POLYESTER KUMAŞLARIN BOYANMASI

Dispersiyon Boyar maddeleri ile Polyesteri Boyama

Polyester, sentetik lifler içinde ülkemizde ve dünyada en çok üretilen sentetik liftir.

Polyester lifleri, diğer sentetik lif türleri gibi sentez yolu ile elde edilen polimerlerden imal edilir. Sentetik liflerin yapısını oluşturan polimer maddeler, doğada bulunmayıp ancak petrol veya kömürün ayrımsal damıtılmasından elde edilir. Elde edilen uygun polimer maddeler, eğirme yöntemleri ile sentetik lif hâline getirilir.Piyasada en fazla kullanılan polyester lifi, polietilen tereftalat (PET) esaslı olanıdır. Petrol türevi olan polietilen tereftalattan oluşan eriyik hâlindeki polimer maddeden yumuşak eğirme yöntemiyle polyester lif oluşturulur.

Polyester liflerin boyanması güçtür. Genel olarak bu güçlükler, aşağıdaki faktörlerden kaynaklanmaktadır:

• Polyester lifleri, yüksek lif kristalizasyonuna sahip olduğu için kristalin bölgelerin fazla, boyar madde difüzyonuna olanak veren amorf bölgelerin az olmasından kaynaklanmaktadır.
• Yüksek hidrofobik karaktere sahip olması nedeniyle yapılarında hidrofil gruplarının olmaması. Hidrofobluğun fazla olmasından dolayı % 0,4 gibi çok düĢük nem çekme oranına sahip olması
• Polyester liflerinin yapısında boyar madde ile kimyasal bağ oluşturabilecek fonksiyonel grupların bulunmaması

Polyester liflerine sıkı kristalin yapısı nedeniyle büyük moleküllü boyar maddeler kolayca nüfuz edemez. Hidrofob karaktere sahip olması nedeniyle hidrofil boyar maddelere fonksiyonel grupların olmayışı nedeniyle de elektrostatik çekim kuvvetleri veya kovalent bağlarla liflere bağlanan boyar maddeler uygun değildir.

Polyesterin boyanmasında hidrofob özelliği nedeniyle liflerle kimyasal bağ oluşturabilecek dispers boyar madde -kimyaca aktif grup içermediğinden- kullanılır.

Dispersiyon Boyar Maddeler

Polyester liflerinin boyanmasında en çok kullanılan boyar madde, dispers boyar maddelerdir. Dispers boyar maddeleri, polyester lifleri üzerinde uygun haslık değerlerine ve yeterli renk paletine sahiptir. Piyasada sıvı veya toz hâlinde bulunur. Dispers boyar maddelerin suda çözünmesi diğer suda çözünen boyar maddelerin çözünmesi gibi bilinen anlamda değildir.

Dispers boyar madde, polyesterin boyanması esnasında banyoda süspansiyon hâlinde bulunur. Yani boyar madde molekülleri banyo içinde çözünmeden asılı olarak kalır. Pigment boyalar gibi suda tamamıyla çözünmez durumda değildir. Dispers boyar maddeler üretilmeye başlandığında önceleri küçük moleküllü olanları bulunmaktaydı ve bunların haslıkları düşüktü. Teknolojinin gelişmesi ile yüksek haslıkları olan daha büyük moleküllü dispers boyar maddeler üretildi.

Piyasada üç ana dispers boyar madde türü vardır.

1. Küçük moleküllü dispers boyar maddeler: Bu boyar maddelerle çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
2. Orta moleküllü dispers boyar maddeler: Çektirme, bazen termosol yöntemi ile boyama yapılır.
3. Büyük moleküllü dispers boyar maddeler: Genellikle termosol yöntemi uygulanır. Bazen çektirme yönteminde de kullanır.

Dispers boyar maddelerin lif üzerine tutunma hızları (adsorpsiyon hızı) 80 ºC’nin altında -camlaşma noktasının altında- yani çok düşüktür. 85 ºC’den itibaren adsorpsiyon hızı artmaya başlar ve 100 ºC’nin üzerinde ise sürekli yükselir. Dispers boyar madde seçimi yapılacak boyamanın kalitesini doğrudan etkileyen faktörlerden biridir. Bunun için kombinasyon boyamalarda kullanılan boyar maddelerin birbiriyle uyumlu olması gerekir. Reçeteyi oluştururken kullanılacak boyar maddelerin üretici firma kataloglarındaki boyar madde çekim eğrileri, haslık değerleri gibi boyama kalitesini doğrudan etkileyen unsurları birbiri ile aynı olan boyar maddeler seçilir.

Dispersiyon Boyar Maddeleriyle Polyesterin Boyanması

Dispers boyar maddenin polyester liflerine karşı afinitesi oldukça yüksektir. Fakat elyaf içine difüzyonu oldukça yavaştır. Dispers boyar maddelerin dengede iken polyestere çekimleri oldukça iyidir. Dengeye varmak için gerekli olan süre çok uzun olduğundan bu koşullar altında boyama yapmak pratik değildir. Normal basınç altında ve 100 ºC’ye (maksimum) kadar çalışan cihazlarda difüzyon hızı yüksek olan küçük moleküllü boyar maddelerle açık ve orta Şiddette boyama yapmak mümkündür.

Boyama hızının çok yavaş olması nedeniyle düzgün boyama elde edilir. Elyaf içine difüzyon zor olduğu gibi elyaf içine nüfuz etmiş boyar maddenin elyaf dışında çıkması da zor olduğundan yaş haslıkları çok iyidir. Polyester lifinin elde edilmesi esnasında lif makro molekülleri sıkı kristalin yapı oluşturur. Boyar madenin lif içine difüzyonuna olanak verecek amorf bölgelerin kristalin alanlara oranla düşük olması, polyesterin normal Şartlarda boyanmasında zorluklar ortaya çıkarır. Bu nedenle dispers boyar madde ile polyesterin boyanması için sıkı lif yapısının açılıp boyar maddenin lif içine gireceği gözeneklerin açılması gerekir.
Bu açılma genellikle aşağıdaki şekillerde yapılır

• Yüksek ısı ve su ile gevşetme
• Yüksek ısı ile gevşetme
• Yardımcı madde ile gevşetme

Polyesteri Boyama Metotları

Polyesterin dispers boyar maddelerle boyanması aşağıdaki Şekillerde yapılabilir.

1. Carrier yöntemine göre boyama – Çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
2. HT yöntemine göre boyama – Çektirme yöntemiyle boyama yapılır.
3. Termosol boyama yöntemi – Emdirme yöntemiyle boyama yapılır.

Dispers Boyar Maddeleriyle Carrier / HT Boyama Metodu

Carrier, taşıyıcı anlamını ifade eden polyesterin boyanmasında kullanılan yardımcı bir maddedir. Polyester lifinin dispers boyar maddelerle carrier boyama yöntemine göre boyanması normal atmosfer basıncında ve 100 ºC’nin altında yapılır. Carrier ile boyama gerektiği zamanlarda uygulanır. Polyester/yün, polyester/polyamid ve polyester/poliakrilonitril karışımlarının boyanmasında 100 ºC’nin üzerine çıkma imkânı olmadığında zorunlu olarak carrier yöntemi uygulanır. Çünkü carrier ile boyamada boyar madde çekimi 85 ºC’de bile iyi olduğundan uzun süre kaynatılması istenmeyen mamullerin boyanmasında bu yöntem uygulanır.

Carrierle sadece 100 ºC’nin altında boyama yapılacak diye bir kural da yoktur. 100 ºC – 120 ºC arasındaki sıcaklıklarda bazı mamullerin durumuna göre daha az carrier ilavesiyle polyester boyanabilir.

Carrierle düşük sıcaklıklarda polyesteri boyamanın olumlu tarafı yanında boyama maliyetinin yüksek oluşu, boyama sonrası mamul üzerindeki carrier artıklarının uzaklaştırılmasının güç olması, çevre kirliliği, ışık haslıklarını etkilemesi koyu ton boyamada istenen etkinin elde edilememesi gibi olumsuz tarafları vardır.

Carrier adı verilen yardımcı maddenin etki mekanizmasını aşağıdaki gibi sınıflandırabiliriz

• Carrier, lifleri şişirerek boyar madde moleküllerinin kolayca nüfuz etmesini sağlar.
• Carrier, polyester lifinin içinde boyar maddenin girebileceği kısımları artırır.
• Carrier, liflerin etrafında bir film tabakası oluşturur, dispers boyar madde carrier içinde çözünür böylece lif içine girer.
• Carrier polyesterin camlaşma noktasını düşürür. Bu düşme, lif üzerindeki carrier konsantrasyonunun bir fonksiyonudur. Carrier polyester zincir molekülleri arsındaki çekim kuvvetlerinin tahrip olmasına neden olur. Böylece moleküllerin hareketlerinin artmasıyla lifin boyar madde alımı artar.

Carrier boyamada kullanılan dispers boyar maddenin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

• Carrier ile boyama Şartlarında life çekimi iyi olmalıdır. Çünkü boyar maddenin life çekimi sıcaklığın artması ile doğru orantılıdır. Carrier ile düşük sıcaklıklarda bayama yapıldığı düşünüldüğünde kullanılacak boyar maddenin buna göre seçilmesi gerekir.
• Carrier yöntemine göre seçilmiş dispers boyar madde paletinde istenilen renk bulunmalıdır.
• Haslıkları yeterli derecede olmalıdır.
• Carrierle uyumlu olmalı ve boyar madde herhangi bir Şekilde kümeleşmemelidir.

Bu özelliklere sahip boya maddeyi seçmek için üretici firmaların kataloglarından veya boyar maddeyi temin ettiğimiz firmalardan faydalanabiliriz. Carrierle boyamada kullanılacak carrier miktarı üretici firmanın tavsiyesine göre boyama reçetesindeki boyar madde yüzdesi baz alınarak belirlenir. Ancak işletmeler bu miktarları zamanla kendi çalışma Şartlarına göre yeniden belirleyebilir.

Kullanılacak carrierin aşağıdaki özellikleri taşıması istenir:

• Reçetede fazla miktarlar gerektirmeden istenilen renkler elde edilmelidir.
• Dispers boyar maddeye ve boyamada kullanılan yardımcı maddelerle uyumlu olmalıdır.
• Boyar maddenin haslıklarını etkilememedir.
• Kötü kokulu ve zehirli olmamalıdır.
• Kumaştan kolayca uzaklaştırılmalıdır.
• Kumaşın tuşesini etkilememelidir.

Carrier ile boyama yönteminde aşağıdaki yardımcı maddeler kullanılır.

• Carrier: Boyar maddenin lif içine taşınmasını sağlar.
• Egalizatör: Homojen bir boyama için kullanılır. Carrierin boyama esnasında hızlandırıcı etkisi sonucu oluşabilecek düzgünsüz boyamayı önleyerek migrasyona yardımcı olur. Egalizatör kullanımında boyar maddeyi üreten firmanın tavsiyelerine uyulmalıdır. Egalizatörü yüksek miktarlarda kullanmak, boyama düzgünlüğünü bozan bir sakıncadır. Koyu renklerde daha az, açık renklerde daha fazla kullanmak gerekir.
• Dispersiyon maddesi: Dispers boyar maddenin boyama süresince banyoda dispers hâlde kalmasını sağlar. Boyar madenin boyama süresince kümeleşmesini engelleyerek dispersiyonu sabit tutar. Dispergatör kullanımında boyar maddeyi üreten firmanın tavsiyelerine uyulmalıdır.
• Asit: Banyonun pH’ının 4–5 arasında olmasını sağlar. Bunun için formik asit veya asetik asit kullanılır. pH, boyama süresince boyar maddenin stabil kalmasını sağlar.

Carrier ilavesi yapılan boyama işleminde boyama sıcaklığı normal basınç altına yapıldığı gibi atmosfer basıncın üstünde de yapılabilmektedir. Bu nedenle boyama yöntemlerini iki Şekilde inceleyebiliriz. Carrier boyamada boyanacak mamulün ve işletmedeki makine parkının durumuna göre aşağıdaki yöntemler tercih edilir.

Carrierle HT boyama yönteminin tercih edilmesindeki nedenler şunlardır:

• Tuşenin 130 ºC’ye göre daha yumuşak olması
• 130 ºC’de oluşabilecek kırışıklıkların önlenmesi
• Tekstüre polyesterin normal polyestere oranla boyanma hızının daha fazla olmasından dolayı boyama süresinin kısaltılması
• Yüksek sıcaklılardan lycranın etkilenmesi
• Carrierin olumsuz etkilerinin önüne geçilmesi