PBT (Polibütilen tereftalat) Lifleri Hakkında Genel Bilgiler
PBT (Polibütilen tereftalat) lifleri genel olarak poliester esaslı elastik bir lif olup, son zamanlarda geliştirilmiştir. PBT lifinin tekstil kullanımı için üretimi 70’lerin sonunda ve 80’lerin başında Japonya ve Amerika’da başlamıştır.
PBT (Polibütilen tereftalat) Liflerinin Üretimi
PBT lifini oluşturan polimerin üretimi PET’in sentezi ile benzer olup, direkt esterleşme ve ester değişim polimerizasyonunu içermektedir. Poliester monomerik ünitelerinin ester bağlantıları (-O-CO-) ile bir araya geldiği polimerlerdir. Şimdiye kadar ticari olarak en önemli poliester polietilen tereftalat (PET) dır. Şekil 2.11’de PET ve PBT liflerinin molekül yapısı gösterilmiştir.
Şekil 2.11 PET ve PBT liflerinin molekül yapısı
PBT lifinin temel ham maddesi bütandiol’dür. PBT bütan 1,4 diol (HO-CH2-CH2- CH2-OH) ve tereftalik asitin (TA) dimetil esterinden (DMA) sentez edilmektedir. Yani PBT bütan 1,4 diol ve dimetil tereftalat (DMA) arasında ester değişimi (EI) kullanılarak oluşturulmaktadır.
Teraftalik asiti direkt olarak bütan 1,4 diol ile ısıtmak çok miktarlarda çok uçucu olan tetrahidrofuran (THF) oluşumuna neden olarak diol’un kaybına neden olmaktadır. Titanyum katalizi hem ester değişimi (EI) hem de sonraki polimerizasyonun devam etmesi için kullanılmaktadır. Son reaksiyon sıcaklığı yaklaşık 250- 260 ˚C civarındadır. Bu şekilde ısıl bozunma azalır ve erime polimerizasyonu ile PET’den daha yüksek molekül ağırlığındaki PBT meydana gelir. Isıl bozunmaya neden olan ürün olan tetrahidrofuran (THF) uçtuğu için, PBT’nin polimerizasyonu PET’ten daha temizdir. Yukarıda açıklanan PBT polimerizasyon işlemi aşağıda Şekil 2.12’de gösterilmiştir.
Şekil 2.12 PBT polimerizasyon işlemi
PBT lifleri PET liflerinde olduğu gibi eriyikten lif çekim yöntemi ile üretilmektedir. Hidrolitik bozunmaya karşı hassas olduğundan lif çekiminden önce kurutma ve sıcaklığın 150 ˚C üzerinde olması gerekmektedir.
PBT (Polibütilen Tereftalat) Liflerinin Yapısı
PBT lifinin triklinik (3 eksenli) kristalin yapısı bulunmaktadır. PET liflerinin aksine PBT lifinde α ve β formu olmak üzere iki form bulunmaktadır. Her iki formda birbirlerine dönüştürülebilmektedir. Polimerin gergin olmayan durumunda, α formu gauchetrans-gauche yapısı, gergin olan β formunun tümü ise çekim şartlarına bağlı olarak trans yapısı göstermektedir. Her iki α ve β formlarının birim hücre hacimleri 0,261 ve 0.267 nm değerlerindedir. PBT lifi PET lifinden daha yüksek kristalin oranına sahiptir.
PBT (Polibütilen Tereftalat) Liflerinin Özellikleri
PBT liflerinin genel özellikleri Çizelge 2.3’de gösterilmiştir. Çizelge 2.3 Spandeks ve poliester lifleri ile karşılaştırmalı olarak PBT liflerinin genel özellikleri.
| Özellikler | PET | PBT | Spandeks |
| Mukavemet (cNtex-1) | 38-53 | 26-44 | 44870 |
| Erime noktası (˚C) | 260 | 221 | 230-290 |
| Camlaşma geçiş sıcaklığı (Tg) | 70-80 | 20-40 | -117 |
| Özgül ağırlık (g/cm-3) | 1,38 | 1,35 | 1,21 |
| Elastisite modulu (cN/dtex) | 9,15 | 2,4 | 0,11-0,45 |
| Elastik uzama (%) | 20-27 | 24-29 | 400-800 |
| Yumuşaklık | -1 | +1 | -2 |
| Elastik geri dönme | -1 | 1 | +2 |
| Hacimlilik | -1 | +2 | -2 |
| Isıl işlenebilirlik kapasitesi | – | -2 | -1 |
| Aşınma | +1 | +1 | -2 |
| Klor dayanımı | -1 | +2 | -2 |
| Boyanabilme | -2 | +2 | -2 |
| Lekelenme dayanımı | +1 | +2 | -2 |
| Işık Haslığı | +1 | – | -2 |
| Yıkama haslığı | +2 | +2 | -2 |
| Renk yelpazesi | -1 | – | -2 |
| Statik dayanım | +2 | +2 | -2 |
| Fiyat | +2 | – | -2 |
| ‘+2’=en iyi, ‘-‘=ortalama, ‘-2’= en kötü | |||
Mukavemet: Mukavemeti yüksektir.
Elastik uzama: %24-29 arasında kopma uzama değerlerine sahiptir.
Elastik özellikleri: Küçük yükler altında yüksek uzama göstermekte ve kuvvet ortadan kalkınca tekrar hızlı bir şekilde eski haline geri dönmektedir. Elastikiyeti elastan ile tekstüre naylon lifleri arasındadır. Ayrıca PBT lif üzerindeki ekstra baskıyı ortadan kaldırmaktadır. Bu nedenle, elastan lifinden daha fazla konfor sağlamaktadır.
Nem çekme: Nem çekme naylon lifinden dahi düşüktür. Nem çekme 24 saatten sonra % 0,1’den daha azdır. Bununla birlikte, 52˚C üzerinde uzun süre sulu ortamda bekletilmesi önerilmemektedir. Düşük nem alma özelliğinden dolayı çabuk kurumaktadır.
Boyutsal stabilite: Yaş halde boyutsal stabilitesi yüksektir.
Boyanabilme: Kaynama noktasında boyanmaktadır. Renk haslıkları yüksektir. Parlaktır.
Isıl dayanım: Isıya karşı dayanıklıdır. Erime noktası 221˚C ve cam geçiş sıcaklığı 20-40˚C arasındadır.
Kimyasallara karşı dayanım: Deterjanlara, zayıf asitlere, aliphatik ve florlanmış hidrokarbonlara, alkollere, ketonlara, karbon tetrakloride ve ortam sıcaklığındaki yağlara karşı dayanıklıdır. Ayrıca mayo kullanımında önemli olan klora karşı haslıkları da yüksektir.
Diğer özellikleri: Elektrik özellikleri ve aşınma dayanımı iyidir. Yumuşak tutumlu olup, yumuşaklığı poliester lifine yakındır.
PBT Liflerinin Uygulama Alanları
PBT lifleri iyi uzama ve geri dönüş özellikleri ile iyileştirilmiş boya alma özellikleri nedeniyle tekstil uygulamalarında kullanılmaktadır. PBT lifleri diş fırçası kılları, halı ipliği, spor giyim, yün süeter giysiler, iç giyim, elastik kot ve çoraplar belirli başlı uygulama alanlarıdır. Yüksek mukavemetli olduğu için, belli stabiliteye sahip olduğu için ve klorine karşı dayanıklı olduğu için mayolarda da kullanılmaktadır.
İyi boyutsal stabilite, mukavemet, esneklik ve hızlı kristalleşme gibi özellikleri nedeni ile mühendislik alanında kullanılan plastiklerin üretiminde de tercih edilmektedir. PBT reçineleri dayanıklı fermuarlarda, perde donanımlarında, saç kurutma makinalarında, hesap makinalarında, ütü ve tost makinalarının gövdeleri vs. gibi alanlarda kullanılmaktadır.
T.C.
UŞAK ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
YÜKSEK LİSANS TEZİ
CEMRE NUR KUYUCAK
OCAK 2020 – UŞAK