde görüldüğü gibi her güç seviyesinde en iyi snuçlar 1 dakikalık en kısa işlem süresine sahip plazma işlemi snucunda elde edilmiştir. Bunun nedeninin, uzun süreli işlem snunda plazma plimerizasynu ile luşan knjuge yapının ve kumaşın yüzeyindeki grupların zarar görüp bzulmuş lması larak düşünülmektedir. Şekil 1. Baratrn Sistemli PICO RF plazma Cihazı Elektriksel Yüzey Direncinin Ölçülmesi Plazma işlemlerinin pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direnci üzerindeki etkisini anlamak için plazma işlemine tabi tutulan örneklerin yüzey direnci, İzmir Yüksek Teknlji Enstitüsü (İYTE) Fizik Bölümünde ölçülmüştür. Yüzey direnç ölçümlerinde Keithley 6517 elektrmetre kullanılmıştır. İşlem görmüş keçe örnekleri iletken bir yüzey üzerine kyulup üzerlerine 400V gerilim uygulanmış ve iletken bir prb örneğe değdirilerek üzerlerinden geçen akımdan dirençleri bulunmuştur. Bu işlemler sırasında herhangi bir yük veya elektr manyetik alanın ölçümleri etkilememesi için içi tpraklanan Faraday ice pail kullanılmaktadır. Tüm ölçümler da sıcaklığında (22 ºC) yapılmıştır. Ölçümler ASTM D / 99 standardına göre yapılmıştır. Şekil 2. Pirl/iyt plazma işleminde, işlem süresi ve plazma gücünün elektriksel yüzey direncine etkisi. Çalışmada ayrıca farklı akış ranları, güç seviyeleri ve sıcaklıktaki pirl/iyt plazmasının pliester filtre kumaşlarının elektriksel iletkenlikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bir önceki çalışmamızda elde edilen veriler ışığında en iyi snuçların tüm güç seviyelerinde bir dakikalık işlem süresi snunda elde edilmesi nedeniyle bu çalışmada işlem süresi bir dakika larak sabitlenmiştir. Şekil 3'te farklı güç, sıcaklık ve akış ranlarında plazma işlemi uygulanmış pliester filtre kumaşın elektriksel yüzey dirençleri verilmiştir Beyazlık Derecesi Ölçümleri Plazma işleminin materyallerin rengine yaptığı etkinin değerlendirilmesi için pliester keçe filtrasyn materyallerinin beyazlık dereceleri ( Stensby) ölçülmüştür. Ölçümler Minlta 3600d mdel spektrftmetrede D65 ışık kaynağı altında ve 10 bakış açısı kşullarında gerçekleştirilmiştir. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA Pliester filtre kumaşları, farklı mnmerler/gazlarla, farklı güç seviyelerinde, farklı sürelerde, farklı akış ranları ve çklu plazma işlemlerine tabi tutulmuştur. Bu işlemlerin pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direncine etkisi incelenmiştir. Plazma işlemine tabi tutulmuş pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direnç snuçları işlem görmemiş pliester filtre kumaşı ile karşılaştırılmıştır. Şekil 3. Farklı sıcaklık ve akış ran seviyelerinde yüzey direncinin uygulanan plazma gücüne göre değişimi Şekilde görüldüğü gibi plazma dacığının sıcaklığının 65 C'ye çıkarılması snucu örneklerin yüzey dirençlerinde belirgin bir yükselme görülmüştür. Her güç seviyesinde en iyi snuçlar 25 C' lik plazma dası sıcaklığında yapılan plazma işlemi snucu elde edilmiştir. Düşük sıcaklıkta SAYFA 4

5 pirl ve iytun her birinin akış ranları 5 sccm'ye ayarlandığında elde edilen snuçların, 1 sccm ile elde edilen snuçlardan daha iyi lduğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma snucunda elde edilen en iyi iki snuç; her bir plazma materyalinin akış ranı 5 sccm lacak şekilde W' lık güçte elde edilen 2,15 x 10 Ώ/sq' lik ve yine akış ranı 5 sccm lacak şekilde 2 W' lık güçte elde edilen 2,3 x Ώ/sq' lik yüzey direnç değerleridir Bununla birlikte, elde edilen tüm bu snuçlardaki yüzey direnç değerleri, 10 işlem görmemiş pliester filtre kumaşına ait 7,7 x 10 (Ώ/sq)' lık yüzey direnç değerinden ve 20 dakika süreyle sadece vakum işlemine tabi tutulmuş pliester filtre 10 kumaşına ait 4,1 x 10 (Ώ/sq)' lık yüzey direnç değerinden yüksektir. Plazma rtamı çk aktif parçacıkların çk hareketli lduğu ve materyal üzerinde eş zamanlı değişik etkileri (plimerleşme, aşındırma, fnksiynel grupların luşturulması) lan bir rtamdır. Yani plazma plimerizasynu işlemi de yapılsa yüzey aşınması da eş zamanlı lmaktadır [14, 15]. Bunun snucu larak yüzey pürüzlülüğü artmaktadır[14, 15, 22]. Yüzey pürüzlülüğü arttıkça yüzey direncinin arttığı [38] göz önüne alındığında, pliester keçe materyallerinin yüzey direncinin plazma işlemlerinden snra artmasının nedeninin yüzey pürüzlülüğündeki artış lduğu düşünülmektedir. 3.3 C 2H 2ve C 2H 2/Na 2S Plazmalarının Elektriksel Yüzey Direncine Etkisi Çalışmanın bu bölümünde C2H2 ve C2H 2/Na2S plazmaları ve 1 dakikalık işlem süresi ile çalışılmıştır. Plazma dasının ısıtılmasının yüzey direncini lumsuz etkilediği belirlendiğinden bu çalışmada plazma dacığı ısıtılmadan çalışılmıştır. Şekil 4'te farklı güç seviyeleri, akış ranları ve plazma gaz ve mnmerleri ile plazma işlemi uygulanmış pliester filtre kumaşın elektriksel yüzey dirençleri verilmiştir. Buradan görülebileceği gibi tüm işlem kşulları için en iyi snuçlar tüm önceki test snuçlarında da lduğu gibi 2 W'lık en düşük güç seviyesinde elde edilmiştir. Asetilen plazma işleminde uygulanan güç arttıkça yüzey direnç değerlerinde bir artış gözlemlenmiştir. Asetilen + Na2S (zırnık) plazmasında düşük güçlerde (2-6 W) asetilenin akış ranı arttıkça, yüksek güçlerde (20-30 W) ise Na2S akış ranı arttıkça yüzey direnç değerlerinin düştüğü gözlemlenmiştir. Şekil 4. Farklı plazma gaz ve mnmerleri ile ve farklı akış ran seviyelerinde yüzey direncinin uygulanan plazma gücüne göre değişimi 3.4 Tekrarlı Plazma İşleminin Elektriksel Yüzey Direncine Etkisi Çalışmanın bu bölümünde uygulanan çklu RF plazma işleminin pliester filtre kumaşlarının elektriksel iletkenlikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çklu plazma işleminin iletkenlik üzerindeki etkisini incelemek amacıyla tüm plazma gaz ve mnmerleri ile yapılan işlemlerden birer örnek kapsayan en iyi dört plazma kşulu yeni deney grubu larak belirlenmiştir. Şekil 5'te farklı güç seviyeleri, akış ranları ve plazma gaz ve mnmerleri ile farklı sayıda plazma işlemi uygulanmış pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey dirençleri verilmiştir. Şekil 5. Plazma işlemi tekrar sayısının elektriksel iletkenlik özelliklerine etkisi. Şekil 5'te görüldüğü gibi tüm işlem kşullarında tekrar sayısının artırılması, pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direnç özelliklerini lumsuz larak etkilemektedir. Tekrar sayısının artırılması ile en çk pirl/iyt plazması işlemine tabi tutulmuş pliester filtre kumaşların dirençlerinin arttığı gözlenmiştir Beyazlık Derecesi Ölçüm Snuçları Plazma işlemi uygulanan örneklerin beyazlık derecesi snuçları Tabl 2'de görülmektedir. Tabl 2. Plazma işlemi görmüş kumaşların beyazlık dereceleri Örnekler Beyazlık İndisi (Stensby) Örnekler Beyazlık İndisi (Stensby) İşlem görmemiş kumaş 85,946 İşlem görmemiş kumaş 85,946 Pirl/İyt plazma Asetilen/Na 2 S 2W-1dk 84,835 2W-A/Z (3/0) 83,525 2W-10dk 81,274 2W-A/Z(2/1) 82,978 2W-20dk 81,445 2W-A/Z (1,5/1,5) 82,928 6W-1dk 85,047 6W-A/Z (3/0) 78,301 6W-10dk 80,959 6W-A/Z (2/1) 74,888 6W-20dk 81,861 6W-A/Z (1,5/1,5) 76,691 16W-1dk 84,482 20W-A/Z (3/0) 75,307 16W-10dk 81,992 20W-A/Z (2/1) 76,606 16W-20dk 82,104 20W-A/Z (1,5/1,5) 76,238 20W-1dk 84,907 30W-A/Z (3/0) 74,970 20W-10dk 80,941 30W-A/Z (2/1) 73,907 20W-20dk 81,813 30W-A/Z (1,5/1,5) 77,165 30W-1dk 84,059 30W-10dk 82,239 30W-20dk 82,009 Beyazlık derecesi ölçümleri snucunda, pirl/iyt plazma işlemlerinin ardından beyazlık değerlerinde en çk 5 Stensby derecesi kadar bir farklılık gözlenmiştir. Fakat bu SAYFA 5

6 değer gözle fark edilememektedir. Ayrıca asetilen ile yapılan plazma işleminde bir beyazlık derecesinde bir miktar düşüş gözlenmiştir. Bununla birlikte plazma plimerizasynu ile yapılan bu kaplamalarda elde edilen değerler, diğer iletken plimer kaplamalarındaki gibi belirli bir renge dönüşmesi (örneğin plianilinde yeşil renge, plipirlde siyah renge) şeklinde gerçekleşmemiştir [39-41]. 4. SONUÇLAR Pliester filtre kumaşları plazmanın elektriksel özelliklerine etkisini incelemek amacıyla, farklı mnmerler/gazlarla, farklı güç seviyelerinde (Watt), farklı sürelerde (dakika), farklı akış ranları (sscm) ve çklu plazma işlemleri ile Rady Frekansı (RF) plazma işlemlerine tabi tutulmuştur. Bu işlemlerin pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direncine etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmaların snucunda, pirl/iyt plazması ile yapılan denemelerde en iyi snuçlar bir dakikalık en kısa işlem süreli plazma işleminde elde edilmiş, plazma dacığının sıcaklığını artırmanın örneklerin elektriksel iletkenlikleri üzerinde lumsuz etki yaptığı ve akış ranını artırmanın daha iyi iletkenlik değeri sağladığı gözlenmiştir. C 2H2 plazmasında uygulanan güç arttıkça daha kötü iletkenlik değerleri (daha yüksek yüzey dirençleri) elde edilmiştir. C2H 2/Na 2S plazmasında düşük güçlerde C 2H2akış ranı arttıkça, yüksek güçlerde ise Na 2S akış ranı arttıkça elektriksel yüzey direnç değerlerinin düştüğü gözlemlenmiştir. Araştırma snucunda C 2H2 ve C 2H 2/Na 2S plazmaları uygulanan kumaşların elektriksel yüzey direncinin değerlerinin, pirl/iyt plazması uygulanan pliester filtre kumaşlarının elektriksel yüzey direnç değerlerinden daha iyi lduğu görülmüştür. Çklu plazma işleminin örneklerin elektriksel iletkenliklerini lumsuz etkilediği ve en çk pirl/iyt plazma işlemi görmüş kumaşların etkilendiği gözlenmiştir. Nanbyutta yüzey kaplamaları yapılmasına lanak veren plazma plimerizasyn tekniği ile yapılan iletkenlik çalışmaları snucunda filtre materyalinin iletkenliğinde kullanımı sırasında fark yaratacak bir gelişme elde edilememiştir. Bununla birlikte, yüzeyde çk ince bir tabakayı (en çk 100Å'a kadar) etkilemesi ve materyallerinin diğer özelliklerini değiştirmemesi nedeniyle plazma işlemleri, yaş işlemler ve kaplama işlemleri için etkili bir ön işlem larak kullanılmaktadır. Filtrasynun giderek önemi artan bir alan lduğu ve statik elektriklenme prbleminin kimya, gıda, maden endüstrileri ve kömür ve çiment değirmenleri gibi birçk alanı ilgilendiren önemli bir srun lması nedeniyle bu knuda plazma mdifikasynu ardından yüzeyin makr yapısı üzerinde etkili labilecek daha kalın yüzey kaplamalarının da göz önüne alındığı ileri çalışmaların yapılmasının yararlı lduğu düşünülmektedir. KAYNAKLAR 1. Hava kirliliğinin tanımı, (b.t), 18 Ekim Tulumi G, Katsuyanni K, Zmiru D., Schwartz J., Spix C., de LenA.P. ve diğer. (1997). Shrt-term effects f ambient xidant expsure n mrtality: a cmbined analysis within the APHEA prject. Air pllutin and health: A Eurpean apprach. American Jurnal f Epidemilgy, 146, Katsuyanni K., Tulumi G., Samli E., Gryparis A., Le Tertre A., Mnplis Y. ve diğer. (2001). Cnfunding and effect mdificatin in the shrt-term effects f ambient particles n ttal mrtality: Results frm APHEA2 prject. Epidemilgy 12, Filleul L., Le TertreA., Baldi I. ve Tessier J.F. (2004). Difference in the relatin between daily mrtality and air pllutin amng elderly and all-ages ppulatins in suthwestern France. Envirnmental Research, 94 (3), Samet J.M., Dminici F., Currier F.C., Cursac I. ve Zeger S.L. (2000). Fine particulate air pllutin and mrtality in 20 US cities, The New England Jurnal f Medicine (NEJM), 343, Sutherland K. ve Purchas D.B (Eds). (2002). Handbk f filter media, (2nd Editin), Elsevier 7. Aksit Cireli, A., Onar, N., Ebeglugil, M.F., Birlik, I., Celik, E., Ozdemir, I., (2009), Electrmagnetic and Electrical Prperties f Cated Cttn Fabric with Barium Ferrite Dped Plyaniline Film, JurnalApplied Plymer Science, 113(1), Onar, N., Aksit, Cireli, A., Ebeglugil, M. F., Birlik, I., Celik, E., Ozdemir, I., (2009). Structural, Electrical and Electrmagnetic Prperties f Cttn Fabrics Cated with Plyaniline and Plypyrrle, JurnalApplied Plymer Science, 114(4), Özyüzer, L., Meric, Z., Selamet, Y., Kutlu, B., Aksit, A., (2010). Mıknatıssal Saçtırma Sistemi İle Metal Kaplanan Pliprpilen Liflerin Antistatik ve Antibakteriyel Özellikleri, Tekstil ve Mühendis, Yıl:17, Sayı:78, 1-5, 10. Gil'man, A.B., Drachev, A.I., (2006). Plasma Chemical Synthesis and Prperties f Plymer Semicnductrs and Prspects fr Their Use, High Energy Chemistry, 40(2), Hsn, K., MAtsubara, I., Murayama, N., Shin, W., Izu, N., Kanzaki, S., (2003) Structure and prperties f plasma plymerized and 4-ethylbenzenesulfnic acid-dped plypyrrle films, Thin Slid Films, 441, Franklin R.N. ve Brathwaite N. St. J. (2009). 80 years f plasma. Plasma Surces Science and Technlgy, 18 (1), Kickuth R. (2001). Plasma technlgy. German Federal Ministry f Educatin and Research Brchure; Bnn 14. Kutlu, B., Cireli, A., (2004). Plasma Technlgy in Textile Prcessing, 3rd Ind-Czech Textile Research Cnference /fulltext/turkey_10.pdf, ttp:// cnference_prceedings/ful, Haziran 2004, Çek Cumhuriyeti 15. Liberman M.A. ve Lichtenberg A.J., (Ed). (2005). Plasma discharges and materials prcessing (2nd ed.); New Jersey; Jhn Wiley&Sns, Inc 16. Bgaerts A., Neyts E., Gijbels R. ve Van der Mullen J. (2002). Gas discharge plasmas and their applicatins. Spectrchimica Acta Part B: Atmic Spectrscpy,57, La Prte R.J. (1997). Hydrphilic plymer catings fr medical devices: Structure / prperties, develpment, manufacture and applicatins. Bca Ratn, CRC Pres LLC 18. Li R., Ye L. ve Mai Y.W. (1997). Applicatin f plasma technlgies in fibre-reinfrced plymer cmpsites: A review f recent develpments ; Cmpsites PartA, 28A, SAYFA 6

7 19. Shish R. (Ed.). (2007). Plasma technlgies fr textiles. Cambridge, Wdhead Publishing Limited 20. Cai Z., Qiu Y., Zhang C., Hwang Y.J. ve Mccrd M. (2003). Effect f atmspheric plasma treatment n desizing f PVA n cttn. Textile Research Jurnal, 73(8), Cireli, A., Kutlu, B., Mutlu, M. (2007) Surface Mdificatin f Plyester and Plyamide Fabrics by Lw Frequency Plasma Plymerizatin f Acrylic Acid, Jurnal f Applied Plymer Science, Vl.104/Issue 4/ Kilic (Kutlu) B., Aksit C.A. ve Mutlu M. (2009). Surface mdificatin and characterizatin f cttn and plyamide fabrics by plasma plymerizatin f hexamethyldisilane and hexamethyldisilxane. Internatinal Jurnal f Clthing Science and Technlgy; 21 (2/3), Kutlu, B., Aksit, A., Mutlu, M. (2010). " Surface mdificatin f textiles by glw discharge technique: Part II: Lw frequency plasma treatment f wl fabrics with acrylic acid", Jurnal f Applied Plymer Science, 106, 3, Bhat N.V., Benjamin Y.N. (1999). Surface resistivity behaviur f plasma treated and plasma grafted cttn and plyester fabrics. Textile Research Jurnal 69 (1), Garg, S., Hurren, C., Kaynak, A., (2007). Imprvement f adhesin f cnductive plypyrrle cating n wl and plyester fabrics using atmspheric plasma treatment, Synthetic Metals, 157, Oh K.W., Kim S.H. ve Kim E.A. (2001). Imprved surface characteristics and the cnductivity f plyaniline-nyln 6 fabrics by plasma treatment; Jurnal f Applied Plymer Science, 81 (3), Liu Y. C., Xing Y. ve Lu D.N. (2006). Surface characteristics and antistatic mechanism f plasma-treated acrylic fibers. Applied Surface Science, 252(8), Akşit A, Mutlu M, Kutlu B, Köse M, (2009), The Use f Oxygen Plasma Treatment fr Remval f Starch/PVA frm Cttn Fabrics, Internatinal Cnference: Latest Advances in High-Tech Textiles and Textile- Based Materials, Prceedings Internatinal Cnference Latest Advances inhightech Textiles and Textile- Based Materials, , 2009, Belçika 29. Hernandez, R., Diaz, A.F., Waltman, R., Bargn, J. Surface characteristics f thin films prepared by plasma and electrchemical plymerizatins, Jurnal f Physical Chemistry, 88, , Mathai, C.J., Saravanan, S., Anantharaman, M.R., Venkitachalam, S., Jayalekshimi, S., Characterizatin f lw dielectric cnstant plyaniline thin film synthesized by ac plasma plymerizatin technique, Jurnal f Physics D: Applied Physics, 35, , Sajeev, U.S., Mathai, C.J., Saravanan S., Ashkan, R.R., Venkatachalam, S., Anantharaman, M.R., (2006), On the ptical and electrical prperties rf and ac plasma plymerized aniline thin films, Bulletin f Materials Science, 29(2), Mrales, J., Olay, M.G., Cruz, G.J., Castill-Ortega, M.M., Olay, R., (2000) Electrnic cnductivity f pyrrle and aniline films plymerized by Plasma, Jurnal f Plymer Sceince: Part B: Plymer Physics, 38, Basarir, F., Chi, E.Y., Mn, S.H., Sng, K.C., Yn, T.H. (2006). Electrchemical prperties f plyprpylene membranes mdified by the plasma plymerizatin cating f SO 2/acetylene, Jurnal fapplied Plymer Science, 99, Aksit A, Kutlu B, Mutlu M, (2009). Electrically Cnductive Textile Structures fr Medical Applicatins Prduced By Plasma Treatment, COST Actin 868, Bitechnical Functinalisatin f Renewable Plymeric Materials, Wrking Grup 2&3 Meeting in İstanbul, Şubat 2009, Beşiktaş 35. Kutlu B., Akşit A. ve Mutlu M. (2009). Textile surface mdificatin by plasma plymerizatin fr electrical cnductivity. 5. Ulusal Nanbilim ve Nanteknlji Knferansı, Haziran 2009, Eskişehir 36. Köse M, Akşit A, Kutlu B, Mutlu M, (2010) " Plyprpylene fibers mdified by plasma plymerizatin cating f acetylene and nitrgen cntaining mixtures", Internatinal cnference f applied research in textile, Internatinal cnference f applied research in textile, , Aralık 2010, Tunus 37. Şahin, H.T., (2007), Pyrrle thin films depsited n paper by pulsed RF plasma, Central Eurpean Jurnal f Chemistry, 5(3), Hernandez, A., Martin, E., Margineda, J., Zamar, J.M., (1986), Resnant cavities fr measuring the surface resistance f metals at X-band frequencies, Jurnal f Physics E: Scientific Instruments, 19, Vishnuvardhan, K., Kulkarni, V.R., Basavaraja, C., Raghavendra, S.C. (2006). Synthesis, characterizatin and a.c. cnductivity f plypyrrle/y2o3 cmpsites, Bulletin f Material Science, Vl. 29, N. 1, Subathira, A., Meyyappan, Rm., (2010). Electrdepsitin And Anti-Crrsive Prperties Of Plypyrrle Catings On Stainless Steel, Recent Research in Science and Technlgy, 2(1), Xia X.H., Tu1, J.P., Zhang, J., Wang, X.L., Zhang W.K., Huang H., (2008). A highly prus NiO/plyaniline cmpsite film prepared by cmbining chemical bath depsitin and electrplymerizatin and its electrchrmic perfrmance, Nantechnlgy 19, 1-7. SAYFA 7