Salvo
Kayıtlı Üye
Poliesterin Tarihçesi
J.R.Whinfield ve J.T.Dickson 1939-1941 yılları arasında tereftalik asit ve etilenglikolün kondenzasyonu sonucu polietilen tereftalatı bulmuşlar ve bundan da poliester lifini üretmişlerdir. 2.Dünya savaşından sonra İngiltere’de I.C.I. firması Terylene ve Amerika’da Du-Pont firması Dacron lifini ilk ticari poliester lifi olarak piyasaya sürmüşlerdir.1950’li yıllardan sonra poliester lifi üretiminde büyük artışlar olmuş ve poliesterin modifiye edilmesi sonucu diğer çeşit lif türleri üretimi de hız kazanmıştır. 1960’lı yıllardan sonra yapılan bütün çalışmalar, poliesterin boyanması için gerekli boyarmadde, yeni boyama teknikleri,yardımcı kimyasal maddeler ve yeni modifiye poliester lifleri bulmak için yoğunlaştırılmıştır.
Poliester lif üretimi ile ilgili teknolojilerin artmasıyla ile birlikte dünya çapında gözle görülebilir bir üretim artışı yaşanmış ve uygulama alanında yünle karıştırılmaya en elverişli niteliklere sahip poliester lifleri, sentetik lifler arasında en çok üretilen ve tüketilen lifler arasında yerini almıştır.Poliester lifleri diğer liflerle yapılan karışımlara çok iyi uyum sağlamakta ve özellikle de pamuk, yün, viskos rayon ile çok iyi sonuçlar vermektedir.Bu karışımlardan elde edilen ürünler mükemmel özellikler veren popüler ürünler olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bütün bu iyi özelliklerin yanısıra; poliester lifinin sahip olduğu tutum ve kabarıklığın yün kadar iyi olmaması, yüksek derecede boncuklaşma eğiliminde olması, boyama ve baskı uygulamalarında parlak-derin koyuluktaki renklerin ve iyi derecede haslıkların elde edilebilmesi için yüksek derecede sıcaklık gerektirmesi poliester içeren mamüllerin üretimi sırasında karşımıza çıkan zorluklardır.
Poliester Lifinin Eldesi
Kimyasal olarak, polietilen tereftalatı elde etmenin en basit yolu tereftalik asit ile monoetilenglikol’ün direk reaksiyonu ve bunu takiben monomer (beta hidroksietil tereftalat)’ın polikondenzasyonudur. Kondenzasyon, her iki komponentin kendileri ile reaksiyon vermeyen bir çözücü ortamında, klorlu suyun katalizörlüğü altında ısıtılması ile meydana gelir. Polikondensat, beyaz renkli olup 256oC ‘de erir. Molekül ağırlığı 8000-10000’dir. Poliamid elyaf gibi erimiş kütlenin başlıklardan püskürtülmesinden sonra çekilerek uzatılmasıyla elde edilir.
Polietilen glikol tereftalat molekülü simetrik olduğu için kristalleşme yeteneği çok fazladır.Bunun sonucu olarak özgül ağırlığı 1,4 olan çok sıkışık yapı meydana gelir.Bu sıkışık yapı moleküller arasındaki Van der Walls ve Dipol kuvvetlerinin etkisinin artmasına, bu da elyafın çok sağlam, erime noktasının çok yüksek olmasına neden olur.
Elyafın daha hidrofil olup daha kolay boyanabilmesi için poliester, kristalleşme gücüne zarar vermeyen poliglikol karıştırılması araştırılmıştır. Poliglikol, elyafın sadece amorf bölgelerinde yer alır. Böylece elyafın hidrofilliği ve boyanma yeteneği artmış, erime noktası ise sadece 2oC düşmüştür.
Polietilen tereftalat ve tereftalik asit ise taş kömürü katranından veya petrol ürünlerinden üretilir. Son zamanlarda petrol ürünlerinden daha çok yararlanılmaktadır. Bu bakımdan polietilen tereftalat petro kimyanın önemli bir ürünü olmuştur. Günümüzde poliester lifleri pek çok ülkede değişik ticari isimlerle üretilmektedir. Örneğin İngiltere’de Terylene’den başka Trevira, Terlanka, A.B.D.’de Dacron’dan sonra Fostel, Almanya’da Diolen ve Trevira, İtalya’da Terital, Fransa’da Tergal, Hollanda’da Terlanka, Japonya’da Tetoran ve Türkiye’de Perilen ...gibi .Bu durum poliester grubunda yer alan liflerin genel bir isim altında tanımlanmasını gerektirmiş ve A.B.D. Federal Ticaret Komisyonu'nun önerisi benimsenerek “poliester lifleri” diye adlandırılması uygun görülmüştür.
Poliester lifleri kimyasal yapıları yönünden incelenecek olursa üç grup altında toplanabilir :
1.Polyethylene terephthalate (PET) lifleri
2.Poly-1.4-cyclolchexylene-dimethylene terephthalate (PCDT) lifleri
3.Yeni poliester lifleri
Poliester Lifinin Özellikleri
Poliester, ısı ile şekil almaya çok müsait, deformasyondan sonra eski halini alabilen bir liftir. Ayrıca poliester liflerinin yüzeyi pürüzsüz olup mukavemetleri üretim şekillerine göre değişir. Standart filament liflerde uzama 15-30 , stapel liflerde ise 30-50 arasında değişir. Inital modülleri oldukça yüksektir. Germeye karşı da direnç gösterirler. Poliester liflerinin aşınma özellikleri de yüksektir. Bu yüzden doğal liflerle karıştırılınca mamüllerin aşınma yetenekleri arttırılır. Bu lifler az miktarda su absorbe ederler ve rutubet, liflerin mukavemetine ve uzamalarına etki etmez. Kaynayan suda veya sıcak buharda tutulursa, polimer hidrolize olmaya başlayacağından fiziksel özelliklerinde yavaş yavaş bozulma gösterir. Ancak sıcaklığın etkisi uzun süre devam ettiğinde diğer birçok kimyasal ve bazı doğal liflere nazaran daha az etkilendiği görülür.
Poliesterin yumuşama noktası 260oC olup, 180oC de normal şartlarda ki mukavemetinin yarısına sahiptir. Genellikle güç tutuşur. Life tatbik edilen alev, erimesine sebep olur ve yumuşak bir alevle yanar, sert bir madde haline dönüşür. Poliester gün ışığına karşı da dayanıklıdır.
Yoğun asitlere (oksitleyici olmadıkça), seyreltik alkalilere (soğuk), hidrokarbonlara ve adi organik solventlere karşı nisbeten duyarsızdır.
Poliesterin Boyanması
Poliesterin en önemli problemlerinden biri boyanmasındaki güçlüktür. Lifler sıkı bir moleküler üstü yapıya sahiptir. Kristalin bölge, amorf bölgeden daha fazladır.Yapının sıkı olması nedeniyle boyarmaddenin girmesi zordur. Yaklaşık olarak 70-80oC civarındaki camlaşma noktası aşıldığında, liflerin amorf bölgelerinde yerleşmiş bulunan polietilen tereftalat makromoleküllerinde yalnızca etilen gruplarının hareketlilik kazanmaya başlamaları, daha büyük ve etkili olan benzen halkalarının ise ancak 110-120oC üzerinde ki sıcaklıklarda hareketlilik kazanmaları nedeniyle, poliester liflerinin standart kaynar flottelerle yeterli koyulukta boyanmaları mümkün olamamaktadır. Yapısında hidrofillik sağlayabilecek gruplar bulundurmadığı için hidrofob bir yapıya sahiptir. Liflerin yapısında boyarmaddenin bağlanabileceği anyonaktif veya katyonaktif bölgeler de bulunmamaktadır. Bütün bu zorlukları yenmek için poliester lifleri ısı, basınç ve yardımcı madde faktörlerini kullanarak şu koşullarda boyanabilmektedir :
· Uzun flottede, kaynama temperatüründe,carrier denilen difüzyon hızlandırıcı yardımcı maddeler kullanarak boyama,
· HT koşullarında ısı ve basınç faktörlerini kullanarak boyama,
· Termosol yöntemine göre yüksek ısılarda boyama.
Poliester liflerinin bu yöntemlere göre boyanması zor ve özel dikkat isteyen işlemlerdir.
Boyama işlemi şu ana adımlardan oluşur:
· Lif yüzeyine boya difüzyonu
· Boyanın lif üzerine absorpsiyonu
· Boyanın lif yüzeyinden lif içine difüzyonu
Boyanabilirliği arttırmak için lif üzerine olan boya difüzyon oranının artırılması gerekir. Lif üzerindeki difüzyon oranını arttırmak için ise :
· Boyama sıcaklığının artırılması,
· Boya likörü içine carrier ilavesi,
· Kısa zamanda uygulanan termofiks aksiyonu,
· 100oC üzerinde ıslak buharla işleme tabi tutulması gerekir.
Boyama işlemi boya moleküllerinin boya banyosu içinde çözünerek bu banyo içerisinde bulunan materyal üzerine transferi ile gerçekleşir. Bu prosesin sonunda lifler eşit şekilde boyanmış ve istenilen renk, arzu edilen haslık dereceleri ile elde edilmiştir. Boyama kondisyonu en ekonomik olan şartlar seçilir. Bu tür boya transferi, ortamda bulunan enerjide ki azalma sonucu kendiliğinden olur ve absorpsiyon için bir güç sağlar. Lif üzerine boya absorpsiyonu geniş anlamda lifin fiziksel ve kimyasal yapısına bağlıdır
J.R.Whinfield ve J.T.Dickson 1939-1941 yılları arasında tereftalik asit ve etilenglikolün kondenzasyonu sonucu polietilen tereftalatı bulmuşlar ve bundan da poliester lifini üretmişlerdir. 2.Dünya savaşından sonra İngiltere’de I.C.I. firması Terylene ve Amerika’da Du-Pont firması Dacron lifini ilk ticari poliester lifi olarak piyasaya sürmüşlerdir.1950’li yıllardan sonra poliester lifi üretiminde büyük artışlar olmuş ve poliesterin modifiye edilmesi sonucu diğer çeşit lif türleri üretimi de hız kazanmıştır. 1960’lı yıllardan sonra yapılan bütün çalışmalar, poliesterin boyanması için gerekli boyarmadde, yeni boyama teknikleri,yardımcı kimyasal maddeler ve yeni modifiye poliester lifleri bulmak için yoğunlaştırılmıştır.
Poliester lif üretimi ile ilgili teknolojilerin artmasıyla ile birlikte dünya çapında gözle görülebilir bir üretim artışı yaşanmış ve uygulama alanında yünle karıştırılmaya en elverişli niteliklere sahip poliester lifleri, sentetik lifler arasında en çok üretilen ve tüketilen lifler arasında yerini almıştır.Poliester lifleri diğer liflerle yapılan karışımlara çok iyi uyum sağlamakta ve özellikle de pamuk, yün, viskos rayon ile çok iyi sonuçlar vermektedir.Bu karışımlardan elde edilen ürünler mükemmel özellikler veren popüler ürünler olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bütün bu iyi özelliklerin yanısıra; poliester lifinin sahip olduğu tutum ve kabarıklığın yün kadar iyi olmaması, yüksek derecede boncuklaşma eğiliminde olması, boyama ve baskı uygulamalarında parlak-derin koyuluktaki renklerin ve iyi derecede haslıkların elde edilebilmesi için yüksek derecede sıcaklık gerektirmesi poliester içeren mamüllerin üretimi sırasında karşımıza çıkan zorluklardır.
Poliester Lifinin Eldesi
Kimyasal olarak, polietilen tereftalatı elde etmenin en basit yolu tereftalik asit ile monoetilenglikol’ün direk reaksiyonu ve bunu takiben monomer (beta hidroksietil tereftalat)’ın polikondenzasyonudur. Kondenzasyon, her iki komponentin kendileri ile reaksiyon vermeyen bir çözücü ortamında, klorlu suyun katalizörlüğü altında ısıtılması ile meydana gelir. Polikondensat, beyaz renkli olup 256oC ‘de erir. Molekül ağırlığı 8000-10000’dir. Poliamid elyaf gibi erimiş kütlenin başlıklardan püskürtülmesinden sonra çekilerek uzatılmasıyla elde edilir.
Polietilen glikol tereftalat molekülü simetrik olduğu için kristalleşme yeteneği çok fazladır.Bunun sonucu olarak özgül ağırlığı 1,4 olan çok sıkışık yapı meydana gelir.Bu sıkışık yapı moleküller arasındaki Van der Walls ve Dipol kuvvetlerinin etkisinin artmasına, bu da elyafın çok sağlam, erime noktasının çok yüksek olmasına neden olur.
Elyafın daha hidrofil olup daha kolay boyanabilmesi için poliester, kristalleşme gücüne zarar vermeyen poliglikol karıştırılması araştırılmıştır. Poliglikol, elyafın sadece amorf bölgelerinde yer alır. Böylece elyafın hidrofilliği ve boyanma yeteneği artmış, erime noktası ise sadece 2oC düşmüştür.
Polietilen tereftalat ve tereftalik asit ise taş kömürü katranından veya petrol ürünlerinden üretilir. Son zamanlarda petrol ürünlerinden daha çok yararlanılmaktadır. Bu bakımdan polietilen tereftalat petro kimyanın önemli bir ürünü olmuştur. Günümüzde poliester lifleri pek çok ülkede değişik ticari isimlerle üretilmektedir. Örneğin İngiltere’de Terylene’den başka Trevira, Terlanka, A.B.D.’de Dacron’dan sonra Fostel, Almanya’da Diolen ve Trevira, İtalya’da Terital, Fransa’da Tergal, Hollanda’da Terlanka, Japonya’da Tetoran ve Türkiye’de Perilen ...gibi .Bu durum poliester grubunda yer alan liflerin genel bir isim altında tanımlanmasını gerektirmiş ve A.B.D. Federal Ticaret Komisyonu'nun önerisi benimsenerek “poliester lifleri” diye adlandırılması uygun görülmüştür.
Poliester lifleri kimyasal yapıları yönünden incelenecek olursa üç grup altında toplanabilir :
1.Polyethylene terephthalate (PET) lifleri
2.Poly-1.4-cyclolchexylene-dimethylene terephthalate (PCDT) lifleri
3.Yeni poliester lifleri
Poliester Lifinin Özellikleri
Poliester, ısı ile şekil almaya çok müsait, deformasyondan sonra eski halini alabilen bir liftir. Ayrıca poliester liflerinin yüzeyi pürüzsüz olup mukavemetleri üretim şekillerine göre değişir. Standart filament liflerde uzama 15-30 , stapel liflerde ise 30-50 arasında değişir. Inital modülleri oldukça yüksektir. Germeye karşı da direnç gösterirler. Poliester liflerinin aşınma özellikleri de yüksektir. Bu yüzden doğal liflerle karıştırılınca mamüllerin aşınma yetenekleri arttırılır. Bu lifler az miktarda su absorbe ederler ve rutubet, liflerin mukavemetine ve uzamalarına etki etmez. Kaynayan suda veya sıcak buharda tutulursa, polimer hidrolize olmaya başlayacağından fiziksel özelliklerinde yavaş yavaş bozulma gösterir. Ancak sıcaklığın etkisi uzun süre devam ettiğinde diğer birçok kimyasal ve bazı doğal liflere nazaran daha az etkilendiği görülür.
Poliesterin yumuşama noktası 260oC olup, 180oC de normal şartlarda ki mukavemetinin yarısına sahiptir. Genellikle güç tutuşur. Life tatbik edilen alev, erimesine sebep olur ve yumuşak bir alevle yanar, sert bir madde haline dönüşür. Poliester gün ışığına karşı da dayanıklıdır.
Yoğun asitlere (oksitleyici olmadıkça), seyreltik alkalilere (soğuk), hidrokarbonlara ve adi organik solventlere karşı nisbeten duyarsızdır.
Poliesterin Boyanması
Poliesterin en önemli problemlerinden biri boyanmasındaki güçlüktür. Lifler sıkı bir moleküler üstü yapıya sahiptir. Kristalin bölge, amorf bölgeden daha fazladır.Yapının sıkı olması nedeniyle boyarmaddenin girmesi zordur. Yaklaşık olarak 70-80oC civarındaki camlaşma noktası aşıldığında, liflerin amorf bölgelerinde yerleşmiş bulunan polietilen tereftalat makromoleküllerinde yalnızca etilen gruplarının hareketlilik kazanmaya başlamaları, daha büyük ve etkili olan benzen halkalarının ise ancak 110-120oC üzerinde ki sıcaklıklarda hareketlilik kazanmaları nedeniyle, poliester liflerinin standart kaynar flottelerle yeterli koyulukta boyanmaları mümkün olamamaktadır. Yapısında hidrofillik sağlayabilecek gruplar bulundurmadığı için hidrofob bir yapıya sahiptir. Liflerin yapısında boyarmaddenin bağlanabileceği anyonaktif veya katyonaktif bölgeler de bulunmamaktadır. Bütün bu zorlukları yenmek için poliester lifleri ısı, basınç ve yardımcı madde faktörlerini kullanarak şu koşullarda boyanabilmektedir :
· Uzun flottede, kaynama temperatüründe,carrier denilen difüzyon hızlandırıcı yardımcı maddeler kullanarak boyama,
· HT koşullarında ısı ve basınç faktörlerini kullanarak boyama,
· Termosol yöntemine göre yüksek ısılarda boyama.
Poliester liflerinin bu yöntemlere göre boyanması zor ve özel dikkat isteyen işlemlerdir.
Boyama işlemi şu ana adımlardan oluşur:
· Lif yüzeyine boya difüzyonu
· Boyanın lif üzerine absorpsiyonu
· Boyanın lif yüzeyinden lif içine difüzyonu
Boyanabilirliği arttırmak için lif üzerine olan boya difüzyon oranının artırılması gerekir. Lif üzerindeki difüzyon oranını arttırmak için ise :
· Boyama sıcaklığının artırılması,
· Boya likörü içine carrier ilavesi,
· Kısa zamanda uygulanan termofiks aksiyonu,
· 100oC üzerinde ıslak buharla işleme tabi tutulması gerekir.
Boyama işlemi boya moleküllerinin boya banyosu içinde çözünerek bu banyo içerisinde bulunan materyal üzerine transferi ile gerçekleşir. Bu prosesin sonunda lifler eşit şekilde boyanmış ve istenilen renk, arzu edilen haslık dereceleri ile elde edilmiştir. Boyama kondisyonu en ekonomik olan şartlar seçilir. Bu tür boya transferi, ortamda bulunan enerjide ki azalma sonucu kendiliğinden olur ve absorpsiyon için bir güç sağlar. Lif üzerine boya absorpsiyonu geniş anlamda lifin fiziksel ve kimyasal yapısına bağlıdır