Yrd.Doç.Dr.Bengi KUTLU bengi.kutlu@deu.edu.tr 0 232 301 77 15 Öğretim yardımcıları: Araş.Gör. Görkem GEDİK Araş. Gör. Çetin AKA TKS 4021 BOYA TEKNOLOJİSİ
DERSİN İŞLENİŞİ Ders başlama saati: 13.15 1. arasınav: 8.11.2016 2. arasınav: 13.12.2016 %70 ders + %80 uygulama devam zorunluluğu Ders değerlendirme kriteri: % 20 1. arasınav + %20 2.arasınav + %10 Uygulama + %50 Final -Yararlanılacak kaynaklar: Carr, C.M.,1995, Chemistry of The Textiles Industry, Cambridge: Chapman& Hall Bellini, Bonetti, Franzetti, Rosace, Vago, 2002, Reference Books of Textile Technologies: Finishing (3rd Ed.), Milano:Fondazione ACIMIT Dyeing and Chemical Technologies of Textile Fibres, 1970 Vigo, Textile Processing and Properties Yurdakul, A., Boya-Baskı Esasları, 2006, İzmir: Ege üni-tkaum yayını
SORULAR: 1. Bir tekstil materyalini neden boyarsınız? 2. Bir tekstil materyalini hangi formlarda boyarsınız? 3. %100 pamuklu bir çarşaf boyamak isteseydiniz, aşağıdaki boyarmaddelerden hangisiyle boyayacağınızı ve hangileriyle boyamayacağınızı nedenleri ile birlikte yazınız Direk boyarmadde Reaktif boyarmadde Asit Boyarmadde 2. %100 pamuklu dokuma bir gömleklik kumaşı overflowda mı yoksa fulard da mı boyarsınız? Neden? 3. %100 poliester bir kumaşı içinde oda sıcaklığında dispersiyon boyarmadde çözeltisi olan bir kovaya atsak boyanır mı? 4. Remazol Brillant Blue R ne anlama gelmektedir? 5. Asit bmleri ile yün lifini boyarken indirgeme yapar mısınız? 6. Çözgü ipliklerini fulardda boyar mısınız?
GİRİŞ Tekstil terbiyesi Ön terbiye Renklendirme Bitim işlemleri Boyama Baskı
KISA TARİHÇE 19.yy a kadar Mısırlıların buldukları yöntemler kullanılmıştır. Bitki ekstraktlarının alüminyum vb. içeren metal tuzları ile mordanlanarak kumaşa aplike edilmesi ile yapılmıştır. Bitkiler kullanıldığından renkler bir süre hep bölgesel kalmış sonra diğer ülkeler tarafından ögrenilmiş. (Örn. Türk kırmızısı 250 yıl, bir gizem olarak kalmıştır.)
Rönesansla birlikte ticaret ve yolculuklar artmış. Özellikle matbaanın bulunmasından sonra bilgi patlaması yaşanmıştır. Marco Polo indigo yu Hindistan dan Amerika ya bir tekstil boyası olarak getirmiştir. 1740 larda sentetik olarak bm üretilebileceği olasılığı düşünülmeye başlanmıştır. İlk olarak indigo sülfürik asitle işleme sokularak saks mavisi elde edilmiştir. 1880 li yıllarda ilk direkt BM Congo kırmısızı, CI 299.
BOYAMA Renklendirme: Tekstil materyaline son kullanımı sırasında istenen rengin verilmesi işlemi. (2 çeşit)
Tekstil boyacılığı ile ilgili temel kavramlar: Boyarmadde: Bir tekstil lifine afinitesi olan (bu kendiliğinden ya da kimyasallar tarafından oluşturulmuş olabilir) renklendirici madde Pigment: bir ortamın rengini ya da ışık yansıtma özelliklerini değiştirmek amacıyla o ortam içerisinde mekanik olarak dağılımı sağlanan çözünmez kimyasal maddedir.
Flotte: Boyarmaddeyi (tekstil kimyasalını) aktarmak için kullanılan sulu ortam Flotte Oranı (FO): Birim ağırlık başına düşen birim hacimdeki flotte miktarıdır. Yani 1kg kumaş için 5 L boya çözeltisi konuyorsa, flotte oranı 1:5 tir. FO < 1:10 ise kısa flotte FO > 1:10 ise uzun flotte Alınan Flotte Miktarı: Emdirme yönteminde kumaşın üzerine aldığı kg/kg flotte miktarının % olarak ifadesidir. (Suyun yoğunluğu 1g/cm 3 olduğu için 1kg=1L gibi alınıyor)
Dispersiyon: Suda çözünmeyen bir katı maddenin, su içinde dağılımıdır. Non-iyonik BM ler suda çözünmezler bunların sudaki dağılımları dispersiyondur. (hangileri???) Emülsiyon: Suda çözünmeyen bir sıvı maddenin, su içinde dağılımıdır. Yağ/su karışımları emülsiyonlara örnektir. Süt Su içinde hava= köpük Hava içinde su = sis Hava içinde katı= duman
Agregasyon (Assosiasyon): Boyarmadde moleküllerinin boyama flottesi içersinde, kolloidal özellikler gösterecek şekilde bir araya gelerek kümelenmesi. Boyarmaddeler, değişik sayıdaki moleküllerin bir araya gelmesiyle agregat oluştururlar, başka bir deyişle assosiye olurlar. Bir maddenin kendisi için çözücü olmayan bir ortamda 10-5 -10-7 cm boyutlarında dağılmasıyla oluşan çözeltiye kolloidal çözelti denir. Örneğin kükürdün, kilin, sabunun suda dağılmasıyla kolloidal çözelti oluşur. Yine, süt, kan serumu ve zamkın sudaki çözeltileri ve çeşitli polimer maddelerin kendilerine uygun çözücülerdeki çözeltileri kolloidal çözeltilerdir 12
Şekil 3: Boyarmadde moleküllerinin agregasyonu Boyarmadde moleküllerinin büyüklüğü agregasyon Sıcaklık agregasyon Bunun yanı sıra flotteye elektrolit (tuz) ilave edilmesi durumunda da agregasyon 13
Dissosiasyon: Moleküllerin veya bazı boyarmaddelerin daha küçük moleküllere veya iyonlara ayrışmasıdır. 14
Adsorbsiyon: Boyarmadde moleküllerinin lif yüzeyine tutunmalarına adsorbsiyon denir. Boyarmadde moleküllerinin büyüklüğü adsorbsiyon Birim hacimdeki boyarmadde miktarı (konsantrasyon) adsorbsiyon sıcaklık ile adsorbsiyon Afinite (Substantivite): Boyarmaddelerin, herhangi bir tekstil kimyasalının, tekstil liflerine olan ilgisidir. (nicel tanım: standart haldeki bir bm nin lif içindeki ve flotte içindeki kimyasal potansiyelleri arasındaki fark) 15
Difüzyon: Boyarmadde parçacıklarının, konsantrasyon farkı nedeniyle, lif yüzeyinden lif içine işlemesi olayıdır. Boyarmadde moleküllerinin liflere afinitesi (ilgisi) difüzyon Sıcaklık ile boyarmadde moleküllerinin hareketliliği artacağından difüzyon Migrasyon: Tekstil lifi tarafından alınan boyarmaddenin lif içerisinde yer değiştirme özelliğidir. Boyamanın düzgünleştirilmesini sağlamada yararlanılan bir yoldur. 16
Fiksaj: Boyarmadde molekül ve iyonlarının liflere bağlanması, liflerin içine hapsolmasıdır. Kör flotte: Boyarmadde hariç, boyama için gerekli diğer bütün maddeleri içeren flottedir. Trikromi: İstenen rengin sarı, kırmızı ve mavi boyarmaddeleri karıştırarak elde edilmesi şeklinde yapılan boyamadır. Fotokromi: Bazı boyarmaddelerin ışık etkisiyle renginin değişmesi ve etki ortadan kalkınca tekrar eski rengine dönmesi olayıdır. Abraj: Boyarmaddenin kumaş üzerinde eşit olarak dağılmadığı düzgün olmayan boyama şeklidir. Tailing (Kuyruk farkı): Emdirme yöntemiyle yapılan boyamalarda meydana gelen baş-son arasındaki renk farklılığıdır. 17
Egalizasyon (düzgünleşme): BM nin tekstil materyalinde homojen renklenme olacak şekilde migrasyonudur. Her tarafta homojen boyama olmuşsa buna düzgün boyama, farklı yerlerde farklı oranlarda dağılım olmuşsa buna ise düzgünsüz boyama denir.
Düzgün boyama eldesi: Tekstil boyamacılığındaki basit kurala göre, boyarmaddenin lifler tarafından çok hızlı alınması boyamanın düzgünsüz olmasına yol açmaktadır. Bu nedenle boyarmaddenin life yavaş bir şekilde aldırılması yoluna gidilir. Gereğinden yavaş aldırma ise boyama süresinin uzamasına neden olmaktadır. Bu nedenle boyarmaddenin lifler tarafından ne çok hızlı ne çok yavaş alınması yerine, boyarmaddenin alınma hızını kontrol altında tutarak dengeli bir şekilde life gitmesi sağlanmalıdır. 19
Düzgün bir boyama elde etmek için temelde iki olanak mevcuttur. Bunlar; a) Baştan düzgün aldırma: Migrasyon (yer değiştirme) yeteneği düşük olan boyarmaddelerle boyama sırasında bu yöntem tercih edilir. Çünkü boyanın sonradan düzgünleşme şansı çok azdır. b) Sonradan düzgünleştirme: Migrasyon yeteneği iyi olan boyarmaddelerle çalışırken, boyarmadde başlangıçta düzgün alınmamış olsa bile, boyama sıcaklığına çıkıldığında yer değiştirme yeteneği sayesinde kumaş üzerinde düzgün bir dağılım sağlanmış olacaktır. 20
Haslık: Boyarmaddelerin kullanım veya fabrikada malın işlenmesi sırasında karşılaştıkları etkilere karşı dayanımları haslık olarak ifade edilir. Temelde ikiye ayrılır; Fabrikasyon haslıkları Kullanım haslıkları 21
a) Fabrikasyon haslıkları: Kumaş boyandıktan sonra piyasaya çıkarılmadan önce pişirme, merserizasyon, dinkleme gibi terbiye işlemlerine tabi tutulacaksa bu işlemler sırasındaki koşullara ve kullanılan kimyasal maddelere karşı dayanıklı olmalıdırlar. 22
b) Kullanım haslıkları: Işık, yıkama, sürtme, ter, tükürük, su, havuz suyu, deniz suyu, hava şartları vb. gibi tekstil mamüllerinin kullanımları sırasında karşılaşabilecekleri etkilere karşı dayanımıdır. Bunlardan ışık haslığı mavi skala ile (1-8 arasında değerler alır. 1 en kötü, 8 ise en iyi ışık haslığıdır) diğer kullanım haslıkları ise gri skala ile (1-5 arasında değerler almakta olup, 1 en kötü, 5 ise en iyi değerdir) değerlendirilir. 23
BOYAMA İÇİN UYGUN OLAN TEKSTİL ÜRETİM AŞAMALARI VE BOYAMA MAKİNELERİ Tekstil materyali üretiminin herhangi bir aşamasında boyama yapılabilmektedir: Burada listelenen her tür aşamanın avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır: Lif halinde Taranmış tarak bandı (Tops) ya da lif kablosu (tow) halinde İplik halinde (çile-bobin-çözgü levendi) Kumaş (açık en halat) (dokuma-örme-dokusuz yüzey halinde) ya da Parça boyama
BOYAMA MAKİNELERİ Çeşitli şekillerde sınıflandırılabilirler: Kullanılan tekstil materyali formuna göre 1. Lif ve iplik boyama makineleri 2. Halat formunda kumaş boyama makineleri (kürün eni önemli değil!) 3. Açık-en kumaş boyama makineleri (kumaş açık ve düz) 4. Bitmiş ürün-parça boyama makineleri Banyo-kumaş hareketine göre 1. Flottenin hareketli olduğu sistemler (boyama aparatları) 2. Materyalin hareketli olduğu sistemler 3. Hem flotte hem de materyalin hareketli olduğu sistemler Aplikasyon yöntemine göre 1. Kesikli sistemler (batch) 2. Yarı-kontinü sistemler 3. Kontinü sistemler İşlem koşullarına göre 1. Kapalı sistemler, basınç altında ve yüksek sıcaklıkta (HT) çalışan makineler (HT makine, otoklav) 2. Açık sistemler, en çok 100 o C de çalışan makineler
lif halinde boyama Lifler delikli sepetlere konularak boyama yapılıyor. Bazı noktalara boya penetrasyonu olmayabiliyor. Ancak daha sonraki iplik üretiminde karışacaklarından düzgün bir görüntü elde edilmektedir. Haslık yüksek İplik üretmek zorlaşır.
Açık lif boyama Delikli sepetler kullanılır Flotte içten dışa 5, dıştan içe 3 hareket etmektedir. Lifin seyrek yerleştiği yerlerde daha koyu boyama elde edilir.
İplik halinde boyama İplik boyaması jakarlı ya da çizgili kumaş üretimi yapılacaksa tercih edilmektedir. Uygun hazırlandıkları takdirde, BM çözeltisi ipliğin içine kadar işlemektedir ve haslıkları iyi olmaktadır. 3 ayrı formda boyama yapılabilmektedir: 1. çile formunda, çile boyama makinelerinde 2. delikli bobine sarılmış iplik formunda HT bobin boyama aparatlarında 3. delikli levende sarılmış çözgü iplikleri de yine HT ortamda aparatlarda boyanmaktadır. Özel bir yöntem: kontinü iplik boyama??
İplik-Bobin Boyama Farklı kapasitelerde modüler ve değişebilir taşıyıcılar kullanılarak farklı çapta bobin boyanabilir. kılıç Kazanın üstünden otomatik bobin yüklemesi ve boşaltması yapılabilmektedir. Eşit miktarda ve sıkılığı ve büyüklüğü eşit bobinler olmalı 5-3
Çile boyama El örgü ipliklerinin boyanmasında kullanılır.
Kontinü iplik boyama-indigo 30-60 emdirme-60-180 oksidasyon, sıkma silindirlerinin basıncı: 5000kgf 5-6 kez tekrarlanıyor.
Kumaş boyama Açık en ya da halat şeklinde yapılmaktadır: 1:5 1:3,7
ÇEKTİRME YÖNTEMİNE GÖRE APLİKASYON Bu çalışma yöntemi daha çok örgü mamullerin terbiye işlemlerinde kullanılmaktadır. Bol miktardaki işlem çözeltisi içinde bulunan kimyasal maddeler çözeltiden çekilerek kumaşa alınır. Çektirme yönteminin özellikleri; Uzun flotte oranı (1/3,7 1/20) ile çalışılması Aplikasyonun uzun sürmesi (10-90 dak.) Kullanılan kimyasal maddelerin afiniteye sahip olması Genelde kesikli ve halat halinde çalışmaların yapılması 1:3,7 Aplikasyon ve reaksiyonun aynı anda gerçekleşmesi Örme mamulerin, elyaf, bobin, dikilmiş mamullerin terbiyesinde kullanılır. Afinite (Substantivite): Herhangi bir tekstil kimyasalının, tekstil liflerine olan ilgisidir. Flotte Oranı (FO): Birim ağırlık başına düşen birim hacimdeki flotte miktarıdır. Yani 1kg kumaş için 5 L işlem çözeltisi konuyorsa, flotte oranı 1:5 tir. FO < 1:10 ise kısa flotte oranı FO > 1:10 ise uzun flotte oranı
Kumaş boyama - Haspel Kapağı, ısı kaybını azaltmak için kapalıdır. Açık olursa sıc. 70-75 C ye iner. Kumaş halat halinde çıkrık dönerek kumaşı taşır. Pamuklu malzeme üstüste istiflenmesin diye eliptik, yünde yuvarlaktır. FO 1:20-1:50 Kumaş ve flotte son derece zayıf, etkisizdir. Kalıcı kırışık oluşumu sorunu Flotte durağan konumdadır. Kumaş ve flotte hareketinin zayıf olması düzgün bir madde aplikasyonu için uzun flotte oranında ve uzun süreli çalışmayı zorunlu kılmaktadır. http://www.indiamart.com/captoengineering/textilemachinery.html
Overflow FO 1:6-1:12 Pompa ile tanktan flotte alınıp yukarıdan gönderilir.havlu ve örme kumaşlarda en fazla kullanılan makinedir.
Jet boyama makinesi FO 1:8-1:12 Konik düzesi vardır. Flotte pompa ile düzeye gönderilir. Kumaş halat formunda düzeden geçerken aşağı doğru hızlanan flotte kumaşı beraberinde sürükler.
Jigger FO 1:2-1:5 Karşılıklı aynı yönde hareket eden iki silindir vardır. Kumaş birinci silindire sarılır. Daha sonra teknedeki flotte içinden geçerek ikinci silindire sarılır. Bu silindirlere sarılma süreci boyama sona erene kadar devam eder. Kumaşın bir geçişine pasaj denir. Jiggerde örme kumaşlar gerilim çok fazla olduğundan boyanmazlar. İşlem sonunda kumaş çok esnemektedir. Boyut fikse edilemez. Havlu ve diğer havlı kumaşlar, havlar ezileceği için bu makinede boyanmazlar.
Kumaş levendi boyama Poliesterin bulunmasından sonra yüksek sıcakta boyanması gereken bu lif için kullanılmak üzere levent boyama makineleri HT makineler haline gelmiştir. Dıştan içe ve içten dışa flotte hareket edebilir. 1960-70lerde çok populerdi. Ancak hala kullanılıyor. FO biraz yüksek 1:10-1:15. İstenen flotte miktarı için iç hazne değiştirilebiliyor. Kumaşın doğru gerilimde sarılması gerek. Sıkı olursa BM iç kısımlara işlemez. Homojen olmazsa moire efekti olur. Besides desired production of the different moiré effects, moiré formation should still be referred to as a fault: This is produced, for example, by uneven setting of the fabric on the crabbing jack, on the dye beam, etc. generally appearing irregularly or even regularly as cloudy, more or less lustrous, pressure marks in the fabric. An unwanted moiré effect may also appear during combining or laminating if the type of weft and weft number meet unfavourably.
EMDİRME YÖNTEMİNE GÖRE APLİKASYON Bu yönteme göre çalışmada tekstil ürünü kimyasal maddeleri içeren bir çözelti (flotte) ile emdirilir. Emdirilen kumaştaki flottenin fazlası tekne çıkışındaki silindirler arasından sıkılarak uzaklaştırılır ve yeniden emdirme teknesine döner. Kumaşa aktarılan flotte ile birlikte kimyasal maddeler de düzgün bir şekilde kumaşa aktarılmış olur. Emdirme yöntemine göre aplikasyonda kurudan yaşa ve yaştan yaşa çalışma şekilleri söz konusudur. 1. Kurudan yaşa çalışmada kumaşı oluşturan lifler higroskopik nem değerine kadar kurutulmuşlardır. Bu şekilde flotte ile emdirilirler. 2. Yaştan yaşa aplikasyonda ise kumaş yıkama sonrası etkili bir su uzaklaştırma işleminden geçirildikten sonra ve üzerinde %50-70 su bulunan kumaşa bu şekli ile ikinci bir aplikasyon işlemi uygulanmaktadır.
Emdirme yönteminin genel özellikleri: Kısa aplikasyon süresi (5-30 s) Az su kullanımı (kısa flotte oranı) Liflere afinitesi olmayan terbiye maddeleriyle çalışma Genelde kesintisiz ve açık en çalışılır. Aplikasyon ve reaksiyon ayrı yerlerde gerçekleşir. Emdirme yönteminin klasik makinesi Fularddır.
Fulard Kumaş emdirme bölgesine girip üzerine alabileceği kadar flotte alarak sıkma silindirlerinin arasından geçer. Yarı-kontinü ve kontinü sistemlerde kullanılır.
Emdirme yöntemine göre aplikasyonda en önemli faktör alınan flotte miktarı % Alınan Flotte dir. Kurudan yaşa çalışmada alınan flotte miktarı şu şekilde hesaplanmaktadı: AF = E E E 2 1 1 100 E 1 : Emdirme öncesi kuru ağırlık E 2 : Emdirme sonrası yaş ağırlık Örnek: E1: 80 g/m, E2: 120 g/m. AF=? E2 E1 120 80 AF = 100 AF = 100 AF E 80 1 = %50 olarak bulunur. AF ve terbiye çözeltisinin kimyasal madde konsantrasyonu (K) bilinirse kumaş üzerine aktarılacak olan madde miktarı da (T) kolaylıkla bulunur. T = K Af (g kimyasal madde /kg kumaş)
Örnek: AF=%70, K=30g/l ise T=? T = KxAF T = 30 x0,70 = 21g / kg veya %2,1 lik kimyasal madde aktarımı demektir. Uygulamalarda genellikle kumaşa aktarılacak olan madde miktarı (T) bellidir.
Pad-Jig Yöntemi: Kısmen az metrajlardaki (500-2000m) kumaşları açık en çalışmak içindir. Fulardda kimyasal madde çözeltisi ile kumaşa düzgün emdirme yapıldıktan sonra jiggerde o kimyasal maddenin liflere fiksajı sağlanır. Şekil 13. Pad-Jig çalışma yöntemi ve makineleri Pad-Dry Yöntemi (Emdirme ve Kurutma-kondenzasyon): Emdirme ve kurutma işleminden sonra 160-180 o C de fiksaj yapılır. Bazik Şok Yöntemi: Reaktif BM lerle boyamada kullanılır. Fularddan geçen kumaş sıcak alkaliye daldırılır ve çıkarılır.
Pad-Roll Yöntemi (Emdirme, doka sarma ve sıcak bekletme): Emdirme, buharlama veya IR ısıtma yaptıktan sonra kumaşı doka sarıp sıcak bekletme işlemidir. Benzer şekilde yine sıcak ortamda ama doka sarmadan emdirme, buharlama sonrası J-Box ve U-Box denilen sıcak bekletme reaktörlerinde kumaşı pastallanmış durumda sıcakta bekleterek çalışmak da mümkündür. Bekletme sıcak ortamda olduğu için reaksiyon süresi de bu yöntemlerde oldukça kısa, 2-3 saattir. Şekil. Pad-Roll yöntemi çalışma prensibi 1-Dok veya arabadan kumaş girişi 2-Emdirme 3-Buharlama veya IR ısıtma 4-Sıcak bekletme kamarası 5-Kumaş gerginlik ayar düzenekleri
Pad-Batch Yöntemi (Emdirme, doka sarma ve soğuk bekletme): Emdirme, doka sarıp oda sıcaklığında döndürerek bekletme tekniğidir. Kumaş doka sarıldıktan sonra uzun süreli bekletme sırasında dış katların ve kenarların kurumaması için üzeri polietilen folye ile sıkıca kapatılıp döndürülerek bekletmeye bırakılmalıdır. Reaksiyon soğukta gerçekleştiği için bekletme süresi ( 8-24 saat) uzundur. Pad-Steam Yöntemi (Emdirme ve Buharlama): Emdirme-buharlama yöntemine göre çalışmadır. Çok yüksek kapasiteler için uygun ve ekonomik olan bir çalışma tekniğidir. Kesintisiz çalışılır. Şekil 15. Pad-Steam çalışma yöntemi 1-Kumaş girişi 2-Emdirme 3-IR ısıtıcı 4-Düzgün pastallama sistemi 5-Katlı konveyör bandı üzerinde buhar ortamında hareket ve işlem 6-Yıkama makinesi
Parça boyama Son yıllarda pazarın tekstil endüstrisini spor giysileri çok kısa zamanda ve son moda renklerde üretim yapmaya zorlaması ile parça boyama-bitim işlemleri önem kazanmıştır. Çünkü klasik terbiye prosesleri bu pazarın talebini karşılamakta geç kalmış ve satışların düşmesine neden olmuştur. Parça boyama makineleri büyük endüstriyel yıkama makinelerine benzemektedirler. 50cm-2,8m tambur çapında 90litreden 8500litreye kadar kapasitesi olan makineler vardır. Çok çeşitli tipleri mevcut: hassas kumaşlar için yıldız şeklinde, enzimatik işleme uygun boyama uygun HT koşullarında çalışanları da bulunmaktadır.