Karbonizasyon Nedir?
Karbonizasyon: Kirli yün liflerinde ağırlıklarının %5-40’ı kadar bitkisel artıklar bulunmaktadır. Pıtrak, diken, ot, yaprak ve yem artıklarından oluşan bu bitkisel kaynaklı maddelerin bir kısmı kirli yünün yıkanması sırasında uzaklaştırılabilmektedir. Başta pıtrak olmak üzere liflere gayet iyi tutunmuş maddeler yıkama ve mekaniksel işlemlerle uzaklaştırılamaz. Yündeki bitkisel artıkları uzaklaştırmak için yaptığımız kimyasal işleme karbonizasyon diyoruz.
Karbonizasyon, yıkanmış yüne (yapağıya) veya yünlü kumaşlara uygulanabilir. Yapağı karbonizasyonunun avantajı bitkisel artıklardan arınmış liflerin, iplik haline getirilmesinin kolaylaşmasıdır. Bunun yanı sıra pamuk veya viskon gibi selüloz lifleriyle karıştırılacak yünün de daha yapak halindeyken karbonizasyonu şarttır. Öte yandan yapak karbonizasyonunun daha pahalı olması ve karbonizasyon sonucu mukavemet kayıplarına uğrayan liflerden iplik yapımı esnasında verimin düşük olması nedeniyle kumaş karbonizasyonu da geniş bir uygulama alanı bulur.
Karbonizasyonun esasını, mamulün inorganik asitlerle veya ısıtılınca asidik özellik gösteren tuzlarla yüksek sıcaklıkta işlem görmesi oluşturmaktadır. Bitkisel artıklar, asidin etkisiyle karbon ve su oluşturacak şekilde pirolize uğrarken yün lifleri önemli bir değişikliğe uğramamaktadır.
(C6H10O5)n → 6nC + 5nH2O (H2S04 katalizörlüğünde)
Asit veya asit tuzu olarak, çeşitli bileşikler denenmiş ise de bugün için en çok sülfürik asit kullanılmaktadır.
İster yapak ister kumaş halinde olsun, karbonizasyon 5 adımdan oluşur:
1. Asit ile emdirme
2. Ön kurutma
3. Kurutma ve kömürleştirme
4. Ufalama ve toz dökme
5. Durulama ve nötrleştirme
Asit ile Emdirme
Asit ile emdirme %4.5-7’lik sülfürik asit çözeltisiyle yapılır. Uygun bir ıslatıcı kullanıldığı taktirde bu konsantrasyon %3-3.5′a kadar düşürülebilir. Kullanılacak ıslatıcının gerek soğuk gerek sıcak asidik ortama dayanıklı olması gerekir.
Yapak karbonizasyonunda liflerde bulunan bitkisel artık miktarı yüksek olduğundan genellikle %4-6′lık (3-5°Be), kumaş karbonizasyonunda ise %1.5-4.5′luk (1.5-4°Be) sülfürik asit çözeltilerinin kullanılması tercih edilir.
Yün liflerinin amfoter yapıları nedeniyle, asitlere belli bir afiniteleri olduğu ve yünün ağırlığının %4′ü kadar sülfürik asidi kimyasal olarak bağlayabileceği bilinmektedir. Bitkisel artıkların ise sülfürik aside bir afinitesi olmadığından, bunlar yün liflerine nazaran daha az asit almakta ve bunu yalnızca fiziksel olarak tutmaktadır. Bunların sonucunda, arzu edilenin aksine, kömürleşme adımına gelen liflerde bitkisel atıklara kıyasla çok fazla sülfürik asit bulunması sonucu ortaya çıkmaktadır.
Liflerdeki asit miktarının %5,5’ten fazla olması ise yün liflerinin zarar görmesine neden olmaktadır. Bu nedenle yapaklarda %8–10 kadar bir ağırlık kaybı söz konusu olabilmektedir. Bu nedenle yapılan araştırmalarda, yün lifleri tarafından alınabilecek maksimum sülfürik asit miktarına erişmek için gerekli sürenin uzun olduğu, bitkisel artıkların ise alabilecekleri maksimal asit miktarına bir dakikadan daha az bir sürede eriştikleri ortaya çıkmıştır.
%7–7.5′lik sülfürik asit çözeltisiyle 10–15°C’da 15–60 saniye süreyle yapılan bir asitleme klasik uzun süreli ılık asitlemelere göre daha iyi sonuçlar verir. Bu şekilde bir asitleme sonucu bitkisel atıklar %2.5′ten fazla, yün lifleri ise %5.5′ten az sülfürik asit aldıklarından kömürleştirme sırasında lifin zarar görme tehlikesi azalır.
Ön Kurutma
Asitleme teknesinden gelen yapak veya kumaşın üzerindeki flotte miktarı, bunlar kurutmaya girmeden önce bir ön kurutmadan geçirilerek, %40′lara düşürülmeye çalışılır.
Ön kurutma sıkarak veya santrifüjleyerek yapılabilir. Merdaneler arası sıkma kesiksiz çalışmayı sağlaması bakımından avantajlıdır. Ancak tek merdane çifti yeterli olmadığından ardarda iki merdane çiftinden geçirilmesi uygundur. Santrifüjleme kesikli bir çalışma olmasına rağmen iyi bir ön kurutma etkisi sağlar. Emme, sıkmaya nazaran daha pahalı bir işlemdir. Üstelik sıkma sırasında akan asit fazlası merdaneler altına koyulan eğik bir levhayla alınabilir.
Kurutma ve Kömürleştirme
Kurutma ve kömürleştirme, genellikle birkaç bölmeli bir kurutma makinasında birbiri ardınca yapılmaktadır. Makinanın ilk bölmelerinde daha düşük sıcaklıklarda çalışılmakta ve burada kuruyan mamul kömürleştirme bölmesinde 100°C’ın üzerindeki sıcaklıklarda ısıtılarak üzerinde asit bulunan bitkisel artıkların, su kaybedecek şekilde pirolize uğraması ve kömürleşmesi sağlanmaktadır.
Yün lifleri üzerindeki asit miktarı %5,5’ten az ise, kurutmanın yüksek sıcaklıklarda yapılması büyük bir tehlike oluşturmaz. Asit miktarı %5,5’i ne kadar aşıyorsa ve lifler ne kadar ince ise, kurutma sıcaklığı da o kadar düşük tutulmalıdır.
Yapılan araştırmalar yün liflerinin sülfürik asidin etkisiyle hidrolizinin ancak su mevcudiyetinde olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle nem %15′in altına düşünceye kadar hızlı bir hava akımıyla seri bir kurutma yapılmalıdır.
Kurutma bölgesinden çıkan yündeki nem miktarı %3-4′e kadar düşmüş olmalıdır.
Kömürleştirme genellikle 95–110°C aralığında 2-10 dakika ısıtılarak yapılır. Yündeki asit miktarı %5,5′ten az ise kömürleştirme sıcaklığı 140–150°C’a kadar çıkabilir. 3–4 dakika yapılan kömürleştirme sonucu bitkisel artıklar tamamen kömürleştikleri gibi kopma dayanımı da çok düşmemektedir. Ancak çok yüksek sıcaklıklarda sararma tehlikesi olduğu da unutulmamalıdır. Bu özellikle pastel boyanmış mamullerde önemlidir.
Ufalama ve Toz Dökme
Kömürleştirme bölgesinden çıkan yün lifleri bir taşıma bandıyla merdaneler önüne getirilerek, ağır öğütme merdaneleri arasından geçirilir. Sıcak ve kömürleşmiş olan bu bitkisel artıklar, kırılgan olduklarından merdaneler arasından geçerken ufalanmaktadır. Dişli tamburlu makinalarla taşınan yün bu arada döner bir elek levhaya bastırılmakta ve döküntüler düşmektedir.
Mamulün kuruluğu ve sıcaklığı ne kadar fazla ise, kırılganlık o kadar yüksek olmaktadır. Bu nedenle kömürleştirme bölmesinden çıkan sıcak ve kuru mamul hemen ufalama ve toz dökme işlemine geçilmelidir.
Kumaş karbonizasyonunda ise malzeme genellikle dört tane metal merdane çiftinden geçirilir.
Dinklenecek ve şardonlanacak kumaşlara ayrıca ufalama ve dökme işlemi yapılmayabilir. İnce kamgarn kumaşlarda ufalamanın dikkatli bir şekilde yapılması gerekir.
Nötrleştirme
Karbonizasyondan geçmiş yünün üzerinde %4–8 kadar sülfürik asit bulunmaktadır. Bu şekilde üzerinde asit ile depolanacak yün zarar göreceğinden, bunun nötrleştirilmesi zorunludur. Ancak karbonizasyonun hemen ardından, bekletmeden boyama yapılacak ise ve boyama asidik ortamda yapılıyor ise nötrleştirme yapmadan boyamaya geçilebilir.
Asit boyarmaddelerle yapılan boyamalar, boyarmaddenin tipine göre pH 3–6 arasında yapıldığından, karbonizasyondan çıkan mamulün ise pH’ı 2 civarında olduğundan, boyamaya alınmadan önce mamulün iyi bir durulama ve hatta kısmi bir nötrleştirmeden geçirilmesi gerekir. 1:1 metal kompleks boyarmaddeleriyle yapılan boyamalar ise yardımcı madde kullanılmıyorsa pH 1.9–2.1 arasında, kullanılıyorsa pH 2.2–2.4 arasında yapılmaktadır.
Boyama flottesinin pH ayarını zorlaştırmasına rağmen, nötrleştirme işlemine gerek kalmadığından ve dolayısıyla kimyasal madde (soda), su tüketimi ve yıkama makinalarının kullanımını azalttığından bu şekildeki çalışmalara sıkça rastlanır.
Karbonizasyon sırasında oluşan N→O peptidil dönüşmesi tersinir bir tepkimedir ve oluşan ester bağının büyük kısmı nötrleştirme sonucu (2/3′ü) eski durumuna dönüşmektedir. Arada nötrleştirme yapılmadığı takdirde dönüşme fırsatı bulamayan ester bağları, asidik ve sıcak boyama sırasında hidrolize uğrayabileceklerdir. Bu da makropeptid zincirlerinin kopması ve dolayısıyla lifin zarar görmesi sonucunu ortaya çıkarmaktadır.
Karbonizasyondan sonra çok iyi bir nötrleştirme ile bu zarar minimuma indirilir. Bu tepkime sadece karbonizasyonda değil, asidik bir işlemden sonra iyi yapılmayan nötrleştirme ve durulama işlemleri sırasında, özellikle de asitli yünün depolanması sırasında meydana gelir.
Karbonizasyondan sonra nötrleştirme için amonyak daha etkili olmakla beraber genellikle soda tercih edilir. Yalnız yün üzerindeki tüm sülfürik asidi nötrleştirmek için gerekli soda miktarı yüksek olduğundan ve açığa çıkacak nötralizasyon ısısı nedeniyle liflerin zarar görme tehlikesi artacağından sodayla nötrleştirmeden önce soğuk suyla bir ön durulama yapılmasında fayda vardır. Soda nötrleştirmesinden çıkan yünün üzerinde de soda artıkları vardır ve pH’ı 10.5 civarındadır. Bu nedenle bunun da son olarak iyi bir durulamadan geçirilmesi gerekir.
tekstilsayfasi.blogspot.com
