Silikonlar, doğada en çok bulunan maddelerden birisi olan kumdan türetilen organo-metalik polimerlerdir. Silikon, silikona bağlı organik ikame edicilerle birlikte değişen silikon ve oksijenin (siloksan bağları) bir çerçeve çalışmasına dayanan bir insan yapımı polimer sınıfına atıfta bulunan genel bir terimdir. Metil grupları, ticari silikonlarda kullanılan en önemli organik ikame edicilerdir. Bunların büyük çoğunluğu poli dimetil siloksanlardır.
Tekstilde iplikten kumaş elde etmek için ön terbiyeden bitim işlemlerine kadar bir takım kimyasal ve fiziksel işlemler uygulanmaktadır. Silikonlar kumaşa istenen etkinin verildiği bitim işlemlerinde kullanılmakta olup, kumaşa kayganlık, yumuşaklık, hidrofilite, esneklik, renk derinliği ve elastisite gibi özellikler kazandırırlar. Bu sayede tekstil materyaline hoş bir tutum ve giyim rahatlığı sağlanmış olmaktadır.
Kumaş tutumu, tüketici tercihlerini ve ürünlerin değerini belirleyen temel parametrelerden birisidir. Farklı pek çok kimyasal maddenin kullanımı ile gerçekleştirilebilen yumuşatma işlemi, kumaşın tutum gibi özelliklerinin iyileştirilmesini sağlamaktadır. Silikon yumuşatıcılar tekstil terbiye işlemlerinde en önemli ve yaygın kimyasaldır. Silikon yumuşatıcılar çoğunlukla tekstil kumaşlarında daha iyi yumuşaklık özellikleri elde etmek için kullanılır. Kumaşların aşınma direncini, dökümlülüğünü, kumaşların yırtılma mukavemetini artırır; kirlenme ve statik elektriklenmeyi azaltır. Aynı zamanda, sürtünmeyi azaltarak, mukavemeti iyileştirir, boncuklanma ve yanıcılığı azaltır. Bu amaçla en çok kullanılan maddelerden olan silikonlar, materyalin kuru ya da yaş mukavemetini düşürmeksizin sürtünme katsayısını azaltarak, materyalin yumuşatılmasını sağlamakta, sert ve kırılgan bir kumaşı, yumuşak bir tekstil materyali haline getirmektedirler.
Silikonlar, 1904 yılında silikon metalden türetilen ayrı bir insan yapımı polimer sınıfı olarak sınıflandırılmıştır. 1960'lardan bu yana tekstil yumuşatıcı kimyasalları formüle etmek için kullanılmıştır. İlk olarak, değiştirilmemiş polidimetilsiloksanlar kullanıldı. 1970'lerin sonunda, aminofonksiyonel polidimetilsiloksanların piyasaya sürülmesi tekstil yumuşatmanın yeni boyutlarını açtı. Silikon terimi, değişen silikon ve oksijen (siloksan bağları) çerçevesine dayanan yapay polimere karşılık gelir. Daha büyük atomik silikon atom yarıçapı, silikon-silikon tekli bağını çok daha az enerjik kılar, dolayısıyla silanlar alkenlerden daha az kararlıdır. Bununla birlikte, silikon-oksijen bağları karbon-oksijen bağlarından daha enerjiktir (yaklaşık 22 Kcal/mol). Silikon ayrıca, asetona benzer kiton benzeri yapısından (siliko-keton) türemiştir. Silikonlar omurgalarında çift bağ içermez ve okso-bileşik değildir.
Silikonların avantajı hem doğal hem de yapay elyafa uygulanabilir olmasıdır. Silikonların farklı türleri ile akrilik, polyester, pamuk ve pamuk karışımı kumaş, iplik ve elyaflarda farklı ihtiyaçlara cevap alınabilmektedir. Silikonların tekstildeki kullanımı yüzey uygulaması şeklinde olup, kumaş, elyaf veya iplik yüzeyine emülsiyon halinde uygulanırlar. Bu sebeple istenilen özellikteki silikonun (hidrofil, reaktif, PDMS vb.) öncellikle emülsiye edilmesi gereklidir. Aşağıda özelliklerine göre modifiye silikon tiplerine örnekler verilmiştir.
Silikon Modifikasyonu ve Silikon ile Sağlanan Özellik
Amin grupları: Yumuşaklık, kayganlık, tuşe
Hidrofilik gruplar (PEG, PPG, vd.): Su emicilik
Metil grupları: Su iticilik ve antistatiklik
Hidrojen grupları: Su iticilik
Diğer organo modifikasyonlar: Buruşmazlık vd
Silikon yağları kimyasal yapılarına ve proses koşullarına bağlı olarak değişen partikül boyutlarında makro, semi-makro ve mikro olarak emülsiye edilebilirler. Mikro emülsiyonlar oluşturulurken, yağ ve su fazı arasındaki yüzey gerilimi yüzey aktifler yardımı ile aşılan kimyasal proses kullanılmaktadır. Makro emülsiyon için ise bu yüzey gerilimini aşmak için özel karıştırma efektlerinden faydalanılan fiziksel prosesler kullanılmaktadır. Bunun için de homojenizatör ve kolloidal mil gibi farklı ekipmanlar kullanılır.
Tekstilde silikon emülsiyonları; yumuşatıcı, renk derinleştirici, elastikiyet sağlayıcı v.b. amaçlarla kullanılırlar. Tekstil sektöründe kullanılan silikon emülsiyonlarının ana hammaddesi ise silikon polimerleridir. Bu silikon polimerleri kumaşta istenen etkiye göre farklı kimyasal yapılarda sentezlenirler. Yumuşatıcı silikon emülsiyonlarının ana hammaddesi düşük molekül ağırlıklı hidrofil veya hidrofob silikon polimerleridir. Poli(dimetilsiloksan) kopolimerleri bu amaçla kullanılır. Hidrofobik silikon ana zinciri esnek Si-O bağlarından ötürü kumaş yüzeyinde yumuşak bir doku sağlar. PDMS’in terpolimer yapıları veya yan zincir fonksiyonel monomerlerle polimerizasyonu sonucu farklı yapılarda silikon polimerler elde edilir. Bu silikonlar PES, pamuk ve bunların karışımlarında kaygan ve yumuşak tuşe için kullanılmakta olup hidrofob yapıdadırlar.
Terpolimer hibrit kopolimerlerin oluşumu için ise poliglikoller, poliaminler, poliesterler, poliüretanlar veya poliüreler kullanılabilir. Bu polimerler katyonize edildiğinde yumuşatıcı ve belli oranda hidrofilleştirilmiş yapılar elde edilmiş olur. Bu şekilde, aprenin uygulandığı kumaş yüzeyi hem hidrofilleştirilmiş (su emiciliği artmış), hem de amin vb. gibi fonksiyonel gruplardan ötürü istenen yumuşak bir tuşeye sahip olmuş olur. Hidrofil modifiye silikonlar polietilenglikol, polipropilenglikol gibi hidrofil blokları aracılığıyla kumaş yüzeyine tutunurlar ve tekstil materyaline hidrofil özellik sağlarlar. Blok kopolimerlerin sulu ortamdaki oryantasyonu sonucu yüzeye doğru yönlenen amino grupları ise kaygan ve yumuşak tuşe verirler.
Form stabilitesi ve elastikiyet verici silikon emülsiyonlarında kullanılan silikon polimerleri ise çapraz bağlayıcı özellikteki reaktif silikonlardır. Bu silikon polimerleri polyester elyafa, pamuklu ve pamuk-polyester karışımı kumaşlara uygulanarak materyale elastiki yapı yani esneklik ve form stabilitesi sağlar. Bu malzemeler fonksiyonel ve reaktif uçlara sahip tek veya çift komponentli PDMS türevleridir. Bu reaktif gruplar aracılığı ile kumaş veya elyafın fonksiyonel grupları ile veya kendi içerisinde çapraz bağlanarak beklenen etkiyi sağlarlar.
Renk derinleştirici silikon emülsiyonlarında ise hidrofobik PDMS türevleri kullanılır. Kumaş yüzeyine pigment karışımları bu PDMS türevleri ile birlikte uygulandığında silikonun oluşturduğu katman ve hidrofob-hidrofob etkileşimler sayesinde pigmentin absorpsiyonu artar, bu sayede daha derin renk tonları sağlanmış olur.
0 yorum:
Yorum Gönder