ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Burcu ESKĠN
Anabilim Dalı : Tekstil Mühendisliği Programı : Tekstil Mühendisliği
ISLAKLIK HĠSSĠ OLUġTURMAYAN SU BUHARI EMEBĠLEN LĠFLERĠN ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Burcu ESKĠN
(503071801)
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 07 Mayıs 2010 Tezin Savunulduğu Tarih : 07 Haziran 2010
Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. Nuray UÇAR (ĠTÜ)
Diğer Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Ali DEMĠR (ĠTÜ)
Doç. Dr. ġeniz ERTUĞRUL (ĠTÜ)
ISLAKLIK HĠSSĠ OLUġTURMAYAN SU BUHARI EMEBĠLEN LĠFLERĠN ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
ÖNSÖZ
Son yıllarda yaşanan tekstil piyasasındaki krizden kurtulmanın en etkili yolu katma değeri yüksek ürünlere yatırım yapmaktır. Klasik tekstil üretiminin dışına çıkarak, diğer ülkelerin yapamadıklarını kendi ülkemizde yapmamız gerekmektedir. Hızla artan nüfusa doğal lifler karşılık veremektedir ve bu yüzden sentetik liflerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Teknolojilk gelişmeler sentetik liflere istenilen özelliklerin verilmesini sağlamaktadır. İstenilen özellikler bitim işlemleriyle kumaş üretildikten sonra verileceği gibi, daha lif üretimi aşamasında da verilebilmektedir. İnsanlar bilinçlendikçe daha çok spor yapmaya başlamakta ve spor kıyafetlerine olan ihtiyaç sadece atletler, sporcular gibi yoğun idman yapan kişilerin yanında daha geniş bir kitle tarafından duyulmaktadır. Diğer bütün kıyafetlerde olduğu gibi bu kıyafetlerden de estetik ve modanın yanında konfor özelliği beklenmektedir. Spor yapan kişi dışarıya yoğun miktarda ter atmaktadır. Üzerindeki kıyafet bu teri hızlı bir şekilde emebilmeli ve her zaman insanın derisini kuru tutmalıdır. Piyasada bu amaca yönelik üretilen bir sürü ürün bulunmaktadır. Malesef bu ürünler bu özellikleri istenilen miktarda sağlayamamaktadır.
Polipropilen lifinin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır ve ucuz olması, hafif olması, uretimin kolay olması gibi avantajlarından dolayı gelecek yıllarda yaygın olarak özelliklede giyim sektöründe kullanılması beklenmektedir. Süper emici polimerler ise piyasaya girdiklerinden beri bebek bezlerinde ve hijyen ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek nem emme kapasiteleri sayesinde bu ürünlerin konforunu arttırmışlardır.
Bu çalışma iki başlık altında yürütülmüştür. Birinci kısımda süper emici polimer ve polipropilen lifleri kullanılarak sırasıyla lif, iplik ve kumaş üretilmiş ve bu kumaşların nem alma davranışları üzerinde çalışmalar yapılmıştır. İkinci kısımda ise, farklı bir polipropilen türü olan maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilenle polipropilen karışımı ve süper emici polimer kullanılarak lifler üretilmiş ve çalışmanın birinci kısımda sorun olan yıkama sonrası nem emme davranışını düzeltmeye yönelik bir çalışma yapılmıştır.
Bu çalışma esnasında bana yardımcı olan değerli hocalarım Sayın Prof. Dr.Nuray UÇAR‟a ve Sayın Prof. Dr.Ali DEMİR‟e, TÜBİTAK‟a, Arkema‟ya , labaratuvar çalışmalarındaki yardımlarından dolayı Salih GÜLŞEN‟e, Seçil GÜREL‟e ve Muharrem DOLDUR‟a, değerli çalışma arkadaşlarım Emre BESKİSİZ‟e, Furkan YURDUSEVEN‟e, İlkay BAŞPINAR‟a, Ender Deniz KOCADEMİR‟e, Merve DİKER‟e, Lerna UNTUR‟a, Canan AKTAŞ‟a, dostlarım İpek YALÇIN‟a ve Merve KÜÇÜKALİ‟ye, çok sevgili aileme ve emeği geçen herkese teşekkür ediyorum.
Haziran 2010 Burcu Eskin
ĠÇĠNDEKĠLER
Sayfa
ÖNSÖZ ... v
ĠÇĠNDEKĠLER ... vii
KISALTMALAR ... xi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... xiii
ġEKĠL LĠSTESĠ ... xv ÖZET ... xvii SUMMARY ... xix 1. GĠRĠġ ... 1 2. LĠTERATÜR ... 3 2.1 Polipropilen Lifleri ... 4 2.1.1 Polipropilen üretimi ... 5
2.1.2 Polipropilenin düse ile lif çekimi ... 7
2.1.3 Polipropilen liflerinin fiziksel özellikleri ... 8
2.1.4 Polipropilen liflerinin kimyasal özellikleri ... 9
2.1.5 Polipropilen liflerinin kullanım alanları ... 9
2.2 Maleik Anhidritle Takviye Edilmiş Polipropilen ... 11
2.2.1 Maleik anhidrit ... 11
2.2.2 Polipropilenin maleik anhidtirle takviyesi ... 12
2.2.3 Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilenin özellikleri ... 13
2.2.4 Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilenin kullanım alanları ... 13
2.3 Süper Emici Polimerler (SEP) ... 14
2.3.1 Süper emici polimerlerin tarihçesi ... 14
2.3.2 Süper emici polimerlerin dünya pazarındaki yeri ... 15
2.3.3 Süper emici polimerlerin yapısı ... 17
2.3.4 Süper emici polimerlerin sınıflandırılması ... 18
2.3.5 Süper emici polimerlerin üretimi ... 18
2.3.6 Süper emici polimerlerin şişme mekanizması ... 20
2.3.6.1 Hidrasyon……… 21
2.3.6.2 Hidrojen Bağları………. 21
2.3.7 Süper emici polimerlerin suda çözünmeden şişmesi ... 22
2.3.8 Süper emici polimerlerin iyonik sıvı içerisinde şişmesi ... 23
2.3.9 Süper emici polimerlerde çapraz bağlanma ... 24
2.3.9.1 Kütle veya çekirdek çapraz bağlanması………..25
2.3.9.2 Yüzey çapraz bağlanması……… 25
2.3.10 Süper emici polimerlerde çapraz bağlanmanın şişme üzerine etkisi ... 26
2.4 Tekstil Malzemelerinin Nem Emme Özellikleri ... 27
2.4.1 Tekstil liflerinde emicilik ... 27
2.4.2 Nem alma teorileri ... 31
2.4.5 Kapilar su ... 35
2.4.6 Tekstil yapılarında kılcallık ... 36
2.4.7 Tekstil yapılarında nem transferi mekanizması ... 37
2.4.8 Tekstil liflerinin kuruması ... 38
2.4.9 Bazı tekstil liflerine suyun etkisi ... 38
2.4.9.1 Polyester………..39
2.4.9.2 Poliamidler……….. 39
2.4.9.3 Yün………..39
2.4.10 Tekstil kumaşlarında nem alma... 40
2.5 Sentetik Liflerin Modifiye Edilerek Emicilik Özelliklerinin Geliştirilmesi... 40
2.5.1 Enine kesit şekillerinin modifiye edilmesi ... 41
2.5.2 İçi oyuk lifler ... 42
2.5.3 Aşılama işlemi ... 44
2.5.4 Bikomponent lifler ... 44
2.5.5 Yüzeyde boşluklar veya oluklar oluşturma ... 45
2.5.6 Mikrolifler ... 46
2.6 Piyasada Bulunan Emiciliği Yüksek Tekstil Yapıları ... 51
2.6.1 Coolmax® ... 52 2.6.2 Dryline® ... 54 2.6.3 Polartec® ... 54 2.6.4 Dri-release® ... 55 2.6.5 Hydrotec® ... 56 2.6.6 Ventcool® ... 56 3. MALZEME ... 57
3.1 Birinci Çalışmada Kullanılan Malzemeler ... 57
3.1.1 Kullanılan polimer ve lifler ... 57
3.1.1.1 Polipropilen polimeri (PP)……….. 57
3.1.1.2 Süper emici polimer (SEP)………. 57
3.1.2 Kullanılan alet ve cihazlar ... 58
3.1.2.1 Eriyikten lif çekme makinesi……….. 58
3.1.2.2 Agteks büküm kafası……….. 58
3.1.2.3 Starteks düz yataklı örme makinesi……… 58
3.1.2.4 Titan mukavemet cihazı……….. 58
3.1.2.5 Motic DMBA 300 mikroskop………. 58
3.1.2.6 Linetest makinesi……… 58
3.1.2.7 Samsung airwash çamaşır makinesi………58
3.2 İkinci Çalışmada Kullanılan Malzemeler ... 59
3.2.1 Kullanılan polimer ve lifler ... 59
3.2.1.1 Polipropilen polimeri (PP)……….. 59
3.2.1.2 Maleikanhidrit takviye edilmiş polipropilen polimeri (MAPP)……..59
3.2.1.3 Süper emici polimer (SEP)………. 59
3.2.2 Kullanılan alet ve cihazlar. ... 59
3.2.2.1 Eriyikten lif çekme makinesi……….. 59
3.2.2.2 Motic DMBA 300 mikroskop………. 59
3.2.2.3 Motic DM 0556 mikroskop……… 60
3.2.2.4 Linetest makinesi……… 60
4. METOD ... 61
4.1 Birinci Çalışmada Kullanılan Test ve Yöntemler ... 61
4.1.1 Ekstruderde polimerden lif üretimi ... 61
4.1.3 İpliklerden örme kumaş üretilmesi ... 64
4.1.4 İplik mukavemeti ve uzaması ... 64
4.1.5 İplik numarası ... 65
4.1.6 Kumaş gramajı ... 65
4.1.7 Kumaş sıklıkları ... 65
4.1.7.1 İlmek çubuk sıklığı………. 65
4.1.7.2 İlmek sıra sıklığı………. 65
4.1.8 Ortalama ilmek uzunluğu ... 65
4.1.9 Satra nem alma testi ... 65
4.1.10 Kuruma davranışlarının tespiti ... 67
4.1.11 Islaklık hissi tespiti ... 68
4.1.12 Yıkama işlemi ... 68
4.1.13 Kuru temizleme işlemi ... 68
4.1.14 Airwash işlemi ... 69
4.2 İkinci Çalışmada Kullanılan Test ve Yöntemler ... 69
4.2.1 Ekstruderde farklı polimer oranlarına sahip olan ipliklerin üretimi ... 69
4.2.2 Satra nem alma testi ... 72
4.2.3 Islaklık hissi tespiti ... 73
4.2.4 Kuruma davranışı tespiti ... 73
4.2.5 Asidik ve bazik ter emme testi ... 74
4.2.6 4.3.6 Yıkama işlemi ... 74
4.2.7 Kuru temizleme işlemi ... 74
5. DENEYSEL ÇALIġMA SONUÇLARI VE DEĞERLERNDĠRME ... 77
5.1 Birinci Çalışmanın Sonuçları ve Değerlendirilmesi ... 77
5.1.1 İplik testi sonuçları ... 77
5.1.2 Kumaşların parametrik özellikleri ... 77
5.1.3 Satra nem alma testi sonuçları ... 78
5.1.3.1 Bekletmenin nem alma üzerine etkisi………. 80
5.1.3.2 SEP üfleme miktarının nem alma üzerine etkisi………. 81
5.1.3.3 Yıkama işleminin nem alma üzerine etkisi……… .82
5.1.3.4 Kuru temizleme işleminin nem alma üzerine etkisi………83
5.1.3.5 Airwash işleminin nem alma üzerine etkisi……… 84
5.1.4 Kuruma testinin sonuçları ... 86
5.1.5 Islaklık hissi testinin sonuçları ... 87
5.2 İkinci Çalışmanın Sonuçları ve Değerlendirilmesi ... 88
5.2.1 Satra nem alma testi sonuçları ... 88
5.2.1.1 SEP üfleme miktarının nem alma üzerine etkisi………. 90
5.2.1.2 Yıkama işleminin nem alma üzerine etkisi………. 90
5.2.1.3 Kuru temizleme işleminin nem alma üzerine etkisi………96
5.2.2 Kuruma testinin sonuçları ... .97
5.2.3 Islaklık hissi testinin sonuçları ... 98
6. GENEL DEĞERLENDĠRME, SONUÇLAR VE ÖNERĠLER ... 101
6.1 Birinci Çalışmaya Ait Genel Değerlendirme, Sonuçlar ve Öneriler ... 101
6.2 İkinci Çalışmaya Ait Genel Değerlendirme ve Sonuçlar ve Öneriler ... 102
KAYNAKLAR ... 105
KISALTMALAR
MAPP : Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilen PP : Polipropilen
tex : 1000 metre iplik ya da lifin gram cinsinden ağırlığı denye : 9000 metre iplik ya da lifin gram cinsinden ağırlığı SEP : Süper emici polimer
MFI : Eriyik akış indeksi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Sayfa
Çizelge 2.1 : Maleik anhidritin özellikleri. ... 11
Çizelge 2.2 : Belli başlı dünyadaki süper emici polimer üreticileri. ... 16
Çizelge 2.3 : Farklı ülkelerde liflerin nem alma miktarlarının ifade edilişi. ... 31
Çizelge 2.4 : Liflerin inceliklerine göre sınıflandırılması. ... 47
Çizelge 3.1 : Kullanılan süper emici polimerin özellikleri. ... 57
Çizelge 4.1 : Eriyikten çekim makinesinin üretim ayarları ... 63
Çizelge 4.2 : Çekim sistemi ve godetlerin çalışma hızları... 63
Çizelge 4.3 : Maleik anhidritli polipropilen ve polipropilen karışımının eriyikten çekim işlemindeki makine ayarları. ... 70
Çizelge 5.1 : İplik testi sonuçları. ... 77
Çizelge 5.2 : Kumaşların parametrik özellikleri. ... 78
Çizelge 5.3 : 1., 2., 5., günün sonunda Satra nem alma testi sonuçları. ... 78
Çizelge 5.4 : Tekrarlı Satra nem alma testi sonuçları. ... 79
Çizelge 5.5 : Bekletmenin nem alma üzerine etkisi. ... 80
Çizelge 5.6 : SEP üfleme miktarının kumaşların nem alma özelliği üzerine etkisi. . 81
Çizelge 5.7 : Yıkama işleminin kumaşların nem alma özelliği üzerine etkisi... 82
Çizelge 5.8 : Kuru temizleme işleminin kumaşların nem alma özelliği üzerine etkisi. ... 83
Çizelge 5.9 : Airwash işleminin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 84
Çizelge 5.10 : Kumaşların ıslaklık hissi testi sonuçları. ... 87
Çizelge 5.11 : Liflerin tekrarlı Satra nem alma testi sonuçları. ... 88
Çizelge 5.12 : Dört günlük Satra nem alma testi sonuçları. ... 89
Çizelge 5.13 : SEP üfleme miktarının liflerin nem alma özelliği üzerine etkisi. ... 90
Çizelge 5.14 : % 50 PP-%50 MAPP karışımının tekrarlı yıkama işlemlerinden sonraki nem alma yüzdeleri. ... 91
Çizelge 5.15 : Farklı oranlarda MAPP-PP karışımlarının tekrarlı yıkama testi sonucunda nem özelliğine etkisi. ... 92
Çizelge 5.16 : Kuru temizleme işleminin liflerin nem alma özelliği üzerine etkisi. . 96
Çizelge 5.17 : Bir günlük Satra nem alma testinin ardından ıslaklık hissi testinin sonuçları. ... 98
Çizelge 5.18 : Dört günlük Satra nem alma testinin ardından ıslaklık hissi testinin sonuçları. ... 99
ġEKĠL LĠSTESĠ
Sayfa
ġekil 2.1 : Polipropilenin polimerleşme reaksiyonu. ... 5
ġekil 2.2 : Ataktik polipropilen. ... 6
ġekil 2.3 : Izotaktik ve sindiyotaktik polipropilen... 6
ġekil 2.4 : Boyalı polipropilen lifinin enine ve boyuna kesit görüntüsü. ... 8
ġekil 2.5 : Maleik anhidritin kimyasal formülü. ... 11
ġekil 2.6 : Polipropilenin maleik anhidritle takviyelendirme işlemi. ... 12
ġekil 2.7 : Süper emici polimerlerin su ile şişmesi. ... 14
ġekil 2.8 : Süper emici üretim miktarlarına dayalı dağılım yüzdeleri. ... 15
ġekil 2.9 : Sektörlere göre süper emici polimer kullanımı. ... 17
ġekil 2.10 : Süper emici malzemelerde şişme. ... 17
ġekil 2.11 : Tipik bir süper emici polimer üretme prosesi. ... 19
ġekil 2.12 : Süper emici toz üretiminin temel aşamaları. ... 19
ġekil 2.13 : Süper emici polimer ağı. ... 20
ġekil 2.14 : Poliakilik asidin kimyasal formülü. ... 21
ġekil 2.15 : Karboksilat ve sodyum iyonlarının su ile etkileşimi. ... 21
ġekil 2.16 : Hidrojen atomlarının oksijen atomlarıyla etkileşimi. ... 22
ġekil 2.17 : Suyla temas halinde süper emici polimerin şişmesi. ... 23
ġekil 2.18 : Ozmotik basınç. ... 24
ġekil 2.19 : Çapraz bağlanma yoğunluğunun süper emici polimerin şişmesi üzerine etkisi (nötralizasyon derecesi sabitken)... 26
ġekil 2.20 : Çapraz bağlanma yoğunluğunun süper emici polimerin şişmesi üzerine etkisi (nötralizasyon derecesi değişkenken). ... 27
ġekil 2.21 : Lifin nem alması ve izafi nem arasındaki histerisiz eğrisi. ... 28
ġekil 2.22 : Liflerin dengeye ulaşana kadar nem alması ve nem kaybetmesi. ... 29
ġekil 2.23 : Isı ile liflerin nem alması arasındaki ilişki. ... 29
ġekil 2.24 : Su moleküllerinin lif tarafından adsorbsiyon ve absorbsiyonu. ... 30
ġekil 2.25 : Pamuk lifinde hidroksil gruplarına su bağlanması. ... 32
ġekil 2.26 : Suyun polimere direkt ve indirekt bağlanması. ... 33
ġekil 2.27 : Liflerin kuru ve ıslak hali. ... 34
ġekil 2.28 : Farklı kapilar çaplarda sıvı ilerleyişi ve tutulan sıvı miktarları... 37
ġekil 2.29 : N şeklinde enine keside sahip olan naylon lifi. ... 41
ġekil 2.30 : Y şeklinde enine keside sahip olan poliester lifi. ... 41
ġekil 2.31 : Su emen kumaşlarda kullanılan değişik enine kesit şekilleri. ... 42
ġekil 2.32 : İçi oyuk liflerin kesit şekli. ... 43
ġekil 2.33 : Bikomponent lif oluşumu. ... 45
ġekil 2.34 : Su emebilen gözenekli Wellkey polyester lifi. ... 46
ġekil 2.35 : Soyma yöntemi ile filament mikrolif üretimi. ... 48
ġekil 2.36 : (a) Denizde ada tipi mikrolif üretimi (b) Denizde ada tipi yöntemi ile üretilmiş lifin manto kısmı eritilmeden önceki görünümü. ... 50
ġekil 2.40 : Coolmax® liflerinin arasındaki boşluklar. ... 52
ġekil 2.41 : Coolmax® lifinin diğer liflerle kuruma süresinin karşılaştırılması... 53
ġekil 2.42 : Coolmax® kumaşların çalışma prensibi... 53
ġekil 2.43 : Polartec® kumaşların nemi dışarı atma mekanizması. ... 55
ġekil 2.44 : Dri-release® lifinin yapısı. ... 55
ġekil 2.45 : Klasik poliester lifinin ve Hydrotec® lifinin su ile etkileşimi. ... 56
ġekil 4.1 : Ekstruderde kullanılan düse şekli...62
ġekil 4.2 : İğnelerin düseye göre konumu ... 62
ġekil 4.3 : SEP tozcuklarının lif içerisindeki görüntüsü. ... 63
ġekil 4.4 : Satra nem alma testi düzeneği. ... 66
ġekil 4.5 : Üretilen lifin enine kesit görüntüsü ... 70
ġekil 4.6 : Lif demeti. ... 71
ġekil 5.1 : 1.,2. ve 5. günün sonunda kumaşların nem alma oranları...79
ġekil 5.2 : Kumaşların tekrarlı Satra nem alma testi sonuçları. ... 80
ġekil 5.3 : Bekletmenin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 81
ġekil 5.4 : SEP üfleme miktarının kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 82
ġekil 5.5 : Yıkama işleminin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 83
ġekil 5.6 : Kuru temizleme işleminin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 84
ġekil 5.7 : Airwash işleminin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 85
ġekil 5.8 : Farklı temizleme işlemlerinin kumaşların nem alması üzerine etkisi. ... 86
ġekil 5.9 : Kumaşların kuruma testi sonuçları. ... 87
ġekil 5.10 : Tekrarlı Satra nem alma testi sonuçları. ... 88
ġekil 5.11 : Dört günlük Satra nem alma testi sonuçları. ... 89
ġekil 5.12 : SEP üfleme miktarının liflerin nem alma özelliği üzerine etkisi. ... 90
ġekil 5.13 : % 50 PP-%50 MAPP karışımının tekrarlı yıkama işlemlerinden sonraki nem alma yüzdeleri. ... 91
ġekil 5.14 : % 12 SEP içeren liflerde farklı oranlarda MAPP-PP karışımlarının tekrarlı yıkama testi sonucunda nem alma özelliğine etkisi. ... 93
ġekil 5.15 : % 24 SEP içeren liflerde farklı oranlarda MAPP-PP karışımlarının tekrarlı yıkama testi sonucunda nem alma özelliğine etkisi. ... 93
ġekil 5.16 : Kuru temizleme işleminin liflerin nem alma özelliği üzerine etkisi. ... 96
ġekil 5.17 : Bir günlük Satra nem alma testinin ardından kuruma testi sonuçları. .... 97
ġekil 5.18 : Dört günlük Satra nem alma testinin ardından kuruma testi sonuçları. . 98
ISLAKLIK HĠSSĠ OLUġTURMAYAN SU BUHARI EMEBĠLEN LĠFLERĠN ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ
ÖZET
Spor tekstillerine talep gün geçtikçe artmaktadır. Teri hızla emebilen, bunun yanı sıra teri çabuk bir şekilde dışarıya transfer edip, kullanıcıya kuruluk hissi veren kumaşların üretimi son yıllarda önem kazanmıştır. Polipropilen liflerinin önümüzdeki dönem içinde giyim sektöründe polyester liflerine büyük bir rakip olacağı öngörülmektedir. Fakat polipropilen liflerinin bünyelerine hiç su almamaları nedeniyle kullanımda sorunlar yaşanmaktadır. Süper emici polimerler hijyen sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu polimerler bünyelerine yüksek miktarda su alabilmektedir.
Bu çalışma kapsamında higroskopik olan lifin içine açılan kanal içine süper emici polimer yerleştirerek elde edilen lifin su buharı emme özellikleri test edilmiştir. Çalışma iki başlık altında yürütülmüştür.
Çalışmanın birinci kısmında %100 polipropilen (PP) lifi higroskopik lif olarak tercih edilmiştir. Elde edilen liften sırasıyla iplik ve kumaş üretilmiştir. Üretilen kumaşlar satra nem alma testi, tekrarlı satra nem alma testi, bekletme testi, kuruma testi, ıslaklık hissi testine tabi tutulmuşlardır. Kumaşların tekrarlı satra nem alma testi ve bekletme testinde su buharı emmelerinin bir miktar düştüğü görülmüştür. Kumaşların kısa bir süre içinde kurudukları ve hafif nemli bir his verdikleri tespit edilmiştir. Ayrıca temizleme işlemlerinin su buharı emme özelliğine etkisinin incelenmesi için kumaşlar yıkama, kuru temizleme ve airwash işlemlerinin ardından satra nem alma testine tabi tutulmuşlardır. Kumaşların yıkama ile temizlemeye uygun olmadıkları, kuru temizleme ve airwash işlemiyle temizlendikten sonra su buharı emme miktarlarının bir miktar düştüğü fakat hala su buharı emebildikleri görülmüştür. Çalışmanın ikinci kısmında ise higroskopik lif olarak polipropilen lifleri ile maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilen (MAPP) liflerinin %20, %50, %80 oranında karışımları kullanılmıştır. %50 PP-%50 MAPP içeren liflere satra nem alma testi, tekrarlı satra nem alma testi, asidik ve bazik ter emme testi, kuru temizleme testi, kuruma testi ve ıslaklık hissi testi uygulanmıştır. Çalışmanın birinci kısmındaki numunelerin yıkama ile temizlemeye uygun olmaması özelliğini değiştirmek için yapılan bu çalışmada, %20,%50,%80 MAPP içeren numunelere 5 tekrarlı yıkama uygulanarak, bunların yıkamadan sonra su buharı emme özellikleri incelenmiştir. Numunelerin 5 tekrarlı yıkamanın ardından su buharı emme miktarlarında bir miktar düşüş olduğu fakat hala %10‟un üzerinde su buharı emebildikleri görülmüştür.
PROPERTIES OF FILAMENTS WHICH ABSORB WATER VAPOR WITHOUT CREATING ANY FEELING OF WETNESS
SUMMARY
Demands for sport textile increase in every day. At the present days, the fabrics, which absorb perspiration immediately and quickly transform it into atmosphere and provide a feeling of dryness become more of an issue. Although polypropylene fiber is thought as an alternative to polyester fibers in the garment industry, polypropylene fiber has a disadvantage of having poor water vapor absorbency. On the other side, super absorbent polymers, which can highly absorb water, are widely used in hygiene industry.
In this study, super absorbent polymer is placed into the cavity of hygroscopic fiber and water vapor absorbency of the filament is investigated. The study contains two different topics.
In the first part, %100 polypropylene filament has been used as the hygroscopic filament. Yarn and then fabric have been produced by this filament. Several properties such as water vapor absorbency, effect of dry cleaning and air-washing cleaning on the absorbency, feeling of wetness of the fabrics, etc. have been examined. It has been seen that although the fabrics are not suitable for washing with water, fabrics could have been cleaned with dry cleaning or air-washing. After these treatments, the water vapor absorbency of the fabrics decreased a little bit but they still absorb water vapor.
In the second part of the study, polypropylene and maleic anhydride grafted polypropylene have been blended in the ratios of %20, %50, and % 80 to obtain filament. The filaments contain %20, %50, %80 MAHPP have been washed for 5 times and then the water vapor absorbency of the filaments has been investigated. The water vapor absorbency of the filaments decreased a little bit after five washing treatments but they still absorb water vapor.
1. GĠRĠġ
İlk üretilen tekstil malzemeleri insanların doğal ihtiyacı olan örtünmeyi karşılamak içindir. Yapılan yeni buluşlar ve insanların yaşam tarzının değişmesi, tekstil malzemelerinde kalite, performans ve estetik arayışını getirmiştir. Teknolojide meydana gelen gelişmeler insanların ihtiyaçlarına hızlı bir şekilde cevap verebilmektedir. Sentetik liflerin bulunması ile tekstilde yeni bir çağ açılmış ve istenilen özelliklerin ürünlere yansıtılması sağlanmıştır.
Son yıllarda tüm dünyada teknik tekstillere ilgi gittikçe artmaktadır. Teknik tekstiller estetik ve dekoratif özelliklerinin yanında performans özellikleri de geliştirilmiş ürünlerdir. Bu ürünlerin katma değeri yüksektir. Yani tekstil sektöründeki yatırımcıların istediği “yükte hafif, pahada ağır ürünlerdir.”
Şehir hayatına geçen insanlar, kapalı ortamlarda uzun süre çalışmaktadır. Yoğun iş temposu, artan stres ve düzensiz beslenme gibi faktörlerden dolayı sağlık problemi yaşayan insanların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Bu da insanları spor yapmaya yöneltmektedir. Refah seviyesinin artması ile birlikte insanların spor kıyafetlerinden beklentileri de artmıştır. Spor esnasında kıyafetin hızlı bir şekilde teri emebilmesi, cildi kuru tutması, koku yapmaması, yumuşak olması, kolay temizlenmesi ve aynı zamanda giyen kişinin üzerinde güzel de durması istenmektedir.
Pamuk, bambu gibi doğal lifler sentetik liflerden daha fazla su emmektedir. Fakat bu doğal liflerin kurumaları kolay değildir. Sentetik olan liflerin ise kurumalarının iyi olmasına rağmen nemi emme miktarları çok azdır. Her iki lif grubunda da nem kişinin tenine temas etmekte ve konforunu azaltmaktadır. Piyasada spor tekstillerinde kullanılmak için geliştirilmiş pek çok sayıda ürün bulunmaktadır. Fakat bunların performansı yeterli olmamakla birlikte, bu konudaki çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada su buharı emiciliği yüksek olan ve bununla beraber tene temasta ıslaklık hissi oluşturmayan bir lif geliştirilmiştir. Hiç su emmeyen polipropilen lifi ve yüksek oranda su emebilen süper emici polimer kullanılmıştır. Çalışma iki başlık
liflerden iplik ve daha sonra örme kumaş oluşturularak, bu kumaşın su buharı emme, kuruma, ıslaklık hissi oluşturma, yıkama ve kuru temizleme işlemine dayanıklılık gibi bazı kumaş performans özellikleri değerlendirilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise temizleme işlemine dayanıklı su buharı emebilen bir lif geliştirilmiştir ve bu lifin performansı değerlendirilmiştir.
2. LĠTERATÜR
Liflerin nem alma davranışlarını ve nem transferini inceleyen birçok çalışma bulunmaktadır. Bunlardan bazıları sadece bu davranışları incelerken, bazıları ise bunları geliştirmeye yönelik araştırmalar yapmıştır [1-6].
Prahsarn., [1] poliester örme kumaşların su buhar geçirgenliğini incelemiştir. Su buharı geçirgenliğinin lif iplik ve kumaş değişkenleri tarafından kontrol edilebileceğini belirtmiştir.
Su., [2] farklı oranlarda poliester ve pamuk karışımından iplikler üreterek, bunların nem alma davranışını incelemiştir. Pamuk poliesterden elde edilen kompozit ipliğin su almasının, pamuk ipliğinden ve poliester ipliğinden daha iyi olduğunu belirtmiştir. Kompozit iplikte fazla miktarda pamuk kullanımında, yumuşak bir yapı elde edileceğini ve nem alımının da iyi olacağını ifade etmiştir. Fakat pamuk oranındaki artış kuruma davranışını olumsuz yönde etkilediğini belirtmiştir.
Bartkowiak., [3] koruyucu kıyafetlerde kullanılan iki katlı kumaşların nem alma davranışlarını incelemiştir. İki katmandan birinin hidrofil yapıda olan bir polimer, diğerinin ise hidrofob yapıda olan bir polimer olması gerektiğini belirtmiştir. Suyu sevmeyen polimer olarak poliester lifinin suyu seven polimer olarak da viskoz lifinin kullanılmasının en iyi sonucu vereceğini belirtmiştir. Poliesterin kapilar yapısı sayesinde teri diğer katmanlara ileteceğini, viskozun ise ter emme kapasitesinin ve hızının diğer polimerlerden daha iyi olduğunu belirtmiştir.
Karahan., [4] havlı kumaşlarda kumaş parametrelerinin kumaşın su emme davranışı üzerindeki etkisini incelemiştir. Su emme özelliğinde en önemli parametrenin kullanılan ipliğin cinsi olduğunu belirtmiştir. Kullanılan atkı ve çözgü yoğunluğu, havın yüksekliğinin diğer etki eden parametreler olduğunu söylemiştir. Hav yüksekliğinin etkisinin, kullanılan atkı ve çözgü ipliğinin yoğunluğundan daha çok kumaşın su emme davranışını etkilediğini belirtmiştir.
katlı yapılar üretilmesi gerektiğini belirtmiştir. Tek bir katın nem transferinden tek başına sorumlu olmadığını, ona komşu olan katlarla beraber nem transferinin gerçekleştiğini söylemiştir. Aramid gibi hidrofob yapıların diğer katmana nemi transfer etmeden, başka nem almadıklarını belirtmiştir. Hidrofil yapılar kullanıldığında hidrofob katmanın nemi bu katmana transfer ettiği ve kapasitesi kadar tekrar nem aldığını belirtmiştir.
Samanta., [6] plazma teknolojisi ile tekstil materyallerinin nem ve yağ emiciliğini arttırmak için bir çalışma yapmıştır. Pamuk, poliester ve naylon kumaşlara plazma tekniği uygulandığında su emiciliğinin arttığını belirtmiştir. Yüzeydeki kimyasal değişimlerin yüzey enerjisini arttırdığını, artan yüzey enerjisinin de nem almayı arttırdığını belirtmiştir.
Süper emici polimerlerin lif içinde kullanılmasına yönelik literatürde çok az çalışma bulunmaktadır [7-9].
Uçar., [7-9] süper emici polimerler gibi ekstruderde yüksek sıcaklıkta bozunma tehlikesine sahip maddelerin bozunmadan lif yapısına dahil edilmesine yönelik yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Hidrofob bir polimer olan polipropilenin içerisine süper emici polimer yerleştirerek, bunun %18 oranında su aldığını belirtmiştir. Yapının içerindeki süper emici polimer miktarı değiştirilerek, nem alma miktarının değiştirilebileceğini belirtmiştir. Kuru temizleme esnasında nem almanın %50 oranında düştüğünü ifade etmiştir.
Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilenin tekstilde kullanıma yönelik çok az araştırma bulunmaktadır [10].
Hakimah., [10] kompozitlerde maleik anhidritli polipropilen kullanılmasının, kompozitin kopma mukavemetini,Young modülünü ve nem almasını arttırdığını belirtmiştir. Maleik anhidritin diğer polimerin hidroksil grupları ile bağ yaptığını, matris ve lif arasındaki adhezyonu arttırarak daha kuvvetli bir bağ sağladığını belirtmiştir.
2.1 Polipropilen Lifleri
Polipropilen lifleri olefin grubuna ait bir liftir. Bu gruba ait diğer lifler polietilen lifleri ve politetraflouroetilen lifleridir.
Propilen, 1975 yılında Nata tarafından propilene Ziegler polimerizasyon işleminin uygulanması ile sentez edilmiştir. Montecatini firması 1959 yılında polipropileni piyasaya çıkarmayı denemiş ve tekstil endüstrisine yeni, daha az pahalı ve her yerde kullanılabilen bir lif olarak duyurmuştur, fakat o zaman bu lif maddi olarak gerçekleşememiştir. Daha sonra, Japonlar PP-BCF ipliklerin endüstriyel olarak üretimine başlamış ve esas olarak bayan iç giyimi olmak üzere tekstüre multifilamentler için bir tesis kurmuştur. Birkaç yıl sonra ürünler talepleri karşılayamadığı için tesis kapanmıştır. 1970-1975 yılları arasında gerçekleştirilen geniş araştırma ve geliştirme çalışmaları sonucunda piyasada kabul gören polipropilen iplikleri ve lifleri üretmek mümkün olmuştur. O zamandan bu güne üretim ve uygulama o kadar genişlemiştir ki, polipropilen iplikleri poliamid, poliester ve poliakrilonitril gibi daha eski liflerin yanında yerini almıştır [11].
2.1.1 Polipropilen üretimi
Petrol endüstrisinde yan ürün olarak elde edilen propilenin belli şartlarda polimerleştirilmesiyle elde edilir. Propilen 100°C‟ da 20-30 ata basınç altında orgonometalik katalizörlerle adisyon polimerleşme reaksiyonundan propilen elde edilir. Polimerleşme reaksiyonu Şekil 2.1‟deki gibidir.
ġekil 2.1 : Polipropilenin polimerleşme reaksiyonu. [12]
Propilenin molekülünde bir metil grubu bulunmaktadır. Bu metil grubu polimerizasyon olayında esas karbon zincirinin herhangi bir yanına asılmak suretiyle rastgele bir yer alabilir. Şekil 2.2‟de bu dizilim gösterilmektedir.
ġekil 2.2 : Ataktik polipropilen. [12]
Bu metil gruplarının asıl karbon zincirinin altında ve üstünde, düzgün olmayan bir şekilde yer almış olmaları polimer moleküllerinin birlikte paketlenmelerini ve kristalleşmelerini engelleyebilir. Bu durumda da katı plastik bir yapı yerine, gres gibi yumuşak yarı sıvı yapılı, yağ formunda bir madde oluşmuş olur. Buna ataktık polipropilen denir. Bu madde lif yapımına uygun değildir.
Buna karşılık polimerleşme reaksiyonu olayı kendi haline bırakılmaz ve kontrol altında tutulursa metil gruplarının zincirdeki yerleşimleri düzenli bir şekilde olur. Oluşan polipropilen metil grubunun dağılımına göre farklı isimlendirilir ve farklı özelliklere sahip olur. Uygun şartlarda kontrol altında gerçekleştirilen polimerleşme reaksiyonu sonucu izotaktik polipropilen be sindiyotaktik polipropilen oluşur. Şekil 2.3‟de sağ tarafta izotaktik polipropilen, sol tarafta ise sindiyotaktik polipropilen gösterilmektedir.
ġekil 2.3 : Izotaktik ve sindiyotaktik polipropilen. [12]
Bunların yapıları düzgündür. Lif elde edilebilir. Eriyik-çekim yöntemi ile monofilamant olarak elde edilir. Genelde izotaktik polipropilen kullanılır [12].
2.1.2 Polipropilenin düse ile lif çekimi
Elde edilen polipropilen düse sistemi ile veya film-yarma sistemi ile lif haline dönüştürülebilir.
Polipropilen liflerinin üretilmesinde genellikle eriyikten çekim tercih edilir. Çünkü bu çekim sistemi, bir solvent yardımı ile uygulanan sisteminden daha ucuzdur. Aynı zamanda polimerizasyon derecesi yüksek olan polipropilenlere de uygulanması kolaydır.
Çekim koşulları polipropilen liflerinin kristalleşme oranını etkiler. Bunun kontrol edilebilmesi ise liflere üretim sırasında istenilen özelliklerin kazandırılmasını sağlar. Propilen genellikle çabuk kristalleşebilen bir maddedir. Filament halinde düselerden çıkan teller soğutuldukları zaman kristalleşme olayı kendini gösterir. Soğuma olayı, kısa zamanda gerçekleşirse kristaller küçük, uzun sürede yavaş yavaş olursa daha büyük olur.
Oryantasyon derecesinin büyüklüğü veya küçüklüğü ise germe-uzatma işleminin kuvvetli veya zayıf uygulanmasına bağlı kalır. Bu durumlar liflerin mekaniksel özelliklerini büyük çapta etkiler. Germe-uzatma işlemi soğuk koşullar altında uygulanırsa, kristalleşme oranı %47‟yi bulduğu halde; işlem ısıtılarak sıcak halde iken uygulanıyorsa, soğuyan filamentlerde kristallenme oranı %68‟e ulaşmış olur. Isı polimer moleküllerinin mobilitesini arttırarak bunlara yeniden düzenlenme, oriyante olma olasılığını yaratır. Bu suretle molekül zincirlerinin daha iyi paketlenmesi ve kristallenmesi olanağı sağlanmış olur.
Düse sisteminden yararlanılarak üretilen polipropilen lifleri de önce mono ve multifilament olarak çekilirler. Sonra bunlar kullanılacakları yerlere göre stapel veya tow olarak hazırlanırlar.
Monofilament olarak kullanılacak lifler düselerden teller halinde fışkırtılınca genel olarak havada soğutulur ve bobinlere sarılır. Multifilament ise, ayrıca demet veya kablo halinde toparlanarak sıcak çekime tabi tutulur. Bu germe-uzatma işlemleri için filamentler 10-500 tel içeren demet haline getirilir. Her tel 2-15 denye kalınlığında olur. Bunlar stapel ve tow halinde kesilecek ise; demetteki filament sayısı, yüzler ve hatta binlerce olabilir. Germe-uzatma işleminden sonra yeteri kadar kıvrımlaştırılır. Stabil hale sokulur ve istenilen uzunluklarda kesilerek kullanılır [13].
2.1.3 Polipropilen liflerinin fiziksel özellikleri
Kullanılan düze deliğinin şekline bağlı olarak polipropilen lifleri farklı şekillerde kesitlere sahip olabilir. Yaygın olarak kullanılan yuvarlak kesittir. Mikroskop altında incelendiğinde polipropilenin yüzeyi düzdür ancak elektron mikroskop ile boyalı polipropilen liflerine bakıldığında yüzeylerinde kabarıklıklar görülür. Bu kabarıklıkların kümeleşmiş pigment boya parçacıkları veya lifin bir parçası olduğu düşünülmektedir. Şekil 2.4‟de elektron mikroskobu ile çekilmiş boyalı polipropilenin enine ve boyuna kesidi gösterilmiştir [14].
ġekil 2.4 : Boyalı polipropilen lifinin enine ve boyuna kesit görüntüsü [14]. Polipropilen lifleri en hafif liflerden biridir ve özgül ağırlıkları 0,90-0,92 gr/cm³ arsında değişmektedir. Bu yüzden iyi örtücülüğe sahiptir. Kırışıklık tutmaz ve ince lif formunda tuşesi yumuşaktır [15].
Polipropilen lifinin ortalama mukavemeti 65cN/tex dir. Halat yapımında kullanılanlar 80-90 cN/tex dir. Özel amaçlı olarak 115 cN/tex olarak bile üretilebilir. Düğüm mukavemeti ve sürtünme mukavemeti yüksektir [14].
Uzama yetenekleri oldukça iyidir. %15-30 kopma uzamasına sahiptir. Polipropilen lifleri streç yeteneği yüksek olan liflerle benzerlik gösterirler. Bu nedenle esneklik özellikleri yüksek sayılır. Bu lifler ucundan tutulup 30 saniyede %20 oranında uzatıldıktan sonra gevşetilirse, uzamış olan kısım derhal, %91 oranında geri dönüşüm yapabilir [13].
Fikse edilmiş polipropilenin boyut değişmezliği iyidir. Ama 120⁰C üzerindeki sıcaklıklarda çekme, büzüşme meydana gelir [14].
Sürtünmeye karşı dayanırlıkları oldukça iyidir, bu yüzden halılarda yaygın olarak kullanılırlar [14].
2.1.4 Polipropilen liflerinin kimyasal özellikleri
Polipropilen lifleri kristallinitelerinin çok yüksek olması ve polar gruplarının olmaması nedeniyle ortamın nemini neredeyse hiç emmezler. Bunun sonucu olarak mekanik özellikleri ortam koşullarına göre farklılık göstermez. . Su lifin yüzeyinde hızlı bir şekilde hareket eder ve aşağı akar.
Su emme özelliklerinin olması bunların klasik metotlarla boyanmasını imkânsız kılar.Boyama lif çekimi esnasında renkli pigmentler katılarak yapılır. Ayrıca su emme özelliklerinin olmaması özellikte su bazlı lekelere karşı dayanıklılık sağlar. Polipropilen kumaşlar yağ lekelerine karşı dayanıksızdır ve bu lekeler kumaştan zor çıkar.
Elektrik iletimleri iyi değildir. Su emicilikleride kötü olduğu için statik elektriklenme polipropilende büyük bir problemdir fakat eğirme işleminde kullanılan kimyasallarla bunun üstesinden gelinebilir.
Erime sıcaklıkları düşük olduğu için yüksek ısılı kurutucularda kurutulmamalıdır. Siyah bir duman üretebilirler.
Polipropilen lifleri asit ve bazlara karşı dayanıklıdır. Fakat kuru temizleme işleminde kullanıan bazı organik çözücülerden zarar görebilirler. Yıkama işlemi kuru temizlemeden daha çok tercih edilmelidir.
Polipropilen lifleri uzun süre güneş ışığına maruz kalırsa zarar görür. Böceklerden, küften, mantar, güve ve bakterilerden etkilenmez [14].
Polipropilen lifleri alevle karıştırıldığında yanarak erir. Alev çekildikten sonra lifler kendi kendini söndürür. Kimyasal bir koku veya parafin kokusu çıkar. Siyah bir is bırakır. Külü oldukça serttir [16].
2.1.5 Polipropilen liflerinin kullanım alanları
polimer üretiminde, gerekse filament ve iplik üretiminde değişik kimyasallar eklenmesiyle veya üretim parametrelerinin değişmesiyle çok farklı özellikler kazandırılabilmesidir. Polipropilenin bu kullanım alanlarından en önemlileri halı iplikleri, hijyenik ürünler, geotekstiller, paketleme ve bağlama, tıbbi malzemeler, halat, endüstriyel malzemeler, ev mobilyaları ve giysilerdir.
Dünyada üretilen halıların tabanlarının%90‟ı, yüzeylerinin ise %25‟i polipropilen lif ve filamentlerinden üretilmektedir. Halı hav ipliği, tahmini olarak toplam halı piyasasının %32‟sini meydana getirmektedir. 1998 yılında yaklaşık 500 bin ton halı hav ipliği kullanılmışken, 2010 yılında bu miktarın 1 milyon tona ulaşacağı tahmin edilmektedir [17].
Polipropilen lifinin halılarda kullanılmasının nedeni, hafiflik, yumuşak tutum ve ezildikten sonra geriye dönme gibi özelliklerdir. Polipropilen kesik elyaf, iğnelenmiş keçe ya da tafting halilarda genellikle yünle veya naylonla karışım halde eğrilmiş iplik olarak kullanılır. Polipropilen lifinin diğer bir kullanım alanı dayanıklılık ve kolay leke çıkarma özelliklerinden dolayı döşemelik kumaşlardır [18].
Tıbbi ve sağlık koruma ürünleri, tek kullanımdan sonra atılan giysiler, eldiven ve ayak için kullanılan hijyenik kaplar olarak düşünülebilir. 1998 yılı içerisinde sağlık piyasasında 80 bin ton polipropilen kullanılmıştır ve 2000 yılı içerisinde bu piyasada da artış gözlenmiştir.
Polipropilen tüketimi, halıdan sonra en çok hijyen piyasasında olmaktadır. Bu piyasa içine çocuk bezleri ve kadın bağları da girmektedir.
Polipropilen için büyük bir gelişme alanına sahip olan piyasalardan biriside jeotekstil piyasasıdır. Jeotekstil piyasasında polipropilen en çok erezyon önleme yüzeyleri, arazi doldurma, beton kuvvetlendirme ve kaldırım altına besleme olarak kullanılmaktadır.
Polipropilenin endüstriyel olarak kullanımına; mobilya ve yatak takımı konstrüksiyonları, tarımda kullanılan torbalar, filtrasyon ve pil ayraçları girmektedir. Polipropilen kullanımın en çok artacağı tahmin edilen alan giysi üretimidir. Diğer piyasalardan farklı olarak polipropilen kumaşları ve giysileri, yüksek performanslarına bağlı olarak prim yapmaktadır. Bu piyasadaki polipropilen kullanımı bugün 10 bin ton olmasına rağmen artışına sınır konulamamaktadır.
Polipropilen iplik ve filamentleri en fazla çorap, eldiven ve kadın giysilerinde kendini göstermektedir [17].
2.2 Maleik Anhidritle Takviye EdilmiĢ Polipropilen
Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilenin moleküler yapısı polipropilenle aynıdır. Tek fark polipropilenin ana gövdesine eklenen maleik anhidrit grubudur [19].
2.2.1 Maleik anhidrit
Maleik anhidrit, neredeyse endüstride her alanda kullanılan bir multifonksiyonel kimyasal ara mamuldür. Her molekül, iki adet asit karbonil grubuna, α ve β pozisyonunda bir çift bağa sahiptir. Şekil 2.5‟de maleik anhidritin kimyasal formülü görülmektedir.
ġekil 2.5 : Maleik anhidritin kimyasal formülü.
Maleik anhidrit ilk olarak 1830‟lu yıllara bulunmuştur ama ticari olarak kullanılmaya yüzyıl sonra kullanılmaya başlanmıştır. National Aniline and Chemistry Co., Inc., 1933 yılında maleik anhidrit sentezi için bir yöntem geliştirmiştir. Maleik anhidrit ticari olarak 1928 yılında kullanılmaya başlanmıştır. Çizelge 2.1‟de maleik anhidritin özellikleri görülmektedir [20-21].
Çizelge 2.1 : Maleik anhidritin özellikleri.
Kimyasal formülü C₄H₂O₃
Özgül ağırlığı 1,48 g/cm³
Erime sıcaklığı 52,8⁰C
2.2.2 Polipropilenin maleik anhidtirle takviyesi
Takviyelendirme işlemi, küçük yan molekül zincirlerinin polimerin ana zinciri üzerine eklenmesiyle meydana gelir. Bu işlem, polimerin fiziksel özelliklerini değiştirmezken, kimyasal özellikleriniü geliştirmektedir. Maleik anhidritin kullanılması diğer monomerlere göre takviyelendirme işleminde daha avantajlıdır. Diğer monomerlerde, çift bağda elektronların eksikliği yüzünden homopolimerizasyon işleminde zorluk yaşanmaktadır [22].
Aşağıda Şekil 2.6‟da polipropilenin maleik anhidritle takviyelendirme işlemi şematik olarak gösterilmiştir [23].
ġekil 2.6 : Polipropilenin maleik anhidritle takviyelendirme işlemi.
Maleik anhidritin polipropilene takviyelendirmesi işlemi organik peroksidin termal ayrılması ile başlatılır. Bu işlem eriyik halde reaktif ekstrüzyon esnasında veya sıvı çözücülerle yapılabilir. Düşük maliyet ve işlemdeki kolaylıktan ötürü reaktif ekstrüzyon esnasında yapılması tercih edilmektedir. Solvent kullanıldığı zaman solventi polimerden uzaklaştırmak zordur. Bu işlem yüksek sıcaklıklarda işlem meydana geldiği için moleküler bozulma gibi sorunlar meydana gelmektedir [24]. Reaktif ekstrüzyonda kimyasal reaktör olarak devamlı veya kesikli karıştırma kullanılır. Bu işlemde organik peroksit eşliğinde erimiş olan polimerle, maleik anhidrit reaksiyona girer. Bu reaksiyona etki eden çok fazla parametre olduğundan ideal işlem koşullarını bulmak çok karışıktır [22].
Maleik anhidrit polimerin yapısına eklenirken istenmeyen yan reaksiyonlar meydana gelmektedir. Bu reaksiyonlar β-bölünmesi, zincir transferi ve çiftleşmedir. Yan reaksiyonların çok olması sonuçta meydana gelecek olan polimerin molekül ağırlığını düşürmektedir. Bu istenemeyen bir durumdur. Bunu azaltmak ve
takviyelendirme işleminin etkisini arttırmak için sıcaklık, başlatıcılar, kullanılan solvent ve karıştırma gibi reaksiyon parametreleri dikkatlice kontrol edilmelidir [25]. 2.2.3 Maleik anhidritle takviye edilmiĢ polipropilenin özellikleri
Maleik anhidrit ile takviye edilmiş polipropilen, düşük maliyeti, yüksek aktivitesi ve kolay eldesi ile modifiye edilmiş poliolefinler içinde en çok kullanılan polimerdir. Maleik anhidrit polimerin uyumluluğunu ve adhezyonunu arttırmaktadır [26].
Maleik anhidrit polipropilenin polaritesini arttırır. Polar olmayan polipropilenin yapısına eklenen bu polar gruplar, polipropilenin düşük yüzey enerjisi dezavantajını yok eder [27].
Polipropilen lifleri klasik metodlarla boyanamamaktadır. Maleik anhidrit hidrofil yapıya sahiptir. Bu yüzden hidrofob olan polipropilenin yapısına katılınca, polimeri hidrofilleştirir ve dispers boyalarla boyanabilmesini sağlar [28].
Polipropilenin yapısına maleik anhidrit katılması lifin ıslanmasını iyileştirmektedir. Kompozitlerde, lif ile matris arasında polipropilen yerine maleik anhidritli polipropilen kullanıldığında, yüzeyler arası bağlanma daha kuvvetli olur çünkü maleik anhidrit matris içinde diffüze olur. Maleik anhidritle matris arasında kovalent bağ oluşur [29].
2.2.4 Maleik anhidritle takviye edilmiĢ polipropilenin kullanım alanları
Polipropilenin maleik anhidritle takviyesi düşük maliyete sahip bir işlem olup, oluşturulan ürünlere yüksek bir katma değer katmaktadır.
Maleik anhidritle takviye edilmiş polipropilen bir çok alanda kullanılmaktadır. Cam lifinin takviyelendirmesinde, korozyona dayanıklı metal pompa ve kap kaplamalarında, yapımda kullanılacak metal-plastik laminasyonunda, kimyasal ve gıda ambalajında kullanılacak çok katlı kağıt yapımında kullanılmaktadır [26]. Maleik anhidritli polipropilen çok sık olarak polimer karışımlarında kullanılmaktadır. Genel olarak polipropilen-poliamid veya polipropilen-poliester karışımlarında, polipropilenin cam veya karbonla karışımında ve bozunabilir, çevreci plastik yapımında kullanılmaktadır [30].
2.3 Süper Emici Polimerler (SEP)
Süper emici lifler suda çözünmeyen hidrofil polimerlerdir ve ağırlıklarının 10 ila 100 katı kadar su, tuzlu su ve fiziksel sıvıları emebilirler. Şekil 2.7‟de süper emici polimerlerin su ile şişmesi görülmektedir. Süper emici lifler, 1970 yılında bulunmalarından beri piyasada çokca kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarına örnek olarak tek kullanımlık bebek bezleri, hijyenik mendiller, tarımda toprağa katılan malzemeler, su tutucu bantlar ve tıpta ilaç gönderme sistemi gibi su emme veya su tutma özelliği gerektiren yerler verilebilir. Süper emici polimerlerin %80‟i hijyen uygulamalarında kullanılmaktadır [31].
ġekil 2.7 : Süper emici polimerlerin su ile şişmesi. [33]
Süper emici polimerlerin yüksek su emme kapasitelerinin yanı sıra çeşitli formlardaki tekstil malzemelerinde kullanılabilmeleri, katma değeri yüksek tekstillerde tercih edilmelerine neden olmuştur [32].
2.3.1 Süper emici polimerlerin tarihçesi
İlk su emebilen polimer 1938 yılında sentezlenmiştir. Bu polimer sulu ortamda akrilik asit ve divinil benzenin polimerizasyonuyla elde edilmiştir. İlk nesil hidrojeller 1950‟lerin sonunda ortaya çıkmıştır. Bu hidrojeller %40-50 su emme kapasitesine sahiptir. Kontakt lenslerin geliştirilmesinde kullanılmışlardır.
İlk süper emici polimer nişasta ile kuvvetlendirilmiş poliakrilonitrilin hidroliziyle elde edilmiştir. Bu hidrolize edilmiş ürün 1970 yılında Northern Regional Araştırma
Labaratuvarında üretilmiştir. Fiyatlar ve doğal yapısal nedenlerden ötürü piyasadan kaldırılmıştır. Ticari olarak süper emici polimerler Japonya‟da 1978 yılında kadın bezlerinde kullanılmıştır. Yapılan değişikliklerle 1980 yılında Almanya ve Fransa‟da bebek bezlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Japonyada, yapısında 4,5 gram süper emici polimer içeren ve daha az kabarık olan bebek bezleri 1983 yılında piyasaya girmiştir. Süper emici polimerlerin etkisiyle bebek bezleri incelmiş ve kabarık selülüz tabakasının yerini onlardan basınç altında daha fazla su emebilen süper emici polimerler almıştır. Süper emici polimerler, kişisel sağlık ürünlerinde on yılda büyük değişimler sağlamıştır.1990 yılının sonlarında dünyadaki süper emici polimer üretimi bir milyon tonu aşmıştır [34].
2.3.2 Süper emici polimerlerin dünya pazarındaki yeri
İlk süper emici polimer bulunduğundan beri , dünya pazarında süper emici polimerler hızla yayılmıştır. Bebek bezlerinde kullanılan kalın selüloz tabakasının yerini almasıyla beraber tüketimi büyük oranda artmıştır. Dünya çapında 1985 yılında birkaç milyon ton olan süper emici polimer üretimi, 1995 yılında sadece Amerika‟da 700 milyon tona ulaşmıştır. Dünya üretimin %30‟unu Amerika yapmaktadır [35].
2005 sonunda toplam süper emici polimer üretimi 1,483,000 tona ulaşmıştır. Bunun 623,000 tonu Asyada, 490,000 tonu Kuzey Amerikada ve 370,000 tonu Avrupada ,retilmektedir. Orta Asyada süper emici polimer üretimi 2004 yılında Rahab Resin firması tarafından İran‟da başlamıştır. 2004 yılında yayınlanan süper emici polimer üretim miktarlarına dayalı dağılım yüzdeleri Şekil 2.8‟de gösterilmiştir [35].
Dünyadaki belli başlı süper emici polimer üreticileri ve üretim miktarları Çizelge 2.2‟de verilmiştir.
Çizelge 2.2 : Belli başlı dünyadaki süper emici polimer üreticileri. [36] Firma Adı Ülke Kapasite (*1000 ton/yıl)
Arkema Fransa 12
BASF Belçika 110
Degussa Almanya 120
Dow Chemical Almanya 70 Nippon Shokubal Belçika 60
BASF Amerika 160
Degussa Amerika 170
Dow Chemical Amerika 80 Nippon Shokubai Amerika 60 San-Dia Polymers Japonya 130
Kao Japonya 10
Nippon Shokubai Japonya 170
Sumitomo Japonya 47
BASF Thayland 20
Formosa Plastics Tayvan 35
Kolon Güney Kore 41
Nippon Shokubai Çin 30
San-Dia Polymers Çin 20
SongWon Güney Kore 6
Sumitomo Singapur 35
Süper emici polimerler en çok hijyen sektöründe kullanılmaktadır.Bu alanda tek kullanımlık bebek mendilleri, çocuk alıştırma kilotları, yetişkin pedleri ve bayan
hijyen ürünleri bulunmaktadır. Aşağıda Şekil 2.9‟da 1995 yılında sektörlere göre süper emici polimer kullanımı görülmektedir [35].
ġekil 2.9 : Sektörlere göre süper emici polimer kullanımı. 2.3.3 Süper emici polimerlerin yapısı
Süper emici polimerler, birbirine gevşek biçimde çapraz bağlanmış hidrofilik polimerlerdir ve polimer zinciri içerisinde iyonik yüke sahiptirler.
Süper emici polimerlede, birçok monomer ünitesi çok uzun polimer zinciri oluşturur. Bu polimer zincirleri üç boyutlu bir ağ oluşturmak amacıyla birbilerine bağlanır (çapraz bağlanma). Süper emici polimerlerin hiçbir çözücüde çözünmemesini sağlayan polimerin çapraz bağlanmış yapısıdır. Kuru halde iken uzun polimer zincirleri halka şeklindedir, sıvı emdikleri zaman ise esnerler ve böylece ağ yapısı genişler. Şekil 2.10‟da süper emici polimerlerin sıvı emdikleri zaman şişmesi şematik olarak gösterilmiştir [37].
2.3.4 Süper emici polimerlerin sınıflandırılması
Süper emici lifler farklı açılardan sınıflandırılabilir.Çapraz bağdaki elektrik yükünün olup olmamasına göre 4 farklı guruba ayrılabilir.
1.İyonik olmayan
2.İyonik (anyonik ve katyonik)
3.Her iki cinsden elektrolit (asidik ve bazik grupları içeren) 4.Her yapısal tekrar eden unitede anyonik ve katyonik grup içeren
Örneğin, ticari süper emici polimerlerin çoğu anyoniktir. Süper emici polimerler kimyasal yapılarındaki monomer ünitesine bağlı olarak sınıflandırılabilir. En çok kullanılan süper emici polimerler aşağıdaki gruplara aittir;
a.Çapraz bağlanmış poliakrilatlar ve poliamidler b.Hidrolize olmuş selüloz-poliakrilonitril (PAN)
c.Maleik anhidritin çapraz bağ ile bağlanmış kopolimerler
Bazı kaynaklar ise süper emici polimerleri iki sınıfa ayırır. Sentetik ve doğal olanlar. Bunlar daha sonradan iki gruba daha ayrılır; polisakkarit esaslı olanlar ve protein esaslı olanlar. Doğal süper emici polimerler doğal malzemelere sentetik malzemeler eklenerek elde edilir.
Süper emici polimerler kelimesi hangi grup olduğuna işaret edilmeden tek başına kullanılmaktadır. Bu da en yaygın olarak kullanılan anyonik akriliği işaret eder. Anyonik akrillik asit ve akriamidden oluşmaktadır [34].
2.3.5 Süper emici polimerlerin üretimi
Piyasada süper emici polimerleri üretmek amacıyla birçok teknik mevcuttur. Bu tekniklerin temel farklılıkları polimerizasyonda kullanılan ekipmanlar ve reaksiyon adımlarının hangi sırada gerçekleştiğidir.
Polimerizasyon için, akrilik asit su içerisine karıştırılır ve tercihen uygun bir baz (birçok durumda sodyum hidroksit çözeltisi) kullanmak suretiyle nötralize edilir. Bu aşamada çapraz bağlayıcı (molekül başına düşen birden fazla polimerleştirilebilir gruba sahip malzemeler) eklenir. Bu çözelti daha sonra radikal bir polimerizasyon işleminde, polimer ağı oluşturmak üzere dönüştürülür. Polimerizasyon oldukça ekzotermik bir reaksiyondur ve farklı prosedürlerde gerçekleştirilir; adiyabatik ya da eş sıcaklıkta, reaksiyon sırasında çalkalanarak ya da çalkalanmadan vs. Ekipman
olaraksa bantlı reaktörler, yoğurma makineleri, hareketli reaktörler(süspansiyon polimerizasyonu) kullanılabilir. Şekil 2.11‟de klasik bir süper emici polimerin üretim şeması gösterilmektedir [37].
ġekil 2.11 : Tipik bir süper emici polimer üretme prosesi.
Üretilen polimer sulu jel formundadır ve ileriki aşamalarda nötralize edilip yüksek sıcaklıklarda kurutulabilir. Daha sonra üretilen malzeme istenilen partikül boyutuna dönüştürmek için öğütülür ve elekten geçirilir. Şekil 2.12‟de süper emici polimerin sulu jel, kurutulmuş jel ve kurutulmuş toz halleri gösterilmiştir [37].
Süper emici polimerlerin boyutları 100 ila 800 μm arasında değişmektedir. Eleme işleminde elenen polimerler geri dönüştürülerek tekrar süper emici polimer üretiminde kullanılanılabilir [38].
Süper emici polimerlerin yüzeyi ilave olarak, materyale spesifik emicilik özellikleri kazandırmak amacıyla ayrı bir proseste bağlanabilir.
2.3.6 Süper emici polimerlerin ĢiĢme mekanizması
Şişme mekanizması farklı mekanizmalardan meydana gelmektedir. Süper emici polimerin serbest yüzey koşullarına %0,9 tuzlu suda su emme miktarına şişme kapasitesi denir.
Süper emici polimerin ana gövdesindeki polimer hidrofildir çünkü yapısında suyu seven karboksilik asit (-COOH-) gruplarını bulunmaktadır. Süper emici polimerin yapısı Şekil 2.13‟de görülmektedir. Süper emici polimere su eklendiğinde polimer-çözücü etkileşimi meydana gelir. Bu etkileşim hidrasyon ve hidrojen bağlarının oluşmasıyla olur [39].
ġekil 2.13 : Süper emici polimer ağı.
Süper emici polimerlerde yaygın olarak kullanılan poliakrilik asidin kimyasal formülü aşağıda Şekil 2.14‟deki gibidir. Yapısında tekrar eden karboksilik asit grupları bulunmaktadır [35].
ġekil 2.14 : Poliakilik asidin kimyasal formülü. 2.3.6.1 Hidrasyon
Çözgenin iyonlarının çözücünün molekülleriyle etkileşmesine hidrasyon denir. Süper emici polimerde COO⁻ ve Na⁺ iyonları polar su moleküllerine saldırması sonucu hidrasyon olur. Şekil 2.15‟de hidrasyon olayı gösterilmiştir [39].
ġekil 2.15 : Karboksilat ve sodyum iyonlarının su ile etkileşimi. 2.3.6.2 Hidrojen Bağları
Hidrojen bağları moleküller arası elektrostatik etkileşimlerdir. Moleküllerdeki hidrojen atomlarının N,F ve O gibi küçük elektronegatif atomlara bağlanması sonucu oluşur. Hidrojen atomları komşu elektonegatif atomdaki bağ yapmayan elektron çiftleri ile bağlanır.
Sudaki elektronegatif atom oksijendir. Oksijen, hidrojenin elektronlarını kendine çeker ve molekül içerisinde dipol oluşturur. Bu pozitif hidrojen atomları, sudaki oksijen molekülleri tarafından çekilir. Oksijende iki serbest elektron vardır ve bunların her biri sudaki moleküllerle ayrı ayrı bağ yapabilir. Şekil 2.16‟da hidrojen bağlarının oluşumu gösterilmiştir [39].
ġekil 2.16 : Hidrojen atomlarının oksijen atomlarıyla etkileşimi. 2.3.7 Süper emici polimerlerin suda çözünmeden ĢiĢmesi
Polimer içerisinde yer alan karboksilat grupları, su ya da sulu çözeltilerle temas halinde kısmen negatif yükle yüklenmiş karboksilat iyonlarına ayrılarak, hızla solvantasyona uğrar. Bu sırada, polimer zinciri boyunca karşılıklı elektrostatik kuvvetlerle itilen aynı yüklü grupların oluşturduğu bir yerleşim meydana gelir. Bu şekilde polimer yumağı genişlerken daha fazla su ya da diğer çözeltileri de yapısına alabilme yeteneği kazanır. Polimer molekülleri ağ oluşumu sayesinde, sıvı alımında yalnızca şişmeye neden olacak, ancak tamamen çözünmeye neden olmayacak şekilde sağlam bağlar oluşturur. Şekil 2.17‟de süper emici polimerin suyu emmeden önce ve suyu emdikten sonraki yapısı gösterilmiştir [40].
Süper emici polimerlerdeki polimer zincirleri arasındaki çapraz bağlar üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur ve polimerin suda çözünmesini engeller. Çapraz bağların yoğunluğu polimerin şişme kapasitesine ve bağların kuvvetine etki eder. Çapraz bağ yoğunluğunun artması şişme kapasitesini azaltır [39].
ġekil 2.17 : Suyla temas halinde süper emici polimerin şişmesi. 2.3.8 Süper emici polimerlerin iyonik sıvı içerisinde ĢiĢmesi
İyonik sıvılarda süper emici polimerlerin şişmesi daha farklıdır. Nötral halkalar birbirini geri iten yüklerden oluşmaktadır. Negatif olan karboksilat grupları ve pozitif olan sodyum iyonlarının dengesiyle elektriksel olarak nötrlük oluşur. Süper emici polimerin su ile temas etmesi ile sodyum iyonları hidratlaşır. Bu da sodyum iyonlarının karboksilat atomlarını etkilemesini azaltır. Sodyum iyonları ağ içinde serbestçe hareket eder ve sistemin osmatik basıncına katkıda bulunur. Pozitif yüklü sodyum iyonları süper emici polimeri terk edemez çünkü halen zayıf olarak da olsa polimerin ana zincirinde bulunan negatif yüklü karboksilat atomları tarafından çekilmektedir. Sodyum iyonları yarı geçirgen bir zar tabakasına takılmış gibi hareket eder. Yani şişmenin yürütücü kuvveti süper emici polimerin içindeki ve dışındaki ozmotik basınçtır. Süper emici polimerin dışındaki sodyum miktarının artması ozmotik basıncı ve polimerin şişme kapasitesini düşürür. Süper emici polimerin maksimum olarak şişmesi iyonsuz suda meydana gelir [39].
Aşağıdaki Şekil 2.18‟de iki solüsyon birbirinden yarı geçirgen bir zarla ayrılmıştır. Bu yarı geçirgen zar suyun geçişine izin verirken tuzun geçişini engellemektedir. Belirli bir süre sonra suyun bir kısmı zarın öbür tarafına geçerek denge oluşturur. Bu geçişin sebebi ozmotik basınç farkıdır.
ġekil 2.18 : Ozmotik basınç.
Bu örneği süper emici polimer için incelersek, yerçekimi kuvveti bütün suyun zarın öteki tarafına geçişini engellemektedir. Bunu süper emici polimerdeki çapraz bağlara benzetebiliriz. Çapraz bağlar süper emici polimerin suda çözülmesini engeller. Ozmotik basınç eşit veya daha yüksek kuvvetlerle üstesinden gelinebilecek bir kuvvettir. Bu yüzden süper emici polimer iyice sıkıldığı zaman neredeyse hiç şişmezler. Bu kuvvet çok güçlü bir kuvvet olmalıdır.
Özetlersek; polimer halkalarındaki nötrallik süper emici polimerdeki ozmotik basıncı ve şişme kapasitesini yükseltir. Ama polimerin şişme kapasitesi çapraz bağlanma yoğunluğundan da çokça etkilenmektedir [39].
2.3.9 Süper emici polimerlerde çapraz bağlanma
Süper emici polimerlerde iki tip çapraz bağlanma vardır; kütle veya çekirdek çapraz bağlanması ve yüzey çapraz bağlanması. Ağsı yapının oluşması post-polimerizasyon çapraz bağlanması ile veya kürleme işlemi esnasında meydana gelir. Bi fonksiyonel veya multi fonksiyonel monomer önceden şekillendirilmiş polimer halkası ile karıştırılır. Çapraz bağlayıcı ve fonksiyonel gruplar arasında çiftleşme reaksiyonu meydana gelir. Bu reaksiyon düşük sıcaklıklarda karıştırma işlemiyle başlatılır ve
sıcaklık yükseltilerek devam ettirilir. Post-polimerizasyon çapraz bağlanması iyonik ve kovalent çapraz bağlanmalardan meydana gelmektedir.
2.3.9.1 Kütle veya çekirdek çapraz bağlanması
Bu bağlanma polimerizasyon esnasında monomer ağsı yapıyı oluştururken meydana gelmektedir. Bu aşamada çapraz bağlayıcı ko-monomer gibi davranır ve ana monomerden daha fazla fonksiyona sahiptir. Çapraz bağlayıcı ve monomerin reaktivite oranı çok önemlidir. Eğer çapraz bağlayıcının reaktivite oranı monomerinkinden yüksek ise reaksiyon düşük monomer dönüşümünde meydana gelir.Diğer bir taraftan, çapraz bağlayıcının reaktivite oranı monomerinkinden düşük ise reaksiyon yüksek monomer dönüşümünde meydana gelir. Ürün düşük molekül ağırlığındaki polimer halkalarından oluşur ve bu halkalar polimer ağıyla tam birleşemez, fazla su ile dışarı atılırlar. Optimum çapraz bağlanma oranının tayininde polimerin çözünme derecesi önemlidir. Düşük çapraz bağlanma derecesi, düşük mukavemete neden olurken yüksek çapraz bağlanma derecesi kötü ve yapışkan bir jel oluşumuna neden olur. Süper emici polimer üreticileri bunları dengede tutarak, mukavemeti yüksek ürünler elde etmeye çalışmaktadır.
2.3.9.2 Yüzey çapraz bağlanması
Yüzey çapraz bağlanması daha yeni bir teknik olup basınç altında su emme kapasitesini arttırmaktadır. Bu bağlanmada yüzey muamelesi gerekmektedir çünkü düşük çapraz bağlanma derecesi elastik jelin su emme kapasitesini azaltır. Bu da yüksek su emme kapasitesine rağmen, basınç altında absorpsiyonu azaltır. Şişen parçacıklar kolayca deforme olur ve yük altında kümelenir. Su alan boşluklar kapanır. Yük altında şişme arttığı zaman, su emme kapasitesi azalır.Bu istenmeyen bir durumdur ve bu yüzden post-işlem uygulanmaktadır. Bu işlem süper emici polimer üretiminin son basamağında yapılır. Süper emici polimerlere istenilen özelliklerin aktarılmasını sağlar. Yüzey işlemlerinde ayrıca daha iyi süper emici polimer eldesi için gerekli bir işlemdir. İki fonksiyonel gruba sahip bir bileşik çapraz bağlayıcı olarak kullanılır ve polimerin ana zincirindeki karboksil grupları ile etkileşime girer. Çapraz bağlayıcı su içeren bir solusyonda çözülerek süper emici polimere katılabilir. Kullanılan çapraz bağlayıcı miktarı ve ısıtma zamanı süper emici polimerlerde değişik şişme özelliklerine neden olur. Örneğin, basınç altında
zamanı süper emici polimerlerde değişik şişme özelliklerine neden olur. Örneğin, basınç altında absorpsiyon veya tuz akışı iletkenliği. Partikül büyüklüğü ve partiküllerin dağılımı süper emici polimerlerin kalitesini büyük ölçüde etkiler. Bunlar polimerin serbest şişme hızı üzerinde etkilidir. Küçük partiküller büyük partiküllere göre daha hızlı şişerler [41].
2.3.10 Süper emici polimerlerde çapraz bağlanmanın ĢiĢme üzerine etkisi
Belirli bir nötralizasyon derecesinde (Dn), süper emici polimerin şişme kapasitesi çapraz bağlanmanın artmasıyla azalır.
Nötralizasyon derecesi değiştiği zaman eğri aynı özellik gösterir fakat eğrinin eğimi değişir. Nötralizasyon derecesi arttığı zaman eğri dikleşir [39].
ġekil 2.19 : Çapraz bağlanma yoğunluğunun süper emici polimerin şişmesi üzerine etkisi (nötralizasyon derecesi sabitken).
ġekil 2.20 : Çapraz bağlanma yoğunluğunun süper emici polimerin şişmesi üzerine etkisi (nötralizasyon derecesi değişkenken).
2.4 Tekstil Malzemelerinin Nem Emme Özellikleri
Tekstilde kullanılan liflerin nem emme kapasiteleri, giysilerin; Kullanım rahatlığını,
Yıkanma sırasında oluşacak çekmeyi,
Tekstil ürününün yıkandıktan sonra kurutma hızını,
Statik elektriklenmeyi belirleyen en önemli faktördür [42]. 2.4.1 Tekstil liflerinde emicilik
Tekstil liflerinin emicilik özelliği veya başka bir deyişle su emme özelliği kullanım alanını etkilemektedir. Kuru bir lifin ne kadar su emdiği bize o lifin nem alma oranını verir. Tekstil araştırmacıları bir lifin veya kumaşın ne kadar nem aldığını hesaplamak için lifi veya kumaşı kuruturlar ve ardından laboratuar ortamında bekletirler.(20°C ve %65 izafi nem) Numunenin aldığı nem miktarına standart nem alma oranı adı verilir. Bir lifin ne kadar nem aldığı aşağıdaki formüle göre hesaplanır;
İzafi nem; bir ortamda belirli bir sıcaklıkta bulunan nem miktarının, aynı ortamda aynı sıcaklıkta bulunabilecek maksimum nem miktarına oranıdır [42].
Numunenin %95-100 izafi nem oranında alacağı nem miktarına ise saturasyon nem alma oranı denir. Bu değer standart nem alma oranından yüksektir.
Görüldüğü gibi lifin nem alması ile içinde dengede olduğu atmosferin izafi nemi (nisbi rutubet) arasında bağlantı bulunmaktadır. Bu bağlantı histerisiz eğrisi oluşturur. Şekil 2.21‟de lifin nem alması ve izafi nem arasındaki histerisiz eğrisi gösterilmiştir.
ġekil 2.21 : Lifin nem alması ve izafi nem arasındaki histerisiz eğrisi.
(a)= Başlangıçta kuru olan liflerin izafi nemin artması durumunda nem alma eğrisini göstermektedir.
(b)= Başlangıçta ıslak olan liflerin izafi rutubetin azalması durumunda nem kaybetme eğrisini göstermektedir.
Lifler;
Düşük izafi rutubetlerde hızlı nem almakta,
%20-80 izafi rutubetlerde, nem alma hızı yavaş artmakta, %80‟den sonra hızlı yükselmektedir.
İki eğri, orijinde birleşmekte fakat %100 izafi nemde ayrılmaktadır. Bu durum, ıslatılan liflerin satüre olmuş atmosfere yerleştirilen liflerden daha fazla nem aldığını göstermektedir.
