MAKALELER / SİLİKON APRESİ VE PARAFİN APRESİ - HAMMADDELER ANSİKLOPEDİSİ

KUMAŞLARDA SU İTİCİLİK ÖZELLİĞİ
Tekstil materyalinin doğal yada sonradan kazandırılmış nemi uzaklaştırma veya suyu emme karşı koyma özelliğidir. Tekstillere su iticilik özelliği, hidrofob karakter sağlayacak apre maddeleri ile sağlanmaktadır. Diğer bir yol ise hidrofob özellikteki elyafı kullanmaktır. Polyester, polyamid, polyetilen, hidrofob özellikteki elyaflara örnektir.

1-A KUMAŞLARDA SU İTİCİLİK TESTLERİ
Kumaşın yağmurlama yöntemi ile yüzeyde su adsorblaması, dayanımının ölçülmesi ve yüzey ıslanmasının saptanması. Burada kumaş yüzeyi suyu itme, yani hidrofobluk yeteneği ölçülür.
Su iticilik testi, Bundesmann yağmurlama deneyi ile en hassas bir şekilde ölçülür.


1-B KUMAŞLARIN SU GEÇİRMEZLİK ÖZELLİKLERİ
Su geçirgenliği; suyun, belli bir açısal küvetle kumaşla temas ettiğinde, kumaşın içinden geçe bilme özelliğidir.
Tekstillerin su geçirmezlik özelliği iki yol ile tartışılmalıdır.
a- Kumaşın görünümünü tamamen korumasına karşı, ona nem itici bir özellik kazandıran işlemler.

b- Tamamen su geçirmez bir kumaş elde edilen işlemler.


Birinci durum; elyaf içerisinde ve üzerinde su itici maddelere aplike etmektir, örneğin, yağ asidi yada mum gibi.
İkinci durum ise; kumaş su geçirmez bir madde ile kaplanır, örneğin; kauçuk kaplama.

SU GEÇİRMEZLİK TESTLERİ
Federal standart 191, on bir farklı su geçirmezlik testi sunmaktadır. Su geçirmezlik kumaşlara uygulanan tüm nem ve su testlerinde kullanılan bir terimdir. Bu testlerden sekizi su geçirgenlik testlerinin farklı türleridir, üçü ise su absorbsiyonu içindir.
TS’ de su geçirmezlik için dört test mevcuttur; TS 243, TS 257, TS 258, TS 259. su geçirmezlik için en yaygın ve kolay test, Schopper su geçirmezlik testidir. Burada elde edilen değerler mm su basıncıdır.
-


SU GEÇİRMEZ KUMAŞ
Hafif bir yağmura ve su akımına karşı su geçirmezlik sağlayacak şekilde oluşturulmuş yada terbiye edilmiş, ancak çok fazla yağmurda yada uzun süreli su ile temasta tam bir su geçirmelik sağlayamayan kumaşlardır.

2- SU İTİCİLİK APRESİ
Su iticilik apresi; pamuk, pamuk-polyester karışımları ve yün polyester karışımlarının önemli bir apresidir.

2-A SU İTİCİLİK APRESİNİN PRENSİBİ
su iticilik işleminde esas, mamuldeki lif ve ipliklerin etrafında çok ince bir hidrofob zar oluşturmaktır. Bu şekilde kumaşın gözenekleri kapanmaz. Deri solunumu ve ter nakli gerçekleşebilir. Ancak, çok kuvvetli ve uzun yağmur sonucunda zamanla su açık gözeneklerden içeri girebilir.
Su geçirmezlik işleminin esası ise, mamul yüzeyini tamamen kaplayan bir film tabakası oluşturmaktır. Ancak film tabakası mamul yüzeyini tamamen örttüğü için gözenekler kapanır; deri solunumu, ter nakli zorlaşır. Terlendiğinde içeriden dışarıya sıcaklık çıkmaz.
Su iticilik apresinde bu sakıncalar yoktur. Tersine, kumaş nemi kolayca uzaklaştırdığından iyi bir ter nakli geçekleşir ve apresiz kumaştan daha kuru bir kullanım sağlanır. Ancak yeni gelişmeler nefes alabilen su geçirmez kumaşların üretimini de mümkün kılmaktadır.
2-B SU İTİCİLİK MADDELERİ
Su iticilik apresi için kumaş su iticilik sağlayan maddelerle emdirilir, kurutulur gerekir ise kondense işlemine tabi tutulur.
Su iticilik maddeleri; kumaş içine suyun nüfuziyetine karşı koyan, su damlacıklarının (yada diğer sıvıların) kumaş yüzeyinde dağıtmadan, yuvarlak, minik damlalar halinde tutabilen yapıdaki kimyasallardır.
Oluşan etki yeni cilalanmış otomobil kaportasına düşen yağmur damlacıklarının durumu ile aynıdır.
Su iticilik için kullanılan kimyasallar, aynı zamanda kir itici olarak da kullanırlar. Çünkü; sıvı kir maddeleri (sos, meyve suyu, çay, kahve vb.) kumaş üzerinde kalmakta ve kolayca silinebilmektedir.
Bir çok farklı kimyasallar kullanılmakta ve bunların etkileri de eşit olmamaktadır .
Bir sıvı herhangi bir yüzeyi ıslatır ve yüzey üzerine dağılırsa, sıvının yüzey gerilimi katının kritik yüzey geriliminden daha düşüktür.
Başka bir değişle; bir sıvı, katı bir yüzeyi, sıvının üst yüzey gerilimi, katı maddenin kritik üst yüzey geriliminden daha düşük ise ıslanır.

SU VE KİR İTİCİ MADDELERİNİN SINIFLANDIRILMASI
Bunlar; dayanıklı ve dayanıklı olmayanlar olarak ve aynı zaman da yağlı sıvıları itme kabiliyeti ile sulu sıvıları itme kabiliyetlerine göre de sınıflandırılabilirler.

Dayanıklı Olmayan İtici Maddeler:
Ucuz, kolay uygulanabilir ve genelde çok iyi su iticilik sağlayan maddelerdir. Bununla beraber, yıkama ve kuru temizlemede kolayca uzaklaştırılırlar. Bunlar geniş kullanım alanına sahiptirler. Yıkama ve kuru temizleme görmeyen çadır, muşamba gibi ürünlerde tatmin edici sonuçlar verir. Yağlı sıvılar için ise tatmin edici dayanıklılığı göstermezler.

Dayanıklı İtici Maddeler:
Bunların çeşitli tipleri mevcuttur. Bazıları sadece kur temizleme, bazıları ise sadece yıkamaya, bir kısmı ise her ikisine birden dayanıklıdır.
Yağmurluk tipi giysileri alan veya satanlar, bu kumaşların söz konusu temizleme yöntemlerine göre uygun iticileri ihtiva ettiği konusunda emin olmalılardır.
Bu gurup içinde fluorokarbon bileşikleri, yağlı kirlere karşı koyma özelliğine sahip olanlardır. Scotchgard (3M) ve Zepel (Dupont), Asahi Guard (Asahi) en çok kullanılan üç fluorokarbon tipleridir ve mükemmel sonuçlarının yanında yıkama ve kuru temizleme haslıkları iyidir.
Silikonlu su itilicilik maddeleri (örneğin, Orgasil M 479-Organik Kimya ): iyi su iticilik ve yıkama dayanıklılıkları verir. Tuşe, kayganlık ve yumuşaklık mükemmeldir.
Su iticilik maddeleri aşağıdaki şekillerde gruplandırılırlar:
-Zirkonyum parafin emülsyonları,
-Silikonlu su iticilik maddeleri,
-Yağ asidi + kromklorür kompleksi,
-Fluorokarbonlar,
-Reçine oluşturan su iticilik maddeleri.

Zirkonyum parafin emülsiyonları :
Parafin emülsiyonları ile yıkamaya orta dayanıklı bir su itici karakter elde edilir . parafin emülsiyonu emülgatör içermez, özel cihazlarda hazırlanır.
Parafin, alüminyum veya zirkonyum bileşikler aracılığı ile liflere bağlanır. Su iticilik apresinin dayanıklı olması için, işlemin hafif asidik ortamda yapılması gerekmektedir. Aslında bu koşul tüm su iticilik işlemleri için geçerlidir. Hafif asidik ortam 0,5-1 ml/l asetik asit ile sağlanır ( pH 4-5).
Bu gün piyasada pH’ ı ayarlanmış, zirkonyum (veya alüminyum bileşiği) içeren parafin emülsiyonları hazır olarak satılmaktadır. Özellikle, Persistol E (BASF), ve benzeri maddeler, hazır zirkonyum parafin emülsiyonu içeren maddelerdir ve piyasada yaygın olarak kullanılmaktadır. Parafin emülsiyonları; koruyucu kolloid içeren ve içermeyen halde, iki tipte bulunur.
Koruyucu Kolloid; ham dayanıklılığı, hem tutumu olumlu yönde etkiler. Parafin emülsiyonları en fazla bir yıl dayanım süresi taşırlar.
Zirkonyum parafin emülsiyonları ile işlemden sonra; kumaş daha kalın, daha dolgun bir tutum kazanır, yumuşaklık ve dökümlülük azalır.
Dikkat edilecek iki nokta:
-Emülsiyonların ısıya karşı dayanıksız olması (empregnasyon sıcaklığı 60 dereceyi geçmemeli ).
-Parafin taneciklerinin artı yüklü olduğu sürece dayanıklı olmaları nedeni ile ortamın hafif asidik olmasıdır.
Sülfat iyonları içeren sert solar kullanılmalıdır
Zirkonyum içeren parafin emülsiyonları, daha etkili ve daha dayanıklı hidrofobluk verir.
Alüminyum içeren parafin emülsiyonları ile yapılan hidrofobluk, yıkama ve kuru temizlemeden sonra kaybolur.
Türkiye ‘de zirkonyum parafin içeren ürünler yaygın olarak kullanılmasına rağmen alüminyum içerenler pratikte kullanılmamaktadır. Bununla yapılan aprede, kumaşın gözenekleri tıkanır, su geçirmez bir yapı kazanır.
Parafin tek başına uygulandığında; emdirilir, bu sırada iplik veya kumaş yüzeyine yapışır, kurutma sırasında ipliklerin içerisine nüfuz eder. Fakat yıkama dayanıklılığı yoktur. Bu nedenle pratikte çok ucuz mamuller dışında kullanılmazlar.

Silikonlu su iticilik maddeleri:

Su iticilikte kullanılan silikonların bir kısmı monometil, bir kısmı ise dimetil silikondur. Piyasada genellikle; % 40 dimetil + % 60 monometil silikon kullanılır.
İyi bir su itici etki için, materyal için üzerinde % 1-2 silikon bulunması gerekir.
Su iticilik işleminde silikonlar, dokunun gözeneklerini kapatmadığından deri solunumunu ve ter uzaklaştırılmasını olumsuz etkilemezler. Vücuttan çıkan su buharı hiç kondense olmadan tamamen uzaklaştırılacağından, bu maddelerle işlem görmüş mamuller işlem görmemiş mamullere nazaran daha kuru ve daha hava geçirgen durumdadır.
Silikonlar tüm elyaf çeşitleri için uygun hidrofob maddelerdir. Su iticilik yetenekleri yüksektir. Hidrofob metil grupları molekülün dışına oryante olurlar, oksijen atomları ise elyafa bağlanarak oryante olmuş bir ara bileşik oluştururlar.
En iyi efekt, silikon molekülünün elyaf üzerinde düzeli yerleşimleri sayesinde elde edilmektedir.
Silikonlar; iyi bir su itici etki yanında kumaşlara elastiki özellik, yumuşaklık, buruşmazlık ve dikim kolaylığı verirler.


Ancak silikon filmi, sürtünme ve buruşa etkilerinde kolaylıkla ufalanır. Silikon reçineleri, temel yapının modifikasyonları ile oluşturulur. Oluşum, çapraz bağlarla bir kafes yapının üretilmesi ile gerçekleşir.
Bunlar, su itici aprelerde; polyester, polyamid, asetat, viskon, rayon, pamuk ve keten lifleri üzerinde kullanılırlar.
Yağ asidi + krom klorür kompleksi:
Askeri giysilerin su iticilik işlemlerinde kullanılır.
İki dezavantajı vardır:
- içinde krom olduğu için çevreyi kirletir,
- Krom, yeşil nüans verdiğinden beyaz kumaşları boyar ve başta açık renkler olarak üzere boyalı ve baskılı mamullerin nüanslarını kötü etkiler.
Hazır satılan ürün içindeki bileşik (izopropilalkol) hidrolize uğratılır ve bazik kompleks oluşturulur.
Hidroliz: su ilavesi veya pH ve temperatürün yükseltilmesi ile sağlanır.

Polykondenzasyon reaksiyonu sonucunda, hidrofob yağ asidi kökleri dışarıya bakan yapı elde edilmiş olunur. Bu yapı, kuru temizlemeye ve yıkamaya dayanaklıdır.
Kompleks (+) yüklü olduğundan, (-) yüklü selüloz lifleri çektirme yöntemine göre aprelenebilmektedir. Ancak, selüloz esaslı mamullerde, birde katalizatör kullanımı gereklidir.
Katalizör olarak bazik maddeler kullanılır. Bu maddeler, hidroklorik asidin zararını önleyip, nötrleşmeyi sağlar. Sentetikler ve yünde ise, katalizatör kullanımın gerek yoktur. Pratikte, çektirme yönteminin aprede önemi yoktur.
Fluorokarbonlar
Fluorokarbonlar bir karbon atomu üzerinde iki veya daha fazla flor bulunduran bileşikleridir. Uçuculuk ve yoğunlukları oluşturdukları hidrokarbonlardan daha büyüktür. Florlu bileşiklerin temel özellikleri ısıya dayanıklılıkları ve yanmazlıklarıdır. Bu özellikleri nedeni ile teknikte geniş bir kullanım alanı bulurlar. Florun organik maddelerle oluşturduğu bileşiklerin özellikleri içerdiği flor miktarına göre değişir. Flor miktarı az olursa eczacılıkta ve boya yapımında kullanılır. Flor veya triflormetil grupları bileşimi yönlendirir.
Florokarbonlar, florlanmış alkandır. Yani: alkan içindeki bir miktar hidrojen atomu flor atomu ile yer değiştirirse bu flor karbon bileşimidir. Florohidrokarbonun kimyasal dayanıklılığı sekonder ve tersiyer alkinfluorid ile artar. Hangi bileşiğin karbon atomu ile birçok flor atomu varsa bunun yapısı eşit flor dağılmış bileşikten daha sağlamdır.
Florokarbonun çok iyi kimyasal ve fiziksel özellikleri vardır. Özellikle hidrokarbona göre özgül ağılığı daha fazla ve daha kıvamlıdır. Fakat yüzeylere yapışma özelliği daha azdır. Florokarbon ya çok zor yanar yada yanmaz özelliği gösterir.
Florokarbonlar hem su yiticilik hem de yağ ve ki iticilik sağlayan etkili, dayanıklı kimyasallardır. Bu özelliğin etkisi bileşiği oluşturan yapı zincirinin uzun olması ile artar.
Ticari olarak 1989’lu yıllarda önem kazanan florokarbonlar en iyi ve dayanıklı itici etkileri vermelerine rağmen, çok pahalı maddelerdir. Tekstil apre maddeleri içinde en pahalı kalemi oluştururlar.
Florokimyasal iticilerin silikonlarda veya hirokarbon esaslı iticilerden en önemli farkı; yağ iticilik etkileridir. Floro karbonların yağı itmeleri, bunların düşük yüzey gerilimi oluşturması ile ilişkilidir. Perforlanmış organik bileşiklerin düşük yüzey enerjisi dolayısı ile, elyaf üzerindeki kapilar veya moleküller arası kuvvetler azaltılarak elyafın yağ iticilik etkisi gerçekleştirilmektedir. Elyaf üzerindeki apre maddesi konsantrasyonu % 0,5 kuru madde olacak şekilde ayarlanmalıdır. İyi bir kalıcılık için, kurutmadan sonra 140-160 derece arasında 4-6 dakikalık kondense işlem önemle tavsiye edilmektedir.
Florokarbon apresinin iticiliği:
- molekülün florokarbon kısmının yapısına,
- oryantasyonuna,
- Elyaf üzerinde florokarbon kısmın miktarı ve dağılımına,
- Kumaşın yapısına bağlıdır.
Florlanmış alkil grubu içeren bileşikler, katı maddelerin kritik üst yüzey gerilimlerini düşürebilmektedir.

Reçine oluşturan su iticilik maddeleri:
Bu tip maddeler buruşmazlık apre işlemleri ile kombine edilebilirler. Selüloz ve rejenere selüloz mamullerinin iyi ve yıkamaya dayanıklı hidrofob özellik kazanmalarını sağlarlar. Aynı zamanda mamule dolgunluk ve çekmezlik verirler.
Mamul, hidrofobluk özelliği olan, yapay reçine oluşturabilen monomerlerle emdirilir, kurutulur, sonra daha yüksek temparatürde kondense edilerek yapay reçineler elde edilir. Üre ve melamin türevleri çok kullanılır. Genelde katalizatör olarak alüminyum sülfat (Al2(SO4)3
kullanılır.
Kesiksiz bir film tabakası ile kumaş yüzeyinin örtülmesi su iticilik açısından daha tercih edilen durumdur. Bu durumda mamul daha fazla setleşecektir. Reçinenin kumaş içindeki boşlukları doldurması, buruşmazlık özelliği de kazandırır.

2-C SU İTİCİLİK MADDELERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI VE APRE
UYGULAMALARI
Zirkonyum parafin emülsiyonları su iticiliğin yanında, parafin mekanik olarak gözenekleri azda olsa tıkadığı için, az miktarda su geçirmezlik efekti verir. Ancak, silikon ve florokarbon, % 100 su itici özellikte etki gösteren maddelerdir.
Son yıllarda florokarbondaki gelişmeler ile bunların su ve kir itici etkilerinde de mükemmel sonuçlar alınmıştır. Silikonlular ile bunları karşılaştırırsak; florokarbonlar çok etkili, yıkamaya çok dayanıklı, çok pahalı, tuşe normal veya serttir. Silikonlu ise; etkili pahalı fakat tuşe yumuşaktır. Yağ asidi-krom klorür bileşiği, askeri giysilerin su iticilik bitim işlemlerinde kullanılır. İçinde krom bulunduğu için çevreyi kirletmesi açısından sakıncalıdır.
Ayrıca; krom, yeşil nüans verdiğinden beyaz kumaşları boyar ve başta açık renkle olmak üzere, boyalı ve baskılı mamullerin nüanslarını kötü etkiler.
Günümüzde en fazla kullanılan su iticilik maddeleri;silikonlar ve florokarbonlardır. Her ikisi de fulardan da empregnasyondan sonra kondense işlemi gerektirir. Bu ise, ayrı ve pahalı bir işlem getirir. Piyasada sıradan işlerde, zirkonyum parafin emülsiyonu ( örneğin; Persitol E-BASF) kullanılır. Yıkama dayanıklılığı orta derecedir. Mamule dolgun ve doğal tutum kazandırır. Yumuşaklık ve döküm azalır.
Bu özellik; branda, trençkotluk ve parka gibi kumaşlarda istenen bir özelliktir. Silikon ve florokarbona göre zirkonyum parafin emülsiyonları çok ucuzdur.
Pahalılık aşağıdaki sırayladır.
Florokarbon > Silikon > zirkonyum parafin

Reçete de kullanılan miktarlar aşağıdaki sıraya göredir.
Zirkonyum Parafin > Silikon > Florokarbon
Parafin emülsiyonları ile çalışmak kolaydır. Kumaş, pH 4-5’te, 50-100 gr/lt emülsiyon içeren flotte ile emdirilir ve kurutulur. Kondense yapılmasına gerek olmaması en büyük avantajdır. Bu maliyeti azaltır ve kolaylığı destekler. Florokarbon ve silikonlarda Kondense şarttır. Yağ asidi krom klorür kompleksi ile yapılan su iticilik apresi uygulamalarında; 20-70 gr/lt yağ asidi-krom klorür kompleksi içeren flotteye, üre, formik asit veya sodyumformiyat ilave edilerek pH 3-3.5’te tamponlanır. Emdirmeden sora 120-140 derecede kurutulduktan sonra 130-180 derecede polykondenzasyon yapılır.

3 - SU GEÇİRMEZLİK APRESİ

Su geçirmezlik apresi; suni deri elde sinin, su geçirmez yağmurluk, ayakkabı bezi gibi ürünlerin temelidir. Pamuk, pamuk-polyester, polyester, polyamid malzemelerde yoğun olarak uygulama alanı bulur. Su geçirmezlik apresinin diğer bilinen ismi, sıvama yada kaplama apresidir.

3-A SU GEÇİRMEZLİK EPRESİNİN PRENSİBİ

Su geçirmezlik apresi; kumaşın yüzeyinin su ve hava geçirmez bir film tabakası ile kaplanmasıdır. Deri solunumu ve ter akli mümkün değildir. Ancak, tekstil yardımcı maddelerindeki değişmelerle, tamamen su geçirmez özellik göstermesine rağmen, solunum özelliğini olumsuz etkilemeye apreler elde edilebilmektedir. Buları esası, deriye temas eden iç tarafta apre maddesinin hidrofil gruplarının yönlenmesi , dış yüzeyde ise hidrofob gruplarının yerleşmesidir. Böylece ter ile oluşan su buharı, içeriden dışarı rahatlıkla çıkabilmektedir. Bu prensibin dışında, suda çözünen tuzların kaplama tabakası içine yerleştirilmeleri ve tabakanın sertleşmesinden sonra tuzların çıkarılması ile yada ısınma sırasında gaz çıkaran maddelerin ilavesi ile gözenekli sıvama ( kaplama) elde edilebilmektedir.

3-B SIVAMA APRESİ, KAPLAMA APRESİ

Kaplama ve sıvama işlemleri sürme metoduna göre yapılır.
Kaplama; kıvamlı apre flottetesinin (pastasının) tekstil mamulünün genellikle bir yüzeyine sürülmesi ile gerçekleştirilen aplikasyon metodudur. Bu uygulamada, tekstil mamulünün yüzü, terbiye maddesi ile tam olarak örtülmüştür. Kaplama kumaşlar normal halde su ve hava geçirmezler. Ancak, özel apre maddeleri yada kimyasalların kaplama pastasına ilave edilmesi ile ter solunumunu mümkün kılan hava geçirgen kaplama elde edilmesi mümkündür.

SOLVER KİMYA