Beyazlatma Metodları

BEYAZLATMA METODLARI

Eğer bir renk üzerine düşen ışığın çok büyük bir kısmını geriye yansıtır ve özellikle sarı yönünde de çok az bir nüansa sahipse; ona beyaz denir. Beyazlık derecesinin arttırılması için dört yol vardır.

  • Ağartma
  • Çivitleme
  • Optik Beyazlatma
  • Beyaz Pigment Aplike Edilmesi

    Ağartma : Lirlerde ışık absorbe eden (liflere doğal rengini veren) pigmentlerin kimyasal maddelerle parçalanmasıdır. Buna ağartma denir. Ağartma ile elde edilen beyaz hafif sarı bir nüansa sahiptir. Aynı beyazlık derecesindeki (yani yansıtılan ışık miktarı aynı

olan) iki maddeden, hafif mavi bir nüansa sahip (yani çok az miktarda kırmızı-san ışık absorbe eden) olan örnek, hafif sarı bir nüansa sahip olan örneğe göre daha beyazmış gibi görünür.

    Çivitleme : Çivitlemenin esası, beyaz tekstil malzemesinin çivit boyarmaddesi ile çok hafif mavi veya kırmızı nüansa boyanmasıdır. Aslında çivitlemede beyazlık derecesinde bir artma olmayıp, mavi-viyole nüansh boyarrnaddelerle kirletmenin sonucu olarak sardık etkisi kırılmakta ve sübjektif olarak değerlendirmede göz yanılgıya düşerek, çivitli beyazı daha beyazmış gibi görmektir. Çivit ile muamele sonucunda mamulün çok az miktarda mor-mavi ışınları absorbe edişine (soğurmasına) ek olarak, yeşil-san-kırmızı ışınlar da az miktarda absorbe edilir. Mavi boyarmadde nedeniyle sarı ışınların (550-600 nm) absorbsiyonu en fazla olmaktadır. Böylece yansıyan ışınlarda hafif mavimtrak bir nüans görünmektedir. O halde çivitleme sonunda yansıyan ışınlana toplam miktarında bir azalma olmaktadır. Burada esasında beyazlık derecesi bir miktar düşmektedir. Fakat bütün bunlara rağmen insan gözü yanılarak, hafif mavi bir nüansa sahip beyaz elde edildiğinden, bunu hafif san nüansa sahip beyaza göre daha beyaz görmektedir.


Şekil 1: Normal beyazlatılmış, hafif, kuvvetli çivitlenmiş ve optik beyazlatılmış beyazların remisyon eğrileri.

    Optik Beyazlatma: Optik beyazlatma işleminde kullanılan optik beyazlatıcılar ise UV-bölgedeki ışınları absorbe edip, mavi bölgede floresan ışığı olarak tekrar yansıtmaları nedeniyle beyazlık üzerinde gerçekten çok etkili olmaktadırlar. Yani beyazı gerçekten daha beyaz yapmaktadırlar. Optik beyazlatıcılar doğal ve sentetik beyaz liflerde mavi nüanslı floresan ışık yardımıyla lif üzerindeki sanlığı beyazlık derecesinde herhangi bir azalmaya meydan vermeden yok etmektedirler.

    Ayrıca optik beyazlatıcılar yardımıyla insan gözünün görebildiği spektrum bölgesine kaydırılan morötesi ışınlar en çok 430-480 nm’deki alana kaydıklarından ve bu alan da maviye ait olduğundan, yansıyan ışınlar mavimtrak bir nüans da kazanmaktadırlar. Bu suretle de beyazın daha da beyaz görünmesini sağlamaktadırlar.

Şekil 1′ de aynı beyaz bir mamulün normal beyazlatıhmışhafif ve kuvvetli çivitlenmiş ve optik beyazlatılmış hallerindeki remisyon eğrileri görülmektedir. Optik beyazlatıcılar sayesinde duru, mavi nüanslı ve göz tararından ideal beyaza göre daha beyaz görünen beyazlar elde edilir.

    Beyaz Pigment Aplike Edilmesi : Bu yöntem genellikle kağıt ve kaplamalarda uygulanır. Esası, kağıt veya kaplama yüzeylere beyaz pigment maddelerin aktarma, sürme, püskürtme, emdirme gibi yöntemlerle aplike edilmesine dayanmaktadır.

    Prensip olarak beyazlık derecesinin arttırılması için parlaklığın arttırılması ve sarılığın azaltılması gerekir. Beyazın parlaklığı ne kadar fazla, sarı nüansı ise ne kadar az ise, beyazlık derecesi o kadar yüksektir. Beyazlarda beyazlık derecesinin objektif olarak bir sayı ile ifade edilmesi istenir. Bu da beyazlık derecelerinin formüllerle hesaplanması ile mümkündür. Bu~ güne kadar beyazlık derecesini görsel yollarla veya hesap yoluyla değerlendirmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Beyazlık derecesinin rakamlarla ukde edilebilmesi için beyaz malzemenin önce refleksiyon değerlerinin ölçülmesi gerekmektedir. Daha sonra ölçüm değerlerini çeşitli formüllerde kullanmak suretiyle beyazlık derecesi hesaplanır

Pamuk Önterbiyesinde Amaçlar

        Pamuk önterbiyesinin amacı “boyama, baskı ve/veya bitim proseslerinde bütün gerekleri sağlayacak kumaşın verilmesidir”. Proses güvenirliği, değişik pamuk tiplerinde bile tekrarlanabilirlik, haşıl bileşiminden bağımsız olarak uygulanabilirlik, mümkün olduğunca çok sayıda farklı mamül ile kullanılabilme kapasitesi ve avantajlı maliyet-performans oranı; bütün bunların hepsi modern ön terbiye proseslerinde ön koşullardır.

Proses Araştırması

        Üç aşamalı muamele standart proses olarak tanımlanmaktadır. Yakmadan sonra enzimatik haşıl sökme, alkali parçalama ve peroksit ağartma prosesleri gelir. Merserize veya kostikleme proses aşaması genelde ön terbiye prosesinde herhangi bir noktada yapılabilir. Hamdan merserize prosesinde, ham kumaş üzerindeki maddeler nedeniyle çözeltinin kirletme tehlikesi vardır. Beyazlık kaybı derecesi çok ağartılmış kumaşların merserizasyonunda göz önünde tutulmalıdır.

    Haşıl sökme prosesi, her ne kadar kontinu kumaş akışını engelleme gibi bir deavantaja sahip olsa da, genellikle yakma prosesinden sonra pad-batch olarak yapılmaktadır. Pad-steam makinasının yüksek yatırım maliyeti, buharlama prosesinde enzimatik haşıl sökmenin gerçekleşmesini önleyen ana nedendir.

    Bu üç kademeli prosesler ile, çok yağlı ham bezlerde bile, beyazlık ve emicilik açısından tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir. Düşük kimyasal madde konsantrasyonu nedeniyle, elyafın zarar görme riski çok azdır. Yabancı maddeler dahil olmak üzere, her tip haşıl maddesi en iyi şekilde uzaklaştırılmıştır. Aynı zamanda bu üç kademeli uygulamalar, her kademeden sonra üç yıkama prosesinin olması nedeniyle olmasa da, yüksek oranda proses güvenirliği ve tekrarlanabilirlik sunmaktadır.

    Genel olarak kontinü pad-steam prosesleri çok düşük flötte oranları -0.7:1, maksimum 1.3:1- ve durulamada düşük su tüketimi ile ayrıcalık kazanmaktadır. Bu unsurlar ekonomik proses için ön koşullardır.

    Bu nedenle, pratikte kontinu proses, kimyasal reaksiyon yüksek flötte konsantrasyonunda olduğu için, dikkate değer zorluklara neden olmaktadır. Bu kontinu uygulamalar ile kombinasyon prosesleri yaratılabilir. Bu prosesler genellikle makina parkı, metraj ekipmanı ve monitör sistemlerine yapılan yatırımın minimize edilmesi ve tasarrufun maksimum olması gereği nedeniyle uygulanır.

Kombinasyon Prosesleri

        Kontinu ön muamelede proses çevrimini rasyonelleştirmek için gösterilen çabaların başlangıcında klasik üç kademeli prosesler iki-aşamalı prosesler şekline kısaltılmıştı. Teknolojideki önemli gelişmeler sayesinde (fazla sayıda ekleme uygulaması ekipmanı, hassas kumaş katlama sistemine sahip kombinasyon buharlayıcılar, programlanabilir otomatik metraj sistemleri), ve aynı zamanda kimyasal madde üreticilerinin çok etkin ürünler geliştirmesinin sonucunda bu çabalar artan şekilde başarı kazanmaktadır. Bugün, hassas kumaş muamelesi (daha düşük zarar görme faktörü) sayesinde, kısa süre önce olası olmadığı düşünülen sonuçlar sağlanmaktadır. Bu açıdan sevilmeyen silikatların kullanımı elimine edilebilir.

Bu proses aşamalarında yapılan tasarrufun avantajları:
– daha düşük yatırım maliyeti
– makinalar için daha az yer ihtiyacı
– enerji ve temiz su maliyetinden elde edilen tasarruf
– kısa kumaş uzunluğunda daha fazla esneklik

Sonraki “Mega-Ağartma” Prosesi ile Enzimatik Haşıl Sökme

        İki-aşamalı proses, yani “Mega-Ağartma” prosesi ile yapılan enzimatik haşıl sökme, için ilk opsiyon dünyada zaten geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ön terbiyeci, haşıl maddesi ile ilgili hiçbir şey yapamadığı ham kumaş tedariki ile karşı karşıyadır. Dokuma işletmelerinin de hem maliyeti düşürerek hem de mümkün olan en yüksek verimlilikte çalışması gerektiği için ucuz haşıl maddelerinin satın alınmasında bu haşılın uzaklaştırılmasında karşılaşılacak zorlukların sonuçları göz önüne alınmamaktadır. Üstelik terbiyeciye haşıl formülünde yapılan değilşiklikler her zaman bildirilmemektedir. Avrupa’da çok uzun bir süre için en çok kullanılan haşıl sökme prosesi, kumaşın yakmadan sonra normal şekilde emdirildiği pad-batch metoduydu.
Yüksek sıcaklığa dayanımlı enzimlerin sunulmasıyla birlikte flötte banyosu ve emdirme banyosunun sıcaklıkları reservasyon olmadan arttırılabildi, bu sayede haşıl tabakasının daha hızlı şekilde ıslanması ve şişmesi sağlandı. Depolamada daha stabil olan bu yüksek sıcaklığa dayanıklı bakteri amilazları aynı zamanda kontinü buharlayıcılarda ve kontinu yıkama makinalarında veya daldırma ekipmanında kontinü pişirme için özellikle kısa süreli prosesler için uygundur.

    75 gr/l’lik dekstrin, yani bozunmuş nişasta, doymuş bir çözelti olduğu için yüksek yıkama sıcaklığı önemlidir. Özellikle ilk yıkama banyosu yeterince sıcak değilse, bu bozunmuş nişasta koyulaşır. Pirinç nişastaları için en az 95°C sıcaklık gereklidir, patates nişastası için ise pıhtılaşmayı önlemek için 75°C’den yüksek bir sıcaklık yeterlidir.

Enzimatik Parçalama

        Peroksit ağartma yapabilmek için enzimatik haşıl sökmede, bu aşamayı önemli bir nişasta bozunumu fonksiyonu olarak değerlendirmek için, temizleme veya “ekstraksiyon” etkisi sağlamak amacıyla eskiden beri çaba gösterilmiştir. Birçok durumda, etkin kompleks bağlayıcıların kullanımıyla, bu etki, enzim ile birbirine uymaması nedeniyle, haşıl sökme maliyetindedir.
Sonuç, alışıldık iyi özelliklerin korunması için daha çok enzim ürünlerinin kullanılması için oluşan baskıdır; yakın zamanda, bazı dispersleme kompleks yapıcı maddelere ait kimyasal sınıfların kullanımı ile bu olumsuz etkinin azaltılabileceği görülmüştür.
pH ile, doğal enzim ürünü tarafından uygulama alanı ile ilgili olarak belli bir sınır konmuştur ve seçilmiş enzim ürünleri ile 4.5’un altında kalmamalıdır. Ekolojik açıdan önemli olan fosforlu bir formül sisteminden kaçınılabilmesidir. Fosfat ve fosfonat kullanımından vazgeçilebilir.
Yeni “Invatex ED” gelişiminde bu gerekler göz önüne alınmıştır. Bu enzimatik haşıl sökme genellikle pad-batch uygulaması şeklinde gerçekleştirilmektedir. Aynı zamanda kısa süreli pad-steam veya gerçekte baskıdan sonra yıkama için geliştirilen Benninger’in Ben-Injecta makinasında da haşıl sökmek mümkündür. Yüksek sıcaklık ve türbülans ile birlikte buhar ve su, yüksek moleküler maddelerin hayret verici şekilde hızla uzaklaştırılmasını sağlamaktadır.

“Mega-Bleach” Pad-Steam prosesi

        Anlatılan “Mega-Bleach” kombinasyon prosesi tercihen entegral yüksek eklemeli flötte uygulaması yapılan makinalarda kullanılmaktadır. Pratik olarak bütün üreticiler, dizaynı nedeniyle minimum flötte miktarında çalışan ve neredeyse anında denebilecek kadar hızlı şekilde formül değişimini olası kılan avantajlara sahip emdirme makinaları denemişler ve test etmişlerdir. Hafıza programlı sistemler tarafından kontrol edilen bu formül değişiklikleri, özel bir ham kumaşa veya bir mamüle göre formülün ayarlanmasında çok daha fazla hassaslık sağlamaktadır.
Artık flötte yönetimi de 10-300 l.lik “tekne içeriği” ile çok daha kolay çözümlenmektedir. “Kısa flötte oranlı emdirme” uygulandığında büyük bir öneme sahip konu şüphesiz ki giren suyu alınmış kumaş ile tatbik ünitesindeki kimyasal flötte arasındaki flötte değişimidir. Özellikle asgari tatbik bölgesine sahip ünitelerde flötte değişim oranının sıfır civarında olduğunu ve formülün uygulama flöttesinin litresi başına değil de gr veya ml/kg bazında hazırlandığı sürece, sonuçta besleme ve hazırlık banyosu konsantrasyonlarının aynı olması gerektiğini hesaba katılmalıdır.

     “PreMatic DOS” bilgisayar programı bu unsurları gözönüne alır ve ek olarak makinaya giren kumaş üzerinde önceki proseslerden kalan artık kimyasalların aritmetik hesabını tutma olanağını sunar. Hazırlık banyosu ve besleme banyosunun konsantrasyonlarını hesaplama, formüllerin saklanması, metraj miktarının hesabı ve ön terbiye prosesleri için maliyet tahminleri bu programın pratik kullanımı için sunulan ek olanaklardır.
Alkali kaynatma ve peroksit ağartmanın birleştirildiği alkali pad-steam-ağartma prosesleri edinilen tecrübelere göre, tohum kabukların, yaprak ve çiğit kalıntıları gibi yabancı maddelerin tamamen giderilmesi için ve kontinu boyama prosesinde kabul edilebilir ve tekrarlanabilir emicilik düzeyi elde etmek için yüksek miktarda kostik alkali içerir.
%100 NaOH’ın 25 g/kg’lık konsantrasyonu uygulamaya konmuştur. Ağartma proses birimi, peroksit bozunmasını ayarlamak için kontrol sistemleri, ağartma maddesi kaybını ve elyafın zarar görmesini önlemek amacıyla harekete geçirici güçler oluşturmak zorundadır.
Peroksit ağartma proses biriminin “Tinoclarite” serisindeki en son gelişmeler hem ağartma sistemi için gerekli “stabilizasyonu” sağlamakta hem de oksijenin ağartmada aktif formunun ayarı ve oluşumuna da katkıda bulunur. Aynı zamanda, ağartmada aktif olmayan ve zarar verici oksijenin serbest kalmasına neden olan istenmeyen paralel katalitik reaksiyonlar bastırılır. Ek olarak, kimyasal konstrüksüyonları bazında, yeni peroksit apartma proses birimleri dikkat çekici şekilde birleştirici, kompleks yapıcı etkiye sahiptir, bu etkiler de özellikle alkali ön-aşaması olmayan bu tip proseslerde yararlıdır.

    Bu açıdan, boyama ve baskı için ve kumaş kalitesine bağlı olarak, beyaz için de bazı sonuçlar beklenmektedir. Düşürülmüş alkali parçalama emdirme-buharlama muamelesi aşaması için arttırılmış flötte alımı ve kimyasal konsantrasyonlar sayesinde denge sağlamaya çalışıyoruz. Temizleme etkisi arttırılmış flötte beslemesi ile iyileştirilmelidir. Kat izlerinin oluşma tehlikesi pad-steam alkali parçalama prosesi ile kıyaslandığında azaltılmış alkali konsantrasyonu ve arttırılmış flötte beslemesi ile azaltılmaktadır.

    Birçok ön-muamele prosesi için olduğu gibi, “MegaBleach” ile elde edilecek sonuç da sıcaklığa, kimyasal konsantrasyona ve süreyi etkileyen parametrelere bağlıdır. Pad-steam prosesinde doymuş buhar koşullarında sıcaklık 100°C olarak belirlendiği için, diğer parametreler laboratuvar koşullarında değiştirildi ve test edildi. Değişen NaOH miktarının beyazlık derecesi üzerinde etkisi olmadığı görüldü. Bu yüksek alkali konsantrasyonlarında çalışılmasına rağmen, elyafın gördüğü zarar için referans ölçü olarak DP değerinin de gösterdiği gibi, bu proses çok hassas bir ağartma prosesidir.

    Bu yüzden, her kumaşın kalitesine bağlı olarak, 15 ila en fazla 25 g/kg’lık kostik soda miktarları önerilmektedir. Bir taraftan bu miktar, sıcak peroksit ağartması için alışılmadık şekilde yüksek alkali miktarıdır, diğer taraftan ise ayrı olarak alkali pad-steam muamelesinin yapıldığı üç-aşamalı proses ile karşılaştırıldığında %50 civarında NaOH tasarruf edilmektedir. Bu da yine atıkdaki azaltılmış tuz yüküne bağlanabilir.

    Etki eden parametre olarak hidrojen peroksit ortalama alkali miktarı ile incelendi. Beklenen şekilde beyazlık derecesi peroksit miktarı ile paralel olarak iyileşebilmektedir. En yüksek peroksit miktarında, aynı zamanda elyafa zarar vermeden, çok yüksek beyazlık derecesi elde edilebilmektedir.

    Etki eden faktör olarak süreyi göstermek için ortalama peroksit miktarları kullanıldı, sonuçta 10 ile 20 dakika bekleme süresi arasında beyazlık derecesinde büyük bir fark görüldü. Buharlama süresini uzatarak, çok uzun bekleme süresinde kötüleşmeye başlamadan önce, beyazlık derecesi daha da optimize edilebilmektedir. Tekrar ıslanabilirlik daha sonra yapılan kontinu boyamada bile iyidir.

     Bu örnekte, elyaf tamamen temizlendiği için, suda çözünme miktarı çok düşüktür.
Beyaz bir malın boyanması için beyazlık derecesi çok yüksektir. Ön proses görmüş kumaşın DP değeri iyidir, 0.2’den az olan zarar görme faktörü çok hassas ağartma prosesi yapıldığını ortaya koyar. Aradaki zamanda büyük miktarda pratik tecrübe kazanılmıştır. Bu prosesde, bütün aksi iddialara karşın, katalitik zarar, peroksidin “Invatex OD” ile kullanımı sonucu, çok az olarak tanımlanabilir.

“Flash-Steam” Ağartma Prosesi

        1987’deki ITMA’da teknik kökenli insanlar tam olarak hayrete düştü. Pamuklu ham kumaşın tek prosesde haşılının söküldüğü, yıkandığı ve ağartıldığı buharlama prosesini gördüler ve bütün bunlar inanılmaz derecede kısa bir proses süresinde, 60 saniyeden daha az bir zamanda gerçekleşti. Dizayn özellikleri açısından daha önceki prototip makina bazı hatalara sahipti, bu hatalar şöyle tanımlanıyordu: etkin homojenlik olmaması, yabancı maddeleri tamamen temizleyememesi, %100 pamuk, çok kirli mamullerde tam beyazlık sağlayamaması.
Dört yıl sonra, Kleinewefers “Raco-Yet” makinası ile bu düşünceyi çok geliştirilmiş bir forma dönüştürdü. Bu makinada da arttırılmış flötte alımına doğru bir eğilim görülmekteydi ve %130 civarında ayarlanmıştı. “Flash-Steam” prosesinin ana prensibi ham kumaşın veya önceden haşılı sökülmüş mamulun boyama için beyazlık sağlama amacıyla 2 ila 4 dakika ön prosese tabi tutulmasıydı. Bu kısa süreli pad-steam prosesi kontrollü kumaş beslemesi halinde gerçekleştirilir.
İki bileşkenli karıştırma düzelerine sahip “Raco-Yet” makinasında kimyasallar direkt olarak düze çıkışında buhar ile karışır, ürün eni boyunca püskürtülür veya klasik emdirme bölümünde proses uygulanır.

     Yüksek kimyasal madde konsantrasyonuna sahip “Flash-Steam” formüllerinin beslemede 3-5 katı arttırılamayacağı gerçeği yaştan yaşa prosesde problem olacağı anlamına gelmez. Sadece iki bileşenli dozaj -ideal durum tek bileşenli dozajdır- gerekmektedir. Önceden temizlenmiş dokuma kumaş (önceden yıkanmış veya haşılı sökülmüş) daha iyi sonuç vermekte veya “Flash-Steam” kimyasal madde konsantrasyonunu azaltmaktadır.

   Pratik sonuçlar

      – %100 pamuk, 380 g/m2, nişasta/akrilat haşıl
Reçete:
– 25 ml/kg “Tinoclarite FS”
– 55 ml/kg NaOH %50
– 60 ml/kg peroksit %50

   doymuş buhar koşullarında 100 C’da 2 dakika buharlama süresi

        Bu önemli örnek, sadece bir tane sıcak su pasajından sonra 2 dakika ön prosese tabi tutulan ortalama ağırlıktakinden biraz daha ağır olan ham pamuk için uygun haşıl sökme ve beyazlık derecesi sağlamaktadır. Daha sonra yapılan kontinu boyama prosesinde tekrar ıslanabilirlik değerleri dikkat çekicidir. Yüksek kimyasal madde miktarlarına rağmen, haşılı sökülmemiş, ağır pamuklu dokuma kumaşta kısa bekleme süresi sonucunda malzeme çok hassas şekilde ön prosese tabi tutulmaktadır.

    Dokuma polyester/pamuk kumaşın aynı koşullarda ön prosesinde nişasta haşıl tamamen uzaklaştırılmaktadır. Burada da emicilik, beyazlık derecesi DP değerleri açısından çok iyi sonuçlar elde edilmiştir.

Farklı kombinasyon proseslerinin karşılaştırılması

        “Flash-Steam” prosesi buruşmaya karşı hassas dokuma kumaşlar için özel bir çözüm sunmaktadır. Ham kumaşa tamamen tek aşamalı bir proses şeklinde uygulanabilir. Tek aşamada tam beyazlık beklenemeyeceği için bu proses pad-batch soğuk peroksit ağartma ile karşılaştırılabilir. Uygun şekilde adapte edilmiş bir formül ile, prosesler haşıl bileşiminden bağımsız olarak gerçekleştirilebilir ve katalitik zarar riski çok azdır.

    Sıcaklık, bekleme süresi, emicilik ve güç ihtiyacı parametrelerinde ve bekleme süresini korumada aksaklık olması durumunda güvenirlik açısından iki proses arasında belirgin zıtlıklar bulunmaktadır.

    Belirtilen prosesler kimyasal madde maliyeti açısından laboratuvarda birbiri ile karşılaştırılmıştır. “Mega-Bleach”, “Flash-Steam” ve pad-batch soğuk peroksit ağartma proseslerinde ek proses aşamaları olmadan her durumda tam beyazlık elde etmek mümkün olmadığından boyama için beyazlık-pad-batch soğuk peroksit ağartmada mümkün olan şekilde ayarlanmıştır. Beyazlık derecesi, haşıl sökme derecesi ve tekrar ıslanabilirlik sonraki kontinu boyama için en azından yeterlidir. Formüller beyazlık derecesi her durumda karşılaştırılabilir olacak şekilde ayarlanmıştır. Maliyetler oksidatif alkali parçalama ve peroksit ağartma işlemlerinin kombinasyonunun diğer bütün proseslerden daha ekonomik olduğunu göstermektedir.

    Maliyet açısından “Flash-Steam” prosesi parti emdirme soğuk peroksit ağartma ile karşılaştırılabilir. Haşıl sökme + “Flash-Steam” prosesi kombinasyonunda kısa bekleme süresi ve aynı zamanda artan proses güvenirliği daha yüksek kimyasal madde maliyetine neden olmaktadır.

ISLATICININ YAPISI

    Deterjanlar kompleks yapı sentetik yapı maddelerdir. Sabun ve deterjanların kimyasal yapısı çok farklı olduğundan temizleme işlevindeki etkileri de farklıdır. Sabun asidik ve sert sularda etkili değildir. Sert sudaki Ca+2 ve Mg+2 ile (C 17H35COO) 2Ca oluşur ve çöker) bir çökelti oluşturur. Buna karışık deterjanlar bu tip sularda etkilidir.

    Yüzey aktif madde (sürfaktan) ismi sabun, deterjan, emülsiyon oluşturan maddeler, ıslatıcı maddeler için kullanılan genel bir isimdir. Deterjanlar, herbiri temizlemede ayrı bir görev yapan, pek çok maddenin çok kompleks bir karışımdır. Yüzey aktif maddeler veya sürf oktanlarla ilgili modern kavram, sabunlan, deterjanları, emülsif iyonları, ıslatıcı maddeleri ve girme (penetrasyon) maddelerini kapsamaktadır. Bütün bunlar, birbirleriyle temasta olan iki faz arasındaki yüzey tabakasının özelliklerini değiştirerek, aktifliklerini sürdürürler. Yüzey aktif maddelerin pek çoğu, molekülün bir ucunda suyu çeken (hidrofilik) ve diğer ucunda suyu iten (hidrofobik) bir grup bulundururlar. Deterjanlar, kirleri uzaklaştırmada etkin olan bu özelliklere, fazlasıyla sahiptirler. Hafif ve ağır iş deterjanları olarak sınıflandırılırlar.

    Yüzey Aktif Maddelerin Sınıflandırılması: Yüzey aktif maddelerinin hidrofobik kısmı genelde 8-18 karbon içeren düz veya az dallanmış zincirdir, bazı hallerde zincirdeki bazı karbon atomlarının yerine benzen halkası geçmiştir. Örnek olarak C12H25 (dodesil) ve C12H25C6H4 Yüzey aktif maddenin içerdiği hidrof ilik grup çok farklı olabilir. Hidrof ilik grubun yapısına göre yüzey aktif maddeler;


Yüzey aktif madde olmak üzere sınıflandırılabilir.

Anyonik deterjanlar sulu çözeltide – iyon içeren yüzey aktif maddelerdir.


Katyonik ıslatıcılar, çözeltide pozitif yüklü iyon veren yüzey aktif maddelerdir.



İç tuz yapısındaki ıslatıcıların yapısı


iyonik olmayan ıslatıcıların yapısı


ISLATICILARIN HAM MADDELERİ

    Büyük hacimlerde yüzey aktif organik bileşikler sabun ve deterjan üretiminde kullanılırlar. Lineer alkilbenzen sulfonat (LAS) ve yaş alkolü sülfatı, bunlara örnek oluştururlar ve yüz milyonlarca kilo üretilirler. Aynı durum, sabunların ana maddesi olan yaş asitleri için de doğrudur. Bu amaçla oleum, sud kostik, çeşitli sodyum fosfatlar ve ürün asırlısının %3 veya daha azını oluşturan, çok sayıdaki katkı maddelerin büyük bölümü satın alınır.

    Köpük Ayarlayıcı Maddeler : Bu maddeler ya köpüğün sabit kalmasını veya köpüğün azalmasını sağlarlar. Genellikle yüzey aktif madde ile birlikte kullanılırlar. Bu maddelerin ortak bir kimyasal yapısı yoktur. Genellikle her bir yüzey aktif madde için özel bir köpük ayarlayıcı kullanlır. Köpüğün kalıcı olmasını sağlayan maddelere örnek olarak, laurik etanolamit, alkilbenzen sulfonat ve laurik alkol-alkilsülfat verilebilir. Köpük azaltan maddeler genellikle hidrofobik maddelerdir. Bunlara örnek olarak da uzun zincirli yağ asitleri, silikonlar ve hidrofobik iyonik olmayan yüzey aktif maddeler verilebilir.

    Deterjanın Etkisini Artıran Maddeler : Bu amaçla daha ziyade sodyumtripolifosfat gibi kompleks fosfatlar kullanılır. Bu maddeler suda bulunan ve sertlik veren Ca+2 ve Mg+2 iyonlarını komleks oluşturarak bağladıklarından çökmeleri önlenmiş olur. Ayrıca suya geçmiş olan kirlerin çamaşır üzerine tekrar çökmesine mani olurlar. Kompleks polifosfatlar kullanılarak hazırlanmış bir deterjanla, karışım oranlarının iyi olması halinde iyi bir temizleme sağlanır. Deterjan etkisini artırdıklarından, deterjan maliyetini düşürürler. Deterjanların bileşiminde, yüzey aktif madde, köpük ayarlayıcı ve yüzey aktif maddenin etkisini artıran maddeler yanında %3 oranında katkı maddeleri de bulunur.

Deterjan Katkı Maddeleri : Korozyon inhibitörü olarak kullanılan sodyum silikat (Na 2SiO3 ), çamaşır makinesinin metal kısmına ve tabakları korur.

    Benzotriazol, Alman gümüşü gibi metalleri korur. Korozyon inhibitörlerinin etkisini artırır. Karboksimetil selüloz, tekrar çökmeyi önlemek için kullanılır. Kumaşın parlak olmasını sağlamak için UV ışığı görünür ışığa çevrilebilen floresan maddeler kullanılır: Mavileştiren maddeler, kumasın sararma yatkınlışını önler. Ultramarin mavisi (çivit) gibi maddelerdir. Peroksijen yapılı artıcılar, yüksek sıcaklıkta etkili bileşiklerdir.

Parfüm: Sabun ve deterjan endüstrisi en fazla parfüm kullanılan endüstrilerdir.

YIKAMA ENDÜSTRİSİNİN TARİHİ

    Sabun endüstrisi olarak bilinen, yıkama endüstrisinin kökleri geçmişte 2000 yıl öncesine kadar uzanır. Pompeii kazılarında bir sabun fabrikasına rastlanmıştır. Bunlarla birlikte, pek çok sayıdaki kimyasal ham maddelerinde temelden bir değişme olmamıştır. 1940 ve 1965 yılları arasında, sabun gereksinmesinin %80’ini deterjanlar karışlamalardır. 1975’lerde bu gereksinme %80’in üzerinde yeni deterjanlar tarafından sağlanmış bulunmaktadır. Bu deterjanlar, üretimleri için tamamıyla farklı yeni ham maddelere ve reaksiyonlara gereksinme duymaktadırlar.

    Sabunun kendisi hiçbir zaman gerçekten bulunmamıştır. Fakat yağsı maddeler ve alkali karışımlarından yavaş yavaş geliştirilmişlerdir. Pliny the Elder, birincin yüzyılda sert ve yumuşak sabunun her ikisinin de üretildiğine değinmektedir; fakat on üçüncü yüzyıla gelinceye kadar sabun, bir endüstri olarak adlandırılacak miktarda üretilmemiştir. 1800 öncesine kadar sabunun, yağ ve alkalinin mekanik bir karışımı olduğu sanılmaktaydı; bundan sonra bir Fransız kimyacısı olan Chevreul, sabun oluşumunun gerçek bir kimyasal reaksiyon olduğunu göstermiştir.

    Domeier aynı süre içerisinde, sabunlaştırma karışımından gliserinin kurtarılması konusundaki araştırmasını tamamlamıştır. Leblancın sodyum klorürden ucuz sodyum karbonat üreten önemli buluşuna kadar, sabun üretimi için gerekli alkali, odun külünün kaba bir şekilde ekstraksiyonu veya doğal kalevi sulardan, örneğin Nil nehri gibi, evaporasyonla üretilmekteydi.

    Sabun yapımında uygulanan temel proses 2000 yıldan bu yana değişmemiştir. 8u yöntemde, katı ya da sıvı yağlar parti parti (süreksiz) olmak üzere bir alkali ile sabunlaştırılmakta ve sonra, karışıma tuz katılarak, sabun karışımından ayrılmaktadır. Fabrika işletilmesinde karşılaşılan başlıca değişmeler, katı ve sıvı yağların ön işlemlere sokulmaları ve hazırlanmış sabunun, Örneğin püskürtme ile, kurutulması olmuştur. Hidroliz, hidrojenasyon, sıvı-sıvı ekstraksiyonu ve çeşitli katı ve sıvı yağların solventten kristalizasyonu, daha yeni ve daha iyi kalitede ham maddeler sağlamıştır. Sürekli sabun üretim posesi 1937’de, Procter and Gamble kuruluşunun yüksek basınçta hidroliz ve sürekli nötralizasyon prosesini Quincy (Mass – ABD)’de kurmasıyla başlamıştır. Bunu izleyen gelişme, sürekli sabunlaştırma prosesi, Sharples and Lever Brothers kuruluşlarının müşterek çalışması sonucu ortaya çıkmış ve ilk fabrika 1945’te Baltimore’de kurulmuştur. Sürekli sabun üretim prosesi, önemli bir teknolojik gelişme olmasına karşın, sentetik deterjanların piyasaya çıkarılmasıyla, kısmen de olsa önemini yitirmektedir.

STABİLİZATÖR

    Termodinamik açıdan baktığımızda, hidrojen peroksit stabil değildir, 25°C de ekzotermik olarak 23.5’kcal/mol lük bir enerji açığa çıkarmak için, bu reaksiyonun serbest enerjisi

H202 (g) :à H20 (g) +1/2 02 (g)

30 kcal/mol dür.. Mamafih, bu durum parçalanma oranı hakkında kesin bilgi vermez, modern olarak hazırlanmış peroksit kısmen stabil olmasına rağmen, katalitik maddelerin varlığında parçalanma söz konusudur.

    Zayıf bir asid olan hidrojen peroksitin ilk ayrışma sabiti KA=l,55-yx 10-12 dir (20°C da). Alkali çözeltiler, asidik çözeltilerden çok daha kolay parçalanırlar. pH 11,5-13 arası hidrojen peroksit çözeltisi en düşük stabilliği gösterir.

    Genelde hidrojen peroksit çözeltisi ne kadar temiz

ve derişik (%60 a kadar) olursa, o kadar dayanıklıdır. Düşük temperatftr ve pH larda parçalanma hızı çok düşüktür.

Ancak demir, bakır gibi metaller, bunların oksitlerinin ve iyonlarının varlığında, pH ve ısının yükselmesin de parçalanma artar. Bakır ve demir iyonlarının bir aradaki katalitik etkisi, bunların tek başlarına olan etkilerinin toplamından daha yüksektir. Bu metallerin ve iyon ların katalitik etkileri asidik ortamda, nötr ve bazik or tamdakine nazaran daha azdır (H),

Şak-n: 9′ da hidrojen peroksitin 20 ve 40°C deki sta-billiği verilmiştir (10).


Şekil 9. % 35 lik hidrojen peroksitin 20 ve 40°C deki stabilliği.

    Bilindiği üzere hidrojen peroksitin sulu çözeltisinin selüloz, pamuk, keten, rejenere selülozlara karsı çok az ağartma etkisi vardır. Hidrojen peroksitle ağartma ya-?o pabilmek için önce onu aktive etmek, sonra da parçalanmaması için stabilize etmek gerekmektedir. Stabilizatör olarak çeşitli asidler kullanılabilmektedir. Sülfirik, hidro-klorik, fosforik, oksalik, benzensülfonik, naftalinsülfo-nik asid, teknik hidrojensperoksit için stabilizatör olarak kullanılabilir. Hidrojen peroksit,


şeklinde dissosiye olabildiğinden asid ilavesiyle denge sol tarafa kayar, bu nedenle asidlerin stabilize edici etkisi pH 1-3 arasında maksinmm olmaktadır.

    Stabilize edici olarak, fenasetin, asetanilid, tan-nen, fenol, naftalin, amilaz, dekstrin, metilselüloz, kazein, albumin vb. gibi birçok organik madde de kullanılabilir. Ancak bunların etkileri asidlere nazaran daha azdır. Bu maddelerin yanısıra, mağnezyumsilikat, sodyumpi-rofosfat, sodyummetafosfat ve polifosfatlar da stabilizatör olarak kullanılabilir (H) .

Bugün için kullanılan en yaygın stabilizatör sodyum silikattır. Sodyum silikat, magnezyum katyonlarının varlığında hidrojen peroksit için bir âktivatör olma niteliği göstermektedir.

    Bilinen diğer bir gerçekte, magnezyum silikatın sodyum silikattan daha iyi bir stabilizatör olduğudur.Ancak magnezyum silikat suda çözülmediği için kumaş üzerine çökmekte ve kumaşa sert bir tutum vermektedir. Bunun yanısıra ağartma cihazının içinede magnezyum silikat çökmekte ve bunun uzaklaştırılması zor olmaktadır.

Sodyumsilikat içeren hidrojen peroksit çözeltilerim ne çok az miktarda (örneğin; 0,05 gr/lt), kalsiyum ve magnezyum tuzları ilavesi stabilliği arttırmaktadır. Magnezyum, MgS0..7H20 olarak, kalsiyum da CaCl2.6H20 olarak eklenir. Şekil 10′ da mağnezyumsülfatın hidrojen peroksi-tin stabilliğine ve beyazlığa etkisi verilmektedir.


Şekil 10.. MgSO,’ in HpOp in stabilizasyonuna etkisi»

2 vol. H202 + lOgr/lt sodyumsilikat 100°TW,

80°C de 2h. F.0- 1:20, pH= 8,5-10,2, mısır

pamuğu.

Tablo 5 de mağnezyumsilikatın stabiiliğe etkisi verilmektedir. Tablo incölendiğinde, kalsiyum klorür ilavesinde-de stabilliğin arttığını, ancak mağnezyumsülfata ‘-.eşdeğer ı^tfctarlardaki kalsiyum klorür miktarının.stabilize etkisinin, magnezyum sülfatın stabilize etkisi kadar iyi olmadığı gözlenmektedir. Hidrojen peroksit ağartması sırasında kullanılan feuda, genellikle Mg-iyonları bulunduğundan (suların sertliğini Mg ve Ca bileşikleri meydana getirir) flot-teye sadece sodyumsilikat koymak yeterlidir. Ancak ağartma sırasında yumuşak su kullanılırsa magnezyum sülfat ilavesi tavsiye edilir.

Bergcıann ve Ramadan tarafından yapılan araştırmalarda da sodyum silikat içeren hidrojen peroksit ağartma flot-telerine magnezyum sülfat ilavesinin stabilizasyonu fark-edilebilir bir şekilde arttırdığı gösterilmiştir. Bassilos ve Sigg de magnezyum silikatın stabilizasyona katkısının kalsiyum klorürden daha fazla olduğunu öne sürmüşlerdir. Sodyum silikat içeren hidrojen peroksit çözeltisine 0,1 gr/lt CaCl2.6H20 ilavesi az bir stabilizasyon göstermekteyken, ilavenin 0,2 gr/lt veya 0,4 gr/lt CaC1.6H20 ol ması halinde daha az bir stabilizasyon elde edilmektedir (Tablo 5, Şekil 11). Bu olayın nedeni tam olarak bilinmemekle beraber, fazla ilavelerde kalsiyum-iyonlarının baz: larının kumaştaki karboksil grupları tarafından absorbe e dildiği, böylece ağartma flottesinin stabilliğinin düşmel te olduğu düşünülmektedir.

Tablo 6 ve Şekil 12 de de çeşitli miktarlarda, Ca~2 ı

_p

Mg iyonlarının, sodyum silikat’varlığıyla birlikte verdiği beyazlık değerleri verilmektedir (4 ). Şekil 13 de İ£ stabilizasyon için trisodyum fosfat kullanıldığında çeşil li GaCl2 konsantrasyonlarının değişik pH1 larda hidrojen peroksit parçalanmasına etkisi verilmektedir ( 10).

Tablo 5. fo Hidrojen peroksit parçalanması.


 


 

 


çeKU. J..5. .rarJcJLi Uaülp ve trisoayumıosıat ıconsantras-yonlarxnda EUOp in parçalanması.

Ağartma banyosunun stabilizasyonu terbiyeci için ö-nem taşımaktadır, çünkü bu sayede ağartma derecesini kontrol edebildiği gibi, peroksiti ekonomik olarak kullanacak ve minumum kimyasal zararla standart bir beyazlık sağ-lıyabilecektir. Bu durum Tablo 7 incelendiğinde açıkça görülmektedir. Tablo 7 de 93,5°C(200°F) da 0,5 hacim perokisit ile ağartılmış örme pamuklu mamul için ölçülen değerler verilmektedir.

Tablo 7. Ağartma banvo3unun otabilizasyon etkisi.


Pyramid Brand No.I (Joseph Crossfield Sons Ltd.)» xx 45 dakika sonra tamamen parçalanmış.

    Banyo stabilize edilmediğinde (Örnek 2) remisyon düşmekte, akıcılık yükselmektedir. Ortama bakır iyonları eklendiğinde ise 2h içinde peroksit parçalanmakta, remisyon düşmektedir.

Ağartma banyosunun hazırlanışında, MapOrSiOp oranı banyoya eklenen kostik,soda veya her ikisinin miktarına ve silikatın seçimine bağlıdır.


Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir