Günümüzde zorlu rekabet koşulları nedeniyle, tüm dünyada “Farklı ürün tasarımlarının” büyük önem kazanmasına paralel olarak fantezi ipliklere olan talepler de artmıştır. Artık tasarımcılar, örme kumaşlarda fantezi ipliği moda elemanı olarak kullanmaktadırlar. Fantezi iplik kullanımı sayesinde, normal örme makinelerinde, basit örgü yapılarıyla dahi “özgün” tasarımlar ekonomik olarak üretilebilmektedir.Yapay liflerden üretilen, bir petrol türevi olan akrilik elyafın yapısı yüne benzediğinden neredeyse doğal liflerin kullanıldığı bütün alanlarda kullanılmaktadır.
Bir takım etkilere karşı doğal lifler gibi fiziksel ve kimyasal tutum sergilediğinden fantezi iplik yapımında uygun olduğu tespit edilmiştir.Görsel özelliği ön planda olan kumaşları elde edebilmek için normal ipliklerle kıyaslanamayacak kadar değişik yapıları olan pek çok farklı fantezi iplik geliştirilmiştir.Akrilik esaslı fantezi ipliklerin, kumaş yapısına kattığı üstün özellikler nedeniyle kullanım oranı gittikçe artmaktadır.Akrilik % 100 olarak kullanılabildiği gibi, diğer hammaddeler ile karıştırılarak melanj kullanıma da uygundur. Sonsuz elyaf (tow) olarak üretilen lifler üretim sırasında jel boyama veya kontinü tow boyama sistemleriyle renklendirilebilirler. Tow ürünler kamgam ve yarı kamgam sistemi ile iplik yapan işletmeler için ana girdilerden biridir. Towdan iplik yapılması için elyafın belli bir boya getirilmesi gerekir. Bu da iki ayrı yöntemle yapılır:
- Towun tambur üstündeki bıçakla kesilmesi (KESİK ELYAF)
- Towun cer verilerek kopartılması (TOPS/BUMPS)
Tops, kontinu halde bulunan tow bantının konvertör adı verilen koparma makinelerinde belirli miktarda cer (çekim) uygulanarak kopartılmış ve belirli bir formda sarılmış halidir. Elyaf kesiti daha çok fasulye veya üçgen olarak üretim yapılır.
Akrilik elyafı Polivinil Lifleri grubundadır. Polivinil lifleri 4 ana grupta toplanır:
- 1-Poliakrilonitril lifleri: Akrilik, modakrilik lifler
- 2-Polivinil klorür lifleri: % 100 PVC lifleri, Polivinil klorür kopolimerleri, modifiye edilmiş polivinil klorür lifleri
- 3-Poliviniliden klorür lifleri
- 4-Povinilalkol lifleri
Akrilik elyaf, yapay elyaflar arasında yüne en çok benzeyen elyaf türüdür. ISO (Uluslararası Standartlar Organizasyonu) ve BISFA (Uluslararası Sentetik Elyaf Standardizasyon Bürosu) tanımlarına göre kimyasal yapısında en az % 85 oranında akrilonitril içeren elyaflar Akrilik elyaf olarak adlandırılırlar.
Sentetik elyaflar arasında yüne benzemesi nedeniyle, yünle beraber çok fazla kullanılan bir elyaftır. Hammaddesi petroldür. Filament olarak üretilir ancak kesikli elyaf haline getirilerek kullanımı daha yaygındır.
Akrilik liflerin en önemli özelliği; iplik üretim esnasında, sıcakta %15-30’luk bir gerilme verildiğinden uzamanın dayanıklı olmaması ve buharlama yapıldığında tekrar kısalarak eski boyutunu almasıdır. Bu şekilde gerilme verilmiş ve verilmemiş lifler birlikte eğrilip iplik yapıldıktan sonra buharlanırsa, gerilme verilmiş elyafta kısalma gözlenirken diğerleri kısalmaz. Gerilme verilmemiş liflerde, diğerinin kısalmasından dolayı büklümler meydana gelir ve iplik hacimli bir görünüm kazanır. Bu işlemle elde edilen ipliğe high-bulk iplik adı verilir.
Yün, pamuk, viskon elyafları ile karışım yapmaya uygundur. Genellikle yuvarlak kesitlidirler ve yüzeyleri pürüzsüzdür.
Akrilik-pamuk karışımı; akrilik pamukla karıştırılmakla ağırlık ve sertlik kazanır. Pamuk, rutubet emme ve mukavemet kazandırır. Buruşmazlığı artar. %80 akrilik %20 pamuk ile yapılan kumaşlar yıka-giy özelliğine sahip spor giysilerde kullanılır.
Akrilik-viskon karışımı; viskon akriliğe buruşmazlık ve düzgünlük kazandırır. Değişik boyama efektleri kazandırır. İyi bir yıka-giy özelliği için kumaşta %70 akrilik bulunmalıdır.
Akrilik-polyester karışımı; akrilik polyesterle karıştırıldığında giyim konforu iyi olan sıcak tutan kumaşlar elde edilir. Kırışmazlık artar. %50-%50’lik bir karışımı iyi bir yıka-giy efekti sağlar. Böyle bir kumaş polyesterden mukavemet ve akrilikten sürtünme haslığı kazanır. Ancak bu kumaşların pilling tehlikesi yüksektir.
Akrilik-naylon karışımı; naylonun üstün mukavemet ve sürtünme haslığı özellikleri akriliğin lüks tutumu ve kaplama özelliği ile birleşince sıcak tutan dayanıklı kumaşlar elde edilir. Akrilik ve naylonun birbirine yakın özellikleri ile giyim konforu yüksek kumaşlar elde edilir.
Akrilik-yün karışımı; akriliğin başta gelen özelliği kabarık olmasıdır. Karışımda elde edilecek kumaş hem hafif hem de sıcak tutucudur. Bir miktar da pilling yapabilir. Böyle kumaşların az kırışmazlığı yüksektir ve yıkanabilirler. İyi bir yıka-giy özelliği için karışımda en az %60 akrilik bulunmalıdır. Akrilik çok fazla olursa kumaş kabarık olur. Akrilik yün karışımı kumaşlar saf yün kumaşlardan daha dayanıklıdır.
Özgül ağırlığı 1.16-1.18 gr/cm3’tür. Hafif bir elyaftır. Nem çekme değeri %12,5 civarında olup hidrofobik (suyu sevmez) yapıdadır. Akrilik elyafı yüzeyinden su almaz, kesitinden alır. Bu yüzden daha çok kesikli halde kullanılır. Nem emiciliği geliştirmek amacıyla Dunova elyafı üretilmiştir. Bu elyafın yapısında nem ve suyu depo edebilecek gözenekler, süngerimsi yapı ve yüzeyden emiciliği sağlayacak boşluklar yer almaktadır. Bu özelliklerinden dolayı bu elyaf sıcak tutan giysiler, kazaklar, iç çamaşır gibi mamullerde kullanılır.
Akrilik elyafın mukavemeti 2,5-4,5 gr/denye arasındadır. Yaş halde mukavemeti %10-20 oranında azalır. 150°C’nin üstündeki sıcaklıklarda sararabilir.
105°C’nin üstünde yumuşar. Ütüleme sıcaklığı 140°C civarıdır. Statik elektriklenmeleri yüksektir. Yüksek ısı tutma kabiliyetinde, şardonlanmaya elverişli, yumuşak ve elastik, rezilyen, fiksaja uygun, çekebilir özellikte ve hacimli bir yapıdadır.
Dokuma ve örgü kumaşlarda, yüksek derecede havanın tutulmasını sağlar ve ısı tutma yeteneği verir. En az %40’lık oran ile yüne karıştırıldığında keçeleşmeyi önler.
Kolay kırışmaz ve dolgun, sıcak, yumuşak tutumları ile yüne benzerler. Bu nedenle insan vücuduna uyun bir elyaftır. Bu elyafı içeren kumaşlar kolay yıkanır ve düşük nem çekme özelliği nedeni ile çabuk kurur.
Akrilik elyafı asitlere karşı dayanıklıdır. Organik asitlerden ve derişik olmayan anorganik asitlerden fazla etkilenmezler. Hidroklorik asidin derişik çözeltisine dayanıklı olmalarına rağmen, nitrik asit ve sülfürik asidin derişik çözeltilerinde çözünürler.
Sentetik lif üretiminin esası monomerlerin düz bir zincir yapısında birbirlerine bağlanmasından elde edilen polimerlerin çeşitli yöntemlere göre çekilerek lif haline getirilmesine dayanmaktadır.
Dolayısıyla öncelikle lif üretimine uygun polimer üretiminin gerçekleştirilmesi ve daha sonra bu polimerlerden liflerin çekilmesi gerekmektedir.
Lif çekimi
Polimer maddenin ya uygun bir çözücüde çözülmesiyle, yada erime noktasının üzerindeki sıcaklıklara kadar ısıtılarak eritilmesiyle elde edilen uygun akışkanlıktaki çözelti veya eriyiğin düzelerden geçirilmesine ve daha sonra bu akışkan polimerin tekrar katılaştırılmasına dayanmaktadır.
Kimyasal lif üretimi
Esas olarak eriyikten lif çekimi ve çözeltiden lif çekimi olmak üzere 2 yöntemle yapılmaktadır.
Çözeltiden lif çekim yöntemi ise kendi içerisinde kuru çekim yöntemi ve yaş çekim yöntemi olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.
%100 poliakrilonitril ünitelerinden oluşan akrilik lifleri; makro moleküller arasındaki etkin çekim kuvvetleri nedeniyle sıkı bir moleküler üstü yapıya sahiptir. Bu sıkı yapı zayıf boya alma eğilimine, uzun süreli ışık ve ısıya tutulduklarında rengini değiştirmesinin yanı sıra islenebilirliklerinde de bir takım zorluklara sebep olmaktadır. Bu sebeplerden dolayı, çoğu ticari akrilik lifleri saf akrilonitrilden oluşmayıp, arzu edilen lif özelliklerine sahip olması ve islenebilirliğini önemli ölçüde iyileştirmek için %5 ile %15 arasında bir veya daha fazla komonomer içermektedir.
Akrilik liflerini oluşturan poliakrilonitril polimerleri akrilonitril monom erlerinin radikal zincir polimerizasyonu ile elde edilmektedir. Tanımı gereği akrilik liflerinin en az %85 oranda akrilonitril ünitesi içermesi gerekmektedir.
Uygun bir komonomer ile birlikte poliakrilonitril polimerinin hazırlanmasından sonra bu polimerden lif üretilebilmesi için öncelikle elde edilen polimerin lif çekimine uygun akışkanlıkta bir çekim çözeltisi (dop) haline getirilmesi gerekmektedir. Poliakrilonitril polimeri ısıtıldığında erime noktasına ulaşmadan önce yapısı bozulmakta,ancak uygun çözücüler kullanılarak lif çekimi için elverişli akışkanlıkta polimer çekim çözeltisi elde edilebilmektedir. Bu sebeple poli-akrilonitril lifleri çözeltiden çekim yöntemi ile üretilebilmektedir. Akrilik lifleri hem kuru hem de yas çekim yöntemi ile üretilebilmekle birlikte, dünya akrilik lif üretiminin yaklaşık %85’i yas çekim yöntemi ile gerçekleştirilmektedir.
Hazırlanan çekim çözeltisi düzelerden fışkırtılarak çekildikten sonra, yıkama, gerdirme (çekme), preparasyon, kurutma, kıvırcıklaştırma ve ısıl işlemlerden geçirilerek filament towları haline getirilmektedir. Tow halindeki lifler koparma veya kesme işlemi ile kesikli lif haline getirilerek tekstilde kullanılacak nihai lifler elde edilmektedir. Kuru ve yas çekim yöntemlerinde uygulanan bütün bu işlemler genellikle aynıdır, ancak lif çekiminden sonraki işlemlerin sıraları veya uygulama şartları bir miktar farklı olabilmektedir.
Lif üretimi esnasında her işlem basamağı,liflerin özellikleri üzerinde etkili olan çok önemli faktörlerdir. Bu üretim basamakları sonucunda lifler nihai seklini almaktadır. Liflerin özellikleri de büyük ölçüde bu üretim basamaklarında gördükleri işlemlerin şartlarına
bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.
Koagülasyon Banyosu
Koagülasyon, düzelerden fışkırtılan polimer çözeltisinin içerisinden çözücü maddenin büyük oranda uzaklaştırılarak bir jel lifi haline dönüştürülmesi işlemidir. Yas çekim yönteminde düze sistemi koagülant içeren bir sıvı banyosuna daldırılmıştır. Koagülasyon banyosunda kullanılan koagülant, çözücü bir madde (solvent) ile çözücü olmayan bir maddeden (nonsolvent) oluşan bir çözeltidir. Koagülasyon banyosunda çözücü olarak genellikle polimer çekim çözeltisinin hazırlanmasında kullanılan çözücünün aynısı ve nonsolvent olarak da su kullanılmaktadır.
Polimer çözeltisi bu düze sistemine pompalanmakta ve düzelerden bu koagülasyon banyosu içerisine çok ince ısınlar halinde fışkırtılmaktadır. Burada lifler katılaşarak bir jel lifi haline gelmektedir. Koagülasyon banyosu, ilk lif oluşumunun gerçekleştiği asamadır ve lif özelliklerinin oluşmasında çok önemli bir rol oynamaktadır. Koagülasyon banyosunda polimer maddenin jel halinde lif formuna gelmesi, çözücü madde ile çözücü olmayan maddenin karşılıklı yer değiştirmesiyle gerçekleşmektedir. Koagülasyon banyosu içerisinde, polimer/çözücü madde/çözücü olmayan madde etkileşimi ve değişimlerin meydana gelmesi sonucunda fiberiler yapı oluşarak lif şekillenmekte ve değişik özellikler kazanmaktadır.
Yıkama İşlemi
Koagülasyondan sonraki ilk işlem yıkama işlemidir. Bu aslında bir difüzyon işlemidir. Koagülasyon banyosundan çıkan filamentler; üzerinde hala büyük oranda çözücü içermektedir. Konsantrasyon farkı sayesinde yıkama banyosundaki su ile lif içerisindeki çözücü yer değiştirerek lif içerisindeki çözücünün büyük çoğunluğu giderilmektedir.
Yıkama işlemi birden fazla aşamada gerçekleştirilmekte ve ters akım prensibi kullanılmaktadır. Sonraki işlemlerde kolaylık sağlamak için filament üzerinde az miktarda çözücü bırakılmaktadır. Yıkama sonrasında filament gözenekli yapısını korumaktadır. Liflerin sonraki işlemlerde, iplik ve kumaş üretimi aşamasında daha iyi islenebilmesi için yıkama veya gerdirme işleminden sonra değişik apre maddeleri ilave edilmektedir. Çözelti
veya emülsiyon halinde ilave edilen bu maddeler genellikle yağlayıcı ve antistatik özellikteki maddelerdir.
Oryantasyon veya Gerdirme (Cer) İşlemi
Bu işlem lif yapısını değiştirerek lif Özelliklerini iyileştirdiği için çok önemlidir. Filament sıcaklığı, sıcak su kullanılarak 65 – 70 ºC civarında olan camsı geçiş sıcaklığının üzerine çıkarılır. ve farklı hızlarda dönen silindirler arasında genellikle 3 ile 12 kat gerdirme yapılmaktadır. Bu gerdirme prosesinde, liflerin çekim banyosunda oluşan fiberiler yapısının oryantasyonu artar ve bu sayede lif mukavemeti de artmaktadır.
Preparasyon İşlemi
Yıkamadan önce veya sonraki bir aşamada liflere kimyasal bir madde uygulanmaktadır. Bu kimyasal madde veya preparasyon maddesi normalde sulu bir çözelti veya emülsiyon halindedir ve her iki durumda da daha sonraki safhalarda lif – lif ve lif – metal sürtünmesi ile statik elektriklenme oluşumunu azaltacak, lifin sürtünme sebebiyle aşırı ısınmasını önlemek suretiyle prosese yardımcı olacak yağlayıcılar, yumuşatıcılar ve antistatik maddeler içermektedir. Kullanılan preparasyon maddesinin tipi ve miktarı daha sonraki prosesler ve lif performansı açısından kritiktir. Son kullanım amacına bağlı olarak lif üzerindeki preparasyon miktarı % 0,1 – 0,7 oranında olabilmektedir
Kurutma İşlemi
Bu safhalar değişik şekillerde ve sıralarda meydana gelebilmektedir. Kurutma işlemi, liflerin ısıtılmış bir bölgeden veya sıcak kurutma silindirleri üzerinden geçirilmesi ile yapılmaktadır. Kurutma işlemi lif üzerinde önceki üretim aşamalarından kalan suyun uzaklaştırılarak kurutulmasıdır. Burada lif üzerinde kalan suyun uzaklaştırılmasının yanı sıra lifin fibriler ağları içerisinde bulunan su dışarı çıkarken lif yapısındaki gözenekler de önemli ölçüde çökmekte ve küçülmektedir. Lif gözeneklerinin çökmesi, lif yapısında çekim banyosundan kaynaklanan oryante olmuş açık gözeneklerin kapanmasıdır. Çökme işlemi sadece kurutma esnasında meydan gelen bir olay değildir. Kıvırcıklaştırma ve tavlama işleminde de bir miktar çökme meydana gelmektedir.
Kıvırcıklaştırma işlemi
Kıvırcıklaştırma işlemi mekanik bir İşlemdir ve bu işlem genellikle kıvırcıklaştırma kutusu ile yapılır. Kıvırcıklaştırma işleminin amacı içerisinde çok sayıda lif bulunan lif demetine kohezyon ve hacimlilik kazandırmaktır. Çünkü kesikli liflerin kıvrım miktarları bunların hem iplik üretimi ve hem de kullanım esnasındaki performanslarını etkilemektedir.
Fiksaj (Tavlama ) İşlemi
Fiksaj işlemi ile hem lif gözeneklerinin çökmesi tamamlanmakta, hem de liflerin relaksasyonu yani gevşemesi sağlanmaktadır. Eğer çökme tamamlanmazsa, lifte çökmüş ve açık olan çökmemiş bölgeler arasında kırılganlık ve parlaklık farkı meydana gelmektedir. İstenilen özelliklere sahip lifler üretebilmek için, lif üretim hattının her bir üretim basamağında liflerde meydana gelen fiziksel, kimyasal ve içyapı değişikliklerinin çok iyi bilinmesi ve buna göre işlem şartlarının ayarlanması çok önemlidir.
Akrilik Liflerinin Fiziksel Özellikleri
Enine kesit ve boyuna görünüş: Yaş eğirme yöntemine göre üretilen akrilik liflerinin enine kesiti yuvarlak veya fasulye şeklindedir. Kuru eğirme yöntemine göre elde edilen akrilik liflerinin enine kesiti yer fıstığı şeklindedir. Yuvarlak veya fasulye şeklinde enine kesite sahip olan akrilik liflerinin yaylanma yeteneği, yer fıstığı şeklinde enine kesite sahip olan akrilik liflerinin de yumuşaklığı ve parlaklığı iyidir. Akrilik liflerinin boyuna görünüşleri pürüzsüz, büklümlü ve çizgilidir.
İncelik ve uzunluk: Akrilik lifleri çeşitli uzunluklarda üretilebilir. Kullanım alanına bağlı olarak filament hâlde olabileceği gibi kesikli (stapel) şeklinde de olabilir. Kesikli (stapel) olarak kullanılacak liflerin daha hacimli olması için kıvrım kazandırılır.
Mukavemet: Akrilik liflerinin mukavemeti diğer sentetik lifler (naylon, poliester, olefi) kadar yüksek değildir. Daha çok pamuk yün lifi gibi doğal liflere yakındır. Akrilik liflerinin mukavemeti 2 – 3,6 gr/denye, arasındadır.
Nem çekme özelliği: Akrilik liflerinin nem çekme özelliği düşüktür. Bu oran normal şartlarda %1 – 2,6 arasında değişmektedir. Akrilik liflerinin nem çekme özelliği düşükse de, mikro liflerin yüzeylerinde su tutma özellikleri yüksektir.
Sürtünmeye karşı dayanıklılık: Akrilik liflerinin sürtünmeye karşı dayanıklılığı iyi değildir.
Boyut değiştirmezlik: Akrilik liflerinin boyut değiştirmezliği iyi değildir. Sıcak fiksaj işlemi uygulanan poliester liflerinin boyutlarında değişiklik olmaz. Buhar akrilik ürünlerinin boyutlarında değişikliğe neden olabilir.
Esneklik ve yaylanma özelliği: Akrilik liflerinin esneklik özelliği diğer sentetik liflere oranla daha düşüktür. Yaylanma özelliği ise lifin türüne göre iyiden çok iyiye doğru farklılıklar gösterir. Akrilik liflerinin uzama oranı % 20 – 36 arasında değişir.
Akrilik lifi % 1 uzatıldığında % 95 esneyebilir.
Hacimsel yoğunluk: Akrilik liflerinin özgül ağırlığı 1,14–1,19 gr/cm³ arasında değişmektedir.
Akrilik Liflerinin Kimyasal Özellikleri
Kimyasal maddelerden etkilenme: Akrilik lifleri nitrik asit dışında diğer asitlere karşı dayanıklıdır. Özellikle yoğun ve sıcak haldeki alkaliler life zarar verir. Kuru temizlemede kullanılan çözücüler lifin sertleşmesine yol açabilir. Klorlu ağartıcılar dışındaki ağartıcılara karşı dayanıklıdır.
Çevresel faktörlere karşı dayanıklılık: Akrilik liflerinin güneş ışığına karşı dayanıklılığı oldukça iyidir. Bakteri, mantar, küf, güve ve diğer zararlı böcekler liflere zarar vermez. Elektriklenme özelliği: Akrilik liflerinin elektrik iletme özelliği az nem çektiği için düşüktür. Bu nedenle akrilik ürünlerde statik elektriklenme problemi ile karşılaşılır.
Isıdan etkilenme özelliği: Akrilik liflerinin belli bir erime noktası yoktur. Erime noktası 215 – 255 °C arasında değişir. Çok yüksek sıcaklıklar ürünlerin renginde değişikliğe neden olabilir. Ütüleme sıcaklığı 110 °C olmalıdır.
Yanma özelliği: Akrilik liflerinin alevle karşılaştığında eriyerek yanar. Alev çekildikten sonrada yanmaya devam eder. Kimyasal bir koku ve siyah bir is bırakır. Külü sert, siyah ve şekilsizdir.
Akrilik Elyafın Son Kullanım Alanları Giyim: Süeterler, çoraplar, peluş, yuvarlak örgü, spor giyim ve çocuk giyimi Ev Tekstili: Halı, battaniye, kilim, döşemelik, kadife kumaşlar Dış mekan kullanımı: Araba tavanları, tekne örtüleri, branda, dış mekan mobilyaları
Endüstriyel kullanım alanları: Toz filtresi, inşaat yapımında güçlendirici dolgu malzemesi, araba aküleri