TEKSTİL ELYAFINA UYGULANAN BİTİM İŞLEMLERİ - Ek Ders Notları -

Transkript

1 TEKSTİL ELYAFINA UYGULANAN BİTİM İŞLEMLERİ - Ek Ders Notları - Prof.Dr. Erhan ÖNER Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü KAYNAK: Schindler W D, Hauser P J, Chemical Finishing of Textiles, Woodhead Publishing Ltd., Tekstil materyallerinin kullanım, tuşe (tutum) ve görünüm özelliklerini geliştirmek için yapılan işlemlere bitim işlemleri denir. Bitim işlemleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir: Mekanik ve Fiziksel Bitim İşlemleri ve Kimyasal Bitim İşlemleri. Mekanik ve Fiziksel Bitim İşlemleri Kumaş boyutunun ayarlanmasına yönelik işlemler Kumaş eni ve uzunluğunun ayarlanması: Gergefli kurutma Boyutsal stabilite: Termoplastik liflerin ısıl termofiksajı Kalınlık artırma: Şardon, süed efekti Kalınlık azaltma: Kalandırlama Görünüş veya tuşenin (tutumun) değiştirilmesine yönelik işlemler Kalıcı olmayan (yıkamaya dayanıklı olmayan) kimyasal maddeler ile yapılan işlemler Kısmen dayanıklı kimyasal maddeler ile yapılan işlemler (Kalandırlama ile parlaklık artırma, yumuşatma ve kabartma efekti) Kimyasal Bitim İşlemleri Kumaşın, istenilen fonksiyonel özellikleri sağyalabilmesi amacıyla kumaşa kimyasal maddelerin uygulanması yoluyla yapılan işlemlerdir. Kalıcı (Kumaşa kazandırılan özelliğin kuru temizleme veya yıkama işlemi ile uzaklaştırılamadığı) veya kalıcı olmayan (Kumaşa kazandırılan özelliğin kuru temizleme veya yıkama işlemi sonrasında azaldığı veya ortadan kalktığı) özellikteki kimyasalın uygulanmasını içermektedir. Kimyasal Bitim İşlemlerinden Bazıları Yumuşatma işlemi Tuşe geliştirme işlemi Buruşmazlık bitim işlemi Su iticilik bitim işlemi Kir tutmazlık bitim işlemi Güç tutuşurluk bitim işlemi Kaydırmazlık bitim işlemi Antistatik bitim işlemi Boncuklanmaya karşı bitim işlemi Renk haslıklarını iyileştirici bitim işlemi Antibakteriyel bitim işlemi Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

2 UV geçirgenliği azaltıcı bitim işlemi Böceklere karşı direnç sağlayan bitim işlemi Enzimatik bitim işlemi Tekstil Yardımcı Maddeler Pazarı Fulard Kurutma Fiksaj Prosesi Bitim İşlemlerinin Uygulanma Şekilleri Fulardlama Atomizer başlık yardımıyla spreyleme yoluyla İşlem banyosundan çektirme yoluyla Doktor bıçağı yardımıyla kaplama yoluyla Düşük banyo miktarlarında kontrollü uygulama yoluyla Bunların arasında en yaygın uygulama şekli, fulard ile yapılan uygulamadır. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

3 Kimyasal Maddelerin Uygulanması İle İlgili Hesaplamalar Örnek: Bir yumuşatıcı 500 kg kumaş üzerine e.a.ü. %3 olarak uygulanacaksa, gerekli yumuşatıcı miktarı ne kadardır? % Eklenen Miktar ve Çözeltideki % Konsantrasyon Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

4 Kuru Kumaş Üzerine Alınan Çözelti Miktarını Etkileyen Faktörler Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

5 Yaş Kumaşa Kimyasal Maddelerin Fulardlanması ÖRNEK UYGULAMA Kuru haldeki pamuklu kumaş, elyaf ağırlığı üzerinden % 5 (e.a.ü.) olacak şekilde bir tekstil kimyasalı ile fulardlanmaktadır. Eğer alınan flotte miktarı %90 ise, gerekli kimyasal madde konsantrasyonu ne olmalıdır? % konsantrasyon (a a)= ([% e.m]x [% a.f.])/100.0 Eğer çözeltinin yoğunluğu 1.05 g/ml ise, gerekli konsantrasyon g/l olarak ne kadardır? Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

6 Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

7 Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

8 Yumuşatma Bitim İşlemi Yumuşatma maddeleri, son işlem olarak kullanılan en önemli tekstil kimyasalları arasındadır. Kimyasal yumuşatma maddeleri ile tekstil materyali yumuşak bir tuşe, düzgün bir yüzey, fleksibilite ve daha iyi bir dökümlülük ve katlanabilirlik kazanır. Bunların yanında, kimyasal yumuşatma maddeleri, sürtme haslıklarını kötüleştirebilir, beyaz kumaşlarda sararmaya yol açabilir ve boyanmış materyallerde renk dönmesine sebep olabilir. Yumuşatma Maddelerinin Etkisi Yumuşatıcılar, esasen elyaf yüzeyi üzerinde etkilerini gösterirler. Küçük moleküllü yumuşatıcılar, elyaf yapısına nüfus ederler ve camsı geçiş sıcaklığını (Tg) düşürerek elyafı oluşturan polimerin iç yapısına etki ederler. Elyaf yüzeyinde yumuşatıcı moleküllerinin fiziksel durumu önemli olup, yumuşatıcı molekülünün iyonik yapısına ve elyaf yüzeyinin hidrofobisitesine bağlıdır. Elyaf Yüzeyinde Yumuşatıcıların Oryantasyonu Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

9 Katyonik Yumuşatıcılar Anyonik Yumuşatıcılar Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

10 Amfoterik Yumuşatıcılar Noniyonik Yumuşatıcılar Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

11 Silikon Yumuşatıcılar Yumuşatıcıların Önemli Özellikleri Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

12 Emülsiyon Özellikleri Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar Yumuşatıcıların mikroemülsiyonları (genellikle modifiye amino silikonlar) özel bir yumuşatma efekti verir. Temel avantajları, yüksek emülsiyon stabilitesidir. Bu özellik, jet ve bobin boyama makinalarındaki uygulamalarda önemlidir. Stabilitenin yüksek olmaması durumunda parçalanmış, elyaf veya teçhizat üzerinde birikmiş yumuşatıcı partiküllerinin uzaklaştırılması çok zordur, hatta bazen imkansızdır. Emülsiyon stabilitesi: Eğer normal («mikro» olmayan) bir emülsiyonun stabilitesi çektirme işleminde çok yüksek ise, yumuşatma etkisi azalır. Orta düzeyde stabiliteye sahip bir emülsiyon, en iyi sonucu verir. Emülsifiye yumuşatıcının küçük damlaları elyaf yüzeyine çektirilir. Zayıf emülsiyon stabilitesi kumaş yüzeyinde lekelere sebep olur. Reaktif yumuşatıcılar: Bazı yumuşatıcılar elyaf ile reaksiyona girebilen fonksiyonel gruplara sahiptirler. Bu durum, «buruşmazlık» efekti de verir, avantaj ve dezavantalara sahiptirler. Yumuşatıcılar ve boyaların termomigrasyonu: Hidrofobik yumuşatıcılar pek çoğu, dispers boyarmaddeler için çözücüdürler. Bu yüzden, boyaların termomigrasyonunu ve diğer iplikleri lekeleme (akma) durumunu artırır. Sürtünme ve yaş haslıkları azaltır. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

13 Uçuculuk: Bazı yumuşatıcılar uçucudur veya uçucu komponentler içerirler. Kurutma veya ısıl fiksaj sırasında kumaş üzerinde lekelere yol açabilir. Sararma: Bu problem özellikle boyanmamış malzeme üzerinde ortaya çıkar. Katyonik veya amino-modifiye silikon yumuşatıcıların oksidasyonundan kaynaklanır. Mekanik yumuşatma: Yumuşatma bazen sadece mekanik hareket ile de sağlanabilir. Renk derinliğine etki: Silikon veya elastomerik yumuşatıcılar daha koyu renk izlenimini verir (kumaşın yaşken göründüğü gibi). Bu da, ışığın daha az yansıtılmasından ve düşük kırınım indeksinden kaynaklanmaktadır. Buruşmazlık Bitim İşlemi Genellikle selülozik liflere ve selülozik elyaf içeren karışım materyallere uygulanır. Temel etki, şişme ve çekmedeki azalma, yaş ve kuru buruşmadan geri kazanım, kurutma sonrasında görünümün düzgün olması, isteğe bağlı kat ve pilelerin kalıcılığıdır. Çapraz bağ yapan apre maddelerinin istenmeyen etkisi, selülozik liflerin elastikiyeti ve esnekliğindeki azalmadır. Bu da, sürtünme direncinde (abrasyon), yırtılma ve kopma mukavemetlerinde önemli bir azalmaya sebep olmaktadır. Buruşmazlık Apresinde Kullanılan Maddeler Dimetilol üre reaksiyonları: Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

14 Üre-formaldehit Ürünlerinin Özellikleri DMU, oldukça reaktiftir. Bitim işlemi banyosu bir kaç saat içerisinde kullanılmalıdır. Hidroliz olmaya karşı düşük stabilitesi vardır. Yıkamaya karşı dayanıklılığı düşüktür. Yüksek miktarda formaldehit içerir ve formaldehit salınımı yüksektir. Çok yüksek elastik yaylanmaya sahiptir. Buruşmazlık Apresinde Kullanılan Maddeler Melamin-formaldehit reaksiyonları: Melamin-formaldehit Ürünlerinin Özellikleri Hidroliz olmaya karşı daha iyi stabilite Yıkamadaki kalıcılıkları U/F ürünlerinden daha iyidir. Relatif olarak, yüksek formaldehit miktarı ve salınımı. Daha iyi boyutsal stabilite. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

15 DMDHEU DMDHEU (N,N -Dimetilol-4,5-dihidroksietilen üre), piyasadaki buruşmazlık apre maddelerinin %90 ında mevcuttur. Tipik ticari bir ürün, %45 DMDHEU, %9 dietilen glikol ve %2 metanol içermektedir. Bu ürün, %0.3 den daha az formaldehit açığa çıkartmaktadır. Üre, glioksal ve formaldehitten sentezlenmektedir. DMDHEU Ürünlerinin Temel Özellikleri Düşük reaktivite Yıkamaya karşı mükemmel direnç Düşük formladehit salınımı Buruşmazlık apre ürünlerinin çoğunluğunda kullanılmaktadır. Formaldehit İçermeyen Ürünler: DMeDHEU N,N - Dimetil-4,5-dihidroksietilen üre (DMeDHEU), DMDHEU ile karıştırılmamalıdır. DMeDHEU, formaldehit içermemektedir. Çok düşük reaktiviteye sahiptir. Yıkamaya dayanıklılığı sınırlıdır. Modifiye olmamışsa sararma efekti yapabilir DMDHEU ile karşılaştırıldığında, fiyat/etki oranı 4:1 şeklindedir. Kötü koku salınımı yapabilir. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

16 DMeDHEU Sentezi DMeDHEU nin Selüloz İle Reaksiyonu Buruşmazlık Apre Maddelerinin Uygulanması Fulardlama-Kurutma-Fırınlama yöntemiyle uygulanırlar C arasında fırınlama yapılır. Magnezyum klorür veya çinko nitrat katalizatör olarak kullanılır. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

17 Su ve Yağ İticilik Bitim İşlemi İticilik apre maddeleri, elyaf yüzeyindeki serbest enerjiyi azaltarak faaliyetlerini gösterirler. Eğer bir elyaf ve elyafın üzerine yerleştirilmiş bir sıvı damlacığı arasındaki adhesif etkileşimler, sıvının içerisindeki iç kohesif etkileşimlerden daha büyükse, damlacık elyaf yüzeyinde yayılacaktır. Eğer bir elyaf ve elyafın üzerine yerleştirilmiş bir sıvı damlacığı arasındaki adhesif etkileşimler, sıvının içerisindeki iç kohesif etkileşimlerden daha küçükse, damlacık elyaf yüzeyinde yayılmayacaktır. İticilik Maddeleri Parafin esaslı iticilik maddeleri (Yağ asitlerinin alüminyum veya zirkonyum tuzlarını içeren emülsiyonlar). Stearik asit-melamin easlı iticiler Silikon esaslı iticiler (Polidimetilsiloksan ürünleri) Florokarbon esaslı iticiler. Tekstil Malzemelerine Su ve Yağ İticilik Apresinin Uygulanması Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

18 Güç Tutuşurluk Bitim İşlemi Fosfor esaslı bileşikler (kondens faz mekanizması) Halojen esaslı bileşikler (gaz faz mekanizması) Yanma Mekanizması Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

19 Kir İticilik Bitim İşlemi Kumaşlardan kir uzaklaştırma işlemi farklı mekanizmalar yoluyla gerçekleşmektedir: a) Deterjanın absorplanması ve suyun absorplanması: Yağlı kirin uzaklaştırılması Yıkama çözeltisi yardımıyla kir-elyaf arayüzünün penetrasyonu Kirlerin emülsifikasyonu ve çözündürülür hale getirilmesi. b) Mekanik etki: Uzaklaştırılan kirin, hidrodinamik akış ile taşınıp götürülmesi Elyafın esnetilerek kirin lifler arasından zorla çıkartılması Yüzeydeki sürtünme (abrasyon) ile kirin fiziksel yolla uzaklaştırılması Apre maddesinin şişmesi ile elyaf içindeki boşlukları azaltması. Kir Uzaklaştırma İşleminde Temel Faktörler Kirin doğası (Yağlı kir, hidrofilik, hidrofobik, sıvı, katı, vs.) Elyaf tipi (Elyaf tipi, hidrofilik, hidrofobik, düz veya pürüzlü elyaf yüzeyi) Tekstil materyali (Tekstil konstrüksiyonu. İplik; ştapel, filament. Kumaş; örme, dokuma, dokusuz yüzey) Ön terbiye işleminin etkisi (Kalan mumumsu maddeler, haşıllar veya diğer hidrofobik materyaller) Boyama ve baskı işleminin etkisi (Bağlayıcılar, hidrofobik yardımcı madde kalıntıları) Diğer apre maddelerinin etkisi (antistatik apre, buruşmazlık apresi, vs.) Yıkama koşulları (Deterjanlar, yıkama makinalarındaki hidrodinamik akış) Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

20 Katı ve Yağlı Kirin Uzaklaştırılma Mekanizması Elyaf-Yağ-Su Arayüzü Yağlı kirler, eğer elyafın ve yağın yüzeyindeki serbest enerji aşağıdaki denklemle ifade edilen şekilde ise uzaklaştırılacaktır: R; elyaf ve yağ arasındaki iç enerjilerden kaynaklanan sonuç kuvvettir. R > 0 ise, temas açısı 180 C olacaktır. Bu durumda aşağıdaki denklem geçerlidir: Elyaf-sıvı etkileşimlerinin her ikisi arasındaki fark, yıkama çözeltisi ile yağın arayüzündeki gerilimden daha büyük olmalıdır. Elyaf-yıkama sıvısı arasındaki arayüzün enerjisinin düşük olması istenmektedir. Kirin kendinden uzaklaşması için, «hidrofilik apre» tercih edilmektedir. Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21

21 Elyaf-yağ arayüzündeki enerjinin yüksek olması istenmektedir. Apre maddesi, oleofobik olmalıdır. Yağ yıkama sıvısı arayüzündeki enerjinin düşük olması, yağlı kirin uzaklaştırılması ile sonuçlanacaktır. Kir İticilik Kimyasalları Karboksi esaslı apre maddeleri (Stiren-maleik anhidrit kopolimerleri ve sodyum karboksimetil selüloz; Na-CMC) Hidroksi esaslı apre madeleri (Metil selüloz, etil selüloz, hidroksi etil selüloz, vs.) Etoksi esaslı apre maddeleri Fluor esaslı apre maddeleri Prof.Dr. Erhan ÖNER Boyama ve Bitim İşlemleri Teknolojisi Ek Ders Notları Mayıs /21