POLYESTER EL Y AFIN ETİLEN GLİKOLLÜ ORTAMDA DISPERS BOYARMADDELERLE BOYANMASI

Transkript

1 SAÜ Fen Bilinleri Enstitüsü Dergisi 9Cilt, lsay 2005 Plyester Elyafn Etilen Glikllü Oiamda Dispers Bayarmaddelerle Byanmas MTeker POLYESTER EL Y AFIN ETİLEN GLİKOLLÜ ORTAMDA DISPERS BOYARMADDELERLE BOYANMASI Murat TEKER*, Hüseyin KARACA* Özet Bu çalşmada çözüciilü rtamda plietilen tereftalat (PET) elyafn dispers byarmaddelerle byannas amaçlanmştr Çözücü larak etilen glikl seçilmiştir Dispers byarmadde larak Setapers Blue FBL (CI Disperse Blue 56) ve Setapers Red S2C FL (Cl Oisperse Red 67) kullanld Byarmaddeler asetnda kristallendirilip satlaşt rlmşt r Bya n a çalşmalar /000 fltte rannda scaklğa ve süreye bağl larak incelenmiştir Scaklğa bağl larak yaplan çalşmada ptimun byama scaklğ 60 C larak tespit edilmiştir Etilen glikllü rtamda CI Disperse Blue 56 ve CI Disperse Red 67 byarnaddeleri kullanlarak hazrlanan byama banylarnda ptinum byama süresi 30 dk larak saptand naltar Keline/er Pliester elyaf, çözücülü rtam, etiten glikl, dispers byarmadde, CI Disperse Blue 56, Cl Disperse Red 67 Abstract I n this study, it has been aimed at dyeing plyester fibres in slvent medium using disperse dyes Ethylene glycl has been used as slvent In this study disperse dyes, such as c Disperse Blue 56 and CI Disperse Red 67 were used The dyes were puritied by crystallizing in acetne Dyeing prcess was examined in dyebath (/000 fltte) using such parameters as temperature and duratin Under the cnditins studied, ptimum temperature and duratin fr dyeing in ethylene glycl medium were determined t be 60 C and 30 minutes, respectively K er H'rds Plvester fiber, slvent medium, ethylene gj:cl, disperse dye, CI Oisperse Blue 56, C Disperse Red 67 *SA ü Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Adapazar I GİRİŞ Pliester elyaf tekstil sanaynn en önemli ürünlerden bir tanesidir Pliester elyaf byannas çk zr lduğundan ilk zamanlar buna pek fazla önen veri nemiş daha snralar yeni byama nettlannn geliştirilnesiyle bu alanda önemli gelişneler kaydedilniştir Değişik byana nettlar pliester elyafn üretininin hzla artnasna neden lmuştur Bu byama yöntemlerinden bir tanesi de çözücü ile byamadr [ ] Çözücülü byana yönteninde byanacak elyaf susuz rtamda byanr Bu yöntene ilk ilginin sebebi; su tüketiminin ve atk su artna nasrafnn azalthnasdr İkinci larak ise byama süresinin ksaltlnas ve byana banysunda kullanlan kimyasaliara ihtiyaç lnakszn byanann sağlanmasdr Özel lik le 970' i yll larda çözücülü byana geleceğin byama prsesi larak görülmüş, yğun araştrma ve tartşmalara sebep lnuştur Susuz byamaya karş veya aleyhine tezler alnasna rağnen kesin bir snuca varlamanştr Şu an tekstil sanayiinde pliester elyaf byanmasnda çözücülü byana metdu kullanlnanaktadr Byama rtam çğunlukla sulu byamann lehinedir [2,3] En e rj i tasanlifu, hzl byama ve kullanlan çözücünün daha az zararl lnas gibi avantajlar çözücülü rtamda byamay cazip k lnaktadr Buna karş, yeni yatrmlar gerektirresi yaplan byana çalşnalarnn kapal bir rtamda geri kazann ve sirkülasynu ayrca çözücü içeren atk prblenlerinin luşnas ve hava kirliliği gibi prblemierin n eydana gel m esi eleştiri sebebi I n uştur [3] Plietilen tereftalat mleküünün şiddetli iç khezyn snucu kristalleşne yeteneği çk yüksektir Elyafn daha kla) byannas çn pliestere daha hidrflik lan ve kristalleşneye zarar venneyen pliglikl karştrlr Pliglikl anrf bölgelerde yer alarak elyafn byanma yeteneğini artrr ve erime nktasn düşürür [4] Pliester rganik çözücülere karş büyük ölçüde dayankldr Kuru temizlenede kullanlan benzen, triklretilen, karbntetraklrür, perkleretilen gibi çözücülerden etkilenmez diklrbenzen, dimetiltereftalat gibi baz çözücülerde belirli 30

2 SC Fen Bilinleri Enstitüsü Dergisi 9Cilt, lsay 2005 Plyester Elyafn Etilen Glikllü Ortanda Dispers Byarnaddelerle Byannas MTeker kşullarda tananen çözünürler Organik çözücülerin "iirici etkisi pliesterin byanmasn klaylaştrr [5] Di::pcrs byarnaddelcri, plicster byanada uygun :lklarda tan bir renk paleti elde edcbilneyi sağlayan tck byarnaelde snfdr Pliester elyaf yüksek krtalinitc ve belirgin hidrfbik özellik gösterdiğinden d t)lay, büyük nlcküllü byarnaddeler elyaf içine k u ay ü ru z ed c n c 7 er [ 4] J )pcr bynrncddelcr suda çözünmediklerinden, l h)yana, dispcrsiynla yaplr Byarnadde ukkülkrinin büvüklükleri arasnda fazla farkllk ' dlnas da öncnlidir Parçack büyüklüideri arasndaki Lrkllk arttkça, dispersiynun dayankllğ llalnaktadr [6J [)ipcrs byarnaddelerin dcngede iken elyaf üzerine c k i In e i gayet i yi d ir Fakat cl yaf içine difüzyn ddukça yavaştr Dengeye ulaşnak için gerekli lan nan çk uzun lduğundan bu şailar altnda byana r tk de0:ildir ' )2llc";cl verilere göre taşyc, elyafn fiziksel ;clliklcrin değiştirerek byanay hzland r [9],h)) anaddcni elyaf içine gircbilmesi için zincirlerin rlnas arttr Rclvic; ve Gates pliester elyafn ispcrs bn) annnddclerlc byannasnda etkin lan bya ldysu ilnvc naddclcrinin, elyafn byunda bir c k n c y l' c b c p d uğu n u b u n uştur [ 8] Çe kn e,j) [inkrinc dayanarak Pujin ve arkadaşlar elyafn vc knsantrasynunu artrnak suretiyle tercihen,jt"crülchilcn cangeçiş scaklğnn (Tg) varlğn ' i'sern ;lcrdir f9l Rsenbau, nalahit yeşilinin değişik scaklklarda,rilik cl)ar içine difüzyn katsays ile can geçiş "caklğ arasndnki ilişkiyi göstcrniştir [0] Can geçiş cklğ linerin, farkl scaklklarda bya banysu kl)ullarnda, küçük bir geriline maruz kaldklarnda u;aalar ölçülerek gösterilmiştir Rsenbaun bgyarnaddcnin difüzyn katsaysnn scaklk ile dcitiğii, cangeçiş scaklğ (Tg) ile ilişkili lduğunu g:):tcrniştir Bu ilişki Willian, Landels, Ferry (WLF) dcnkleni aşağdaki gibidir []: D, l Drg lgar A(T Tg) B+ (T Tg) u elyafn viskelastik özellikleri için kayma faktörü, / c B sabitler, l>r (nlna scaklğndaki difüzyn katsaysdr () WLF denklemine göre difüzyn katsaysnn scaklk ile değişini, byarnaddenin materyal içinde hareketini de, kntrl ettiğini göstenniştir Snuç larak, WLF denkleni, taşycnn pliner içine gimesiyle cangeçiş scaklğn düşürdüğü zamanda uygulanabilnelidir Difüzyn laynn, bayarmaddelerde görülen bir seri sçramalarla lduğu ve sçranalarla bir bölgeden diğer bir bölgeye geçtiği kabul edilir Difüzynun hz byarnadde mlekülüne kmşu lan plimer bölnclcrinin hareketinden dğan bşluklarn luşun hz ile snrlanmştr Buna göre difüzyn katsaysndaki dcğişnelcr viskclastik özelliklerde görülen değişinlcre bağldr Zira her ikisi de ksni hareketi il i kle sn rlannştlr Bu WLF denklemi yle ifade edilniştir [ 3] Pliester nateryal, baz çözücflcre daldrldğnda veya sl işlenler uygulandğnda nrcljisinde veya byanma öze ll ikierinde önenl i değişi ki ik ler Iab i lnekted ir [ 4] Sentetik kunaşlar ester tipi çözücülerde (yüksek kaynana nktasna sahip) çözünen byalarta yüksek scaklklarda etkin larak ve hzl bir şekilde byanabilirler Sentetik elyaf, özellikle de pliester ve nayln dkunalar byanak için yüksek kaynana scak! kianna sahip çözücü içerisinde çözünnüş byalarn kullannn tan anlanyla nünkün klnştr Sadece birkaç bya çeşidi bu yiiksek kaynana nktal çözücüler içerisinde çözünebilir Ortak uygulana, suda çözlinnekten ziyade dağlan dispers byalar larak adlandrlan bir snf byann kullanmndan ibarettir [5] Yüksek kaynama derecesine sahip çözücülü byana rtan byamaddcnin elyafa tan larak nüfuz etnesi için bir taşyc sv görevi görür Byanada taşyc sv görevini yapnas için gerekli yüksek kaynana nktasna sahip çözücülü byama rtannn tanan, diğer tür byama rtanlanndan daha düşük na i yetted ir [ 6] Yüksek kaynana nktasna sahip iynik lnayan rganik çözücüterin bya rtan larak kullanlan, susuz byama ile ilgili sadece dispers byalarda kullanlabileceği ve plyester el yafa uygunluğu patent literatürlerinde tanmlanmştr [ 7 8] Bu byanann bir avantaj byann düşük scaklklarda uygulanma İnkan sağlamas dr Diğer bir avantaj ise yüksek scaklk derecelerinde de susuz byana presesinde bya çözeltisinde önenli bya kayplar lmadan yeniden kullanlnasn sağlamaktr Daha düşük viskzite ve daha yüksek bya çözünürlüğü, da scaklğnda bile yaplan bya çözeltisinin uygulama ve geri kazanmna yardm ettiği gibi bayarmaddenin de bzulmas ihtimalini azaltr Ayrca kullanlan byarrnaddelerin seçiminde çözücü rtanda çözünürlüğü dikkate alnmştr 3

3 S A Cl Fe n B i i n er i E n s i it ü s li Dcr g i s i 9 C i L Say 2 O O 5 Plyester Elyafn Ftilen Glikllü OrtanHJa Disper Byaracldccrc Byanrnas MTeke ll DEE''SEL 'ALIŞMAL:R ll l Kullanlan lladdeler ()rgun ik çd: iic"i c:r By n na rta n n J a!ta bay na rka ct i Ic n g i k (H O C H: C I I 2 O ll ) k u an n tr I<ri:;tallcndirnc 'c tk çö;ctisinin halrlannasnda bo) arnaddcy i çö;nck 'C sanaştrnak için M erek narkd actn (CIIC()('I Id kuan lntr J>u/ieler E/ra( dcn)csi JS nnfianent says ::O nlan parlak plcstcr nnriancntlcr kullanlnştr Kullanlan plietcr rilanent Sancak il firnasndan tin edilniştir H y nnudde/ cr: C' ur I nde' tc CI D i sperse B u e 56 (ticari ad Sctapcrs B uc fbl) ve CI Dispcrse Red 67 ( ticari ad, Setapcrs Red S2CFL) larak gösterilen Setaş Kinya lirlinli byarnaddclcr kullanlnştr 250 ng/l çö;cltidc alnn bnyarnaddclcr ctilcn glikl ilc byana htn yu kn sa ntraynlar na scyrcl ti!erek Sh i nadzu L '' '+0 PC ">pcktrrtnctrcdc absrbanslar ölçülnüş 'C C'I Dispcrsc Bluc 56, 5R<) nn,de ( Şekil ) CI L)ipcrsc Red 67, 5+ nnlc (Şekil 2) pik vcrniştir J, utcr: (: arka kntak tcrnnctrcli, stcl, ill) etik kartrc kullanlntr HuyuJJtu hanyu: 000 nl 'lik üç byunlu can baln kullanl)tr Bu baln: bir yanndan ternnetre, diğer yundan 0 25 g'lk pliestcr clyaf bulunan çelik kafes, 'elik tel ile bağlannştr Balnun rta ksnndan ise geri ğutucu bnğlanntr (Şekil 3) b b O 555 rr,:,,,r,,, l ' O 400 /, n nnr t: / / { i ',,, / l ' " ',' 90) DalJab y u ( rrn) Şeil2 c DispcrsL Red lh7 buynrnaddcsini 5 ppm'lik standart ÇÖ7eltisinin U' :pek tr ltmctrcdc ) apln () ii kr: 2 Denevler 2 Byarrnadde Stk ('()zcltilerinin Hazrlanmas Byarnaddclc ncc sctk suyla kaynatlarak suda çözünen safszlklardan arnclrlnt r Geri kalan ürün kurululduktan snra ayr ayr asetnda kristallcndirilip saflatrlntr Kristal halindeki byarnaddclcrdcn 0,025 granlk tartn alnarak 00 ml asetnda çözüldü ç ö tc t i cr i ha/ an n ş d u Böylece 250 pp n, lik byaradde dep (J Q C] q,:,,r,_, ( Süü D 0 i:iijo t) = (J 400 O 2C(l r c ; f) ( LLl,,, / ', /,' ' /,,,/ ':::= =t===:::: ' :_ ; L l J 9( i' f, /:: t t, "',,,, 4 lr _ t /(' y f eki! 3 Byama Banysu l ii l ' Scrvntr 2 Termemetre 3 Karştrc 4 Çelik Tel Kafes )L'I,l Dalgabvu (n rn) CI Dspcrsc Bluc 56 byarnaddesinin 5 ppm'lik standart ô;cls l'' ')pctrftmctrcdc )aplan ölçümler; 22 Standart Çözeltilerin Hazrlanmas 250 ppn'lik CI Dispcrsc Blue 56 stk çözeltisinden knsantrasyn lan 20 pp n arasnda değişen, Dispersc Red 67 stk çöl'e!tisinden ise knsantrasynlar l O ppn arasnda değişen ve byana banysuna uygun larak ctilcn glikl ilc seyreltilcrek standai çözeltiler hazrlannştr Standart çölcltilcrin CI 32

4 C Fn Bilinleri Enstitüsü Dergisi 9Cilt, lsay 2005 Plyester Elyafn Etilen Glikllü Ortamda Dispers Byarnaddelerle Byannas M Teker 08 J6 c Disperse Bue 56 hesaplanmştr CT Disperse Blue 56 için elde edilen scaklk % çekin grafiği Şekil 6'da, CI Disperse Red 67 için elde edilen scaklk/ çekim grafiği ise Şekil 7'de gösterilnektedi r l ' Knsantrasyn (ppm) ( D'pcrsc Bluc )(l çn dcrşimabsrbnns grafiği +c Disperse Red E 35 ::::: 40 (]) c Disperse Blue Scaklk ( C) Şekil 6 Etilen glikl çözücü içinde Cl Disperse Blue 56 için elde edilen scak! k/ çeki n grafiği Knsantrasyn (ppm) Di 'ik'rsc Red J() 7 iç i n knsanlrasynabsrbans grafiği nt :s yn absrbans grafikleri CT Disperse Blue 56 kil 4 'tc, (_'I Dspcrsc Red 67 için ise Şekil 5 'de ncktcdir Bvana Banvsunu Hazrlannas tt h(nysunu lltte ran difüzyn hznn daha In as çn 000 yani seyreltik larak ttntr Byana banysunu hazrlanak için ntddclcrin stk çözcltilernde 2 nl alnarak 98 nl g k i l c ka r şt r n ştr 24 Byana Banysunda Byama Çalşmas l)' d h,nvlcrnn scaklğ 40 C'ye getirilip 0 dakika L lkik "abit tutulup herbir bya banysundan numune,rak her bir byann görünür pik dalgabyunda "',urh<ns ölçlinli yaplnştr Bya banysunun l' ''tn t ra s vn u n u n d cfriş ncnesi i çi n a nan n u n un el er krar bya banysunn ilave edilniştir Snra scaklk O ()0 70 'C RO C değerlerine yükseltilniştir 40 C için ;pla lcnler tekrarlannştr ve UV görünür alan l"'cktrl'tnctrcdc, herbir byann görünür bölgedeki ik dalga byunda herbir scaklkta absrbans değerleri l ül Ctür Absrbans değerleri kullanlarak <traddclcr için daha önce elde edilen standart dğru ck kiylc knsnntrasyn ve 0/ çeki n değerleri E ::::: Cl Disperse Red Scaklk ( C) Şekil 7 Etiler glikl çözücü içinde Cl Dispersc Red 67 için elde edilen scaklk/c çekim grafiği Şekil 6 ve 7'deki grafiklerden de görüleceği gibi her iki byarnadde için etilen gliklde yaplan byamada, 60 C'de çekin ptinum değere ulaşlnaktadr Herbir bayarmadde ile hazrlanan banylarn scaklklan 60 C'de 50 dakika sabit tutularak 5, 20, 30, 40 ve 50' nci dakikalarda nununeler al nmş ve UV görünür alan spektrftnetrede herbir byann görünür pik dalgabyunda absrbans ölçünli yaplarak, al nan byaadde nunune çözeltisi byana banysuna geri dökülmüştür Elde edilen absrbans değerleri ve daha önce elde edilen standart grafik yardmyla belirtilen dakikal arda 60 C' de knsantrasyn lar ve 0/ çeki n değeri eri hesaplannştr CI Disperse Blue 56 için 60 C'de elde edilen süre% çeki n grafiği Şekil 8 'de, CI Disperse Red 67 için 60 C'de elde edilen süre/ çekin grafiği ise Şekil 9'da gösteriltniştir 33

5 SAÜ Fen Bilinleri Enstitüsü Dergisi 9Cilt, lsay 2005 Plyester Elyafn Etilen Glikllü Ortanda Dispe Byarnaddelerle Byanmas MTeke E 4 40 Q) Cl Dsperse Blue rr Süre (dak) Şekil 8 60 C'de Etlcn glkl çö;liclisli çinde c Dpcrsc 3uc 56 byarnaddesiyle byanan pliestcr clyarn süre 0 çckn graliği 4 40 E 3 9 (l) 38 (_} ;:,::: Cl Disperse Red , Süre (dak) Şek i 9 60 C'de Et l en gl kl çözücüsü içinde c Dispcrse Red 6 7 bayarmaddesiyle byanan pliester elyafn süre / çekim grafiği III SONUÇ CI Dispersc Blue 56 ve CI Disperse 67 byarnaddeleri ile çözücü rtannda yaplan pliester elyafn byannas çalşmalarnda scaklğa bağl larak elde edilen verilere ait grafikler Şekil 6 ve 7'da görülnektedir Her iki grafikten de açkça görülebileceği gibi 60 C'den daha yüksek scaklklarda çözücü rtannda plicster elyaf tarafndan çekilen bya miktarnda pek fazla bir farkllk y ktur 60 'den daha düşük scaklklarda çekilen bya nktarnda se daha azdr Etilen glikl ile elyafn camgeçiş scaklğnn 60 C'ye kadar indiği önceki çalşnalarda tespit edilmiştir [2,3] Bu sebeple 60 C scaklğn üzerinde çekin artmaktadr Fakat byama ban su un ldukça seyreltik lmasndan dlay çekmlern arasnda farkllk çk fazla değildir Disperse Red 67 için <Y0,35'ik bir artş görülmüştür B veriler şğnda ptinun byana süresi 30 dakika lara tespit edilniştir Byaa banysunun seyreltikliği gözönün alndğnda 30 dakikadan snraki değerlerde ani artşla görü lnencktcd ir K;YNAKLAR [I] Teker M, Plcter Flyafn Byannasnda Füzel Yağnn Tayc Olarak Etkisinin incelenmesi", İÜ Kinya rakültc,''liksck Lisans Tezi, istanbul, 98 [2] Bayrak F, "Plicstcr Elyafn Çözücü Ortamda D', ""', Byartddclcrlc Byannas", SAÜ, Fen Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 997 [3] Tekcr,M,Kar(lcaI I,Manzak,A,Bayrak F; "Dyeing f th Plyester Fiber" in lvents by using Disperse Dyes'' MBC'AC lll 'J'd lvlcjiterranean Basin Cnference r Analytical C'lcnistry', AntalyaTURKEY, June , PI97 [4] O;ca Y,"l'chstil Llyaf ve Byama Tekniği", İÜ Kinya Pakültcs, ic' Yaynlar, 978 [5] Başer İ, Eiyaf' Bilgsi", Marnara Üniversitesi, Teknil E ği t i n Fa k ü lt c s i, i st< n b u, l [6] Tnrakçğl, HTekstil Terbiye ve Makinalar II", DEl Mat 983 [7] Brwn Al l, Peters AT, An Dyestuff Rep, 57, [8] YickerstfrT, I ll'agn Digest, 20, N 7, 954 [9] Fujin R, Kurda V, Fujint F, JSc Fibre Sci Tech Japan, 2, 573, 9()5 [I OJ Rscnbau S, J ppiplyn Sci, 9, 207, 965 [ ] WLanctci,Fcrry J /n Chen Sc 77, 370,955 [ 2] GravcsAbc,T,Pschcnitzka,F, Stum, J C, Mat Res Sc Synp Prac Yl 725, 2002 [3] White, IIJ, Text Res J, 30, 329, 960 [4] Rçhas P, curnnt M, Bull lnst Text, France, 86, [ 5] United States Patent Number: 4, 927, 429, May, 22, 990 [ 6] United States Patent Nunber: 4, 799, 935, Jan, 24, 989 [ 7] United States Patent Number: 4 55, 054, September, [ 8] United States Patent Number: 4, 293, 305, July, 8, C'de süreye bağl larak yaplan çalşnalardan elde edilen verilerin grafikleri Şekil 8 ve 9'de görülnektedir 30 dakikann altndaki sürelerde bayarmadde çekimi her 5 dakika için CI Disperse Blue 56 için /0,92'lik ve CI Disperse Red 67 için /0,54 'lük bir artş gösternektedir Buna karşn 30 dakikadan snraki sürelerde CI Disperse Blue 56 için /0,75'ik ve CI 34