www.teknolojikarastirmalar.com ISSN:XXX-XXX Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2008 (3) 45-50 TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR Kısa Makale Nazan ERDUMLU Đstanbul Teknik Üniversitesi, Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı Fakültesi, Đstanbul ÖZET Yaşam standardının gün geçtikçe yükselmesiyle birlikte tüketicinin her geçen gün farklı ihtiyaçlarının oluşması, beklentilerinin hızla değişmesi ve tüketici bilincinin artması, tekstil ve hazırgiyim sektörünü yeni hammadde ve üretim yöntemleri bulmaya yöneltmiştir. Bu çalışma, tekstilde kullanımı oldukça yeni olan bambu lifinin üretim yöntemi, özellikleri ve kullanım alanları hakkında bilgi verilmesi amacıyla yapılmştır. Anahtar Kelimeler: Bambu, Lif, Tekstil, Antibakteriyel 1. GĐRĐŞ Yeni hammadde ve ürünlere olan ihtiyacın hızla arttığı tekstil sektöründeki en son gelişmelerden biri de uzun süredir yapı malzemelerinde, mobilya, dekorasyon, aksesuar ürünlerinde ve yüksek performanslı kompozit malzemelerde kullanılan bambu bitkisinin çeşitli tekstil ürünlerinde kullanılmaya başlamasıdır. Bambu, tropikal iklim bölgelerinde yetişen, 3 4 yıl gibi kısa sürede olgunluğa erişen ve kağıt, mobilya, yapı, gıda, kimya endüstrisi gibi pek çok alanda kullanılan bir bitkidir. Tekstilde kullanılan bambu lifi, gelişim ve üretim itibariyle Asya kökenli olup, Moso bamboo (Phyllostachys heterocycla pubescens) olarak adlandırılan bambu cinsinden elde edilmektedir [1]. Bambu lifi doğal antibakteriyel özelliği, biyolojik olarak ayrışabilme, yüksek oranda nem tutma kapasitesi, yumuşaklık ve parlaklık, UV ışınlarını kırma gibi özellikleri sayesinde tekstilde geniş bir kullanım alanı bulmakta ve diğer selülozik liflere alternatif oluşturmaktadır. 2. BAMBU LĐFĐNĐN ÜRETĐM YÖNTEMĐ Bambu lifi, bitki olgunlaşınca bitkinin kabuk kısımlarından ayrılarak elde edilen sak lifi ve hidrolizalkalizasyon ve çok fazlı ağartma işlemleri sonucu bambu bitkisinin gövdesinin ve yapraklarının inceltilmesi ve arıtılması ile oluşan bambu hamurundan elde edilen rejenere selülozik lif olmak üzere iki farklı tiptedir. Sak lifi olarak elde edilen bambu lifi doğal bambu lifi olarak da tanımlanmaktadır [2]. Rejenere selülozik bambu lifi ilk olarak 2002 de Çin in Hebei şehrinde bulunan Hebei Jigao Chemical Fiber Co. Ltd. Adlı kimyasal lif üreticisi firma tarafından geliştirilmiştir [3]. Hidroliz alkalizasyon ve çok fazlı ağartma prensibine dayanan rejenere bambu lifi üretimi aşağıdaki basamaklardan oluşmaktadır [4,5]:
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (3) 45-50 1. Hazırlık: Bambu yaprakları ve gövdedeki yumuşak ve süngerimsi dokular ekstrakte edilir ve parçalanır. 2. Islatma: Parçalanmış olan bambu selülozu 20-25C sıcaklıkta alkali selüloz oluşturmak üzere 1-3 saat süreyle %15-20 lik sodyum hidroksit çözeltisine daldırılır. 3. Presleme: Sodyum hidroksit çözeltisinin uzaklaştırılması için bambu alkali selülozu preslenir. 4. Parçalama: Selülozun daha kolay işlenebilmesi ve yüzey alanını artırmak için alkali selüloz küçük parçalara ayrılır. 5. Kurutma: Küçük parçalara ayrılan alkali selüloz, oksijenle temas etmesi için 24 saat süreyle kurumaya bırakılır. Bu süreç esnasında alkali selüloz kısmen okside olur ve yüksek alkaliniteden dolayı daha düşük molekül ağırlığına ulaşır. Bu indirgenme eğirme çözeltisinde uygun viskosite elde etmeye yeterli olacak kısa zincirler oluşması için kontrol edilmelidir. 6. Sülfirizasyon: Bu aşamada, alkali selüloz çözeltisine karbon disülfid eklenerek sülfirizasyon sağlanır. 7. Ksantatlama: Sülfirizasyon aşamasından kalan karbon disülfid buharlaşma yoluyla uzaklaştırılır ve sonuçta selüloz sodyum ksantat oluşur. 8. Çözündürme: Bu aşamada, selüloz sodyum ksantat çözeltisine seyreltik sodyum hidroksit çözeltisi eklenir ve %5 sodyum hidroksit ve %7-15 bambu lifi selülozu ihtiva eden viskoz çözeltisi elde edilir. 9. Lif çekimi: Birbirini izleyen olgunlaştırma, filtreleme ve gazlardan arındırma işlemlerinden sonra viskoz bambu selülozu düzelerden seyreltik sülfirik asit çözeltisine gönderilerek selüloz sodyum ksantatın sertleşmesi ve selülozik bambu liflerine dönüştürülmesi sağlanır. Rejenere bambu lifinin kimyasal üretim yönteminin viskon rayon üretimine büyük ölçüde benzerlik göstermesi nedeniyle rejenere bambu lifi bambu viskoz olarak da adlandırılmaktadır [6]. Bambu lifi aynı zamanda mekanik yöntemle de üretilebilmektedir. Mekanik yöntemde, bambu bitkisinin odunsu kısımları parçalanır ve doğal enzimlerle yumuşak bir hale gelmesi sağlanır. Böylelikle lifler mekanik olarak yapıdan ayrılır ve iplik üretiminde kullanılır. Bu yöntem daha fazla işgücü gerektirmesi ve maliyetinin yüksek olması sebebiyle daha az tercih edilmektedir [5]. 3. BAMBU LĐFĐNĐN ÖZELLĐKLERĐ Rejenere bambu lifinin enine kesiti ve boyuna görüntüsü konvansiyonel viskon rayon lifine büyük ölçüde benzerlik göstermektedir [6]. Şekil 1. Rejenere bambu lifinin enine kesiti ( 1500) ve boyuna görüntüsü (x2000) Rejenere bambu lifi, enine kesitinde Şekil 2 de görüldüğü gibi çok miktarda mikro boşluk ve çukurların yer almasından dolayı yüksek seviyede nem tutma özelliğine ve hava geçirgenliğine sahiptir [7]. 46
Erdumlu, N. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (3) 45-50 Şekil 2. Bambu lifinin enine kesitindeki mikro boşluk ve çukurlar Şekil 3 te doğal bambu lifinin enine kesiti görülmektedir. Enine kesiti elips şeklinde olup ortası boşluklu bir yapıda olan doğal bambu lifinin bu yapısından dolayı rejenere bambu lifinde olduğu gibi su absorbsiyonu ve nem iletkenliğinin yüksek olduğu sonucu çıkarılmaktadır. Ayrıca, doğal bambu lifinin uzunluğu boyunca düzensiz bir şekilde dağılmış olan yatay çizgiler ve boğumlar bulunmaktadır [2]. Şekil 3. Doğal bambu lifinin enine kesiti (x1100) Konvansiyonel viskon ve Tencel ile karşılaştırıldığında rejenere bambu lifi daha düşük kristaliniteye sahiptir. Dolayısıyla, yapılarında bulunan amorf bölge oranının daha fazla olmasından dolayı rejenere bambu ve konvansiyonel viskon liflerinin nem absorbsiyonu ve kuruma özellikleri Tencel den daha iyidir. Öte yandan, rejenere bambu lifinin termal stabilitesi konvansiyonel viskon ve özellikle de Tencel kadar yüksek değildir [6]. Đncelik ve uzunluklarına göre rejenere bambu lifinin çeşitleri Tablo 1 de yer almaktadır [8]. Bambu lifi ayrıca filament olarak da üretilmektedir. Tablo 1. Đncelik ve uzunluklarına göre bambu lifinin çeşitleri Bambu Lifi Đncelik (dtex) Uzunluk (mm) 1.33 / 1.56 / 1.67 38 2.00 45 2.22 51 2.78 51 3.33 64 76 5.56 38 47
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (3) 45-50 Piyasadaki mevcut bambu liflerinin uzunluk ve incelik değerlerinden de görüldüğü üzere bambu lifi hem kısa lif iplik eğirme sistemlerinde hem de gerek strayhgarn gerekse kamgarn olmak üzere uzun lif iplik eğirme sistemlerinde kullanılabilmektedir. China Bambro Textile Co. Ltd. Firması nın yapmış olduğu çalışmalar kapsamında rejenere bambu lifine ait 20 ºC sıcaklık ve %65 izafi nem in bulunduğu test koşullarında elde edilen fiziksel parametreler Tablo 2 de yer almaktadır [8]: Tablo 2. Bambu lifine ait fiziksel parametreler Test koşulları: Sıcaklık: 20 C Đzafi nem: %65±3 Kuru Mukavemet (cn/tex) 23.3 Kuru mukavemet (%CV) 13.42 Yaş Mukavemet (cn/tex) 13.7 Kuru kopma uzaması (%) 23.80 Lineer yoğunluk sapması (%) -1.8 Uzunluk sapması (%) -1,8 Beyazlık (%) 69.6 Yağ içeriği (%) 0.17 Nem absorbsiyonu (%) 13.03 Bambu lifinin yumuşaklık, doğal antibakteriyel özelliği, hava geçirgenliği, UV ışınları önleme gibi birçok olumlu özelliklerinin yanında mukavemetinin, özellikle yaş mukavemetinin oldukça düşük olduğu ve bu durumun boya ve terbiye işlemlerinde kısıtlayıcı bir faktör olduğu belirtilmektedir [3]. 4. BAMBU ĐPLĐĞĐ ĐLE ĐLGĐLĐ TEKNĐK VERĐLER Daha önce de belirtildiği gibi bambu lifi hem kısa lif iplik eğirme sistemlerinde hem de gerek strayhgarn gerekse kamgarn olmak üzere uzun lif iplik eğirme sistemlerinde %100 bambu olarak ya da çeşitli karışımlarda kullanılabilmektedir. Kısa lif eğirme sisteminde de ring, rotor ve özlü iplikler (core yarn) üretilmektedir. Bambro Textile Co. Ltd. Firmasının çalışmaları kapsamında çeşitli numaralardaki %100 bambu ring ve kompakt ipliklere ait elde ettikleri veriler Tablo 3 ve Tablo 4 te yer almaktadır [8]. Tablo 3. %100 bambu ring iplik özellikleri Đplik no Ne 16/1 Ne 21/1 Ne 32/1 Ne 40/1 Hammadde/harman %100Bambu %100Bambu %100Bambu %100Bambu Đncelik uzunluk 1.56dtex 38mm 1.56dtex 38mm 1.56dtex 38mm 1.56dtex 38mm Đplik no (%CV) 2,00 1,46 1,31 1,9 R.k.m 15,26 13,4 13,5 11,3 Uzama 12,26 13,7 14 12,9 Uzama (CV) 11,11 11,6 11,7 13 Tüylülük (H) 2,48 4,8 4,13 3,98 U (%) 9,32 8,95 10,13 10,72 Đnce yer (-%50) 0 0 2 10 Kalın yer (+%50) 2 6 18 22 Neps (+%200) 3 9 40 42 48
Erdumlu, N. Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (3) 45-50 Tablo 4. %100 bambu kompakt iplik özellikleri Đplik no Ne 16/1 Ne 20/1 Ne 30/1 Hammadde/harman %100 Bambu %100 Bambu %100 Bambu Đncelik uzunluk 1.56dtex 38mm 1.56dtex 38mm 1.56dtex 38mm Đplik no (%CV) 1,6 1,6 1,6 Tüylülük 4,5 4 3,7 Büküm (T/M) 535 600 755 R.K.M 14,5 14,5 13,5 R.K.M (CV) 7,5 8 9 Uzama 14 14 12,5 Uzama (CV) 7,5 8 9.0 U (%) 10 10,5 11,5 Đnce yer (-%50) 0 2 3 Kalın yer (+%50) 5 8 15 Neps (+%200) 10 18 22 5. BAMBU LĐFĐNĐN KULLANIM ALANLARI Erkek ve bayan iç ve dış giyim ürünleri: Bambu lifi, vücutta oluşan teri anında emmesi, serinlik hissi vermesi, parlaklığı, yumuşaklığı ve dökümlülüğü gibi özelliklerinden dolayı erkek ve bayan dış giyim ürünlerinde kullanılabilmektedir. Bunların yanında doğal anti-bakteriyel özelliği iç giyim ürünleri ve çoraplarda kullanılmaktadır. UV ışınlarını kırma özelliği de özellikle yazlık giysiler için uygundur [9]. Hijyenik ürünler ve tıbbi tekstil ürünleri: Bambu lifi doğal anti-bakteriyel özelliğinden dolayı bandaj, maske, hastane giysileri, gıda ambalajları gibi pek çok hijyenik ürün ve tıbbi tekstil ürünleri için kullanılmaya elverişli olarak görülmektedir. Doğal anti-bakteriyel özelliğinden dolayı bambu lifinden elde edilecek hijyenik ürünlerde kimyasal antimikrobik madde ilavesi gerektirmediği için ciltte alerjik oluşumlara yol açmamaktadır [9]. Özellikle bambu lifinden yapılan nonwoven ürünler viskon lifinden üretilen nonwoven ürünlere büyük ölçüde benzerlik göstermektedir. Ayrıca bambu lifinin doğal antibakteriyel özelliği sayesinde hijyenik bez, koruyucu tampon ve bez, ağız maskesi ve gıda ambalajı gibi hijyenik ve tıbbi ürünler alanında geniş bir uygulama alanı bulacağı beklenmektedir. Ev tekstili: Nem absorbsiyonun yüksek olması, yumuşaklık ve anti-bakteriyel özelliği bambu lifinin havlular için uygun bir elyaf olmasını sağlamaktadır. Yatak çarşafı, nevresim, battaniye gibi çeşitli ev tekstili ürünlerinde kullanılan bambu lifi UV ışınlarını kırması özelliği ile perdeler için de elverişlidir [9]. Bambu lifi hazır giyim ve ev tekstili ürünlerinin yanında sıvı filtrasyonu, toprak stabilizasyonu ve erozyonu önleme amacıyla kullanılan jeotekstil ürünlerinde, hava ve suyu temizleyen filtrasyon malzemelerinde, sulardan ve sulak arazilerden petrolün ayrılması için tasarlanan özel emici materyallerde, endüstriyel kayış ve filtrelerde, kord bezi üretiminde, otomobillerde, yapılarda, tıbbi tekstil ürünlerinde ve havacılık sektöründe kullanılmaktadır. Bambu lifi ayrıca hafiflik ve yüksek performans açısından metallere alternatif olan bugünün yüksek teknoloji ürünü kompozit malzemelerde de kullanılmaktadır [10]. 49
Teknolojik Araştırmalar : TTED 2008 (3) 45-50 KAYNAKLAR 1. http://www.bambooclothes.ca 2. Wang, Y., Gao, X., 2004, Study on Structure of the Nature Bamboo Fiber, Proceedings of the Textile Institute 83rd World Conference, May 23-27, 135-137, Shangai, China. 3. Liu, G., Zhang, H., Hu, X., 2004, The Dyeing Behaviours of Bamboo Fiber with Reactive Dyes and the Product Development, Proceedings of the Textile Institute 83rd World Conference, May 23-27, 135-137, Shangai, China. 4. United States Patent 7060211, Yam and Cloths Made Mainly from Bamboo Sheaths and Methods For Manufacturing the Same. 5. Das, S., Bamboo - 21st century eco fiber: Application in towel sector, http://www.fibre2fashion.com 6. Xu, Y., Lu, Z., Tang, R., 2007, Structure and Thermal Properties of Bamboo Viscose, Tencel and Conventional Viscose Fiber, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 89, 1, 197 201. 7. www.swicofil.com/bamboo.pdf 8. www.bambrotex.com 9. www.swicofil.com/bamboo.pdf 10. www.oldtop.com/fiber/bamboouses.htm 50