Tekstil ve Moda Sitesi

Dispersiyon Boyar Maddeler ile Polyesteri Boyama

Super Flow Boyama Makinesi
DİSPERSİYON BOYAR MADDELERİ İLE POLYESTERİ BOYAMA
Polyester, sentetik lifler içinde ülkemizde ve dünyada en çok üretilen sentetik liftir. Polyester lifleri, diğer sentetik lif türleri gibi sentez yolu ile elde edilen polimerlerden imal edilir. Sentetik liflerin yapısını oluşturan polimer maddeler, doğada bulunmayıp ancak petrol veya kömürün ayrımsal damıtılmasından elde edilir. Elde edilen uygun polimer maddeler, eğirme yöntemleri ile sentetik lif hâline getirilir. Piyasada en fazla kullanılan polyester lifi, polietilen tereftalat (PET) esaslı olanıdır. Petrol türevi olan polietilen tereftalattan oluşan eriyik hâlindeki polimer maddeden yumuşak eğirme yöntemiyle polyester lif oluşturulur. Polyester liflerin boyanması güçtür. Genel olarak bu güçlükler, aşağıdaki faktörlerden kaynaklanmaktadır: Polyester lifleri, yüksek lif kristalizasyonuna sahip olduğu için kristalin bölgelerin fazla, boyar madde difüzyonuna olanak veren amorf bölgelerin az olmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek hidrofobik karaktere sahip olması nedeniyle yapılarında hidrofil gruplarının olmaması. Hidrofobluğun fazla olmasından dolayı % 0,4 gibi çok düşük nem çekme oranına sahip olması, Polyester liflerinin yapısında boyar madde ile kimyasal bağ oluşturabilecek fonksiyonel grupların bulunmaması, Polyester liflerine sıkı kristalin yapısı nedeniyle büyük moleküllü boyar maddeler kolayca nüfuz edemez. Hidrofob karaktere sahip olması nedeniyle hidrofil boyar maddelere fonksiyonel grupların olmayışı nedeniyle de elektrostatik çekim kuvvetleri veya kovalent bağlarla liflere bağlanan boyar maddeler uygun değildir. Polyesterin boyanmasında hidrofob özelliği nedeniyle liflerle kimyasal bağ oluşturabilecek dispers boyar madde -kimyaca aktif grup içermediğinden- kullanılır.

Dispersiyon Boyar Maddeler
Polyester liflerinin boyanmasında en çok kullanılan boyar madde, dispers boyar maddelerdir. Dispers boyar maddeleri, polyester lifleri üzerinde uygun haslık değerlerine ve yeterli renk paletine sahiptir. Piyasada sıvı veya toz hâlinde bulunur. Dispers boyar maddelerin suda çözünmesi diğer suda çözünen boyar maddelerin çözünmesi gibi bilinen anlamda değildir. Dispers boyar madde, polyesterin boyanması esnasında banyoda süspansiyon hâlinde bulunur. Yani boyar madde molekülleri banyo içinde çözünmeden asılı olarak kalır. Pigment boyalar gibi suda tamamıyla çözünmez durumda değildir. Dispers boyar maddeler üretilmeye başlandığında önceleri küçük moleküllü olanları bulunmaktaydı ve bunların haslıkları düşüktü. Teknolojinin gelişmesi ile yüksek haslıkları olan daha büyük moleküllü dispers boyar maddeler üretildi. Piyasada üç ana dispers boyar madde türü vardır.
Küçük moleküllü dispers boyar maddeler: Bu boyar maddelerle çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
Orta moleküllü dispers boyar maddeler: Çektirme, bazen termosol yöntemi ile boyama yapılır.
Büyük moleküllü dispers boyar maddeler: Genellikle termosol yöntemi uygulanır. Bazen çektirme yönteminde de kullanır. Dispers boyar maddelerin lif üzerine tutunma hızları (adsorpsiyon hızı) 80 C’nin altında -camlaşma noktasının altında- yani çok düşüktür. 85 C’den itibaren adsorpsiyon hızı artmaya başlar ve 100 C’nin üzerinde ise sürekli yükselir. Dispers boyar madde seçimi yapılacak boyamanın kalitesini doğrudan etkileyen faktörlerden biridir. Bunun için kombinasyon boyamalarda kullanılan boyar maddelerin birbiriyle uyumlu olması gerekir. Reçeteyi oluştururken kullanılacak boyar maddelerin üretici firma kataloglarındaki boyar madde çekim eğrileri, haslık değerleri gibi boyama kalitesini doğrudan etkileyen unsurları birbiri ile aynı olan boyar maddeler seçilir.

Dispersiyon Boyar Maddeleriyle Polyesterin Boyanması
Dispers boyar maddenin polyester liflerine karşı afinitesi oldukça yüksektir. Fakat elyaf içine difüzyonu oldukça yavaştır. Dispers boyar maddelerin dengede iken polyestere çekimleri oldukça iyidir. Dengeye varmak için gerekli olan süre çok uzun olduğundan bu koşullar altında boyama yapmak pratik değildir. Normal basınç altında ve 100 C’ye (maksimum) kadar çalışan cihazlarda difüzyon hızı yüksek olan küçük moleküllü boyar maddelerle açık ve orta şiddette boyama yapmak mümkündür. Boyama hızının çok yavaş olması nedeniyle düzgün boyama elde edilir. Elyaf içine difüzyon zor olduğu gibi elyaf içine nüfuz etmiş boyar maddenin elyaf dışına çıkması da zor olduğundan yaş haslıkları çok iyidir. Polyester lifinin elde edilmesi esnasında lif makro molekülleri sıkı kristalin yapı oluşturur. Boyar madenin lif içine difüzyonuna olanak verecek amorf bölgelerin kristalin alanlara oranla düşük olması, polyesterin normal şartlarda boyanmasında zorluklar ortaya çıkarır. Bu nedenle dispers boyar madde ile polyesterin boyanması için sıkı lif yapısının açılıp boyar maddenin lif içine gireceği gözeneklerin açılması gerekir. Bu açılma genellikle aşağıdaki şekillerde yapılır. Yüksek ısı ve su ile gevşetme, Yüksek ısı ile gevşetme, Yardımcı madde ile gevşetme.

Polyesteri Boyama Metotları
Polyesterin dispers boyar maddelerle boyanması aşağıdaki şekillerde yapılabilir.
Carrier yöntemine göre boyama – Çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
HT yöntemine göre boyama– Çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
Termosol boyama yöntemi– Emdirme yöntemiyle boyama yapılır.
 Dispers Boyar Maddeleriyle Carrier / HT Boyama Metodu
Carrier, taşıyıcı anlamını ifade eden polyesterin boyanmasında kullanılan yardımcı bir maddedir. Polyester lifinin dispers boyar maddelerle carrier boyama yöntemine göre boyanması normal atmosfer basıncında ve 100 C’nin altında yapılır. Carrier ile boyama gerektiği zamanlarda uygulanır. Polyester/yün, polyester/polyamid ve polyester/poliakrilonitril karışımlarının boyanmasında 100 C’nin üzerine çıkma imkânı olmadığında zorunlu olarak carrier yöntemi uygulanır. Çünkü carrier ile boyamada boyar madde çekimi 85 C’de bile iyi olduğundan uzun süre kaynatılması istenmeyen mamullerin boyanmasında bu yöntem uygulanır. Carrierle sadece 100 C’nin altında boyama yapılacak diye bir kural da yoktur. 100 C-120 C arasındaki sıcaklıklarda bazı mamullerin durumuna göre daha az carrier ilavesiyle polyester boyanabilir. Carrierle düşük sıcaklıklarda polyesteri boyamanın olumlu tarafı yanında boyama maliyetinin yüksek oluşu, boyama sonrası mamul üzerindeki carrier artıklarının uzaklaştırılmasının güç olması, çevre kirliliği, ışık haslıklarını etkilemesi koyu ton boyamada istenen etkinin elde edilememesi gibi olumsuz tarafları vardır. Carrier adı verilen yardımcı maddenin etki mekanizmasını aşağıdaki gibi sınıflandırabiliriz: Carrier, lifleri şişirerek boyar madde moleküllerinin kolayca nüfuz etmesini sağlar. Carrier, polyester lifinin içinde boyar maddenin girebileceği kısımları artırır. Carrier, liflerin etrafında bir film tabakası oluşturur, dispers boyar madde carrier içinde çözünür böylece lif içine girer. Carrier polyesterin camlaşma noktasını düşürür. Bu düşme, lif üzerindeki carrier konsantrasyonunun bir fonksiyonudur. Carrier polyester zincir molekülleri arsındaki çekim kuvvetlerinin tahrip olmasına neden olur. Böylece moleküllerin hareketlerinin artmasıyla lifin boyar madde alımı artar. Carrier boyamada kullanılan dispers boyar maddenin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir: Carrier ile boyama şartlarında life çekimi iyi olmalıdır. Çünkü boyar maddenin life çekimi sıcaklığın artması ile doğru orantılıdır. Carrier ile düşük sıcaklıklarda bayama yapıldığı düşünüldüğünde kullanılacak boyar maddenin buna göre seçilmesi gerekir. Carrier yöntemine göre seçilmiş dispers boyar madde paletinde istenilen renk bulunmalıdır. Haslıkları yeterli derecede olmalıdır. Carrierle uyumlu olmalı ve boyar madde herhangi bir şekilde kümeleşmemelidir. Bu özelliklere sahip boya maddeyi seçmek için üretici firmaların kataloglarından veya boyar maddeyi temin ettiğimiz firmalardan faydalanabiliriz. Carrierle boyamada kullanılacak carrier miktarı üretici firmanın tavsiyesine göre boyama reçetesindeki boyar madde yüzdesi baz alınarak belirlenir. Ancak işletmeler bu miktarları zamanla kendi çalışma şartlarına göre yeniden belirleyebilir. Kullanılacak carrierin aşağıdaki özellikleri taşıması istenir: Reçetede fazla miktarlar gerektirmeden istenilen renkler elde edilmelidir. Dispers boyar maddeye ve boyamada kullanılan yardımcı maddelerle uyumlu olmalıdır. Boyar maddenin haslıklarını etkilememedir. Kötü kokulu ve zehirli olmamalıdır. Kumaştan kolayca uzaklaştırılmalıdır. Kumaşın tuşesini etkilememelidir. Carrier ile boyama yönteminde aşağıdaki yardımcı maddeler kullanılır.
Carrier: Boyar maddenin lif içine taşınmasını sağlar.
Egalizatör: Homojen bir boyama için kullanılır. Carrierin boyama esnasında hızlandırıcı etkisi sonucu oluşabilecek düzgünsüz boyamayı önleyerek migrasyona yardımcı olur. Egalizatör kullanımında boyar maddeyi üreten firmanın tavsiyelerine uyulmalıdır. Egalizatörü yüksek miktarlarda kullanmak, boyama düzgünlüğünü bozan bir sakıncadır. Koyu renklerde daha az, açık renklerde daha fazla kullanmak gerekir.
Dispersiyon maddesi: Dispers boyar maddenin boyama süresince banyoda dispers hâlde kalmasını sağlar. Boyar madenin boyama süresince kümeleşmesini engelleyerek dispersiyonu sabit tutar. Dispergatör kullanımında boyar maddeyi üreten firmanın tavsiyelerine uyulmalıdır.
Asit: Banyonun pH’ının 4–5 arasında olmasını sağlar. Bunun için formik asit veya asetik asit kullanılır. pH, boyama süresince boyar maddenin stabil kalmasını sağlar. Carrier ilavesi yapılan boyama işleminde boyama sıcaklığı normal basınç altına yapıldığı gibi atmosfer basıncın üstünde de yapılabilmektedir. Bu nedenle boyama yöntemlerini iki şekilde inceleyebiliriz. Carrier boyamada boyanacak mamulün ve işletmedeki makine parkının durumuna göre aşağıdaki yöntemler tercih edilir.

Normal basınç altında carrierle boyama
Bu yöntem, HT boyama makinesinin bulunmadığı işletmelerde polyesteri boyamak için kullanılan bir yöntemdir. Normal atmosfer basıncında çalışan makinelerde boyama işlemi yapılır. Ancak 100 C’de boya çekiminin yavaş olması, uzun zaman alması ve kullanılan carrier miktarının fazla olmasından dolayı çok tercih edilen bir yöntem değildir. Carrier ile polyester lifi 100 C’de açık boyama kazanlarında boyanır. Boyamada kullanılacak carrier miktarı, reçetedeki boyar madde yüzdelerinin toplamına göre belirlenen oranlarda verilir. Bu oranları üretici firmalar tavsiye olarak işletmeye sunar. Ancak her işletme zamanla kendi reçetelerine göre bu oranları değiştirir.

Carrierle HT boyama
Carrierle yüksek basınç ve sıcaklıkta polyesterin dispers boyar maddelerle boyanması iki farklı amaç ve koşulda uygulanmaktadır. 100–110 C’de polyester/yün veya polyester/polyamid karışımlarını boyamada carrierin olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak için 100 C’nin üzerine çıkılır. Carrierle normal basınç altında boyama şartlarında olduğu gibi çalışılır. Tekstüre veya lycralı polyester boyamasının 120–125 C’de yapılması tercih edilir. Polyesterin 130 C’de HT şartlarında carriersiz boyanması sonucunda yeterli haslıklara sahip boyamalar elde edilmektedir. Bu şekilde carrierin olumsuz şartları önlenmiş olur. Ancak bazı durumlarda boyanacak mamulün durumuna göre carrierle HT şartlarında düşük sıcaklıklarda boyama yöntemleri tercih edilir. Carrierle HT boyama yönteminin tercih edilmesindeki nedenler şunlardır: Tuşenin 130 C’ye göre daha yumuşak olması, 130 C’de oluşabilecek kırışıklıkların önlenmesi, Tekstüre polyesterin normal polyestere oranla boyanma hızının daha fazla olmasından dolayı boyama süresinin kısaltılması, Yüksek sıcaklılardan lycranın etkilenmesi, Carrierin olumsuz etkilerinin önüne geçilmesi. Bu yöntemde kullanılan carrierin HT şartlarına dayanıklı olması gerekir. Çok yüksek sıcaklıklarda carrierin etkisiyle liflerde çekme veya tutumunda değişim olabilir. Ayrıca kullanılacak carrierin dispersiyon stabilitesinin çok iyi olması gerekir. Tüm bu şatlara göre uygun carrierin tedarik edilmesi gerekir. Carrierle HT şartlarında boyamalar için tavsiye edilen miktar % 2’dir. Ancak bu miktar, işletmelere göre farklılık gösterebilir. Lycralı polyester mamullerin boyanmasında dikkat edilecek önemli bir husus ise lycranın hassas bir yapıda olmasından dolayı boya kırıklarının oluşma riski olmasıdır. Lycranın amorf bölgeleri daha fazla olduğu için yüksek sıcaklığın etkisiyle yumuşamalar meydana gelir. Ayrıca 130 C’ye kadar çıkılan boyamalarda bu sıcaklığın yükselme ve düşme hızı çok önemlidir. Boyama öncesi fikse edilmiş polyesterlerde sıcaklık 1-1.5 C/dk. hızla çıkarılıp düşürülebilir ancak ön fikse yapılmamış kumaşlarda sıcaklık 0.5-0.7 C/dk. hızla hareket etmelidir; aksi takdirde kumaşlarda düzeltilmesi çok zor olan thermo kırıkları meydana gelir. Eğer mamulün düzeden geçişi yavaş ise yumuşamadan dolayı lycra büzüşür. Bu büzüşmeden dolayı lycranın bağlı bulunduğu diğer lifi kendine çekmesi ile bu kısımlarda boyama kırığı oluşur. Bunun için boyama makinesinin düze basıncının ayarlanması önemlidir. Lycralı polyesterin boyanmasında boyama makinesinin düze basıncının 0,8 bar olarak ayarlanması gerekir. Düze basıncı lycrasız mallarda 0,4 bar olarak ayarlanır.

Dispersiyon Boyar Maddeleriyle HT Boyama Metodu
Polyesterin dispers boyar maddelerle yüksek basınç ve sıcaklıkta boyandığı yöntemdir. Bu yöntemin uygulanabilmesi için işletmede yüksek sıcaklıklarda çalışan HT boyama makinelerine ihtiyaç vardır. HT yönteminin normal atmosfer basıncında yapılan carrier yöntemine göre avantajları aşağıda sıralanmıştır. Lif moleküllerinin termal hareketi 120–130 C’de gerçekleşmekte, bu hareket sırasında açılan boşluklardan boyar madde girebilmekte ve çekim kolaylaşmaktadır. 120–130 C’de boyar maddenin çözünürlüğü artacağından, boyama işlemi hızlanır. 120–130 C’de boyar maddenin migrasyon yeteneği artmaktadır. HT boyama yöntemi 130 C civarında yapıldığı için boyar maddenin lif içine yerleşeceği alanların açılmasından dolayı gayet düzgün boyamalar elde edilir. Migrasyon yeteneği daha düşük olan dispers boyar madde grupları ile yapılan boyamalarda sorun yaşanmaz. Çünkü sıcaklık yükseldikçe boyar maddenin migrasyon yeteneği artacağından egal boyamalar elde edilir. Normal sıcaklık ve basınçta yapılan carrier boyamaya göre elde edilen haslık dereceleri çok iyidir. Bunun nedeni, normal carrier boyamada haslık dereceleri iyi olan büyük moleküllü boyar maddelerin çekimlerinin az olması nedeniyle kullanılamamasıdır. HT yönteminde lif moleküllerinin termal hareketinden dolayı büyük moleküllü boyar maddelerin çekimi çok iyi olduğundan yüksek haslık derecelerine sahip boyamalar elde etmek mümkündür. HT yönteminde daha az yardımcı maddeye ihtiyaç duyulur. Bu yöntemde boyar madde alımı oldukça iyi olduğu için carrier yöntemine göre boyar maddeden tasarruf edilir.

Dispersiyon Boyar Maddeleriyle Termosol Metodu
Bu yöntem, polyester kumaşların veya polyester ile diğer liflerin karışımlarından oluşan kumaşların boyanmasında kullanılan kontinü bir yöntemdir. İşlemin esası, polyesterin dispers boyar madde ile fularlanmasına dayanır. Fularlamadan sonra kurutma işlemi yapılır. Kurutma işlemindeki amaç, fularlama ile kumaş üzerine geçen boyar madde parçacıklarının yapışmasıyla bir film tabakası oluşturulmasıdır. Kurutma işlemini takiben 30–90 saniye sürede 180–220 C’de kumaşın elyaf yüzeyinde bulunan boyar madde parçacıkları, lif içine difüzlenerek fikse olur. Termosol yöntemi, kontinü bir yöntem olduğu için polyesterin boyanmasında kullanılan diğer yöntemlere göre üretim hızı yüksektir. Bu yöntemde kumaş, enine açık olarak işlem gördüğü için boyar maddenin fiksesi ile birlikte polyesterin termofiksesi aynı anda yapılabilir. Termosol boyama yöntemi sadece dokuma kumaşlara uygulanabilir. Örme kumaşlar, çözgü yönünde esnediğinden bu kumaşlara termosol yöntemi uygulanamaz. Termosol boyama yöntemi dört adımda gerçekleşmektedir. Bunlar:
Fularlama: Reçeteye göre hazırlanan emdirme banyosunun kumaşa aktarılma aşamasıdır. Kumaşın gerginliği enden ve boydan düzgün bir şekilde ayarlanarak fulard teknesine girmesi, düzgün emdirme için oldukça önemlidir.
Kurutma işlemi: Kurutma işlemi esas olarak iki aşamadan oluşur. Birinci aşamada ön kurutma işlemi yapılır. Ön kurutma işlemindeki amaç, kumaş üzerindeki nem miktarını % 20–30 düşürerek migrasyonu en aza indirmektir. Kurutma işlemi infrared veya hot flue makinelerinde yapılır. Ön kurutmadan sonra 100–120 °C’de esas kurutma işlemi yapılır. Kurutma işlemi sonunda mamul üzerindeki suyun tamamı uzaklaştırılır. Kurutma işlemi ile boyar madde, kumaş üzerinde bir film tabakası oluşturur. Gerek ön kurutmanın gerek esas kurutmanın kumaş yüzeyinin her yerinde aynı derecede etkili olması gerekir.
Termosolleme: Kurutulmuş kumaş üzerindeki boyar maddenin 180–220 C’de 30–90 saniye sürede lif içine fiksajının sağlandığı aşamadır. Termosellemenin 200 C civarında yapılmasının nedeni, bu sıcaklık şartlarında boyama veriminin iyi olmasından kaynaklanmaktadır. Termosolleme işleminin sıcaklığı ve süresi kullanılan boyar maddenin haslıklarına ve difüzyon özelliklerine bağlıdır. Sıcaklık ve süre değerleri, boyar madde üretici firma kataloglarında tavsiye olarak sunulmuştur. Bu kataloglardaki bilgilere göre kendi işletme şartlarında yapacağımız denemelere bağlı olarak yeni süre ve sıcaklık değerlerini kullanabiliriz.

Ard işlemler: Termoselleme işleminin ardından sıcak soğuk durulama yapılarak mamul üzerindeki kimyasal madde ve boyar madde artıkları uzaklaştırılır. Sıcak ve soğuk duralamanın ardından mamule mekanik olarak tutunmuş boyar madde artıklarını uzaklaştırmak için redüktif yıkama işlemi yapılır. Redüktif yıkama işlemi 70 C’de 20–30 dakika yapılır. Redüktif yıkamayı takiben sıcak durulama ve asetik asit ile nötralizasyon işlemi yapılır.
Termosol boyama metodunda kullanılan kimyasallar ve görevleri aşağıda verilmiştir:
Migrasyon önleyici madde: Boyama işlemi sırasında migrasyon oluşmasını önler.
Asetik asit: Asetik ortam sağlar.
Dispergatör: Dispers boyar maddenin flotte içinde disperge hâlinde kalmasını sağlar.
Egalize maddesi: Boyamanın düzgün olması için kullanılır.
Hidrosülfit: Polyester kısmın boyanmasından sonra redüktif yıkama için kullanılır.
Kostik: Ortamın bazikliğini sağlar.
Islatıcı: Mamulün daha iyi ıslanmasını sağlayarak boyar madde alımını kolaylaştırır.

0 yorum:

Haftalık En Çok Okunanlar