Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Sağladığı Avantajlar. Boron Properties and Its Advantages In Textile Industry

Transkript

1 Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 7, No: 2, 2013 (27-37) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 7, No: 2, 2013(27-37) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Derleme (Review) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Sağladığı Avantajlar Mevlüde BİLGİÇ, Mehmet DAYIK Süleyman Demirel Üniversitesi Müh. Fak. Tekstil Mühendisliği Böl., Isparta/TÜRKİYE Özet Bor mineralinin günümüzdeki teknolojik gelişmeler sonucunda neredeyse sayısız alanda kullanılabileceğini söylemek mümkündür. Endüstrinin hemen hemen her alanında kullanım potansiyeli olan bor mineralleri temel bir sanayi hammaddesi olarak nitelendirilebilir. Bor minerallerinin özel tekniklerle işlenmesi sonucu üretilen borik asit ve özellikle boraksın nükleer enerji sektörü için kritik öneme sahip maddeler olduğu düşünülürse, borun geleceğin madeni olduğu da söylenebilir. Jet teknolojisinden yakıta, tekstilden uçak yapımına kadar son derece geniş bir kullanım alanı olan bor mineralinin yeni teknolojiler ile daha da geniş bir kullanım alanına sahip olacağı tahmin edilmektedir. Bu amaçla, yapılan çalışmada bora ait avantajlar çeşitli yönleriyle ortaya koyulmaya çalışılmıştır. Ekolojik değerlere verilen önemin de giderek arttığı düşünülerek, tekstil sektörü için yeni bir çalışma alanı olduğu düşünülen borun insan ve çevre üzerindeki etkilerine de kısaca değinilmiştir.. Anahtar Kelimeler: Bor, borik asit, maden Boron Properties and Its Advantages In Textile Industry Abstract It is possible to say that boron minerals may be used in almost countless field as a result of today s technological advances. Boron minerals with the potential to use almost every field of ındustry be regarded as a basic raw materials for industry. Boron minerals produced as a result of special processing techniques, boric acid and borax, especially considering that nuclear materials are critical for the energy sector, boron can be said that the future is mine. Jet technology to fuel, textile to until the aircraft construction of an extremely wide range of uses of boron minerals, which have the use of new technologies is expected to be even larger. For this purpose, the various aspects of the study tried to put forward the advantages of boron. Considering the increasing importance given to ecological values, for the textile industry is considered to be a new workspace is also briefly addressed the effects of boron on humans and the environment. Keywords : Boron, boric acid, mine Bu makaleye atıf yapmak için Bilgiç M., Dayık M., Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Sağladığı Avantajlari Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2013,7(2) How to cite this article Bilgiç M, Dayık M, Boron Properties and Its AdvantagesIn Teztile Industry Electronic Journal of Textile Technologies, 2013, 7(2)

2 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla 1. GİRİŞ 1960 lı yıllarda üretilmeye başlanan bir malzemedir. Yüksek dayanımlı ve pahalı bir malzeme olan bor lifleri, günümüzde özellikle metal motris elemanlarıyla birlikte metal motris malzemesi olarak kullanılmaktadırlar. Elyaf çapı 0,1 mm ile 0,2 mm arasında olan ve diğer bir çok life göre oldukça kalın bir lif özelliği gösteren malzeme, yüksek çekme mukavemetine ve elastik modüle sahiptir. Elastik modülü ise 400 Gpa dır. Bu değer S camının elastik modülünden 5 kat daha fazladır. Üstün mekanik özelliklere sahip bor elyaflar, uçak yapılarında kullanılmaktadır. Ancak maliyetinin çok fazla olması nedeniyle üretim ve kullanımı yaygınlaştırılamamaktadır (1). Bu yüzyılın en önemli madenleri arasında yer alan bor rezervinin yarısından fazlası Türkiye de bulunmaktadır. Dünyanın en stratejik madeni olarak kabul edilen bor, nükleer sanayinden uzay araçlarına, gübre sanayinden ilaç sanayine, kimya sanayinden otomobil sanayine kadar 400 ü aşkın alanda kullanılmaktadır. İlk olarak Fransız Kimyacı Gay-Lussac ve İngiliz kimyacı Humphry Davy tarafından 1808 de keşfedilmiştir. Daha sonra Henri Moissan, Boroksitin magnezyum ile indirgenmesi ile % 86 saflıkta bor üretmiştir da Weintraub, BCl 3 ün elektrik arkında bozunması ile % 99 saflıkta bor elde etti. Dünyada bor rezervlerinin % 72 sine sahip olan ülkemiz, dünya üretiminin % 32 sini gerçekleştirmektedir. Türkiye dışındaki ülkelerde bor rezervlerinin ömrü son 50 yıllık iken ülkemiz tüm dünyanın yıllık ihtiyacını karşılayabilecek bor rezervlerine sahip konumdadır. Türkiye de devlete ait olan Eti holding A.Ş. aracılığı ile bor madenleri, Burhaniye den Savaştepe ye, Susurluk tan Dursunbey e, Bigadiç ten Sultançay ına, Bursa Kestelek ten Sındırga ya, Kütahya Emet ten Eskişehir Kırka ya kadar 1 milyon 700 bin hektarlık bir bor maden rezervleri alanı kamulaştırılmış durumdadır. Bu alanlardaki bor rezervleri yaklaşık 2,5 milyar tonluk kapasiteyle dünyanın en zengin ülkesi Türkiye dir. Bu Bor un ülkemiz için ekonomik değer olarak 1 trilyon dolardan daha fazla zenginliğe sahiptir. Türkiye bor madenlerinin ihracatının % 50 sini ham madde halinde, % 50 sini işlenmiş olarak satmaktadır(2). 2. BOR MİNERALLERİNİN TARİHÇESİ, POTANSİYELİ VE GENEL KULLANIM ALANLARI 2.1. Borun Tarihçesi Bor bileşikleri binlerce yıldır bilinmesine rağmen elementer borun keşfi 1808 yılında Sir Humphry ve Gay Lussac tarafından keşfedilmiştir. Tarihte ilk olarak 4000 yıl önce Babiller Uzak doğudan borak ithal etmiş ve bunu altın işletmeciliğinde de kullanmışlardır. Mısırlarında boru, mumyalamada, tıpta ve metalürji uygulamalarında kullandıkları bilinmektedir. İlk boraks kaynağı Tibet göllerinden elde edilmiştir. Eski Yunanlılar ve Romalılar ise boratları temizlik maddesi olarak kullanmıştır. İlaç olarak ilk olarak Arap doktorlar tarafından M.S. 875 yılında kullanılmıştır (2). Genel olarak bor içeren doğal minerallere boratlar denilmekte ve boratlar insanoğlu tarafından binlerce yıldır kullanılmaktadır. Boratlar ise 13. yüzyıldan bu yana bilinmesine rağmen son zamanlara kadar çok az miktarda kullanılmıştır yılında İtalya nın Scany bölgesindeki sıcak su kaynaklarında doğal olarak borik asit sasolit minerali keşfedilmiştir yılında ise Şili ve Arjantin deki boratlar bulunmuş ve bu yataklar 19. yüzyılın sonlarına kadar dünyada bor elde edilen en büyük kaynaklar haline gelmiştir yılında da Amerika nın Kaliforniya ve Navada eyaletlerindeki bor yatakları keşfedilmiştir(3). 28

3 Bilgiç, M., Dayık, M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Genel Özellikleri Periyodik sistemin üçüncü grubun başında bulunan ve atom numarası 5 olan bor elementi, kütle numaraları 10 ve 11 olan iki karalı izotopundan oluşur. Kimyasal sembolü (B) olup, periyodik cetvelin, III A grubunun metal olmayan tek elementidir(4). Bor madeni ilk bakışta beyaz bir kaya şeklinde olup, çok sert ısıya dayanıklı, doğada serbest bir element olarak değil, tuz bileşikleri şeklinde bulunmaktadır. Bor elementinin amorf bir toz halindeki rengi koyu kahverengidir. Ancak çok gevrek ve sert yapılı monoklinik kristal halinin rengi ise sarımsı kahverengidir. Elmastan sonra en sert elementtir(3). Yeryüzünün 51. yaygın elementi olan bor, yeryüzünde toprak, kayalar ve suda yaygın olarak bulunan bir elementtir. Toprağın bor içeriği genelde ortalama ppm, deniz suyunda 0,5-9,6 ppm, tatlı sularda 0,001-1,5 ppm aralığındadır. Yüksek konsantrasyonda ve ekonomik boyutlardaki bor yatakları, borun oksijenle bağlanmış bileşikleri olarak daha çok Türkiye ve Amerikanın kurak volkanik ve hidrotermal aktivitesinin yüksek olduğu bölgelerde bulunmaktadır(2). Tablo 1 de bor elementinin fiziksel özellikleri verilmiştir. Tablo 1. Bor Elementinin Fiziksel Özellikleri (2). Özellik Değeri Atom ağırlığı 10,811 +(-) 0,005 veya 0,007 Ergime noktası T Kaynama noktası 3660 ºC Isıl genleşme katsayısı 5 x 106-7x106 ( ºC arası, re için) Knoop sertliği HK Mohs sertliği (elmas-15) 11 Vickers sertliği 5000 HV Borun, karbon ve silisyum elementlerine benzerliği en fazla olan ve oksijene karşı afinitesi çok yüksek olan bir elementtir. Bor suda çözülen, renksiz ve bülursuz bir maden olan boraks, ısı etkisiyle önce ısı kaybetmekte, sonra erime özelliğine sahip bir elementtir(5). Bor elmastan sonra ametaller arasında elektropozitifliği en yüksek olan elementtir. Oda sıcaklığında elektrik iletkenliği zayıftır fakat yüksek sıcaklıklarda çok yüksektir. Proton ve elektron sayısı 5, nötron sayısı 6, atom çapı 1.78 A dır. Bor un nükleon başına bağlama enerjisi mega elektron volt cinsinden 6,9 dur. Bor atomlarının yer kabuğunda çok fazla bulunmamasının yanı sıra özellikle canlı hayat için çok önemli elementer olan karbon, azot ve oksijenin bolluk oranlarından daha az olması çok faydalı olmaktadır şöyle ki nükleon başına bağlama enerjisi düşük olan atomlar hidrojen ve helyumla daha kolay birleşme reaksiyonlarına girerler. Bor atom çekirdekleri yıldız kütlesi içinde bu tür reaksiyonlarla C, N ve oksijenin sentezlerine yol açarlar (2). Bor 2.33 gr/cm 3 yoğunluklu kristal ve 2.3 gr/cm 3 yoğunluklu amorf olmak üzere iki şekilde bulunur(6). Kristal borun yapısı ve kafes parametreleri tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Kristalin Borun Yapısı ve Kafes Parametreleri(6). Kristal Şekli Kafes Parametreleri b c Tetregonal Hegzegonal Bor, yanıcı fakat tutuşma sıcaklığının yüksek olmasından dolayı, yanma sonucunda kolaylıkla aktarılabilecek kan ürün vermesi ve çevreyi kirletecek emisyon açığa çıkarmaması gibi bir özelliğe sahip olduğundan kan yakıt hücresi olarakta kullanılmaktadır. Bor mineralleri yapılarında bulunan Ca, Na ve 29

4 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Mg elementlerine göre sınıflandırılırlar. Na kökenli olanlara tinkal(boraks), Ca kökenli olanlara kolemanit ve Na-Ca kökenli olanlara üleksit denir(2). Kimyasal olarak ametal olan kristal bor, normal sıcaklıklarda su, hava ve hidroklorik/hidroflorik asider ile soy davranışlar göstermekte, sadece yüksek konsantrasyonlu nitrik asit ile sıcak ortamda borik asite dönüşebilmektedir. Öte yandan yüksek sıcaklıklarda saf oksijen ile reaksiyona girerek bor oksit (B 2 O j ), aynı koşullarda nitrojen ile bor nitrat (BN) ve titanyum diyorit (T i B j ) gibi endüstride kullanılan bileşikler oluşabilmektedir. Bor elementi doğada değişik oranlarda bor oksit ile 150 den fazla mineralin içerisinde yer almasına rağmen ekonomik anlamda bor mineralleri Cad, Nah ve MGK elementleri ile hidrat bileşikler halinde teşekkül etmiş olarak bulunur(7). Bor elementinin kimyasal özellikleri morfolojisine ve tane büyüklüğüne bağlıdır. Mikron ebadındaki amorf bor kolaylıkla ve bazen şiddetli olarak reaksiyona girerken, kristalin bor kolay reaksiyona girmez. Bor yüksek sıcaklıkta su ile reaksiyona girerek borik asit ve diğer ürünleri oluşturur. Mineral asitleri ile reaksiyonu, konsantrasyona ve sıcaklığa bağlı olarak yavaş veya padama şeklinde olabilir ve ana ürün olarak borik asit oluşur(8). Bor doğada serbest olarak bulunmamaktadır. Doğada 250 den fazla mineralle bileşik halinde bulunmaktadır. Bu oluşan bor minerallerinden en önemlileri yapılarında (bünyelerinde) değişik oranlarda bor oksit (B 2 O j ) içeren bor minerallerinin en önemlileri tinkal, kolemanit ve üleksittir Bor Mineralleri Boraks (Tinkal) Tabiatta genellikle renksiz ve saydam olarak bulunur. Ancak içindeki bazı maddeler nedeniyle pembe, sarımsı ve gri renklerde de bulunabilir. Sertliği 2-2,5, özgül ağırlığı 1.7 g/cm 3. Tinkal suyunu kaybederek kolaylıkla tinkalkonite dönüşebilir. Kille ara katkılı tinkalkonit ve üleksit ile birlikte bulunur. Ülkemizde Eskişehir-Kırka yataklarından elde edilmektedir Kolemanit Monoklinik sistemde kristallenir. Sertliği 4-4,5, özgül ağırlığı 2,42 g/ cm 3 dür. Suda yavaş bir şekilde, HCl asitte ise hızlı bir şekilde çözünür. Bor bileşikleri içinde en yaygın olandır Üleksit Tabiatta lifsi ve sütun şeklinde bulunur. Saf olanı hali beyaz rengin tonlarındadır. İpek parlaklığında olanları da vardır. Genelde kolemanit, hidroboraksit ve probertit ile birlikte teşekkül etmiştir Probertit Kirli beyaz, açık sarımsı renklerde olup ışınsal ve lifsi şekilli kristaller şeklinde bulunur. Kristal boyutları 5 mm ile 5 cm arasında değişmektedir Kernit (Razorit) Tabiatta renksiz, saydam uzunlamasına iğne şeklinde küme kristaller halinde bulunur. Sertliği 3, özgül ağırlığı 1.95 g/ cm 3 dür. Soğuk suda az çözünür Hidroborasit 30

5 Bilgiç, M., Dayık, M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Bir merkezden ışınsal ve iğne şeklindeki kristallerin rasgele yönlenmiş ve birbirini kesen kümeler halinde bulunur. Lifsi bir dokuya sahiptir. Beyaz renkte, bazen içerisindeki safsızlıklara bağlı olarak sarı ve kırmızımsı renklerde (arsenik içeriğine göre) kolemanit, üleksit, probertit ile birlikte bulunur Pandermit Beyaz renkte ve yekpare olarak teşekkül etmiş olup, kireçtaşına benzemektedir Bor Minerallerinin Rezerv Durumu Dünya da bor mineralleri rezervlerinin toplam milyar ton-b 2 O 3 olduğu tahmin edilmektedir. Tablo 3 de dünya bor rezervlerinin ülkelere göre dağılımı gösterilmektedir. Dünya bor rezervlerinin % 71.3 ü Türkiye de bulunmaktadır. Önem sırasına göre % 8.2 payla Kazakistan ve % 6.5 payla Amerika en fazla rezerve sahip olan ülkelerdir. Tablo 3. Bor Rezervlerinin Ülkelere Göre Dağılımı*(9) Ülke Toplam Rezerv Toplam Rezerv (Bin ton B 2 O 3 ) (%B 2 O 3 ) Türkiye A.B.D Rusya Çin Arjantin Bolivya Şili Peru Kazakistan Sırbistan - - İran Toplam *ROSKILL 2010 verilerine göre hazırlanmıştır. Türkiye de, bilinen bor yatakları özellikle Eskişehir-Kırka (Tinkal), Balıkesir-Bigadiç (Üleksit, Kolemanit), Bursa- Kestelek (Kolemanit) ve Kütahya-Emet (Kolemanit) te bulunmaktadır. Tablo 4 de, Türkiye deki bin ton- B 2 O 3 olan bor mineralleri rezerv dağılımı verilmektedir. Tablo 4. Türkiye Bor Rezervlerinin Maden Sahalarına Göre Dağılımı,2009 (9) Maden Sahası Tabii Borat Toplam Rezerv % B 2 O 3 (Bin Ton) Bigadiç, Balıkesir Kolemanit,Üleksit Emet, Kütahya Kolemanit Kestelek,Bursa Kolemanit Kırka, Eskişehir Tinkal Borun Kullanım Alanları Son yıllarda insanlar için de önemi anlaşılan ve kanser tedavisi, kemik erimesi, prostat tedavisi, anti bakteriyel olarak kullanılmaya başlanan borun başlıca kullanım alanları: İnşaat Malzemeleri 31

6 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Ülkemizde tekstil cam elyafı üretiminde kullanılan bor ürünleri ayrıca, çatı kaplama malzemeleri, selülozik izolasyon malzemeleri, çimento katkı maddesi olarak da kullanılmaktadır. Atık gazete kağıtları, pamuk v.b. kırpıntılarının borik asit veya borik asit + boraks karışımı ile muamelesi gibi basit prosesler ile elde edilen selülozik izolasyon malzemelerinin A.B.D. ve özellikle İskandinav ülkelerinde geniş bir kullanım alanı vardır Alev Geciktiriciler ABD de alev geciktirici olarak çinko borat tüketimi giderek artmaktadır. Bunun yanında çeşitli boraks + borik asit karışımlarının da su ile karşılaşmayacakları ortamda alev geciktirici olarak kullanılmaları mümkündür Tarım Bor birçok bitki için mikro besleyici özelliktedir. Meyve ve sebzelerde mikro besleyici olarak bor takviyesi bitkilerin gelişimi ve optimum miktar ve kalitede ürün için önemlidir. Suda çözünürlüğü yüksek, bor içeriği zengin, farklı ebatlarda bor kristalleri bu amaçla kullanılabilmektedir Ahşap Koruma Ahşap malzemenin emprenye edilmesi ile hem böceklenme ve buna benzer ahşabın ömrünü kısaltıcı etkenler önlenmekte, hem de alevlenme geciktirilebilmektedir. Suda çözünen ve çözünmeyen çeşitli bor bileşikleri ve karışımlarını bu amaçla kullanmak mümkündür. Ülkemizde bu ürünlerin üretimi henüz yapılmamaktadır Cam Endüstrisinde Kullanımı Boratların ana kullanım yeri cam endüstrisidir. Bütün dünyada bor kullanımının % 42 si cam endüstrisindedir. Bor oksit; boro silikat camlar, tekstil cam elyafı ve yalıtım cam elyafının önemli bir bileşiğidir. Bu üç ürün cam endüstrisinde bor bileşiklerinin ana tüketim yeridir. Düz cam ve konteynır cam gibi birçok üründe az miktarda bor bileşikleri bulunabilir. Bor oksit, susuz boraks, borik asit gibi bor bileşikleri halinde veya boraks ya da kolemanit gibi mineraller şeklinde cama katılır. Bor oksit, çok kuvvetli bir cam yapıcıdır. Diğer bir ifade ile devitrifikasyonunu (kristallenme) önler. Genleşmeyi düşürdüğünden ısıl şoklara dayanımı arttırır(10). Ülkemizde üretilen ham bor ürünlerinin tamamına yakın kısmı A.B.D., Avrupa ve Uzak Doğu daki cam ve cam elyafı üreticilerine satılmaktadır. Uygulama alanına göre çeşitli tipleri bulunan ve değişik oranlarda bor içeren cam elyafı ülkemizde yalnızca Cam Elyaf Sanayi A.Ş. tarafından üretilmektedir. Cam elyafı; inşaat, otomotiv ve taşımacılık, elektrik ve elektronik, denizcilik, endüstriyel uygulamalar, havacılık, savunma, spor, eğlence, boru, tank, altyapı, anti korozif uygulamalar, tarım ve gıda sektörleri gibi hayatın her alanında çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır Seramik Endüstrisi Seramik Sanayi nde bor mineral ve ürünleri çoğunlukla seramik sırı ve porselen emaye yapımında frit üretimi aşamasında kullanılmaktadır. Dünya seramik sektöründeki gelişme ve yeniliklere bağlı olarak bu alanda, çeşitli üretim aşamalarında bor ve bor ürünleri tüketimine yönelik Ar-Ge çalışmaları da devam etmektedir Temizletme ve Beyazlatma Sanayi 32

7 Bilgiç, M., Dayık, M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Modern deterjanlar birçok maddeden oluşur. Bunlardan yüzey aktif maddeler (sülfonatlar), suyun yüzey gerilimini düşürür. Böylece kumaşın ıslanmasını sağlar, yağ ve diğer lekeleri kumaştan uzaklaştırır. Deterjan geliştiriciler (zeolit), sert sularda kullanıldığı zaman kalsiyum ve magnezyum iyonlarını sudan uzaklaştırır. Böylece yüzey aktif maddesinin verimini arttırır. Ağartıcılar (perborat ve hipoklorit), oksidasyon ile lekeleri uzaklaştırır. Ağartma aktivatörü TEAD (tetraacetyl ethylene daimine) veya sodyum tuzları, düşük sıcaklıkta ağartma verimini artırmak için kullanılır. Dünya deterjan endüstrisinde oksijen bazlı sodyum perborat ve sodyum hipoklorit olmak üzere iki ana ağartıcılı deterjanlar kullanılmaktadır. Hipokloritlerin 40 ºC sıcaklıkta etkinliği yüksektir. Perborat ağartıcıların ise 60 ºC sıcaklık üzerinde kullanıldıklarında etkinlikleri en yüksektir. Ancak 40 ºC sıcaklıkta etkinliği düşürür. Sodyum perboratın düşük sıcaklıkta etkinliği arttırmak için yıkama süresi veya ağartıcı miktarı arttırılabilir. Günümüzde perborat ağartıcıların 40 ºC sıcaklıktaki etkinliğini arttırmak için aktivatörler (TEAD gibi) kullanılmaktadır(11). Tablo 5.Sodyum perborat ve sodyum hipoklorit ağartıcıların karşılaştırılması(11) Sodyum perborat Sodyum hipoklorit Etken madde Oksijen Oksijen Sıcaklık 40 ºC de etkinliği düşüktür. 40 ºC de etkinliği yüksektir. Kumaşa etkisi Kumaşa çok az zarar verir. Kumaşa çok fazla zarar verir. Genele Renkelere etkisi Renklere çok az zarar verir. Renklere çok fazla zarar verir. olarak bor, güçlü Çevreye etkisi Çevreye çok az zararlıdır. Çevereye çok fazla zararlıdır. bir beyazlatıcıdır, lekeleri çözer, ph ı dengeler, suyu yumuşatır, yağları parçalar, aktif oksijeni dengeler ve anti bakteriyel özelliğe sahiptir Tekstil Sanayi Bor, yanmayı geciktirici özelliğinden dolayı, cam elyaf halinde, tekstil sektöründe kullanılır. Bunun yanı sıra, kumaş boyalarında ve aprelemede de kullanılabilmektedir Tekstil cam elyafı Tekstil cam elyafının en önemli özelliği, gerilmelere, darbelere ve kimyasallara yüksek mukavemeti ve hafifliğidir. Bu özelliklerden dolayı tekstil cam elyafı plastik ve kompozitlerde kuvvetlendirici olarak kullanılır. Kolemanit minerali alkali içermez ve bu özelliği nedeniyle düşük alkali borosilikat cam (Eglas) üretiminde tercih edilir. Bor, tekstil cam elyafına, kolemanit minerali veya bor bileşiklerinden borik asit olarak eklenir. Modern E-glass % 6-10 oranında B 2 O 3 içerir. Bor oksit cama kararlılık verir. Borik asit pahalı olduğundan sodyum içermeyen kolemanit mineralinin kullanımı tercih edilmektedir. Düşük alkali camın erimesini kolaylaştırır. Kolemanit minerali harmana Cao olarak da katkıda bulunur. Böylece kireç katkısı için daha az gereksinme olur. E-glass bot, uçak, otomobil gibi endüstrilerde kullanılmaktadır (10) Metalürji Sanayi Metalürji sanayinde borun erime sıcaklığını düşürme, çeliği sertleştirme ve fırın tuğlalarının aşınmasını azaltma özelliklerinden yararlanılmaktadır. Bor, kaplama sanayinde kullanılan elektrolitlerin oluşturulmasında ve lehimleme işlemlerinde de kullanılmaktadır. 33

8 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Nükleer Sanayi Bor izotopları nükleer reaksiyonların denetlenmesine yardımcı olur, çünkü B 10 ve B 11 izotopların nötron absorblama tesir kesiti yükselir. Bazı tip reaktörlerde fazla reaktiviteyi önlemek için soğutma suyuna borik asit ilave edilir. Yukarıda belirtilen kullanım alanları dışında bor; tıpta, antibakteriyel ve dezenfektan olarak, diş macunlarında, parfümlerde, şampuan ve lens solüsyonlarında da kullanılmaktadır. Kimya sanayinde çeşitli tür boyalarda, elektrolitik işlemler de, korozyon önleyicilerin üretiminde bordan yararlanılmaktadır Sağlık Bor Nötron Yakalama Terapisi (BNTC) kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Özellikle; beyin kanserlerinin tedavisinde hasta hücrelerin seçilerek imha edilmesine yaraması ve sağlıklı hücrelere zararının minimum düzeyde olması nedeniyle tercih nedeni olabilmektedir. BNTC nin fiziksel temeli basittir. Nükleer reaksiyon temelinde ikili bileşenli bir sistemdir. Kararlı bor izotopuna ( 10 B), düşük enerjili veya termal nötronlar ışınlandığında Helyum-4 ( 4 He) (yani α partikülü) ve Lityum-7 ( 7 Li) çekirdekleri meydana gelir. Bu yüksek enerji yüklü parçacıklar çok uzağa hareket edemezler ve tümör hücresine tüm enerjilerini bırakırlar, böylece direkt DNA ya zarar vererek hücrelerin yeniden üremesine engel olurlar. 10 B un ışınlanması sonucu oluşan bu ürünler yüksek doğrusal enerji aktarım (lineer energy transfer) karakteristiklerine sahiptirler (He partikül yaklaşık 150 kevμm -1 ; Li ise yaklaşık 175 kevμm -1 ). Bu ürünlerin yol uzunluğu μm arasındadır ve bu uzunlukta yaklaşık bir hücrenin çapı kadardır (12). 3. BORUN ÇEVREYE ETKİSİ Bor ürünlerinin çevreye olumsuz etkileri diğer sanayi sektörlerine oranla çok daha düşük düzeydedir. Hatta, kemoterapi sonrası radyoaktif maddelerin etkisini azaltmak üzere kullanımı, insan ve canlılara gerekliliği nedeniyle çevre dostu sayılabilecek elementlerdendir(13) Borun İnsanlara Etkisi İnsanlar solunum, temas ve sindirim yolu ile bor bileşiklerini vücutlarına almaktadırlar. Bor madeninin çıkarıldığı veya işlendiği yerlerde gaz veya toz halinde vücuda alınması solunum veya temas yolu ile olmaktadır. Borun sindirim yolu ile alınması, bor açısından zengin topraklarda yetiştirilen bitkilerin yenilmesi, yüksek miktarda bor içeren sularda avlanan balık gibi su ürünlerinin tüketilmesi, bor içeren tarım ilaçları ile ilaçlanan veya bor gübresi uygulanan bitkilerin yenilmesi, veya bor kaynaklarına yakın bölgelerden elde edilen içme sularının içilmesi ile gerçekleşmektedir. Borun temas yoluyla alınmasında temizlik, kozmetik maddeleri ve ilaçlardan kaynaklanmaktadır. Bor ile sürekli temas edilmesi halinde borik asitin deriye zarar verdiği deney hayvanları, yetişkin ve çocuklar üzerinde yapılan araştırmalar ile ortaya çıkarılmıştır (14) da Merc Manual ın yayınladığı bir yayında kadınlarda adet yokluğu, adet düzensizliği, epilepsi, ürik asit yüksekliği ve vücuttaki tüm düzensizliklerin tedavisinde borun en yaygın formu olan borik asitin kullanıldığı vurgulanmaktadır. Son yıllarda daha çok borun eklem ve kemik sağlığı açısından önemi üzerinde durulmaktadır. Ayrıca beyin fonksiyonları ile ilgili çalışmalar da yapılmaktadır. Bor vücuttaki kalsiyum, magnezyum ve fosfor absorpsiyonunu dengeleyici rolü ile kemik sağlığı açısından önemli bir elementtir (15). Bor hangi yolla vücuda girerse girsin karaciğer, beyin ve böbreği de içine alan vücudun değişik parçalarını dolaştıktan sonra bağırsaklara gelir. Borun insan vücuduna girmesini hızlandıran etkenlerin ne 34

9 Bilgiç, M., Dayık, M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) olduğu konusunda yeterli bilgi bulunmamaktadır. Borun vücuttan atılma şekli insan ve hayvanlarda aynıdır. Vücuttan atılma süresi birkaç günden birkaç saate kadar değişmektedir. Ancak genelde vucüda alınmış borun yarısı ilk birkaç saat veya en geç 1-2 gün içerisinde uzaklaşmaktadır. İnsanlar üzerinde yapılan bir araştırmada, sindirim yolu ile verilen düşük dozdaki borik asitin % 90 dan fazlasını 96 saat içerisinde böbreklerden atıldığı saptanmıştır (16). 4. TEKSTİL SEKTÖRÜNDE YAPILAN BOR ÇALIŞMALARI Kalın yaptığı çalışmada Alfa-x adlı yanmayı geciktirici bir kimyasala borlu bileşikler ilave ederek kumaşların güç tutuşurluk özelliklerinin arttırılmasını amaçlamıştır. Yapılan çalışmada, borlu bileşiklerden borik asit, boraks ve çinko borat; alfa-x adlı kimyasala alfa-x oranı sabit (%50) olarak üç farklı oranda (%5, %7,5, %10) ilave edilerek çözeltiler hazırlanmıştır. Elde edilen sonuçlarda borlu bileşiklerin kumaşın güç tutuşurluk özelliğini arttırdığı ve en az yanma ile % 7,5 boraks- % 50 alfa-x çözeltisinde gözlendiği sonucuna varılmıştır. Yılmazer önemli bor bileşikleri arasında yer alan Sodyum Bor Hidrür ün tekstil terbiyesi alanında kullanım olanaklarının araştırılması amacı ile yaptığı çalışmada, sodyum bor hidrürün tekstil terbiyesinde yüksek performanslı ve güvenli bir bileşik olduğunu, SBH ile yapılan işlemler sonucu mamulde kimyasal hasarın düşük ve haslıkların yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Gemci ve Gülşen, % 100 polyester esaslı perdelik kumaşa güç tutuşur özellik kazandırmak amacı ile kumaşa çektirme yöntemine göre dispers boyama işlemi ile farklı oranlarda borik asit ve boraks dekahidrat kimyasalları ilave etmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, en fazla güç tutuşurluk özelliği 30 g/l borik asit ile muamele edilen numulerde sağlandığı belirtilmiştir. Renk ölçüm sonuçlarına göre, en az renk farkı 20 g/l borik asit ile muamele edilen numunelerde gözlendiği belirtilmiştir. Işığa ve yıkamaya karşı renk haslığı değerlerine bakıldığında ise dikkate değer bir değişme söz konusu olmadığı belirtilmiştir. Akyurt, boyalı kumaşların soldurulmasında sodyum bor hidrürün kullanım şartlarını incelemiş ve çalışma sonucunda SBH, zor soldurulan Remazol Br Blue BB boyarmaddesinde TUDO ve sodyum hidrosülfite göre daha iyi, Remazol Turquoise G133 ve Remazol Br Blue R Special boyarmaddelerinde ise TUDO ve hidrosülfit ile yaklaşık sonuçlar verdiği sonucuna varılmıştır. 5. SONUÇ Türkiye, yüzyılımızda petrol kadar önemli olabileceği düşünülen bor madeninin dünyadaki en büyük rezervine sahip olan ülkesidir. Ancak bu zenginliğinin avantajını tam anlamıyla değerlendirememekte, gerek rafine bor ürünleri, gerekse bor uç ürünleri ihracatından potansiyelinin altında gelir elde etmektedir. Bor uç ürünlerine dayalı ileri teknoloji gerektiren yatırımların yapılmasının, Türkiye yi katma değeri düşük ham cevher satmak yerine katma değeri çok yüksek rakamlara ulaşabilen uç ürünleri üretip satmasının ihracat gelirlerini arttırmada önemli rol oynayacağı düşünülmektedir. Türkiye nin bor ihracatından azami geliri elde edebilmesi ancak teknolojiye ve pazara hakimiyet ile sağlanabilir. Sanayi Tuzu olarak da adlandırılan bor madeni, özelliklerinden dolayı sanayide yüzlerce üründe kullanılmaktadır. Yüksek ısıya dayanması, bilgisayar ve iletişim yüksek teknolojileri için zorunlu olması, deterjanların beyazlatıcı özelliği, yanmaz kumaşların özelliği yine bu maden sayesindedir. Diş macunundan ilaca, fayanstan gübreye, kaporta cilasından çelik janta, ahşaptan bor cama kadar her üründe bor madeni kullanılmaktadır. Ayrıca geleceğin yakıtı olarak öngörülen ve halen uzay teknolojilerinde kullanılan bor bu sebeple stratejik bir öneme sahiptir. 35

10 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Borun Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla Bor liflerinin son zamanlarda ön plana çıkmasındaki bir diğer sebepse üstün kullanım özellikleri sağlamalarıdır. Sodyum borhidrürlü yakıt pilleri, Nd-Fe-B mıknatısları ve Maglev teknolojisinden yararlanılan hızlı trenler, borun nötron tutucu özelliği ve BNCT yöntemi Özel Bor Ürünlerinin kullanıldığı bazı ileri teknoloji projeleri arasında gösterilebilir. 6. KAYNAKLAR 1. Kazanç, V., 2002, Kompozit Malzemeler ve Mekanik Özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta 2. Çalık, A., Türkiye nin Bor Madenleri ve Özellikleri, Mühendis ve Makine, Cilt:43, Sayı 508, Bozkır, S., M., Çeviri 1995, Bor Ekonomisi, Raskill Information Services LTD. 2 Clampharn Road London SW9 Oja-England, Nisan 1995-Ekim 1995, Ediz, N., Özday, H., 2001, Bor Mineralleri ve Ekonomisi, D.P.Ü. F.B.E. Dergisi, Sayı 2, Kütahya 5. Topal, A., 2001, Petrol Orada İse Bor da Burada, Yeni Avrasya Dergisi, Mart 2001/3 6. Taşçı, A., 1993, Borlanmış Çeliklerin Aşınma Ve Korozyon Dayanımları, İ.Ü., E.B.E. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul 7. Bor Raporu, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, Şubat, DPT (Bor Tuzları- Trona- Kaya Tuzu- Sodyum Sülfat- Stransiyum) Çlaışma Grubu Raporu Cilt II, Ankara (Erişim Tarihi: ) 10. Yenialaca, Ç., 2009, Bor ve Kullanım Alanları, Yüksek Lisans Tezi,Gazi Üniversitesi, Fizik Eğitimi Bilim Dalı 11. Bayça, U., S., Köseoğlu, K., Batar, T., 2004, Bor Mineral ve Bileşiklerinin Endüstride Başlıca Kullanım Alanları, Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, Sayı:2/2, 12. Kahraman, G., Bor Nötron Yakalama Tedavisinde Kullanılan Hızlandırıcıya Dayalı Nötron Kaynakları, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Teknoloji Dairesi, Ankara. 13. Bentli, İ., Özdemir, O., Çelik, M.S., Ediz, N., 2002, Bor Atıkları ve Değerlendirme Stratejileri, I. Uluslararası Bor Sempozyumu Kitabı, Velioğlu, S., Şimşek, A., 2003, İnsan Sağlığı ve Beslenme Açısından Bor, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Vol:4(2), Miçillioğlu, S., 2010, Lactuca Sativa Bitkisi Kullanılarak Bor Konsantrasyonu Yüksek Suların Arıtılabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana 36

11 Bilgiç, M., Dayık, M. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2013 (2) Doğan, G., Sabah, E., Erkal, T., 2005, Borun Çevresel Etkileri Üzerine Türkiye de Yapılan Bilimsel Araştırmalar, Türkiye 19. Madencilik Kongresi, IMCET 2005, , İzmir 17. Kalın, B., M., 2008, Tekstil yüzeylerinin yanmaya Karşı Dirençlerinin Arttırılması, Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği, Kahramanmaraş 18. Yılmazer, D., 2009, Sodyum Bor Hidrür ün Tekstil Terbiyesi İşlemlerinde Kullanım Olanaklarının Araştırılması, Doktora Tezi, Uludağ Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği, Bursa 19. Gemci, R., Gülşen, G., 2010, Güç Tutuşur Kumaş Üretiminde Bor Bileşiklerinin Kullanılması, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt 4, No:1, Akyurt, S., 2011, Boyalı Kumaşların Soldurulmasında Sodyum Borhidrür Kullanım Şartlarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği, Bursa 37