PAD-STEAM YÖNTEMİ İLE BOYAMA

Pad-Steam Yöntemi Nedir

Kontinü boyama, boyama işleminin kesiksiz bir şekilde devam ettiği işlem şeklidir. İlk yatırım maliyetinin yüksek olması nedeniyle kontinü boyamalar, sürekli büyük parti boyama yapan işletmeler için daha uygundur.

Tüm kontinü boyama yöntemleri, yarı kontinüde olduğu gibi emdirme ile başlar. Ardından yönteme göre fiksaj ve yıkama işlemleri ile devam edilir. Emdirme-buharlama olarak da adlandırılan pad-steam de kontinü yöntemlerden biridir. Bu yöntemde kumaş, terbiye maddesi veya boyar madde flottesi emdirildikten sonra sıkılır ve buharlanır. Pad-steam tesisi; fulard, buharlama ve kontinü devam eden yıkama ünitelerinden oluşur.

Sistemin hızı 10–70 m/dk. civarındadır. Pad-steam yöntemi ile boyamada, renk değişimlerinde tesisin temizlenmesi büyük zaman kaybına neden olur. Bu da yöntemin uzun metraj boyamalarda kullanılmasının nedenlerindendir. Yöntem, özellikle pamuklu mamullerin ön terbiyesi ve boyanmasında çok geniş kullanılır.

Pad-steam yönteminin uygulanması sırasında dikkat edilmesi gereken alkali noktalar vardır:

Boyar maddenin afinitesinin düşük olması gerekir. Aksi hâlde kumaşın fulardan önce geçen kısımları koyu olacak, daha sonraki kısımları daha açık boyanacaktır. Bu da baş-son farkıdır.

Sıkma basıncının kumaşın tüm en ve boyunca eşit uygulanması gerekir. Eşit olmazsa kumaşın kenarları ve ortası arasında renk farklılıkları ortaya çıkacaktır. Bu da kenar-orta kenar farklılığı hatasıdır.

Migrasyon tehlikesi söz konusudur. Uzun flotte boyamalarda baştan düzgün alınma şarttır. Başlangıçta düzgün alınan boyar maddenin migrasyonu için yeterli zaman olduğundan sonradan düzgünleşme yeteneği iyi olan boyar maddeler seçilir. Kontinü boyamalarda bu mümkün değildir. Baştan düzgün alınma şarttır. Boyar maddenin önceden kuruyan bölümlere göç etmesi, açıklı koyulu düzgünsüz boyamalara neden olur. Bu nedenle flotteye migrasyon önleyiciler, kıvamlaştırıcılar katılabilir ve buharlamadan veya kurutmadan önce şok şekilde bir ara kurutma yapılır. Resim 1.1 ve Resim 1.2’de pad-steam boyama makineleri görülmektedir.

Kontinü uygulamalar içinde en çok kullanılan yöntem olan pad-steam yönteminin üç uygulama şekli vardır

Tek banyolu kurutmalı pad-steam yöntemi:

Terbiye maddelerini içeren flotte ile emdirilen tekstil materyali ara kurutmadan sonra buharlanır. Yıkama ve yeniden kurutma ile işlem bitirilir. Yöntemde dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, ara kurutmada mamulün aşırı kurutulmamasıdır. Çünkü boyar madde bu aşamada fikse olmaya başlamıştır. Buharlama işlemi kontinü buharlayıcılarda yapılır. Buharlama süresi ise sıcaklığa ve flottede bulunan tekstil yardımcı maddelerine göre değişir.Yöntem:

• Alkali + boyar madde çözeltisiyle emdirme (20-25 °C’de)
• Ara kurutma (90-110 °C’de)
• Buharlama (1 dakika, 105 °C’de)
• Ard işlemler
• Kurutma, şeklinde uygulanır.

İki banyolu pad-steam yöntemi:

Boyar madde flottesi ile emdirme; IR ön kurutma, hot flue kurutucuda kurutma, kimyasal madde çözeltisi ile emdirme, buharlama, ard işlemler, kurutma adımlarından oluşur. Ara kurutma uygulanmayabilir. Ancak bu durumda kimyasal madde (tuz+Alkali) flottesine akan boyar madde kısmı fazladır ve kumaşta boyama verimi düşük olur. Bu yöntemde, emdirme ve bir şok kurutmadan sonra mamul yaş olarak da buharlanabilir. Buna yaş buharlama yöntemi denir. Reaktif, küp, kükürt boyar maddelerle boyamada yaygın olarak kullanılır. Yöntem;

• Boyar madde çözeltisi ile emdirme
• Hot-flue kurutucuda ara kurutma
• Alkali ve tuz çözeltisi ile emdirme
• Buharlama
• Ard işlemler
• Kurutma şeklinde uygulanır.

Tek banyolu yaş pad-steam yöntemi:

Tek banyolu kurutmalı yöntemden farklı olarak terbiye maddelerini içeren flotte ile emdirilen tekstil materyali, kurutulmadan buharlanır. Yıkama ve kurutma ile işlem sona erer. Ara kurutmanın yapılmaması, hem maliyetin düşmesi hem de boyar maddenin veriminin yüksek olması açısından önemli bir avantajdır.
Reaktif boyar maddelerle boyama, merserize mamullerde ve rejenere selülozlarda avantajlıdır. Boyar madenin elyaf içine nüfuzu ara kurutma olmadığı için daha iyi olur. Migrasyon tehlikesi yoktur. Yöntem;

• Alkali + boyar madde çözeltisiyle emdirme,
• Buharlama,
• Ard işlemler,
• Kurutma şeklinde uygulanır.

Pad-steam yönteminde dikkat edilecek noktalar

Pad-steam tesisinin temizlenmesi önemli bir zaman kaybına neden olduğu için bu yöntemle kısa metrajlı boyamalar tercih edilmez. Renk değişimlerinde temizlemeden sonra makinede kalan alkali boyar madde kalıntıları, sonraki partide kumaşın alkali noktalarında boya lekeleri oluşmasına neden olur. Mümkünse boyanacak kumaş partileri, temizleme ve leke problemini azaltmak için açıktan koyu renge doğru planlanır.

Uzun metrajların boyanmasında çıkabilecek en önemli problem, baş-son farklılıklarıdır. Eğer boyar maddenin (veya terbiye maddesinin) kumaşa afinitesi varsa ve fulard küçük tekneli değilse flotte konsantrasyonu azar azar düşecektir. Binlerce metre sonunda, kumaş rengi başlangıçtaki kumaşa bakılınca daha açık veya terbiye etkisi daha az olacaktır. Böylece kumaşta baş-son farklılıkları oluşacaktır. Bu önemli problem ancak flotte beslemelerinin düzgün yapılması ile çözülebilir.

Bu dezavantajlar, afinitesi çok düşük boyar maddeler (veya terbiye maddeleri) kullanılarak azaltılmıştır. Pad-steam yönteminde nüfuziyet iyi olmasına rağmen boyamaların yaş ve sürtme haslıkları düşük olabilir. Bunun nedeni, boyar maddenin difüzyonu için yeterli zaman olmayışıdır. Bunu ortadan kaldırmak için fulard ve buharlayıcı arasına hava pasajları konur. Fulardda emdirilen kumaş, gerekli durumlarda hava pasajları veya bir IR ara kurutmadan sonra 1–5 dakika buharlanır. Buharlama süresi;

•  Terbiye yapılacak veya boyanacak mamule,
•  Boyar maddeye,
•  Boyama koyuluğuna bağlı olarak değişir.

Pad-Steam Yönteminin Tercih Edilme Sebepleri

Pad-steam metodu genellikle havlu, kadife gibi yüksek oranda flotte alan malzemeler için uygulanan bir yöntemdir. Emdirme boyama ekipmanı için fazla sermaye yatırımı gerektirmesine rağmen sınırlı bir ton farkı istenilen çok büyük kumaş partilerinin boyanmasında kullanımı elverişlidir. Boyar madde ile elyaf arasındaki reaksiyon, az miktarlardaki alkali ve suyun varlığında yüksek sıcaklıkta oldukça kısa sürede meydana gelir. Bu da çok uzun metrajlarda partilerin daha kısa sürede boyanmasını sağlar.

Özellikle reaktif boyar maddelerle boyamada, flotte oranı kısaldıkça ve flottedeki boyar madde konsantrasyonu arttıkça (fulardda yapılan empregnasyon) şartlar, uzun flottede yapılan (jigger, haspel, aparat) bir boyamaya nazaran daha elverişli olmaktadır. Empregnasyonda boyar madde kumaşın üzerine düzgün olarak aktarıldığında difüzyon yolu kısalmakta, flottede az su bulunduğundan suyla reaksiyona girme riski (hidroliz tehlikesi) azalmaktadır.

Flotte temperatürü yükseldikçe boyar madde ile lifler arasındaki reaksiyon hızı (10° C temperatür yükseltilmesi reaksiyon hızını 2–3 misli artırır.) artar. Diğer taraftan yükseltilen temperatürle boyar maddenin suyla olan reaksiyonunun hızı da artmaktadır ve buradaki artış daha fazladır. Yüksek temperatürde ve kuvvetli alkalilerle çalışılan metotlarda liflere bağlanmış olan boyar maddenin bir kısmı da çözülebilmekte ve liflere afinitesi olmayan duruma geçebilmektedir. Sonuç olarak yüksek temperatürlerle çalışılan yöntemlerde reaksiyon hızının dolayısıyla boyama hızının arttığını fakat alkali mahzurları da beraberinde getirdiğini söyleyebiliriz. Açık en emdirme sistemlerinden biri olan pad-steam yöntemi bu açıdan da avantajlıdır.

Aslında emdirme sistemi için sıralanabilecek tüm avantajlar, emdirme esasına dayalı çalışılan pad-steam yöntemi için de geçerlidir. Yani emdirme-buharlama yöntemi;

• Flotte oranının kısalığı, su kullanımı ve atık su miktarının düşük olması,
• Kullanılan boyar madde ve kimyasal madde tüketiminin azlığı,
• Enerji giderlerinin düşüklüğü,
• Uzun partilerin ekonomik bir şekilde boyanması,
• Aynı tonda boyanması istenen uzun metrajlara uygunluğu,
• Makinenin doldurma-boşaltma, temizleme süresinin kesikli metoda göre kısa olması,
• İşlem tekrar edilebilirliğinin çektirme yöntemine göre daha yüksek olması,
• Kalıcı kırık izi tehlikesi olan kumaşlar için uygun olması nedenleriyle de tercih edilmektedir.

Pad-Steam Yöntemine Uygun Boyar Madde Seçimi

Pad-steam yöntemi ile boyamada, diğer emdirme sistemlerine göre daha çok boyar madde grubu kullanılabilir. Bunlar:

 Reaktif boyar maddeler

• Reaktif boyar maddeler: Bunlardan pad-steam yöntemi için en uygun olanı ve en çok kullanılanı reaktif boyar maddelerdir. Reaktif boyar maddelerle empregnasyon esasına dayanan boyamalarda iyi netice elde edilebileceğinden kontinü boyama metotlarının kullanılması tavsiye edilmektedir. Dokuma, örme havlu-kadife gibi havlı malzemeler bu yöntemle boyanabilmektedir. Reaktif boyar maddeler, pad-steam yöntemiyle canlı nüanslı düzgün boyamaların elde edilmesi için oldukça uygundur.

 Direkt boyar maddeler

• Direkt boyar maddeler: Bu boyar maddelerin substantifliği fazla olduğundan emdirme yöntemleri için çok uygun değildir ve nadiren kullanılır

 Küp boyar maddeler

• Küp boyar maddeler: Uygulanması zahmetli olsa da yüksek haslıkları ile küp boyar maddeler de pad-steam boyamada kullanılan boyar maddelerdendir

 Çözünür kükürt boyar maddeler

• Çözünür kükürt boyar maddeler: Kükürt boyar maddelerin haslıkları, küp ve reaktif boyar maddelerden az olmakla birlikte diğer boyar maddelerden iyidir. Fiyatları ucuz olması nedeni ile selülozik liflerin boyar maddelerinin boyanmasında kullanılır. Ancak renklerin mat olması nedeni ile merserize olmamış mamullerin siyah, lacivert, haki, zeytuni, kahverengi gibi koyu renklere boyanmasında tercih edilir. Bu boyar maddeler, hem suda çözündükleri hem de bu durumda bile selüloza afinite göstermedikleri için kontinü boyamaya uygundur. Çoğunlukla ara kurutmasız uygulanır.

Pad-steam yönteminde kullanılan boyar maddenin özelliklerine ve kumaşın karışım olup olmamasına göre uygulamada farklılıklar söz konusudur. Örneğin; alkali durumlarda buharlama öncesi hava pasajı ya da oksidasyon öncesi durulama yapılabilmektedir. Tablo 1.1’de pad-steam yönteminin kullanılan boyar madde çeşidine göre uygulamaları görülmektedir.

Boya Banyosunda Kullanılan Kimyasal Maddeler ve Görevleri

Reaktif boyar maddelerle boyama

 Islatıcı: Tekstil materyalinin kısa sürede ve homojen ıslanmasına yardımcı olur.

 Üre: Boyar maddenin çözünürlüğünü artırır, kurutma sırasında suyun buharlaşarak uzaklaştırılma oranını düşürür.

 Tuz (Glauber tuzu ya da sodyum klorür):

•  Flottede üre bulunduğu durumlarda, ara kurutma sırasında oluşabilecek migrasyonu engeller.
•  Boyama esnasında life boyar madde iyonu değil, boyar madde molekülü absorbe edilir. Dissosiyon sabiti (iyonlaşma sabiti) büyük olan boyar maddelerin bulunduğu banyoya tuz ilavesi ile iyonlaşma sabiti azalacağından çekimi artırır. Yani boyar madde molekülünün iyonlaşması ne kadar az olursa boyama dengesi o kadar lif tarafına kayar.

 Redüksiyon önleyici: İndirgenmeyi önler.

 Migrasyon önleyici: Boyar madde moleküllerinin yer değiştirmesini engellemek için kullanılır.

 Alkali (sodyum karbonat ya da sodyum bikarbonat): Ortamın pH’ını yükseltir. Boyar maddelerin fikse olmasını sağlar. Boyar madde -lif bağının oluşmasını sağlar (Kovalent bağ).

 Emdirme maddesi : Örgü kumaş, viskon veya sıkı dokunmuş kumaşlarda, pick-up’ı (kumaş tarafından alınan flotte) artırmak için kullanılır.

Küp boyar maddeleriyle boyama

•  Sudkostik: Çözelti pH’ını alkalik yapan kimyasal maddedir.
•  Hidrosülfit (sodyumditionit): Boyar madde indirgeme (suda çözünür hâle dönüştürme) yardımcı maddesidir.
•  Oksidasyon maddesi: Boyar maddeyi yükseltgemek (suda çözünmez hâle dönüştürme) amacıyla kullanılan yardımcı maddedir.

Çözünür kükürt boyar maddeleriyle boyama

•  Sodyum hidrojen sülfür: Boyar madde indirgeme yardımcı maddesidir.
•  Islatıcı: Tekstil materyalinin kısa sürede ve homojen ıslanmasına yardımcı olur.
•  Soda (ya da sudkostik): pH ayarlamadan başka burada, indirgenme sırasında açığa çıkan asidi nötrleştirir. Aksi hâlde hidrojensülfür gazı açığa çıkar.
•  Oksidasyon önleyici: Boyar maddenin erken oksidasyonunu önlemek için kullanılır.

Fulard Sıcaklığı ve Önemi

Pad-steam uygulamalarında, emdirme flottesinin sıcaklığı;

• Reaktif boyar maddeler ile boyamada 22 °C’dir.
• Çözünür kükürt boyar maddeleriyle boyamada 20–30 °C’dir. Eğer buharlama yapılmayıp doğrudan hava oksijeniyle oksidasyon yapılacaksa emdirme flottesinin sıcaklığı 60 °C önerilmektedir.
• Küp boyar maddeleriyle boyamada flotte sıcaklığı 20–30 °C’dir

Hangi boyar madde kullanılırsa kullanılsın, flotte sıcaklığı kumaş eni boyunca homojen ve sabit olmalıdır.

Fulard Hızı

Bilindiği gibi fulard hızı, terbiye işleminin sonucunu doğrudan etkileyen bir faktördür. Pad-steam uygulamalarında da fulardın hızı, yapılan terbiye işleminde kumaşın alacağı flotte miktarına göre (pick-up) ayarlanır.