Kimyasal Liflerin Elde Edilmesi

Kimyasal liflerin elde edilmesinde prensip, ipekböceğinin ipek filamentlerini üretmesine benzer. İpekböceğinde olduğu gibi sıvı haldeki polimer madde, ince bir delikten katı hale gelebileceği bir ortama verilir. Kimyasal lif üretiminde üç koşul gereklidir

a) Kullanılan polimer sıvı halde olmalıdır.

b) Sıvı polimer ince deliklerden sabit basınç altında püskürtülmelidir.

c) Deliklerden çıkan sıvı polimerin filament halinde katılaşabileceği bir ortam bulunmalıdır.

Bu prensipler uygulanarak üç farklı yöntemle yapay lif üretilir:

1) Yaş-eğirme

2) Kuru-eğirme

3) Yumuşak-eğirme

1) Yaş-eğirme yöntemi : Bu yöntemde polimerin uygun bir çözücü içindeki çözeltisi hazırlanır. Bu çözelti, bir koagülasyon banyosu içinde bulunan spinneret (düze,nozül) başlığına bir pompa yardımıyla sabit basınç altında gönderilir. Spinneret başlığının bulunduğu banyoya koagülasyon banyosu denmesinin sebebi, polimerin bu banyo içinde pıhtılaşması yani koagüle olmasıdır. Polimer çözeltisi ince deliklerden filament şeklinde çıktığından bu biçimde pıhtılaşır ve çöker. Koagülasyon banyosunun yapısı, polimeri çözelti halinden katı hale getirecek şekilde hazırlanır. Örneğin, bazik çözeltilerde çözünüp asitlerde çözünmeyen bir polimer maddenin bazik bir çözeltisi hazırlanır; koagülasyon banyosu olarak da polimerin çözünmediği bir asidik çözelti seçilir.

Spinneret başlıkları, üzerinde elde edilecek filamentin çapı büyüklüğünde bir veya birkaç delik bulunan başlıklardır. Tek delikli bir spinneretten “monofilament” veya kısaca “monofil” denilen bir tek filament; çok delikli spinneretten ise “multifilament” veya “multifil” denilen filamet demeti elde edilir.

2) Kuru-eğirme yöntemi : Bu yöntemde, polimer çözeltisini hazırlamak için kullanılacak çözücü maddenin kolay uçucu, yani kaynama noktası düşük bir madde olması gerekir. Böyle bir çözelti ince deliklerden sabit basınç altında ve içinden sıcak hava akımı geçen odalara püskürtülürse, çözücü kolayca buharlaşır; geriye filament şeklinde biçimlenmiş polimer madde kalır.

Bu yöntemde, çözücü olarak kullanılacak maddenin kolay uçucu olması yanında kolay bulunan, ucuz ve tutuşmayan cinsten olması tercih edilir. Spinneret başlığından çıkan polimerin sıcak havadan etkilenmesi durumunda sıcak hava yerine sıcak doymuş buhar veya sıcak azot gazı kullanılır.

3) Yumuşak-eğirme yöntemi : Herhangi bir çözücüde çözünmeyen termoplastik özelliğine sahip polimerler yumuşak-eğirme yöntemi ile filament haline getirilirler. Bu yöntemde granül (çips) halindeki polimer parçaları, erime noktası üzerindeki sıcaklığa ısıtılarak eritilip sıvı hale getirilir. Erimiş polimer bir pompa yardımıyla sabit basınç altında spinneret başlıklarından, içinden soğuk hava akımı geçen odalara püskürtülür. Erimiş polimer, soğuk odalarda filament halinde katılaşır.

Polimeri eritmek için yüksek sıcaklık derecelerine ısıtmak gerekir. Bu sıcaklılarda polimer hava oksijeni ile etkilenip bozunduğundan, sistemde soğutucu olarak hava yerine inert bir gaz olan azot gazı kullanılır.

4) Germe-çekme işlemi : Bu üç yöntemden biriyle elde edilmiş filamentler, taşıdığı özellikler bakımından henüz tekstilde kullanılmaya uygun değildir. Polimerin, sıvı halden katı hale ani olarak geçmesi, molekül zincirlerinin karmaşık olarak düzenlenmesine sebep olur. Kısa süre içinde polimer zincirlerinin kendi kendine düzenlenerek kristallenme meydana getirmesi beklenemez. Tekstil liflerinde ise, amorf ve kristalin bölgelerin belli oranlarda birlikte bulunmaları bazı özellikler bakımından gereklidir. Lifin içinde yalnız amorf bölgelerin olmaması, bir miktarda kristalin bölgenin teşekkül etmesi için katılaşma süresini uzun tutmak da yeterli olmaz. Lifin yapısındaki kristalin bölgeleri arttırmak, bunun sonucu olarak da filamente gerekli bazı özellikleri sağlamak üzere germe-çekme işlemi uygulanır.

Germe-çekme işleminde filamentler, boylarının 3 ile 10 katı (%300-1000) uzatılır. Bu uzatma sırasında filament incelir; iç yapıdaki polimer zincirleri elyaf ekseni boyunca yönlenir ve birbirine paralel hale geçer. Paralelleşen polimer zincirleri arasında, kimyasal ilişki sonucunda kristalin bölgeler oluşur.

Germe-çekme işlemi yapılmamış iki lifin boyuna kesitleri mikroskop altında incelendiğinde, iç yapıdaki polimer zincirlerin önce karmaşık ve amorf karakterde olduğu; germe-çekme uygulandıktan sonra ise lif boyunca yönlenen kristalin bölgelerin oluştuğu gözlenir. Bu işlemle filamentin dayanıklılığı artar.

Germe-çekme işlemi, filamenti hızları farklı iki silindir arasından geçirmek sureti ile yapılır. Filament her iki silindire kaymayı önlemek üzere birkaç kez sarılarak yerleştirilir. Filamentin önce sarıldığı silindirin hızı (v1), ikinci silindirin hızından (v2) daha küçük olmalıdır. Böylece ikinci silindirin daha hızlı oluşu ile silindirler arasındaki bölgede filament boyu uzayarak çekilir. Bu bölgeye çekim bölgesi denir. Filamentteki uzama miktarı hız farkı ile doğru orantılıdır. İkinci silindirin hızı birinciden ne kadar fazla ise uzama o oranda fazla olur. Germe-çekme işlemi soğukta yapılabildiği gibi, silindirler veya çekim bölgesi ısıtılarak sıcakta da yapılabilir.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir