Tekstil Lifleri (36)

Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:31

Polietilen lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

Yüksek performanslı PE lifleri yüksek mukavemet be sertlik değerleri ile iyi bir mukavemet / ağırlık oranına sahiptir ve ticari olarak dünyada birçok firmada üretilmektedir. PE liflerinden yüksek mukavemet elde edilmesi için aşağıdaki etkenler önemlidir.

  • (-CH2-) yapıtaşının yüksek kristallik ve oryantasyon ile desteklenmesi gerekir.
  • Minimum zincir kıvrımı sağlayarak esnekliği yüksek bir molekül elde edilmelidir. Molekül sert olmamalı fakat kristal yapıda olmalıdır.
  • Çok yüksek molekül ağırlığında lineer bir molekül elde edilmeye çalışılmalıdır.

Üretici firmalar çeşitli özellikleri sağlayacak şekillerde çok çeşitli tiplerde PE lifleri geliştirmişlerdir. PE hem eriyikten hem de çözeltiden çekilebilir. Önemli üreticiler Dutch tate Mines (DYNEEMA), Alliad – Signal Production (SPECTRA) , Mitsui (TEKMİLON) , Celanese ve Montefiber’dır

Yüksek performanslı PE liflerinin üretiminde eriyikten veya çözeltiden çekim sistemlerinin her ikisi de kullanılır. Eriyikten çekim sisteminde yüksek moleküllü PE lifleri de elde edilebilse de sistem daha çok düşük molekül ağırlıklı PE lifleri için daha uygundur. Bu proses ile yüksek modüllü fakat nispeten düşük mukavemetli lifler elde edilir. Çözeltiden çekimde ise ultra yüksek molekül ağırlıklı PE özel bir çekim işlemine tabi tutularak elde edilir. Bu sistem ile hem yüksek mukavemetli hem de yüksek modüllü lifler elde edilir.

Çözeltiden çekim sistemi ticari olarak daha fazla başarı kazanmıştır ve bu sisteme “eriyikten çekim” ‘de denir. Bu sistem Groningen Üniversitesi tarafından geliştirilmiş ve daha sonra DNS tarafından patenti alınmıştır.

Ultra yüksek modüllü PE lifini elde etmek için ultra çekim gerekmektedir. Ultra çekim kıvrılmış haldeki kristallerin kopartılması ve daha sonra uzun zincirli mikrofibril yapısına gelmesidir.

Yüksek modüllü ve aynı sıcaklıkta çekilmiş PE filamentler “şiş kebap” denilen bir yapıya sahiptir. Bu yapı noktasal çekim ile düzeltilir. Fakat düzeltim işlemi için çok yüksek sıcaklık gerekmektedir. Ayrıca materyallerin en baştan yüksek sıcaklıklarda çekilmesi (nispeten yüksek hızlarda) şiş kebap yapısını düzgün fibrillere çevirmektedir.

PE liflerinin ticari başarı sağlamasının en önemli etkenleri aşağıdadır.

  • Yüksek özgül mukavemet ve özgül modül ile beraber yüksek kopma enerjisi
  • Düşük özgül ağırlık
  • Çok iyi sürtme dayanımı
  • Mükemmel elektriksel ve kimyasal dayanım
  • İyi bir UV dayanımı
  • Düşük nem alma

Yüksek performanslı PE liflerinin yüksek mukavemet ve düşük uzaması vardır.

Kendi boyu ile kopma uzunluğu 280 km’dir.

Ultra Yüksek modüllü PE lifinin (UHMPE) özellikleri oryantasyon miktarına bağlı değildir. Kristalizaasyon koşullarındaki herhangi bir sapma UHMPE2nin mekanik özelliklerinde değişime yol açar. Gel-spun PE lifinin mukavemeti 30 g/denye gibi değerlere ulaşır. Yüksek mukavemet ve modül özellikleri elektron ışınımı yöntemi ile arttırılabilir.

Gel-spinning metodu ile elde edilen PE liflerinde çeşitli çekim oranları kullanılarak mukavemet özellikleri değiştirilebilir. 30’un üzerindeki çekim oranlarında mukavemet homojenliği çok iyi biçimde sağlanmaktadır.

Eriyikten çekim liflerin mukavemeti hata konsantrasyonuna ve filament çapına bağlıdır. Gel-spun’lar bu konuda çok daha farklı davranırlar. PE liflerinin mukavemeti kristal bölgelerden ziyade düzensiz bölgelerin dağılım durumuna bağlıdır. Ultra veya yüksek çekimli yüksek molekül ağırlıklı PE liflerinin mukavemeti filament çapı ve propilen komonomer oranı ile değişir. Bu yapı Young Modülü standart lif davranışına uymaz.

Yüksek modüllü PE liflerinin çeşitli dış etkilere dayanıklı bir kimyasal ve kristal yapısı vardır. Deniz suyu içerisindeki dayanımı hiçbir fonksiyonel problem çıkarmaz.

Yüksek bir modüle ek olarak PE liflerinin yüksek aşınma dayanımı vardır.

.

Yüksek performans liflerin de limitleri vardır. PE’nin erime noktası çok düşüktür ve çeşitli matrislerde yapışma özelliği kötüdür. Bu yüzden kompozitlerde kullanımı zordur. Özel bir yüzey işlemi ile lif yüzeyine yapışkan özellik kazandırılabilir.

PE’nin bazı kullanım alanları aşağıda görülmektedir.

  • Tekne yelkenleri
  • Gemi halatları
  • Koruyucu elbiseler
  • Kompozitler (spor ekipmanları, basınçlı kaplar, gemi omurgası ve çeşitli zırhlar)
  • Beton destekleme
  • Balık ağları
  • Medikal aşılar

Hafiflik, yüksek mukavemet ve düşük Creep PE liflerinin gemi yelkenlerinde kullanılmasının başlıca sebepleridir. İyi bir kombinasyon yelkenlerin kullanım anında şeklinin bozulmasını önler. Hafiflik, yüksek mukavemet, çok iyi sürtme dayanımı ve düşük nem alma özellikleri bir arada sağlanırsa çok iyi bir gemi halatı elde edilir.

PE liflerinin A.B.D.’deki en iyi pazarı gemi halatlarıdır. Balık ağları da büyüyen bir sektördür. Dyneema en yaygın trol ağıdır. İzlanda dünyadaki en büyük PE balık ağı üreticisidir. Uzun dayanım, yüksek sertlik, hafiflik ve iyi bir esneklik özellikleri bir araya getirilerek PE lifleri tekne omurgalarında kullanılır. PE’nin ayrıca çok iyi bir darbe dayanımı vardır ve cam, karbon lifleri ile kompozitler üretilerek darbe dayanımı özellikleri geliştirilir.

PE kompozitlerinden yapılmış çok çeşitli kask ve başlıklar dağcılar ve madenciler tarafından kullanılmaktadır. Darbe mukavemetinde sadece E-cam yüksek modüllü PE lifine alternatif gösterilebilmektedir. PE’nin diğer ilginç kullanım alanları roket motor blokları ve basınç kaplarıdır. PE’nin basınç altında patlama performans faktörü aramidlerden yaklaşık %45 daha fazladır.

PE lifi ayrıca kesmeye, dikişe ve balistik darbelere karşı korumalarda kullanılır.

Yüksek modüllü PE liflerinin aramid ve cam liflerine göre çok daha iyi bir dayanımı vardır. PE’den yapılan bir kurşun geçirmez yelek aynı koruma değerine sahip çelik yelekten %60 oranında daha hafiftir ve çok daha rahattır. PE lifleri risk barındıran işler ve spor uygulamaları için de çok uygun bulunmuştur. UHMPE ile koruyucu eldivenler, eskrim giysileri gibi ürünler yapılmaktadır.

PE lifinden yapılan bir koruyucu elbise yaklaşık 1000 N kuvvete kadar delinmez. Düşük güç faktörü ve dielektrik katsayısı ile PE lifleri üzerine gelen sinyalleri çok az saptırır ve bu yüzden radar koruyucu bir özelliğe sahiptir. Ayrıca jeotekstil alanında da çeşitli uygulamalar vardır. PE’den yapılan ağlar erozyon önleyici olarak kullanılmaktadır.

Son Düzenlenme Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:33
Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:20

Seramik Lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

Seramik lifi metal oksit i metal karpit, metal nitrit ve bunun gibi karışımlardan oluşan kolay işlenemeyen bir polikristal lif olarak tanımlanır. Bu tanımda silikon ve boron metal olarak kabul edilir. 1950’lerden sonra uzay, metal, nükleer ve kimya endüstrilerindeki gelişmeler cam liflerinden bile daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemelere ihtiyaç duyulmasını sağladı. Ayrıca uzay endüstrisinde hafif, güçlü ve sert malzemelere çeşitli mekanik konstrüksiyonlarda ihtiyaç duyuldu.

Silkon karbit, silikon oksit, silikon nitrit ve alumina silikat gibi kolay erimeyen maddeler çok geniş kullanım alanı buldular. 1980’lerden itibaren üzerinde araştırma yapılan seramik lifleri genelde alumina, alumino silikat ve silikon karbit bazlıdır.

Alumina bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ICI (SAFIMAX), 3M (Nextel),

Dupond (PRD-166) ve Sumitomo (ALF) ‘dur. Silikon bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ise Nippon Carbon (NICALON), Dow Corning / Celanese (MPS), Ube Chemicals (TYRANO) ve Rhone Poulenc’dir. (FIBREAMIC)

Alumina / Alumino Silikat kompozisyonlarında genel olarak iki grup bulunmaktadır.

Birinci grup 1260 OC’ye kadar dayanıklıdır ve %40 – 50 oranında alumina içerir. Bu grubun kimyasal yapısında ufak değişiklikler yapılarak dayanımı 1400 OC’ye kadar çıkartılabilir. İkinci grubun farklı bir kristal morfolojisi vardır ve yaklaşık %70 oranında alumina içerir. Bu grup lifler 1600 OC’ye kadar dayanabilmektedir ve ticari olarak daha başarılı olmuşlardır.

Alumina liflerinin sentezlenmesi Aluminyum CHELAT öncüsü ile herhangi bir polimer ilavesi yapılmadan gerçekleştirilir. Öncüden eriyik çekimi ile alfa – alumina elde edilir. Bu yapının 1300 santigrat derece ’deki bir ısıl işlemden sonra uniform ve sabit bir tane büyüklüğü vardır. Bu işlemden sonra lifler tetragonal zirconia şeklinde bir molekül yapısına sahip olurlar.

Sumitomo’nun yeni aldığı bir patentte alüminyum yapıya su karıştırılarak polyanoxan (PAO) elde edilir ve bu yapı 28 OC’de %35 bağıl nemde çekilerek öncü yapı elde edilir. Silikon karbit bazlı filament iplikler Yajima ve arkadaşları tarafından geliştirilmiş ve Nippon Carbon tarafından Nicalon adı ile 1981’de piyasaya sunulmuştur.

Seramik liflerinin en önemli özellikleri yüksek mukavemetleri, yüksek modülleri, ısı yalıtkanlıkları ile ısıl ve fiziksel etkilere karşı yüksek dayanımlarıdır. Seramik lifleri bazen 1800 OC’nin bile üzerinde ve uzun süreli işlemlerde iyi dayanım gösterirler. Küçük çaplı seramik lifleri metal, cam ve seramik güçlendirici malzeme olarak ilgi görmektedirler.

Sıcaklıklardaki uzun süreli işlemlerde mekanik özellikleri yönünden kayba uğrarlar.

Seramik lifi kompozitlerinin özellikleri lif ve matris özellikleri ile liflerin birbiri arasındaki ilişkiye bağlıdır. Yüksek modüllü lifler genelde kırılgandır ve küçük çapları vardır (10 – 20 Mm). Bu özellikleri hasarsız olarak lifleri çeşitli özellikleri açısından test etmeyi zora sokar.

Alumina bazlı seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklıklarda çok iyi bir sürtme dayanımı sağlarlar.

Alumina / zirconia tipi seramik liflerin (PRD – 166) ölçümlerinde young modülleri 380 Gpa ve kopma mukavemetleri de 1.2 Gpa bulunmuştur. Bu lif 1400 OC’nin üzerindeki sıcaklıklarda mukavemetinin %35’ini hemen kaybetmektedir. Fakat müteakip 100 saat içerisinde mukavemet kaybı olmamaktadır. Silikon karbit lifi normalde çok kırılgan bir liftir.

Yüksek sıcaklıktaki mekanik performansına, akışkan gazlara ve kimyasal dayanımlarına istinaden seramik liflerinin çok çeşitli kullanım alanları vardır.

  1. Yüksek mukavemet, sertlik ve yüksek ısı yalıtkanlığı gerektiren kompozit teknolojileri
  2. Uzun süreli ısı izolasyonu
  3. Yüksek sıcaklıkta gaz filtrasyonu

Seramik lifleri uzay ve kimya endüstrisinde güçlendirici malzeme olarak sıklıkla kullanılmaktadır. En büyük kullanım alanlarından biri yüksek sıcaklıkta zorlanmaya uğrayan metal konstrüksiyonlardır. Motor teknolojisi buna örnek gösterilebilir. Diğer ilginç uygulamalar yanma odaları, yüzey stabilizasyonu, genişleme yuvaları ve çeşitli kasklardır.

Birçok hafif seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklığa dayanım özelliği sağlamaktadır.

Son Düzenlenme Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:21
Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:03

Seramik Lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

Seramik lifi metal oksit i metal karpit, metal nitrit ve bunun gibi karışımlardan oluşan kolay işlenemeyen bir polikristal lif olarak tanımlanır. Bu tanımda silikon ve boron metal olarak kabul edilir. 1950’lerden sonra uzay, metal, nükleer ve kimya endüstrilerindeki gelişmeler cam liflerinden bile daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemelere ihtiyaç duyulmasını sağladı. Ayrıca uzay endüstrisinde hafif, güçlü ve sert malzemelere çeşitli mekanik konstrüksiyonlarda ihtiyaç duyuldu.

Silkon karbit, silikon oksit, silikon nitrit ve alumina silikat gibi kolay erimeyen maddeler çok geniş kullanım alanı buldular. 1980’lerden itibaren üzerinde araştırma yapılan seramik lifleri genelde alumina, alumino silikat ve silikon karbit bazlıdır.

Alumina bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ICI (SAFIMAX), 3M (Nextel),

Dupond (PRD-166) ve Sumitomo (ALF) ‘dur. Silikon bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ise Nippon Carbon (NICALON), Dow Corning / Celanese (MPS), Ube Chemicals (TYRANO) ve Rhone Poulenc’dir. (FIBREAMIC)

Alumina / Alumino Silikat kompozisyonlarında genel olarak iki grup bulunmaktadır.

Birinci grup 1260 OC’ye kadar dayanıklıdır ve %40 – 50 oranında alumina içerir. Bu grubun kimyasal yapısında ufak değişiklikler yapılarak dayanımı 1400 OC’ye kadar çıkartılabilir. İkinci grubun farklı bir kristal morfolojisi vardır ve yaklaşık %70 oranında alumina içerir. Bu grup lifler 1600 OC’ye kadar dayanabilmektedir ve ticari olarak daha başarılı olmuşlardır.

Alumina liflerinin sentezlenmesi Aluminyum CHELAT öncüsü ile herhangi bir polimer ilavesi yapılmadan gerçekleştirilir. Öncüden eriyik çekimi ile alfa – alumina elde edilir. Bu yapının 1300 santigrat derece ’deki bir ısıl işlemden sonra uniform ve sabit bir tane büyüklüğü vardır. Bu işlemden sonra lifler tetragonal zirconia şeklinde bir molekül yapısına sahip olurlar.

Sumitomo’nun yeni aldığı bir patentte alüminyum yapıya su karıştırılarak polyanoxan (PAO) elde edilir ve bu yapı 28 OC’de %35 bağıl nemde çekilerek öncü yapı elde edilir. Silikon karbit bazlı filament iplikler Yajima ve arkadaşları tarafından geliştirilmiş ve Nippon Carbon tarafından Nicalon adı ile 1981’de piyasaya sunulmuştur.

Seramik liflerinin en önemli özellikleri yüksek mukavemetleri, yüksek modülleri, ısı yalıtkanlıkları ile ısıl ve fiziksel etkilere karşı yüksek dayanımlarıdır. Seramik lifleri bazen 1800 OC’nin bile üzerinde ve uzun süreli işlemlerde iyi dayanım gösterirler. Küçük çaplı seramik lifleri metal, cam ve seramik güçlendirici malzeme olarak ilgi görmektedirler.

Sıcaklıklardaki uzun süreli işlemlerde mekanik özellikleri yönünden kayba uğrarlar.

Seramik lifi kompozitlerinin özellikleri lif ve matris özellikleri ile liflerin birbiri arasındaki ilişkiye bağlıdır. Yüksek modüllü lifler genelde kırılgandır ve küçük çapları vardır (10 – 20 Mm). Bu özellikleri hasarsız olarak lifleri çeşitli özellikleri açısından test etmeyi zora sokar.

Alumina bazlı seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklıklarda çok iyi bir sürtme dayanımı sağlarlar.

Alumina / zirconia tipi seramik liflerin (PRD – 166) ölçümlerinde young modülleri 380 Gpa ve kopma mukavemetleri de 1.2 Gpa bulunmuştur. Bu lif 1400 OC’nin üzerindeki sıcaklıklarda mukavemetinin %35’ini hemen kaybetmektedir. Fakat müteakip 100 saat içerisinde mukavemet kaybı olmamaktadır. Silikon karbit lifi normalde çok kırılgan bir liftir.

Yüksek sıcaklıktaki mekanik performansına, akışkan gazlara ve kimyasal dayanımlarına istinaden seramik liflerinin çok çeşitli kullanım alanları vardır.

  1. Yüksek mukavemet, sertlik ve yüksek ısı yalıtkanlığı gerektiren kompozit teknolojileri
  2. Uzun süreli ısı izolasyonu
  3. Yüksek sıcaklıkta gaz filtrasyonu

Seramik lifleri uzay ve kimya endüstrisinde güçlendirici malzeme olarak sıklıkla kullanılmaktadır. En büyük kullanım alanlarından biri yüksek sıcaklıkta zorlanmaya uğrayan metal konstrüksiyonlardır. Motor teknolojisi buna örnek gösterilebilir. Diğer ilginç uygulamalar yanma odaları, yüzey stabilizasyonu, genişleme yuvaları ve çeşitli kasklardır.

Birçok hafif seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklığa dayanım özelliği sağlamaktadır.

Pazartesi, 06 Nisan 2020 12:11

Karbon lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

Karbon liflerinin ilk kullanımı 1879’da Edison’un lambalarda karbon filamentleri kullanmak için patent almasına rastlar. Fakat gerçek anlamda ilk kullanım 1950’lerin sonudur. Uçak ve uzay endüstrisinin ihtiyaçları bunda en önemli etken olmuştur. İlk başarılı ticari uygulama İngiltere Farnborough’da Kraliyet Havacılık Kurumu’nda (Royal Aircraft Establishment) William Watt ve ekibi tarafından gerçekleştirilmiştir.

1960’ların başından itibaren karbon liflerinin gerçek tarihi başlamıştır ve karbon lifi ile kompozitlerinin kullanımı yüksek performanslarına bağlı olarak giderek artmıştır.

Karbon ve grafit yapılarının her ikisi de ana yapıtaşı olarak karbon elementinden oluşmuştur. Tekstil tanımına göre karbon lifi yapısında en az %90 oranında karbon ihtiva eden liftir. Öncü (precursor) diye tabir edilen çok çeşitli hammaddelerin değişik şekillerde işlenmesi ile değişik morfoloji ve özelliklerde karbon lifleri üretilir.

Bir öncü maddeden beklenen, karbon lifi yapısına dönüşümün kolayca sağlanabilmesi açısından, ihtiva ettiği karbon elementi miktarının mümkün olduğunca fazla olmasıdır. Karbon liflerinin üretim şekilleri, yapısı, özellikleri ve son kullanımlarında öncü malzemeler çok önemli bir etkendir.

Karbon Liflerinin Sınıflandırılması

Modüle Göre:

  • Ultra yüksek modüllü tip (UHM): Modülü 500 Gpa üzeri olan karbon lifleridir. Union Carbide firmasının P120 tipi (820 Gpa) buna bir örnektir. Bu lif mezfaz – pitch bazlıdır.
  • Yüksek modüllü tip (HM): Modülü 300 – 500 Gpa arası olup mukavemet / modül oranı 5 – 7 10-3 civarı olan karbon lifleri bu gruba girer. Toray’ın PAN bazlı M50 modeli (500 Gpa) bu gruba iyi bir örnektir.
  • Orta Modüllü (IM): Modülü 300 Gpa’ya kadar olup mukavemet / modül oranı 10-2 civarı olan karbon lifleri bu gruba girer. Örnek olarak Toray’ın PAN bazlı M30 modeli (294 Gpa) gösterilebilir.
  • Düşük Modüllü (LM): Modülü 100 Gpa’dan düşük olan karbon lifleri bu gruba girer. Isotropik bir yapısı olan bu liflerin genelde düşük mukavemet özellikleri vardır.

Mukavemete Göre:

  • Ultra Yüksek Mukavemetli (UHS): Mukavemeti 5 Gpa’dan yüksek olup mukavemet / sertlik oranı 2 – 3.10-2 olan karbon lifleri bu gruba girer. Örnek olarak Toray’ın PAN bazlı T1000 modeli (7.06 Gpa) gösterilebilir.
  • Yüksek Mukavemetli (HS): Mukavemeti 3 Gpa’dan yüksek olup mukavemet / sertlik oranı 1.5 – 2.10-2 olan karbon lifleri bu gruba girer. Hercules’in PAN bazlı AS-6 modeli (4.14 Gpa) bu gruba bir örnektir.

Son Isıl İşlemlerine Göre:

  • Son işlem sıcaklığı 2000 OC üzeri olan karbon lifleri: Bu gruba yüksek modüllü tipler girer.
  • Son işlem sıcaklığı 1500 OC civarı olan karbon lifleri: Bu gruba yüksek mukavemetli tipler girer.
  • Son işlem sıcaklığı 1000 OC’ye kadar olan karbon lifleri: Bu gruba düşük modüllü ve mukavemetli tipler girer.

Karbon liflerinin üretiminde en önemli öncü materyaller Polyakrilonitril (PAN), selülozik lifler (viskoz – rayon, pamuk) ve zift gibi yapılardır. 1960’tan 1980’e kadar A.B.D.’de karbon liflerinin öncülere bağlı olarak değişik üretim olanakları konusunda çok çeşitli patentler alınmıştır. Üretim şekillerini aşağıda anlatıldığı üzere öncü lif tipine göre ayırmak en uygunudur.

PAN Bazlı Karbon Liflerinin Üretimi

Bugünün yüksek teknoloji karbon lifleri, istenen molekül oryantasyon ve kristalliğine sahip, genelde nitrojen de ihtiva eden aromatik polimerlerdir. PAN bazlı karbon lifleri diğer öncülere göre çok daha fazla ticari ilgi görmüştür. PAN’dan karbon lifi üretiminde ana üç basamak bulunmaktadır.

  • 200 – 300 OC’de oksidatif stabilizasyon.
  • 1000 OC’de karbonizasyon (1500 OC’ye kadar çıkabilir.
  • Lif tipine bağlı olarak 1500 – 3000 OC arası grafitizassyon.

PAN öncüsü ilk safhada gergin bir şekilde tutularak 200 – 300 OC’de oksidasyona uğrar. Bu işlem PAN’ı plastik olmayan halkasal bir bileşiğe dönüştürür. Watt ve Johnson bu işlem için 150 – 400 OC aralığını tavsiye etmiştir. Bu yapının oluşması iki basamakta gerçekleşmektedir. Bu basamaklar halkasallaşma ve dehidrojenasyon’dur.

Bu iki basamak sırasında sıcaklık da kademeli olarak arttırılır. Stabilizasyonun tamamlanması için birkaç saat beklenmesi tavsiye edilir. Lifin gergin tutulmasının sebebi oksidasyon sırasında lifin gevşemesini ve oryantasyonunu kaybetmesini önlemektir. Germe sırasındaki uzama miktarı üretim şekline göre değişebilir.

Yeni bir patent PAN öncülerinin hızlı stabilizasyonunu savunmaktadır. Bu patentte ilk safha materyalden maksimum plastikliğin elde edildiği sıcaklıkta gerçekleşmektedir (çekim %10 – 50). İkinci safha 0.01 – 0.2 g/denye gerginlikte 200 – 300 OC sıcaklıkta gerçekleşmektedir. Toplam işlem süresi 15 – 60 dakikadır (oksijen atmosferi içerisinde geçen süre).

Oksidadif proses ile lifler yüksek sıcaklıklardaki işlemlere dayanım kazanırlar. Oksidasyon sonrası lifler 1000 OC’nin üzerindeki sıcaklıklarda gergisiz olarak karbonize edilirler. Karbonize işlemi sırasında karbon dışı yapılar (CHN, NH3, H2) uzaklaştırılırlar ve başlangıçtaki PAN’ın yaklaşık yarı ağırlığında bir yapı elde edilir.

 

teknik10

 

Karbonizasyon iki safhadan oluşur. 400 – 600 OC arasında denitrojenasyon işlemi yapılır ve 700 OC’de nitrojen eleminasyonu devam eder ve 900 OC’de maksimum düzeyine ulaşır. 1300 OC’de lif içerisindeki nitrojen minimum düzeydedir.

Karbonizasyon sonrası elde edilen lifler karbon dışı yapılardan hemen hemen arınmıştır ve grafite benzer bir yapı oluşmuştur. 2500 OC’nin üzerindeki ısıl işlemler ile (grafitizasyon) oryantasyon ve kristallik lif ekseni yönünde arttırılır.

Rayon Bazlı Karbon Liflerinin Üretimi

Rayondan karbon lifi üretiminde üç basamak vardır.

  • Stabilizasyon (25 – 400 OC)
  • Karbonizasyon (400 – 700 OC)
  • Grafitizasyon (700 – 2700 OC)

Stabilizasyon temelde bir oksidasyon prosesidir ve yine üç basamaktan oluşur.

  • Suyun fiziksel dışa atımı (25 – 150 OC)
  • Selülozik yapının dehidrasyonu (150 – 240 OC)
  • Dairesel bağların temel kopuşu, eter C – O bağlarının yerine C – C bağlarının oluşması ve aromatizasyon (240 – 400 OC)

Mezofaz Zift Bazlı Karbon Liflerin Üretimi

Eğer bir hidrokarbon karışımının termodinamik yapısı biliniyorsa çeşitli karbon lifi üretme imkanları da olabilir. Ziftin bazı komponentlerinden karbon lifi üretilmesi de bu mantık çerçevesinde gerçekleşmektedir. Ziftin uygun çözücü sistem ile karbon lifi üretimine hazır hale getirilmesi mümkündür. Yüksek molekül ağırlıklı aromatik ziftlerin genelde doğal yapıları anizotropiktir. Bunlara mezofaz denir. Çekim sonrası mezofaz moleküller oryante edilip lif eksenine paralel hale getirilir ve termodinamik olarak sağlam bir yapı elde edilir. Gerçek dönüşümden önce zift çekime uğrayacak lif haline gelir. Bu üretimin genel işlemleri sırası ile aşağıdaki gibidir.

  • Ticari zift => Mezofaza polimerizasyon
  • Eriyikten çekim
  • Hava ortamı içinde stabilizasyon
  • Karbonizasyon
  • Grafitizasyon

Zift öncüsü 350 OC’de ısıl işlem ile mezofaz zifte dönüşür. Bu yapı hem izotropik hem de anizotropik yapıları içerir. Çekim sonrası izotropik bölüm yumuşama noktasından daha düşük bir sıcaklıkta enjekte edilebilecek duruma gelir. Bundan sonra lif 1000 OC’de karbonizasyona uğrar. Bu metodun avantajı stabilizasyon ve grafitizasyon safhalarında herhangi bir germe işlemine gerek olmamasıdır.

Karbon lifinin yapısı X ışını ve elektron mikroskobu yöntemleri ile ortaya çıkarılmıştır. Grafitin aksine karbon lifinin üç boyutlu düzenli bir yapısı yoktur. Genel olarak PAN lifinin mukavemetinin yüksek olması, üretilecek olan karbon lifinin de mukavemetli olması anlamına gelir. PAN öncüsünün mukavemeti oksidasyon işleminin ilk safhasında ciddi biçimde düşer uzama oranı ilk önce artar sonra azalır. Karbonizasyon sırasında ısıl işlem sıcaklığının artışı ile oryantasyon ciddi bir biçimde artar. Karbonizasyon sonrası lifin Young Modülü’nde de ciddi bir artış olur. Mukavemet özelliklerinde lifin kabuk ve kor yapılarının da çok etkisi vardır. Eğer orta şiddette bir stabilizasyon uygulandı ise gerilim altında karbonizasyon ile modül ve mukavemet ciddi bir biçimde artar. Yüksek modüllü bir lifte kristaller lif yönünde katmanlar halinde yerleşmiş olmalıdır.

Karbon lifinin genel kullanım alanları aşağıdaki gibidir.

  • Uçak ve uzay endüstrisi
  • Otomotiv
  • Spor ekipmanları
  • Gemicilik
  • Genel mühendislik uygulamaları

Karbon liflerinin uçak ve uzay endüstrisinde kulanılmalarının ana sebepleri aşağıdaki gibidir.

  • Ağırlık göz önüne alındığında karbon liflerinin özgül mukavemetleri metallerden yaklaşık yedi kat fazla, kopma mukavemetleri ise yaklaşık 5 kat fazladır.
  • Sıcaklıkla genleşme eğilimleri çok düşüktür.
  • Çelik ve alüminyumdan daha iyi bir yorulma dayanımı bulunmaktadır.
  • Performans / maliyet oranı yönünden oldukça avantajlıdırlar.

Uygun bir mukavemet ve sertlik verildiğinde karbon lifleri uzay ve uçak endüstrisi için vazgeçilmez bir materyal olmaktadır. Karbon lifleri ile yapılan parçalar ikame diğer metallerden yapılan parçalardan yaklaşık %30 daha hafiftir.

Karbon liflerinin en büyük avantajları sertlikleri ve genleşmeme eğilimleridir. Ayrıca karbon lifi kompozitleri çok iyi ısı yalıtımı elemanları olarak kullanılabilmektedir. Bu tip uygulamalara bir örnek uçakların ve uzay mekiklerinin ateşleme bölümlerinin izolasyonudur.

Spor endüstrisinde de karbon liflerinin tenis raketi, hokey sopaları, kayaklar, oltalar, yarış arabaları, bisikletler, yarış motorları gibi çok çeşitli uygulama alanları bulunmaktadır. Bu uygulamalardaki en büyük kazanım mukavemet ve hafifliktir.

Karbon liflerinin kimyasal dayanımı da iyi seviyededir. Bu life iyi bir korozyon dayanımı verir. Bu yüzden karbon liflerinden kimyasal ve yakıt tankları yapımında da yararlanılmaktadır.

Karbon liflerinin biyolojik uygunluğu tüm diğer materyallerden daha iyidir. Karbon lifleri yumuşak dokular, kan ve kemik ile oldukça uyumludur. Bu yüzden karbon kompozitleri protez ve kemik nakillerinde kullanılır.

Son Düzenlenme Pazartesi, 06 Nisan 2020 12:17
Pazar, 05 Nisan 2020 18:13

Cam Lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

CAM LİFLERİ

Cam materyali neredeyse uygarlık kadar eski bir tarihe sahiptir. Fakat camın güçlendirici materyal olarak kullanımı nispeten yeni bir fikirdir. Cam 16. ve 17. yüzyıllarda dekoratif materyal olarak kullanılmıştır. 1893’te califinden yapılmış bir elbise ‘Colombian Exposition’ da tanıtılmıştır.

Cam oryantasyon veya kristalizasyona sahip olmayan inorganik bir materyaldir. Griffith çalışmaları ile 1920’de camın yüksek performans özelliklerini ortaya çıkarmıştır. Camın karışımını oluşturan genel maddeler silikondioksit, kalsiumoksit, alüminyumoksit, boronoksit ile bazı metaloksitlerdir. Yapı olarak cam izotropik üç boyutlu ağ yapısına sahiptir.

Cam lifinin yüksek performanslı lif olarak ticari tarihçesi Owens Illinois ve Corning Glass firmalarının ortak yatırımı ile başlar. Bu başlangıç ile cam elyafı üretimi 1970’lere kadar her yıl ortalama %15 – 25 oranında artmıştır. Müteakip yıllarda cam elyafı pazarını aramid i karbon lifleri ve güçlendirilmiş kompozitlere bırakmıştır.

Yine de cam şu anda en önemli güçlendirici materyallerden biridir. Yüksek performanslı cam elyaflarının en önemli üreticileri Owens Corning, Wentrotex, Ashltrom ve Pilkinton’dur.

Bütün ticari cam tipleri için temel yapıtaşı silikadır. Silika çeşitli oksitlerin 1300 –1600 OC arasında eritilmesi ile elde edilir. Çok çeşitli yapı ve özellikte ticari cam elyafı ürünleri bulunmaktadır.

1. A – Cam: Alkali içeren cam kompozisyonudur. Çok nadiren lif üretimi için kullanılır.

2. AR – Cam: Alkaliye dayanıklı (AR: Alkali Rezistant) cam kompozisyonudur. Çimento destekleyici eleman olarak kullanılır.

3. C – Cam: Kimyasallara dayanıklı (C: Chemical Resistant) cam kompozisyonudur. Lif üretimi için kullanılır.

4. E – Cam: Yüksek elektrik dayanımı olan cam kompozisyonudur. (E: Elecrtically Resistant)

5. HS – Cam: Yüksek mukavemetli (HS: High Strength) cam lifidir.

Magnezyum – Silika – Alumina ve küçük miktarlarda diğer oksitlerden içerir.

6. S – Cam: HS – Cam’a benzer bir yapısı vardır. Bu lifin kullanımı gittikçe artmaktadır.

Cam liflerinin toplam üretiminin yaklaşık %90’ı E – Cam’dır. Bu tip cam sıklıkla cam destekli plastikler endüstrisinde (GRP: Glass Reinforced Plastics) kullanılmaktadır. Daha yeni bir lif olan AR lifi hidrolik dolgu malzemesi olarak derilim ve kopmaya karşı destekleyici elemanlarda kullanılmaktadır.

 

teknik7

 

AR – Cam yapısında ciddi miktarlarda ZrO2 barındırmaktadır ve alkalilere karşı dayanımının esas sebebi budur.Kontinu filament cam lifleri genelde yüksek performans uygulamalarında kullanılır.İlk olarak Owens Corning tarafından gerçekleştirilen filament cam üretimi temel olarak iki aşamadan oluşmaktadır.

  • Cam Üretimi: Bu bölüm hammaddelerin eritilmesinden oluşur. Bütün komponentler 1700 OC gibi bir sıcaklıkta eritilir. Komponentler karıştırılarak ve eritilerek homojen cam elde edilir. Cam çipse benzer bilyalar halindeüretilir.
  • Lif Çekimi: Bu bölümde bilyalar tekrar eritilir ve düzelere iletilir. Bu düzelerde minimum 200 delik bulunmaktadır. Lif çekiminden sonra cam lifi bir bobin üzerine sarılır ve performansının artması için haşıllanır.

 

teknik8 

 teknik9

 

Ticari uygulamalarda ufak tefek bazı farklar olabilmektedir. Cam lifi kesiti genelde dairesel olmakla beraber çeşitli değişik kesitlerde de üretim yapılmaktadır.

Cam lifleri yüksek mukavemetli, alev almaz ve ısı geçirmez yapıdadır. Ayrıca kimyasallara, neme ve çeşitli organizmalara karşı çok dayanıklıdırlar. Camın mukavemeti kompozisyona, lif çapına ve lif çekim sıcaklığına bağlıdır. Örneğin A-Cam’ın mukavemet / çap oranı oldukça lineerdir fakat E-Cam’ın mukavemeti çapına çok bağlı değildir.

E-Cam normalde yüksek performans lif olarak göz önüne alınır. Fakat günümüzde

S-Cam mekanik performans uygulamalarında ekonomik olması yönünden öne çıkmaktadır.

Owens Corning S-2 denilen yeni bir S-Cam geliştirmiştir ve bu lif iyi bir mukavemet / maliyet oranı ile aramid ve karbon liflerine alternatif olmuştur. S-2 iyi bir mukavemet, sertlik ve yorulma dayanımı ile iyi denebilecek bir ısı dayanımı ve radar görünmezliği sunmaktadır. S-Cam’ın mukavemeti sadece E-Cam’a göre değil, diğer yüksek performans lif çeşitlerine göre de iyi bir seviyededir.

Cam elyafın mukavemeti yüzeyin zarar görmesi ile ciddi oranda düşer. Bu yüzden yüksek performans özellikler bir yüzey koruması ile desteklenmelidir. E-Cam’ın mineral asitlerine karşı da çok kötü bir dayanımı vardır.

Cam lifinin genel kullanım alanları aşağıdaki gibidir.

  • Uçak ve uzay sanayi
  • Çeşitli alet ve ekipmanlar
  • Konstrüksiyon
  • Korozyona dayanıklı ürünler
  • Fiber optik kablolar

Cam liflerinin elyaftan filamente, kumaşa kadar çok çeşitli son kullanım biçimleri vardır. Cam lifi için en önemli kullanım alanı cam destekli plastiklerdir. Bu ürünler daha çok otomotiv, spor ekipmanları tipi ürünlerdir. Ayrıca cam lifleri hafif uçak parçaları üretiminde kullanılmaktadır. Owens Corning dekoratif ve endüstriyel dokuma kumaşların çözgüsünde kullanılmak üzere tekstürize iplikler de üretmektedir.

Cam lifleri günümüzde alev almaz özellikleri, kolay bozulmamaları ve sağlığa kötü yönde etkileri olmamaları açısından asbest’e rakip durumdadırlar.

S-Cam’ın E-Cam’dan daha yüksek bir modül ve mukavemeti vardır. Eşit ağırlık için

S-Cam daha yüksek mukavemet ve yorulma dayanımı verir. Bu yüzden helikopter ve uçaklarda uçuş kabini zırhı, helikopter zırhı, koltuklar ve zemin için kullanılır. S-Cam bunun yanında radar sistemleri ile zor görünen bir yapıdadır ve bu özellik askeriyede kullanılmaktadır.

Cam Lifleri ayrıca oto lastikleri desteklemede kullanılmaktadır. AR-Cam çimento ve beton destekleyici olarak başarılı şekilde kullanılmaktadır. Bu tip uygulamalara bir örnek otobanlara kaplanan çatlama önleyici yüzeylerdir.

Cam liflerinin en önemli kullanım alanlarında biri de fiber optik kablolardır. Cam elyafı dikkate değer dalga boyu aralığı, mukavemeti ve uzun süre dayanıklı olabilmesi gibi özellikleri ile bu iş için oldukça uygundur. Cam elyafı ile yapılan iletimlerde kayıp miktarı günümüz teknolojisi ile 20 db./km değerlerine düşürülmüştür. Bu kablolar komünikasyon amaçlı her tip ses ve veri taşınmasında kullanılabilmektedir.

Kontinu tel cam liflerinin erozyona karşı kullanıldığı uygulamalar bulunmaktadır.

Cam elyafı kaplı kumaşlar inşaat sektöründe çeşitli konstrüksiyonlarda destekleyici eleman olarak kullanılmaktadır. Cam elyafının inşaatta başka bir uygulama alanı ise cam elyafı destekli beton tabakaların çeşitli ısıtma elemanları ile zemin ısıtmasında kullanılmasıdır.

 

 

Son Düzenlenme Pazar, 05 Nisan 2020 18:23
Pazar, 05 Nisan 2020 15:22

Aramid lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

Aromatik Polyamidler sınıfı alifatik polyamidlerden tamamen farklı özellikler gösterdiği için bunlara Amerika Federal Ticaret Komisyonu tarafından 1974 ‘de “Aramid” ismi verilmiştir. Ticari olarak ilk Aramid lifi A.B.D.’de DuPont tarafından 1965’te tanıtılmıştır. Bu meta-aramid’in ismi Nomex’ti. McIntyre yüksek performanslı lifleri genel olarak iki gruba ayırmıştır.

  • Birinci grup alev almaz lifleri,
  • İkinci grup yüksek mukavemetli ve modüllü lifleri

Kapsamaktadır.

Aramidler grubunda her iki sınıfa da uyabilecek lifler bulunmaktadır. Şu anda ticari başarı gösterebilmiş iki çeşit aramid bulunmaktadır. Bunların ikisi de teknik olarak yüksek performans liflerine girer. Birinci grup yine meta-aramid gruba girer ve orta bir modül ve mukavemete sahip olmasına rağmen mükemmel bir ısı dayanımı vardır. 600 –800 C ‘ye kadar bozunma veya erime gözlenmez. Isıya ve elektriğe karşı koruma gereken kullanımlarda mükemmel bir performans sergiler. Dupont’un Nomex’i ve Teijin firmasının Conex’i buna örnektir. Bu aramidler McIntyre’ın ilk sınıfına koyulabilir.

İkinci sınıfa giren aramidler ise DuPont’un 1970’lerin başında tanıttığı para aramid liflerinden Kevlar’ dır. Bu lif yüksek modüllü ve mukavemetli lifler sınıfında yüksek sıcaklığa da dayanabilen bir lif olarak göze çarpıyordu. O günkü piyasa koşullarında “asbest gibi ısıya dayanıklı ve cam kadar sert” bir elyaf üretmek piyasadaki büyük bir boşluğu dolduruyordu.1992 yılında p-aramid liflerinin toplam tüketimi 18.000 ton idi. Bu büyük bir rakam gibi görünmesine rağmen o günkü kapasitenin ancak yarısına eşitti. Dupont’un aramidleri poly (p-phenylene terephalamide) yapıtaşlı olup çeşitli özelliklerde tipleri bulunmaktadır. Bunlar:

Kevlar 29,

Kevlar 49,

Kevlar 149

Kevlar 981

Dir.

Dupont dışına Akzo Nobel firması Twaron adlı ürünüyle Teijin firması da kopolimer bir aramid olan Technora ile piyasaya dahil oldu. Technora poly (p-phenylene terephthalamide) ile poly (3,4-oksidiphenylene terephthalamide) ‘in kopolimerleşmesinden oluşuyordu. Bu sektörde sonraları Hoechst de Technora’ya yapı olarak çok benzeyen bir ürün ile piyasaya dahil oldu.

Meta-Aramidler

Meta – aramidler genelde ısıl dayanımları ile göze çarpan liflerdir. Bu yüzden ısı ve aleve dayanıklı koruyucu elbiselerin üretiminde ve çeşitli ısıl ve elektriksel isolasyon uygulamalarında sıkça kullanılırlar. Bu liflerin en önemlisi DuPont firmasının ürettiği Nomex’tir. Teijin firması da Conex isimli bir ürün ile bu piyasada yer almaktadır.

Para-Aramidler

Para – aramidler genellikle yüksek mukavemet gerektiren uygulamalarda kullanım alanı bulmuşlardır.

 

teknik3

 

Kevlar para-phenylene diamine ve terephthaloyl klorit’ten üretilmektedir. Bu maddeler önce bir çözücü ile eritilerek daha sonra üzerlerine kuvvetli bir asit olan H2SO4 ilave edilir. Bu karışımın konsantrasyonu çok önemlidir. Genel olarak konsantrasyon artışı ile , oluşan lifin mukavemeti , doğru orantılı olarak artar. Fakat mukavemet konusunda çekim prosesi ve viskozite de dikkate alınması gereken hususlardır. Bu eriyikten 70 – 90 OC sıcaklıkta filamentler çekilir. Buradan sonra kısa bir havalandırmayı izleyen koagülasyon banyosuna tabi tutulurlar. Bu banyo su veya dilute sülfürik asit’ten oluşabilir. Banyo sıcaklığının 25 OC olması uygundur.

Çok yüksek mukavemetli lif üretilmek istenirse bu sıcaklı 5 OC gibi arttırılabilir. Bu banyodan sonra lifler yıkanır, kurutulur ve bobine sarılır. Müteakip ısıl işlem Kevlara değişik şekillerde uygulanabilir. Genelde ısıl işlem, gergin haldeki materyalin sıcak nitrojen gibi bir sakin atmosfer içinden 150 – 550 santigrat derecelerde geçmesi ile uygulanır. Isıl işlem şartları mukavemet özelliklerine direkt olarak etkimektedir.

Technora, para-phenylene diamine ve 3-4 ODA (diaminodiphenylether) ‘in terephthaloyl klorit ile çözelti işinde tepkimesi ve polikondensasyonu ile oluşur. Bu karışım Ca (OH)2 veya CaO ile çekime uygun sabit bir eriyik elde etmek için nötralize edilir. Çekim işlemi N-Metil Pyrrolidone veya Kalsiyum Klorit içeren sulu bir koagülasyon banyosu içerisinde ve yüksek sıcaklıkta yapılır. Bu sıcaklık 500 OC civarındadır ve çekim oranı yaklaşık 10’dur.

P-aramidler ticari olarak çeşitli yapılarda bulunabilmektedirler. PPTA [Poly (p-phenylene terephtalamide)] * diğer sentetik liflere nazaran çok daha az esnek bir liftir. Normalde p-aramid erimez ve herhangi bir çözelti içinde çözünmez. PPTA lifleri yüksek kristal yapılardır. PPTA molekülünün rijit lineerliği ile amid gruplarının düzgün yerleşimi hidrojen bağları için iyi bir ortam sağlamakta ve yüksek kristal bir yapıya olanak vermektedir.

Aromatik zincirin Para – yerleştirilmiş bağları sadece çok az bir miktar esnekliğe izin vermektedir. Ayrıca karbon nitrojen arası bağlar çift bağ karakteri göstererek moleküle dönme rijitliği kazandırmaktadır. Lif üretimi sırasında polimer eriyiği çok yüksek bir çekime uğratılarak oryantasyon ve kristalizasyon maksimize edilir.

P-aramidlerin kristalliğine etki eden bir unsur da kristal dizilimidir. Radyal kristal yapı kuru-jet ıslak çekim sistemi ile elde edilen aromatik polyamid liflerin genel yapısıdır ve sadece bu liflere özgüdür. Bu yapı hiçbir sentetik elyaf için elde edilememiştir.

Diğer bütün yüksek oryantasyonlu lifler genelde en üstte gösterilen dağınık bir yapıya sahiptirler.

P-aramid liflerin özelliklerini etkileyen en önemli faktör son kullanım amaçlarıdır. Zira son kullanım amacına göre lif özellikleri belirlenir ve buna uygun lif seçilir. Bu konuda lif yapısı ile mekanik özellikler arası ilişkiyi anlamak önemlidir. Mukavemet, uzama, sertlik gibi özellikler üzerinde ufak değişiklikler yapılarak lif son kullanıma daha uygun bir hale getirilebilir.

Örneğin PPTA’nın teorik modülü 1500 dN/tex iken bugün ticari olarak üretilen lifler 440 – 900 dN/tex değerleri arasında değişmektedir. Bu üretim sırasındaki çekim gerilimi ve sıcaklığın değişik olmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca teorik olarak p-aramidlerin mukavemetleri 120 dN/tex civarındadır. Fakat ticari olarak üretilen p-aramidlerin ortalama mukavemeti 21 dN/tex’dir. 25 dN/tex mukavemetli tipler uzay endüstrisinde kullanılmaktadır.

P-aramidleri ‘asbest kadar ısıya dayanıklı ve cam kadar sert’ olarak tanımlanmıştır. Bu özellikler sayesinde p-aramidler çeşitli uygulama alanları bulmuşlardır. Diğer lifler gibi p-aramidlerin de kopma mukavemetleri molekül ağırlıklarına, kristalliğe, moleküler oryantasyona ve moleküler yapıdaki çeşitli hataların olup olmamasına bağlıdır. Fakat diğer liflerin aksine p-aramidlerin mukavemetleri dış kabuk ve merkez yapılarına da bağlıdır. Bununla açıklanmak istenen oryantasyon açısı, para-kristallik gibi değerlerdir. X-ışını çalışmalarında para-kristallik değişim faktörü ile Kevlar’ın mukavemeti arasında bir ters orantı olduğunu görülmüştür. Araştırmalar çok yüksek mukavemet istenen bir bir paramid lifi için bu oryantasyon açısının 12o ‘nin altında olması gerektiğini göstermiştir. Gerilim altında uygulanan ısıl işlemler aramidlerin kristalliğini arttırmaktadır. Bu tip yöntemlerle mekanik özellikleri daha iyi aramidler elde edilmiştir. Örneğin Kevlar 981 en yüksek mukavemetli Kevlar türevidir.

PPTA’dan üretilen liflerin diğer sentetik lifler gibi belli bir camsı geçiş sıcaklığı bulunmamaktadır. Fakat lifler gerilim altında yapılan ısıl işlemlerden etkilenirler. Aynı sıcaklıkta çekilen diğer lifler gibi kuru-jet ıslak çekim metodu ile üretilen bir aramid lifini gererek çekmek mümkün değildir. En fazlası ile 500 OC gibi sıcaklıklarda %5’lik bir çekme elde edilebilir. Bu şartlar altında aramid lifinin oryantasyonu (12-15O ‘den 9O ve altına) ve kristalizasyonu halen arttırılabilecek durumdadır. Bu şekilde elde edilen en büyük artış modüldedir. (500 dN/tex’den 900 dN/tex’e kadar).

 

teknik4

 

PPTA molekülü %8 – 9’luk Sülfirik asit çözeltisinde optik ve izotropik olmayan bir çözülmeye uğrar. %20’lik bir çözelti içine 90 OC ‘de çekim için uygundur. Kuru-Jet Islak çekimde, germe işlemi çekim ile aynı sıcaklıkta yapılsa bile yüksek mukavemetli ve modüllü lif elde edilmektedir. Bu maliyetlerin düşmesini de sağlamaktadır. İstenen lif özelliklerine bağlı olarak moleküler yapı çeşitli şekillerde değiştirilebilir.

 

teknik5

 

 

teknik6

 

 

Son Düzenlenme Pazar, 05 Nisan 2020 18:11
Pazar, 05 Nisan 2020 14:36

Yüksek performanslı lifler

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

teknik12

 

Yüksek performanslı liflerin ortaya çıkışı tekstile yeni pazarlar açılmasına sebep olmuştur. Sıradan liflerle karşılaştırıldığında çok pahalı olan bu lifler genelde kullanıldıkları yerlerde ikame malzemelere göre daha yüksek performans, hafiflik vs gibi özelliklere sahip oldukları için tercih edilirler.

Normal lifler ile karşılaştırıldıklarında bu lifler oldukça pahalı ve kar payı yüksek lifler olarak tanımlanırlar. Yüksek performanslı lifler konusunda ilk çalışmalar 1960’ların başında Kwolek, Blades ve arkadaşları tarafından Dupont çatısı altında A.B.D.’nde gerçekleştirilmiştir.

Bu çalışmaları 1970’lerde yüksek performanslı polyetilen liflerinin geliştirilmesi izledi. 1980’lerden itibaren de karbon liflerinin geliştirilmesi ile yüksek performanslı liflerin ticari pazarı yavaş yavaş oluşmaya başladı. 1970’lerde ve 1980’lerin başında kompozitlerde kullanılmak üzere aramid, karbon, cam, yüksek molekül ağırlıklı Polietilen ve seramik liflerinde çok çeşitli gelişmeler oldu ve bu liflerin pazarları hızlı bir gelişme sürecine girdi. 1992 yılına gelindiğinde sentetik ve rejenere liflerin üretimi yaklaşık %3 oranında artmasına rağmen yüksek performanslı liflerin üretimindeki artış %10 gibi değerlere ulaşmıştı. Bu liflerin üretimi ve tüketimi genel olarak Avrupa, Amerika ve Japonya ile sınırlı kalmıştır. Japonya’daki üretim ve gelişmeler diğer ülkelere nazaran daha hızlıdır.

Bu sektörün gelişimi de muhtemelen bugüne kadar olan durumundan çok daha hızlı olacaktır. En büyük gelişmelerin seramik ve ultra yüksek mukavemetli ve modüllü polyetilen liflerinde olması gereklilik halini almıştır. Ayrıca koruyucu elbiseler endüstrisi ve fiberoptik kablo uygulamaları gibi sektorlerde p-aramidlerin pazar payını arttıracağı düşünülmektedir.

Genel Özellikleri ve Avantajları

1980’ler ile yüksek performanslı liflerin ticari dönemi başladı ve bu lifler genelde mekanik performansları sebebi ile göze çarptılar (genel olarak yüksek mukavemet ile Orta ve Yüksek modül). Bunun dışında yüksek sıcaklıklara dayanıklı olmaları da değişik endüstrilerde kullanım alanları bulmalarını sağladı. Yüksek performanslı liflerin metal ve ağır materyallere nazaran avantajları vardır. Bunlar yüksek mukavemet, yüksek modül, hafiflik, ısıya ve kimyasallara karşı dayanım vs. McIntyre ısıl dayanım ve mekanik dayanım olarak bu lifleri ilk gruba ayırmıştır.

 

teknik2

 

ARAMİD LİFLERİ

Aromatik Polyamidler sınıfı alifatik polyamidlerden tamamen farklı özellikler gösterdiği için bunlara Amerika Federal Ticaret Komisyonu tarafından 1974 ‘de “Aramid” ismi verilmiştir. Ticari olarak ilk Aramid lifi A.B.D.’de DuPont tarafından 1965’te tanıtılmıştır. Bu meta-aramid’in ismi Nomex’ti. McIntyre yüksek performanslı lifleri genel olarak iki gruba ayırmıştır.

  • Birinci grup alev almaz lifleri,
  • İkinci grup yüksek mukavemetli ve modüllü lifleri

Kapsamaktadır.

Aramidler grubunda her iki sınıfa da uyabilecek lifler bulunmaktadır. Şu anda ticari başarı gösterebilmiş iki çeşit aramid bulunmaktadır. Bunların ikisi de teknik olarak yüksek performans liflerine girer. Birinci grup yine meta-aramid gruba girer ve orta bir modül ve mukavemete sahip olmasına rağmen mükemmel bir ısı dayanımı vardır. 600 –800 C ‘ye kadar bozunma veya erime gözlenmez. Isıya ve elektriğe karşı koruma gereken kullanımlarda mükemmel bir performans sergiler. Dupont’un Nomex’i ve Teijin firmasının Conex’i buna örnektir. Bu aramidler McIntyre’ın ilk sınıfına koyulabilir.

İkinci sınıfa giren aramidler ise DuPont’un 1970’lerin başında tanıttığı para aramid liflerinden Kevlar’ dır. Bu lif yüksek modüllü ve mukavemetli lifler sınıfında yüksek sıcaklığa da dayanabilen bir lif olarak göze çarpıyordu. O günkü piyasa koşullarında “asbest gibi ısıya dayanıklı ve cam kadar sert” bir elyaf üretmek piyasadaki büyük bir boşluğu dolduruyordu.1992 yılında p-aramid liflerinin toplam tüketimi 18.000 ton idi. Bu büyük bir rakam gibi görünmesine rağmen o günkü kapasitenin ancak yarısına eşitti. Dupont’un aramidleri poly (p-phenylene terephalamide) yapıtaşlı olup çeşitli özelliklerde tipleri bulunmaktadır. Bunlar:

Kevlar 29,

Kevlar 49,

Kevlar 149

Kevlar 981

Dir.

Dupont dışına Akzo Nobel firması Twaron adlı ürünüyle Teijin firması da kopolimer bir aramid olan Technora ile piyasaya dahil oldu. Technora poly (p-phenylene terephthalamide) ile poly (3,4-oksidiphenylene terephthalamide) ‘in kopolimerleşmesinden oluşuyordu. Bu sektörde sonraları Hoechst de Technora’ya yapı olarak çok benzeyen bir ürün ile piyasaya dahil oldu. 

CAM LİFLERİ

Cam materyali neredeyse uygarlık kadar eski bir tarihe sahiptir. Fakat camın güçlendirici materyal olarak kullanımı nispeten yeni bir fikirdir. Cam 16. ve 17. yüzyıllarda dekoratif materyal olarak kullanılmıştır. 1893’te califinden yapılmış bir elbise ‘Colombian Exposition’ da tanıtılmıştır.

Cam oryantasyon veya kristalizasyona sahip olmayan inorganik bir materyaldir. Griffith çalışmaları ile 1920’de camın yüksek performans özelliklerini ortaya çıkarmıştır. Camın karışımını oluşturan genel maddeler silikondioksit, kalsiumoksit, alüminyumoksit, boronoksit ile bazı metaloksitlerdir. Yapı olarak cam izotropik üç boyutlu ağ yapısına sahiptir.

Cam lifinin yüksek performanslı lif olarak ticari tarihçesi Owens Illinois ve Corning Glass firmalarının ortak yatırımı ile başlar. Bu başlangıç ile cam elyafı üretimi 1970’lere kadar her yıl ortalama %15 – 25 oranında artmıştır. Müteakip yıllarda cam elyafı pazarını aramid i karbon lifleri ve güçlendirilmiş kompozitlere bırakmıştır.

Yine de cam şu anda en önemli güçlendirici materyallerden biridir. Yüksek performanslı cam elyaflarının en önemli üreticileri Owens Corning, Wentrotex, Ashltrom ve Pilkinton’dur.

Bütün ticari cam tipleri için temel yapıtaşı silikadır. Silika çeşitli oksitlerin 1300 –1600 OC arasında eritilmesi ile elde edilir. Çok çeşitli yapı ve özellikte ticari cam elyafı ürünleri bulunmaktadır.

1. A – Cam: Alkali içeren cam kompozisyonudur. Çok nadiren lif üretimi için kullanılır.

2. AR – Cam: Alkaliye dayanıklı (AR: Alkali Rezistant) cam kompozisyonudur. Çimento destekleyici eleman olarak kullanılır.

3. C – Cam: Kimyasallara dayanıklı (C: Chemical Resistant) cam kompozisyonudur. Lif üretimi için kullanılır.

4. E – Cam: Yüksek elektrik dayanımı olan cam kompozisyonudur. (E: Elecrtically Resistant)

5. HS – Cam: Yüksek mukavemetli (HS: High Strength) cam lifidir.

Magnezyum – Silika – Alumina ve küçük miktarlarda diğer oksitlerden içerir.

6. S – Cam: HS – Cam’a benzer bir yapısı vardır. Bu lifin kullanımı gittikçe artmaktadır.

Cam liflerinin toplam üretiminin yaklaşık %90’ı E – Cam’dır. Bu tip cam sıklıkla cam destekli plastikler endüstrisinde (GRP: Glass Reinforced Plastics) kullanılmaktadır. Daha yeni bir lif olan AR lifi hidrolik dolgu malzemesi olarak derilim ve kopmaya karşı destekleyici elemanlarda kullanılmaktadır.

KARBON LİFLERİ

Karbon liflerinin ilk kullanımı 1879’da Edison’un lambalarda karbon filamentleri kullanmak için patent almasına rastlar. Fakat gerçek anlamda ilk kullanım 1950’lerin sonudur. Uçak ve uzay endüstrisinin ihtiyaçları bunda en önemli etken olmuştur. İlk başarılı ticari uygulama İngiltere Farnborough’da Kraliyet Havacılık Kurumu’nda (Royal Aircraft Establishment) William Watt ve ekibi tarafından gerçekleştirilmiştir.

1960’ların başından itibaren karbon liflerinin gerçek tarihi başlamıştır ve karbon lifi ile kompozitlerinin kullanımı yüksek performanslarına bağlı olarak giderek artmıştır.

Karbon ve grafit yapılarının her ikisi de ana yapıtaşı olarak karbon elementinden oluşmuştur. Tekstil tanımına göre karbon lifi yapısında en az %90 oranında karbon ihtiva eden liftir. Öncü (precursor) diye tabir edilen çok çeşitli hammaddelerin değişik şekillerde işlenmesi ile değişik morfoloji ve özelliklerde karbon lifleri üretilir.

Bir öncü maddeden beklenen, karbon lifi yapısına dönüşümün kolayca sağlanabilmesi açısından, ihtiva ettiği karbon elementi miktarının mümkün olduğunca fazla olmasıdır. Karbon liflerinin üretim şekilleri, yapısı, özellikleri ve son kullanımlarında öncü malzemeler çok önemli bir etkendir. 

SERAMİK LİFLERİ

Seramik lifi metal oksit i metal karpit, metal nitrit ve bunun gibi karışımlardan oluşan kolay işlenemeyen bir polikristal lif olarak tanımlanır. Bu tanımda silikon ve boron metal olarak kabul edilir. 1950’lerden sonra uzay, metal, nükleer ve kimya endüstrilerindeki gelişmeler cam liflerinden bile daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemelere ihtiyaç duyulmasını sağladı. Ayrıca uzay endüstrisinde hafif, güçlü ve sert malzemelere çeşitli mekanik konstrüksiyonlarda ihtiyaç duyuldu.

Silkon karbit, silikon oksit, silikon nitrit ve alumina silikat gibi kolay erimeyen maddeler çok geniş kullanım alanı buldular. 1980’lerden itibaren üzerinde araştırma yapılan seramik lifleri genelde alumina, alumino silikat ve silikon karbit bazlıdır.

Alumina bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ICI (SAFIMAX), 3M (Nextel),

Dupond (PRD-166) ve Sumitomo (ALF) ‘dur. Silikon bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ise Nippon Carbon (NICALON), Dow Corning / Celanese (MPS), Ube Chemicals (TYRANO) ve Rhone Poulenc’dir. (FIBREAMIC) 

POLİETİLEN LİFLERİ

Yüksek performanslı PE lifleri yüksek mukavemet be sertlik değerleri ile iyi bir mukavemet / ağırlık oranına sahiptir ve ticari olarak dünyada birçok firmada üretilmektedir. PE liflerinden yüksek mukavemet elde edilmesi için aşağıdaki etkenler önemlidir.

  • (-CH2-) yapıtaşının yüksek kristallik ve oryantasyon ile desteklenmesi gerekir.
  • Minimum zincir kıvrımı sağlayarak esnekliği yüksek bir molekül elde edilmelidir. Molekül sert olmamalı fakat kristal yapıda olmalıdır.
  • Çok yüksek molekül ağırlığında lineer bir molekül elde edilmeye çalışılmalıdır.

Üretici firmalar çeşitli özellikleri sağlayacak şekillerde çok çeşitli tiplerde PE lifleri geliştirmişlerdir. PE hem eriyikten hem de çözeltiden çekilebilir. Önemli üreticiler Dutch tate Mines (DYNEEMA), Alliad – Signal Production (SPECTRA) , Mitsui (TEKMİLON) , Celanese ve Montefiber’dır

Yüksek performanslı PE liflerinin üretiminde eriyikten veya çözeltiden çekim sistemlerinin her ikisi de kullanılır. Eriyikten çekim sisteminde yüksek moleküllü PE lifleri de elde edilebilse de sistem daha çok düşük molekül ağırlıklı PE lifleri için daha uygundur. Bu proses ile yüksek modüllü fakat nispeten düşük mukavemetli lifler elde edilir. Çözeltiden çekimde ise ultra yüksek molekül ağırlıklı PE özel bir çekim işlemine tabi tutularak elde edilir. Bu sistem ile hem yüksek mukavemetli hem de yüksek modüllü lifler elde edilir.  

ELASTOMERLER

ASTM (American Society of Testing and Materials) ‘ye göre elastomer, belli yük altında en az kendi boyunun iki katına elastik olarak uzayabilen ve yük kaldırıldığında çabuk bir şekilde eski haline dönebilen doğal veya sentetik bir polimerdir.

Bu gruba lastik – kauçuk, spandex ve anidex girer. Anidex günümüzde üretilmemektedir.

Tekstil sektöründe iki çeşit elastiklik istenir. Bunlardan birincisi “Power Stretch” dinamik elastikliktir. Bu tip elastiklik için yüksek geri dönüşüm direncine sahip elastomerler kullanılır. En önemli kullanım alanları, tıbbi destek mamulleri, bayan mayoları, jartiyerler, kayışlar ve çorap askılarıdır.

“Comfort Stretch” konfor elastikliği sadece elastiklik istenen ürünler için kullanılır. Bu ürünler görünüm açısından normal kumaşlardan farklı değildir ve genelde dinamik elastikiyete sahip kumaşlardan hafiftirler. 

DİĞER LİFLER

  • 1. PBZT ve PBO: Yüksek mukavemete sahip polimerlerdir.
  • 2. Quartz: Isıya ve kimyasallara çok dayanıklı %99 silikon bazlı bir maddedir.
  • Uçak uzay ve füze sanayinde kullanılır.
  • 3. Copolymer Polyester – Vectra / Vectran: Yüksek mukavemeti olan ve ısıya karşı direnci yüksek olan bir polyester çeşididir.
  • 4. Poly(p-xylylene): PPX lifleri de denir. Yüksek mukavemet ve modüle sahiplerdir. Kompozitler ve gemi halatlarında kullanılır.
  • 5. Azlon: Protein bazlı bir polimerdir. Tek başına kullanılmaz ve kullanım alanları oldukça azdır.
  • 6. Metal Lifler: Metalden, plastik kaplı metalden, metal kaplı plastikten veya metal kaplı core’dan oluşan üretilmiş bir liftir. Döşemelik amaçlı kullanımları bulunmaktadır. (Statik elektrik halıları vs.)
  • 7. Novoloid: En az %85 oranında Novolac bulunduran yapay bir liftir. Yanmazlık (koruyucu elbiseler) için kullanılırlar.
  • 8. Nytril: Vinil di nitril yapıtaşından oluşmuş liflerdir. Su anda üretilmemektedir.
  • 9. PBI: Uzay programlarında kullanılan bir tip elyaftır. Isı ve kimyasallara dirençlidir.
  • 10.Saran: Yapıtaşı Vinil Dien Klorit olan elyaflardır. Ticari olarak çok yaygın değildir. Nemden etkilenmez ve kolay lekelenmez. Endüstriyel kumaşlarda kullanılır.
  • 11. Sulfar: Yapıtaşı polysülfit’tir. Filtre kumaşlarda, itfaiyeci elbiselerinde ve elektrik izolasyonunda kullanılır.
  • 12. Vinal: Yapıtaşı vinil alkoldür. Günümüzde üretilmemektedir. Çeşitli balık ağı, filtreleme elemanları gibi şekillerde kullanılmıştır.
  • 13. Vinyon: Yapıtaşı Vinil klorit’tir. Yapısına göre mukavemet uzama gibi değerleri çok değişir. Yanmaz kumaşlardan battaniyelere kadar pek çok çeşitli kullanımı vardır.
  • 14. Asbest: Kanser riski yüzünden günümüzde tekstil alanında kullanımı gittikçe azalmıştır
  • 15. Polyakrilat: Çoğu kimyasallara karşı dirençlidir. Fakat nitrik, sülfirik asit gibi kimyasallardan zarar görür.
  • 16. Polykromatik Lifler: Isıya göre renk değiştirirler.
  • 17. Polyüre: Üre’ nin polimeridir. Mukavemetli, düşük öz kütleli, az nem alan, kimyasallara dayanıklı ve sıcaktan orta düzeyde etkilenen liflerdir. Genelde endüstriyel amaçlı kullanılırlar.
  • 18. TetraFloroEtilen: Teflon adı ile Du Pond tarafından üretilmektedir. Gore tex yapısında da kullanılır. Mekanik özellikleri oldukça iyidir ve yanmazlar. Elektrik bantları, filtreler gibi şekillerde kullanılır.
  • 19. Çift komponentli lifler: Bunlar Chinon, Cordelan, Hydrofil, Kermel , Mirafi ,Novolac gibi elyaflardır. İki değişik yapıtaşları vardır ve bu şekilde çeşitli yeni özellikler elde edilir.

 

 

Son Düzenlenme Salı, 14 Temmuz 2020 11:48
Çarşamba, 14 Ağustos 2019 11:45

Doğal Lifler

Yazan
Öğeyi Oyla
(1 Oyla)
 
... 
 
DOĞAL LİFLER
 
A-Bitkisel Lifler
 
1-Tohum Lifleri :
- Pamuk.
2-Sak ( Gövde ) Lifleri: 
-Keten
-Kenevir
3-Yaprak Lifleri :
-Sisal
-Abaka
4-Meyve Lifleri:
-Kapok
-Hindistan cevizi
 
B-Hayvansal Lifler
 
1-Deri Lifleri 
 
a-Yün ( Koyun ) Lifleri
b-Spesiyal Lifler
   * Keçi soyuna ait hayvanlardan elde edilenler :
-Tiftik,
-Kaşmir.
   *Deve soyuna ait hayvanlardan elde edilenler :
-Deve,
-Alpaka
   *Tavşan soyuna ait hayvanlarda elde edilenler
-Angora.
 
2-Salgı Lifleri :
 
-İpek
-Yabani İpek
-Diğerleri 
c-Kıllar :
-At Kılı .
 
C-Madensel Lifler:
 
-Asbest
 
 
 
Son Düzenlenme Pazar, 09 Şubat 2020 17:15
Pazartesi, 12 Ağustos 2019 21:19

Lif Karışımları

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

Farklı türdeki liften oluşan ipliklerin birlikte işlenmesi ile karışımı oluşturan hammaddelerin iplik haline getirilmeden önce harmanlanıp eğrildikten sonra dokunması veya örülmesi ile şekilde elde edilir. Lif karışımı elde etmenin amacı, karışımı oluşturan lif türlerinin özelliklerini değiştirmek, geliştirmek, genişletmek ve yeni efektli kumaşlar elde etmektir. Karışımlar lifin işlenebilme özelliğine, iplik inceliğine ve ekonomikliğine bağlıdır.

 

LİF KARIŞIMI YAPMA NEDENLERİ

 

Lif karışımları yapma nedenleri Kaliteyi yükseltmek, görünüm ve ekonomikliktir.

1-Kaliteyi Yükseltmek: Kullanım özelliklerini artırmak (sürtünme sağlamlığı, zorlanmalara dayanıklılığı ve buruşma özelliği).

2-Giyim fizyolojisinin özelliklerini artırmak : (ısı yalıtımı, nem çekme özelliği ve cilde uygunluk).

3-Bakım özelliğini artırmak : (yıkama özelliği, kurutma ve ütülenme özelliği).

4-Görünüm: Görünümü değiştirmek (renk, parlaklık ve süslenme efektleri).

5-Ekonomiklik: Ekonomikliği artırmak: (lif fiyatı ve çeşitliliği, iplik kalitesinde eşitlik ve incelik).

 

TEKSTİL YÜZEY OLUŞUMUNDA KULLANILAN  EN UYGUN LİF KARIŞIMLARI

 

Kimyasal lifler mat yada parlak, kıvrımlı yada düz biçimde üretme olanağı olduğundan özel efektler elde edilebilir. Lifler; sağlamlık, esneme, elastikiyet, lif uzunluğu ve inceliği açısından birbirine denk olduklarında mükemmel lif karışımları elde edilebilmektedir. En önemli lif karışım oranları %70/30, %60/40, %50/50’dir.

 

 

lif13a

 

 

 

lif13b

 

  

 

lif13c

 

 

Açıklamalar : 

1-Lif Bileşimi ( kompozisyonu ) : Bir tekstil ürününü meydana getiren tekstil liflerinin bu tekstil ürünü içindeki kütlece yüzde oranını ifade eder.

2-Tekstil ürünü sadece bir lif kullanılarak yapılmadığı sürece %100 saf veya tamamen tanımlanamaz.Benzer terimler kullanılamaz.Ancak bir tekstil ürünü,rutin olarak değil de sadece teknik sebepler sonucu eklenmiş olmak şartıyla %2 sine kadar başka lif içerebilir.Tarama işleminden geçirilmiş bir tekstil ürünü için bu tolerans değeri %5 e çıkabilir.  

 

LİF KARIŞIMLARININ TEKSTİL YÜZEYLERİNE ETKİSİ


Tekstil üretiminde, liflerin karışımı iki aşamada gerçekleşir:
1- İplik üretimi sırasında çeşitli kesik (kısa) lifler karıştırılır. Karışan lifler eğrilmiş lif iplikleri haline getirilir.
2-Tekstil yüzeylerin üretiminde farklı liflerden elde edilmiş iplikler kullanılabilir. Bunun için doğal lifler, doğal liflerle; kimyasal lifler, kimyasal liflerle karıştırılabilir.
Özellikle doğal lifler ile kimyasal lifler arasında yapılan karışımlar çok olumlu sonuçlar verir. Burada her iki lif grubunun olumlu özellikleri artarken olumsuz özellikleri neredeyse ortadan kaldırılmaktadır. Yünün poliester, poliamid, poliakrilonitril karışımından ile pamuğun poliester, viskoz ve modal ile karışımından çok iyi sonuçlar elde edilir.

Sentetik kimyasal liflerin sağlamlık ve iyi elastikiyet özelliği ile doğal liflerin sağlıklı giyim özelliği birleştiğinde kaliteli ürün elde edilir. Selülozik kimyasal liflerin yumuşaklık, yüksek nem çekme özelliklerinden dolayı yaygın biçimde kullanılması sağlanır. Lifin incelik ve uzunluğu ayarlanarak çok ince iplikler üretilir.

Poliester/yün ‘den üretilmiş dokumalar oldukça hafiftir ve özellikle yazlık elbiseler için uygundur. Viskoz /poliester karışım oranı %70’tir.Bu karışım elbiselik ve erkek pantolon çok kullanılır. %50/50 pamuk/poliester karışımları genellikle gömleklik kumaşlar, yatak çarşafları için kullanılır. Bu karışım iyi katlanabilme, çekme ve sürtünme mukavemetleri ile hijyenik özellikleri birleştirirler. Yalnız bu karışımlarda yıkama işlemi sırasında suyun sıcaklığı düşük olmalıdır çünkü kalıcı kıvrımlar oluşabilir ve bu kıvrımlar ütü ile de açılamayabilir.

 

KARIŞIM LİFLERİNİNİ GEREKLİLİĞİ

 

‘Karışım’ terimi, iplik üreticileri tarafından, iki ya da daha fazla iplik çeşidinden komponent liflerin karışımıyla oluşmuş iplikleri, tek bir ipliğe dönüştürülmesini tanımlamak için kullanılır. Boyacı için “karışım” ifadesi, her biri farklı boyama özelliklerine sahip iki veya daha fazla sayıda lifi içeren elyaf karışımıdır. Karışımların hepsi, eğirme için kabul edilebilir özelliklere sahip olmak zorundadırlar. Önemli faktörler relatif çaplar, kesikli uzunluklar ve mevcut liflerin yaygınlığıdır. Yanlış karışım, komponent lif tiplerinin düşük mukavemete sahip olmasına neden olur. Karışımdaki komponentlerin her biri kendine özgü karakteristik boyama özelliklerine sahiptir. Karışım kesikli iplikler, tekstil endüstrisinde, homojen kesikli lif ve ipliklerin yan yana bükük tipleri önemli derecede kullanılır.

Sentetik lif karışımları, özellikle poliester karışımları, selüloziklerle karışımlarında büyük miktarlarda üretilirler. Bunlar; gömleklikler, elbiseler, dış giyim, yağmur giysilerinde, iş giysileri ve ev tekstillerinde kullanılır. Poliester/yün karışımları ise takım elbiselerinde, elbiseler ve dış giysilerde, el örmelerde, örme giysilerde kullanılmaktadır. Halılar, nylon/yün karışımında geniş yer tutar. Karışım iplikler, yıllardan beri rahatlık, hacimlilik ve dayanıklılık gibi özellikler kazandırmak için dokuma kumaşlarda kullanılır.Komponent ipliklerin kontrast boyanabilirliği, çekici efektler verebilme özelliği, halılarda, örme mamüllerde kullanılabilirlik olanaklarını arttırmaktadır. Bitim işlemi yapılmış kumaşlar, yumuşaktır ama güçlü değildirler. Özellikle, yüksek mukavemet, dayanıklılık, nem absorbsiyonu istenilen durumlarda yararlıdırlar.

 

LİF KARIŞIMLARININ GENEL ÖZELLİKLERİ

 

Boyama işleminin sağlıklı olabilmesi için karışımı oluşturan liflerin boyama açısından bazı özelliklerinin bilinmesinde yarar vardır. Liflerin hidrofilite ve iyonite durumları boyama sonucunu yakından etkilemektedir.Genel bir sınıflama yapılacak olursa, lifler hidrofob ve hidrofil olmak üzere iki ana gruba ayrılabilir;

1-Hidrofil Lifler:

A--Selüloz esaslı olanlar (pamuk, keten ve rejenere selüloz lifleri)

B-Protein esaslı olanlar (yün, ipek, tiftik ve rejenere protein lifleri)

2-Hidrofob Lifler: Poliester, poliakrilnitril, poliamid, asetat, triasetat, poliüretan

Boyacı açısından liflerin önemli olan bir diğer özellikleri de boyama ortamındaki iyoniteleri olup, üç gruba ayrılabilir:

1-İyonik Olmayan Lifler: Poliester, asetat, triasetat ve selüloz lifleri (selüloz lifi daha önce gördüğü işleme göre az da olsa anyonik özellik gösterir.)

2-Anyonik Lifler: Poliakrilonitril

3-Katyonik Lifler: Yün, ipek, poliamid

İyonite ve hidrofillik açısından yapılan bu gruplandırma kesin olmayıp, liflerin daha önce gördüğü işlemlere ve boyama şartlarına göre özellikleri değişebilmektedir. Bu özelliklerin dışında boyama sonucunu, lifi oluşturan makromolekül arasındaki bağların cins ve yoğunluğu, molekülün içerdiği amorf ve kristalin bölge miktarı da yakından etkilemektedir.Liflerde olduğu gibi boyarmaddeleri de boyama koşullarındaki iyonitelerine göre gruplandırabiliriz:

1- İyonik Grup İçermeyen Boyarmaddeler (suda çözünmeyen): Pigment, dispers ve bazı 1:2 metal kompleks boyarmaddeler.

2-Anyonik Grup İçeren Boyarmaddeler: Direkt, asit, reaktif, krom, 1:1 metal kompleks, küp/loyko ester, suda çözünen kükürt gibi.

3-Katyonik Grup İçeren Boyarmaddeler: Bazik boyarmaddeler

 

A LİFLERİ (TÜM TONLARDA ASİT BOYARMADDELERİ İLE BOYANANLAR)

 

1-Yün ve diğer hayvansal lifler,

2- İpek,

3-Nylon homo polimeri

4-Asit boyarmadde ile boyanabilir nylon varyantları

5-Poliüretan lifleri

6-Asit boyarmadde ile boyanabilir polipropilen

7-Asit boyarmadde ile boyanabilir akrilik ve modakrilik

 

B LİFLERİ (TÜM TONLARDA BAZİK BOYARMADDELER İLE BOYANANLAR)

 

1-Bazik boyarmaddeler ile boyanabilir akrilik ve modakrilik

2-Bazik boyarmaddeler ile boyanabilir nylon

3- Bazik boyarmaddeler ile boyanabilir poliester

 

C LİFLERİ (TÜM TONLARDA SELÜLOZİK ELYAFI BOYAYAN BOYARMADDELER İLE BOYANANLAR)

 

1-Pamuk

2-Viskon

3-Lyocell, modal ve polinozik lifler

4-Keten ve diğer bast lifleri

 

D LİFLERİ (TÜM TONLARDA DİSPERS BOYARMADDELERLE BOYANANLAR)

 

1-Selüloz Asetat

2-Selüloz Triasetat

3-Poliester Homopolimeri

4-Polivinil klorür lifleri

 

 

 lif12a

 

 

 lif12b

 

 

lif12d

 

 

Son Düzenlenme Cuma, 14 Ağustos 2020 22:15
Pazar, 23 Aralık 2018 21:23

Kitin ve Kitosan Lifleri

Yazan
Öğeyi Oyla
(0 oy)

 

Dünyada çapında, büyük miktarda yengeç ve karides gibi, kabuklu su ürünlerinin kabukları değerlendirilmeden çevreye atılmaktadır.

  • Günümüz artan çevre yasaları ile birlikte atıkların yeniden değerlendirilmelerinin gündeme gelmesiyle birlikte, bu kabuklardan yeni ürünler elde edilmeye başlanmıştır.
  • Bu ürünlerin başında kitin gelmektedir.
  • Kitin, dünyada selülozdan sonra ikinci en yaygın biopolimerdir.
  • Kitinin başlıca türevi olan kitosan, birçok sektör gibi tekstil işlemlerinde de geniş kullanım olanağına sahiptir.

Dünya çapında, deniz ürünleri üreticisi şirketler tarafından büyük miktarda yengeç ve karides kabuğu değerlendirilmeden çevreye atılmaktadır. Özellikle son yıllarda atıkların yeniden değerlendirilmelerinin gündeme gelmesiyle birlikte, kabuklu su ürünleri çürümeye bırakılmak yerine kimyasal veya biyolojik yöntemlerle yeniden değerlendirilmekte ve yeni ürünler elde edilmektedir.

Bu şekilde edilen ürünlerin başında kitin ve bir türevi olan kitosan gelmektedir. Doğal bir biyopolimer olan kitosan, özellikte son 50 yıldır araştırmacılar için ilginç bir materyal olarak yerini korumaktadır.

  • Kitine göre birçok avantaja da sahip olan kitosan başta gıda, kozmetik, ziraat, tıp, kâğıt ve tekstil olmak üzere birçok endüstri dalında kullanım alanı bulmuştur.

Tekstil terbiyesi işlemleri esnasında çok miktarda su ve enerji tüketilmektedir. Bununla birlikte atık suya terk edilen boyarmaddeler ve yardımcı maddeler de kirletici etki göstermektedir. Kirlilik ve atık suyun rengini gidermek için kullanılan kimyasal maddeler ise ek bir kirliliğe yol açmaktadır. Tüm bu unsurlar, gittikçe katılaşan çevre kanunları için tehdit edici bir unsur oluşturmaktadır. Bu nedenle, tekstil endüstrisinde toksik özellikte ve atık su yükü oluşturan kimyasal maddelerin yerini alabilecek yeni madde arayışları devam etmektedir.

 

Doğada bulunan kaynaklardan bol miktarda elde edilebilen bir biyopolimer olan kitosan,

 

  • Canlılara karşı toksik özelliğinin olmaması,
  • Biyolojik olarak parçalanabilirliği,
  • Biyouyumluluğu,
  • Kimyasal ve fiziksel özellikleri

Bakımından diğer biyopolimerlere göre üstün özellikler göstermesi nedeniyle birçok endüstri dalı gibi tekstil endüstrisi içinde uygun bir madde olarak karşımıza çıkmaktadır.

 

KİTİN VE KİTOSAN

 

Su ürünleri işleme fabrikalarında değerlendirilemeyen kabuklu katı ve sıvı atıkları büyük bir potansiyel oluşturmaktadır. ABD’de bulunan katı atıkların % 1050’sini kabuklu su ürünleri işleme artıkları oluşturmaktadır. Bu artıklar dünyada yaklaşık 5x10 6 tona kadar ulaşmaktadır. Su ürünleri işleme fabrikalarının artıkları deniz, akarsu vb. gibi ortamlara döküldüğünde, kirlilik gibi çok önemli bir soruna yol açmasının yan ı sıra çevre açısından da büyük bir risk oluşturmaktadır. Türkiye açısından bakıldığında ise yıllık ortalama olarak, karides için 6383-6890, istiridye için 2741-2840, midye için 6328-1800 ton atık ortaya çıkmaktadır. Ancak ne yazıktır ki, Türkiye’de kabuklu deniz ürünleri işleme artıkları yeterince değerlendirilememektedir.

Kabuklu su ürünleri işleme artıkları katı ve sıvı olmak üzere iki şekilde incelenmektedir.

 

  • Katı artıklarından kitin ve türevleri,
  • Sıvı artıklarından ise çorba ve kabuklu konsantreleri

Elde edilmektedir.

 

Doğal ve toksik olmayan bir biyopolimer olan kitin ve kitosan, başlıca yengeç ve karides kabuklarından elde edilmektedir.

 

Bunun yan ısıra, böcekkabukları da kitin kaynağı açısından oldukça zengindir. Böcekkabuklarında yaklaşık % 23,5 oranında kitin bulunurken bu oran yengeç ve karideste sırasıyla % 17 ile % 32 arasındadır. Karides kitinlerinde % 6.29, yengeç kitinlerinde ise % 6.24 oranında azot bulunmaktadır.

  • Kitosan, kitinin de asetillenmesi sonucu elde edilen bir polisakkariddir.
  • Kitin, selülozdan sonra dünyada en yaygın olarak bulunan ikinci biyopolimerdir.
  • Yengeç, karides gibi kabuklu su ürünlerinin ana bileşeni olup, böceklerin iskeletinde ve mantarların hücre duvarlarının yap ısında da bulunmaktadır.

Kitinin birçok türevi bulunmakla beraber en önemlisi kitosandır. Kitosan, ilk kez 1811 yılında Henri Bracannot tarafından bulunmuştur. Bracannot, mantarlarda bulunan kitini sülfürik asitte çözmeye çalışmış ancak başarılı olamamıştır. 1894’de Hoppe-Seyler, kitini potasyum hidroksit içerisinde 180oC’de işleme sokmuş (deasetilleme) ve asetil içeriği azaltılmış bir ürün olan“Kitosan”ı elde etmiştir. 1934 yılında kitosan’dan film üretimi ve lif eldesi konusunda olmak üzere iki patent alınmıştır. Aynı yıl, Clark ve Smith tarafından çok iyi oryante olmuş kitosan lifi üretimi de başarı ile gerçekleştirilmiştir.

Kitin ve kitosan hakkındaki ilk kapsamlı yayın, 1977 yılında Muzarelli tarafından yapılmıştır. Daha sonra bu konuda çeşitli uluslararası sempozyumlar ve araştırmalar ile devam eden incelemeler günümüze kadar gelmiştir. Bu çok yönlü materyallerin yeni uygulama alanlarını bulmaya ve uygulamaya yönelik akademik ve endüstriyel araştırmalar halen kapsamlı ve yoğun bir şekilde devam etmektir.

 

 

 

ketin01

 

 

 

Genel olarak bakıldığında, yengeç, ıstakoz ve karides gibideniz hayvanlarının kabuk kısmı % 30-40 protein, % 30-50 kalsiyum karbonat ve kalsiyum fosfat ile % 20-30 kitinden oluşmaktadır.

Kabuklu deniz hayvanlarının yapısındaki protein bazı insanlarda alerjiye sebep olabilmektedir.

Dolayısıyla, proteinin tamamen uzaklaştırılması özellikle biyomedikal uygulamalarda kullanımı açısından son derece önemlidir. Bu amaçla, kitinin protein kompleksindeki kovalent bağlar koparılmakta ve yapılan işleme deproteinizasyon denilmektedir. Ancak kullanılan kimyasal maddelerin biyopolimeri de depolimerize etme tehlikesi nedeniyle işlem esnasında dikkatli olmak gerekmektedir.

 

Kitosan’ın Kullanım Alanları

 

Kitosan günümüzde;

  • Tıptan gıdaya,
  • Ziraattan kozmetiğe,
  • Eczacılıktan atık su arıtımına
  • Tekstil sektörüne

Kadar sayısız alanda kullanılabilmektedir.

Kitosan çeşitli ülkelerde büyük ölçüde kullanılmasına karşın ülkemizde bu oran daha düşüktür. Tekstil sanayinde de birçok amaç için kullanılmaktadır.

Bunlar arasında;

 

  • Antimikrobiyal özellik kazandırması,
  • Yünlü kumaşlarda çekmezlik sağlaması, -
  • Reaktif boyamada tuz miktarını azaltması,
  • Pamuğun asit boyarmaddelerle boyanabilirlik kazanması,
  • Antistatik özellik kazandırması,
  • Deodorant maddesi olarak kullanılması,

 

Sayılabilmektedir. Ayrıca, kitosan ile diğer liflerin karışımından üretilen çeşitli antimikrobiyal lifler de bulunmaktadır.

 

Bunlara örnek olarak;

 

  • Crabyon (kitosan ve viskon karışımı, TEC SERVICE),
  • chitopoly (kitosan ve polinozik lif karışımı(Fuji)

 

Verilebilmektedir.

 

 

 

ketin02 

 

 

Kitosan, medikal tekstillerde oldukça önem kazanmıştır. 1960'ların ortalarından beri Japonya başta olmak üzere pek çok Asya ülkesinde bu konuda çalışmalar yapılmaktadır. Özellikle yara tedavisinde doku sağlanması için kitosan oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Kitosan medikal alanda;

 

  • Yapay deri,
  • Cerrahi dikiş iplikleri,
  • Yapay kan damarları,
  • Kontrollü ilaç salımı,
  • Kontakt lens yapımı,
  • Yara bandı,
  • Sargı bezi,
  • Kolestrol kontrolü (yağ bağlayıcı),
  • Tümör inhibitörü, antifungal, antibakteriyal ve hemostatik etki göstermesi vb.

 

Şeklinde sıralanabilmektedir.

In-vivo testler, kitosanın insan vücuduna herhangi bir yan etkisi bulunmadığını göstermiştir. Kitosan, tablet olarak kullanılması halinde tükürük veya midede bulunan lipaz enzimi tarafından parçalanabilmektedir. Parçalanma sonucunda amin şekerleri gibi toksik özellikte olmayan ürünler açığa çıkmaktadır.

Kitosan diğer yandan kolestrol düşürücü etkiye de sahiptir. Polikatyonik yapısı nedeniyle negatif yüklü lipidler ile etkileşime girerek kolestrolü düşürmektedir.

 

 

 

ketin03 

 

 

 

TEKSTİL TERBİYESİNDE KİTOSAN KULLANIMI

 

Tekstil sanayinde kitosan kullanımı; lif üretimi ve tekstil terbiye işlemleri olarak iki ana kategoriye ayrılmaktadır: Kitin ve kitosanın film olarak kullanımları da bulunmaktadır.

 

Kitin ve Kitosan Lifleri

 

Kitin ve kitosan lifleri uzun yıllardır bilinmektedir. Kitin ilk olarak, yapay ipek lifleri üretiminde hammadde olarak kullanılmıştır. Ardından, 1920 ve 30’lu yıllarda kitosan lifleri üretimi için birçok çalışma yapılmıştır. Ancak bu çalışmalar, lif sanayiinde yeni bir çağın başlangıcı olan yıllarda naylonun bulunması ile yarıda kalmıştır.

1970’li yıllardan itibaren yenilenebilir kaynaklar araştırılmaya başlanmıştır. Bu sırada kitin ve kitosan üzerinde tekrar yoğunlaşılması ile birlikte yeni özellikleri keşfedilmiştir:

  • Biyolojik olarak parçalanabilirliği,
  • Toksik olmaması,
  • Polikatyonik

Özellik göstermesi nedeniyle ağır metalleri bağlayabilmesi gibi çevre açısından birçok avantajı da ortaya çıkartılmıştır. Tüm bu özellikleri nedeniyle son yıllarda kitin ve kitosan üzerinde yapılan araştırmalar artarak devam etmektedir.

Bilindiği gibi tüm kimyasal lifler, eriyikten lif çekimi ve çözeltiden lif çekimi şeklinde elde edilmektedir. Kitin ve kitosan, yapılarındaki hidroksil, asetamid, amino grupları sebebiyle oldukça güçlü bağlar içermektedir.

  • Bu nedenle erime noktaları da oldukça yüksektir. Dolayısıyla lif çekim yöntemlerinden eriyikten lif çekimi uygun değildir.
  • Diğer yandan, her iki polimerde güçlü polar gruplar nedeniyle yalnızca polar çözgenler içerisinde yüksek kaynama sıcaklıklarında çözünebilmektedir. Kuru lif çekiminde de lif çekimi esnasında çözgenin buharlaştırılması esasına dayandığı için bu yöntem uygun olmamaktadır.

Bu nedenle;

  • Kitosan için en uygun lif çekim yöntemi yaş lif çekim yöntemidir.

Kitinden lif çekimi yapmak için stabil bir lif çekim çözeltisi hazırlamak gerekmektedir.

 

Kitosan Lifleri Üretimi

 

Kitosan, kitine kıyasla daha kolay çözünebilmektedir. Kitosan liflerinin üretimine ilişkin ilk çalışma 1980 yılında yapılmıştır. Lif üretimi için % 3’lük kitosan, % 0,5’lik asetik asit içinde çözülmüş ve düzelerden geçirildikten sonra % 5 NaOH banyosu içerisine gönderilmiştir. Bu şekilde 2.44 g/den mukavemet ve % 10.8kopmauzamasına sahip lifler elde edilmiştir.

  • Benzer proses, % 3’lük kitosan % 1 asetik asit çözeltisi içerisinde % 2 Nalaurilsülfat ilave ederek elde edilmiştir.
  • Ayrıca çözgen olarak diklorasetik asit ve koagülant olarak CuCO3-NH4OH kullanılarak da kitosan lifleri elde edilmiştir.
  • Başka bir çalışmada, kitosan için çözgen olarak üre-asetik asit karışımı denenmiştir. Koagülasyon banyosu % 5 NaOH’dan oluşmaktadır. Bu şekilde 3,2 denye, 12,2 g mukavemet ve % 17,2’lik kopma uzamasına sahip lif elde edilmiştir.
  • Bir başka arge de çözgen olarak % 2 asetik asit kullanarak yaş lif çekim yöntemine göre kitosan lifleri elde edilmiştir. Çalışmada çapraz bağlayıcı olarak kullanılan epiklorhidrin konsantrasyonunun lifin mekanik, termal ve morfolojik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Deney sonuçlarından, epiklorhidrin konsantrasyonunun artması ile şişme özelliklerinin azaldığı, konsantrasyondaki değişimin lifin mekaniki özellikleri üzerine önemli bir dezavantaj yaratmadığı ve lif özellikleri bakımından en iyi epiklorhidrin konsantrasyonunun 0.05 M olduğu belirlenmiştir.
  • Bir başka arge de, farklı aldehitler ile kitosan reaksiyona sokularak kitosan lifleri elde edilmiştir. Viskoz yöntemine göre elde edilen liflerde koagülasyon için NaOH ve Na2SO4 karışımı kullanmıştır. Elde edilen liflerin tekstil endüstrisinde kullanımı bakımından fiziksel özelliklerinin iyi olduğu belirlenmiştir.
  • Bir başka arge de, kitosan asetik asit içerisinde çözülmüş ve çeşitli koagülasyon banyolarında (bakır sülfat + amonyak çözeltisi, etilen glikol + NaOH ve Na2SO4 veya sodyum asetat içeren çözeltiler) koagüle edilmiştir. Araştırmacılar, kitosanı tropokollajen ile işleme sokarak modifiye kitosan liflerini elde etmişlerdir. Tropokolajen(% 50) ve kollajen, üçlü heliks yapısında peptid zincirinden oluşmakta ve bağlayıcı dokularda bulunmaktadır. Aynı zamanda kan için de uyumlu hale getirilmiş olan bu lifler, insan ve hayvanlar için yapay doku ve sargı bezlerinde kullanımı için uygun hale getirilmiştir.
  • Bir başka arge de, suda çözünebilir kitosan türevi elde edilmiş ve daha sonra bundan lif çekimi yapılarak sargı bezi üretiminde kullanılmıştır. Bu liflerden sargı bezi ürettikten sonra bir hafta süreyle hastalar üzerinde deneme yapılmıştır. Denemeler sonucunda dokulara çok uyumlu yapıya sahip kitosanın, diğer liflerden üretilen sargı bezlerine kıyasla daha hızlı iyileşme sağladığı görülmüştür. Ayrıca kitosanın cilt rejenerasyonunu kuvvetlendirdiği de belirlenmiştir.
  • Bir başka arge de, elektrospinning yöntemi ile kitin ve kitosan lifleri elde edilmiştir. Bilindiği gibi elektrospinning yönteminde, polimer çözeltisine yüksek voltaj uygulanmakta ve elektriksel olarak yüklenmiş jetler oluşturulmaktadır. Bu jetler daha sonra kurutulmakta, bir levha üzerinde toplanmakta ve böylece nanolif üretilmektedir. Nanolifler, yüzey alanlarının büyük olması ve son derece yüksek gözenekli yapıları sebebiyle çeşitli kullanım alanlarına sahiptir. Ağırlıkça % 3-6 kitin ve HFIP (1, 1, 1, 2, 2, 2-hekzafloro-2-propanol) çözgen olarak kullanılarak, elektrospinning yöntemi ile elde edilen lifler, daha sonra % 40 NaOH ile de asetillemeye tabi tutulmuş, yıkandıktan sonra, vakum altında kurutulmuş ve kitosan nanolifleri elde edilmiştir. Bu yöntem ile farklı deasetilleme derecelerine sahip lifler de elde edilmiştir. Bunun için çözgen olarak % 2-4’lük asetik asit, li çöktürme banyosu olarak da CuSO4-NH4OH veya CuSO4-H2SO4 karışımı kullanılmıştır. Elde edilen lif, bakır-kitosan karışımı şeklinde olup sonraki aşamalarda bakırın uzaklaştırılması ile geriye sadece kitosan lifi kalmaktadır. Yapılan çalışmaların genel bir sonucu olarak, kitosan lifleri için en ideal çöktürme banyosu bileşiminin NaOH ve Na2SO4 karışımı olduğu saptanmıştır.

 

 

ketin04

 

 

 

Kitosan pahalı bir materyal olduğu için sadece özel amaçlı lif olarak kullanılmaktadır.

Başlıca kullanım alanı, antimikrobiyal ve yara iyileştirme olmak üzere tıbbi tekstillerdir.

 

 

 

ketin05

 

 

 

Pamuk Boyamacılığında Kitosan Kullanımı

 

Kitosan asidik koşullarda katyonik yapıda olması nedeniyle direkt, asit ve reaktif boyarmaddeler gibi anyonik boyarmaddeleri elektrostatik çekim kuvvetleri sayesinde kolayca absorplayabilmektedir. Pamuklu kumaşların üretimi ve boyanmasında bazı pamuk lotları boyama problemlerine neden olmaktadır. Pamuk, boyarmaddeyi düzgün bir şekilde absorplayamamakta ve açıklı koyulu renkler ortaya çıkabilmektedir.

Olgunlaşmamış pamuk liflerinde bulunan ve neps adı verilen küçük düğümcükler boyarmaddeyi olgun pamuk lifleri kadar iyi alamamaktadır. Bunun sonucunda, çok açık renkte boyanmakta veya renksiz benekler şeklinde gözükmektedir. Olgunlaşmamış pamuk hastalık, böcek etkisi, prematüre tarım ve uygun olmayan hava koşulları gibi çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır.

 

Yün Terbiyesinde Kitosan Kullanımı

 

Yün liflerinin istenmeyen özelliklerinin başında “keçeleşme” özellikleri gelmektedir. Keçeleşme, sulu ortamda mekanik etki sonucunda liflerin iç içe girmesi sonucunda meydana gelmektedir. Bu durum, keçe üretiminde avantaj olarak karşımıza çıkarken giysi formundaki yünlü mamullerde özellikle çekme eğilimleri nedeniyle istenmeyen bir durumdur.

Keçeleşmeye yün liflerinin üzerinde bulunan pulcuk tabakası neden olmaktadır. Yün liflerinin üst yüzeyinde yer alan pulcuklar, herhangi bir mekanik etki altında kökten uca ve uçtan köke doğru farklı sürtünme dirençleri göstermekte ve bu durum liflerin tek yönde hareket etmelerine yol açmaktadır.

Pulcukların yün lifi üzerinde lif ucuna doğru düzenlenişinin bir sonucu olarak, lifler daima kök yönüne doğru hareket etme eğilimindedir. Her iki yöndeki sürtünme dirençleri arasındaki farklılık, liflerin keçeleşme yeteneği hakkında bir ölçek oluşturmakta ve buna “yönlenmiş sürtünme etkisi” denilmektedir.

Yönlenmiş sürtünme etkisi = Uçtan köke sürtünme katsayısı - Kökten uca sürtünme katsayısı şeklinde belirtilmektedir.

Yünlü mamulleri makinede yıkanabilir hale getirmek için çeşitli keçeleşmezlik bitim işlemleri uygulanmaktadır. Bunlar,

  • Parçalayıcı yöntemler (kimyasal modifikasyon),
  • Katma yöntemler (fiziksel modifikasyon),
  • Kombine yöntemler (Klor-Hercosett yöntemi)
  • Yeni yöntemler (oksidasyon+enzim, plazma)

Olmak üzere dört ana grup altında toplanabilmektedir.

Yün liflerine çekmezlik kazandırmada uygulanan ene ski yöntemlerden birisi Klor-Hercosett yöntemidir. Bu yöntemin en büyük sakıncalarının başında, atık suda AOX yükü oluşturması gelmektedir. Son yıllarda artan çevre yasaları nedeniyle bu tür maddelere çeşitli kısıtlamalar getirilmiş ve çevre dostu yeni yöntem arayışları başlamıştır. Klorlamaya alternatif olarak permonosülfat, enzimatik işlemler ve plazma gibi ekolojik yöntemler önerilmektedir. Bunun yanında yün lifleri, pul tabakasının üzerini kaplamak amacıyla çeşitli polimerlerle de işlem görmektedir. Bu konuda önem kazanan polimerlerden birisi de kitosandır.

Yünlü mamullerde sentetik polimerlerin yerine kitosan biyopolimeri kullanımıyla başta kimyasal ve biyolojik uyumluluğu olmak üzere diğer polimerlere göre pek çok avantajı da ön plana çıkmaktadır.

Kitosan yün liflerine uygulandığında, lif yüzeyindeki pul tabakası polimerle kaplanmakta ve liflerin farklı yönlere hareket etme istekleri kısıtlanmaktadır.

Yünlü kumaşa kitosan aplike edildiğinde, yüzeyi kitosan ile kaplanmakta ve bir tabaka oluşmaktadır. Boyama sırasında, lif yüzeyinde bulunan kitosana amin grupları üzerinden bağlanan boyarmadde zamanla life doğru migrasyona uğramakta ve boşalan kısımlara yeniden boyarmadde anyonları bağlanarak daha fazla miktarda boyarmadde life bağlanmaktadır. Görüldüğü gibi, kitosan ile işlem görmüş yünde boyama mekanizması, sadece lif içine doğrudan difüzyon ile gerçekleşmemekte bunun yanında başka olasılıklar da bulunmaktadır. Kitosan işlemli yünde boyarmaddenin bağlanabileceği grup sayısı daha fazla olduğu için, işlem görmemişe göre boyarmaddeyi daha hızlı bir şekilde almaktadır. Aynı zamanda, yüzeydeki kitosan da, boyamanın ileri aşamalarında boyarmaddenin life migrasyonunu da kolaylaştırmaktadır.

 

 

 ketin06

 

 

 

Antistatik Bitim İşleminde Kitosan Kullanımı

 

  • Poliamid, poliester, poliakrilnitril gibi hidrofob yapıdaki sentetik lifler suyu veya nemi absorplamamakta ve sürtünme sonucunda da statik elektriklenme meydana gelmektedir.

 

 

 

ketin08

 

 

Statik elektriklenme; elektrik şokuna, liflerin kirlenmesi, bilgisayar gibi elektronik aletlerin bozulması gibi birçok olumsuzluklara yol açmaktadır.

Yapılan araştırmada yüksek nem tutma kapasitesine sahip kitosanı antistatik madde olarak kullanılması denemiştir. Bu amaçla ilk olarak PES kumaşlar alkali ön işlemine tabi tutulmuş ve ardından kitosan/malonik asit karışımı ile muamele edilmiştir. Sentetik liflerin hidrofil bir polimer olan kitosan ile işlemi sonrası statik elektriklenme ile yüklenmesinin azaltılabildiği görülmüştür.

 

 

 

ketin07

 

 

Tekstil Baskıcılığında Kitosan Kullanımı

 

Kitosanın pigment baskıda kombine binder ve kıvamlaştırıcı olarak kullanımı araştırılmış Molekül ağırlığı 171,000 olan kitosan ticari bir pat sistemi ile kıyaslanmıştır. Kitosan baskı patı, öncelikle kitosanı seyreltik asit içinde çözmek ve ardından pigment ilave edilerek homojen dispersiyon elde edilinceye kadar karıştırma şeklinde elde edilmiştir. Poliester ve poliester/pamuk kumaşlar kitosan pigment baskı patı ile basılmış ve oda sıcaklığında kurtulduktan sonra 150oC’de 6 dk fikse edilmiştir. Kitosan ile hazırlanan baskı patı ile basılmış kumaşların renk haslıkları bakımından diğer sistemle basılan kumaşlara göre oldukça iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Çalışmadaki tek olumsuzluğun, renk verimi açısından kitosan ile hazırlanan patın biraz daha düşük sonuç vermesidir. Bu durumun, kitosan patı içindeki pigment dispersiyonunun stabilitesinin daha düşük olmasından ileri gelebileceği düşünülmekte ve çalışmaların bu yönde geliştirilmesi yönünde devam edeceği ifade edilmektedir.

 

Kitosanın Haşıllama Maddesi Olarak Kullanımı

 

Yapılan araştırmada, haşıl maddesi olarak kitosanın kullanılabilirliğini ve parçalanması araştırılmıştır. Daha önce de ifade edildiği gibi, kitosan iyi bir film oluşturma özelliğine sahip olduğu için haşıl maddesi olarak kullanılmıştır. Ancak haşıl maddesi olarak kullanılan kitosanın daha sonra sökülmesi de sorun oluşturabileceğinden bu konuda da çalışmalar yapılmıştır. Haşıl sökülmesi için selülaz, xylinaz, pektinaz, papain gibi enzimler denenmiştir. İkinci bir yöntem olarak Van-Slyke parçalanması denenmiştir. 

 

 

 

Son Düzenlenme Çarşamba, 25 Aralık 2019 11:33
Sayfa 1 / 3