Bebek Bezlerinde Kullanılacak Losyon Tipi Ve Uygulama Yerine Göre Ürün Performansının İyileştirilmesi

Çağla Bektaş / Kıdemli Ar- Ge Mühendisi – Kimya Mühendisi

Evyap Sabun Yağ Gliserin Sanayi ve Ticaret Anonim Şirketi

ÖZET

Günümüzde tek kullanımlık bebek bezleri, hassas bebek cildini kuru ve sağlıklı tutmak için tasarlanmış yüksek performanslı ürünlerdir. Bebek bezleri temel olarak cilt ile temas eden dokumasız kumaş, parçalanmış selüloz ve biyolojik olarak inert durumdaki polimerlerden oluşmaktadır. Tüketici tercihine göre bebek bezleri losyon, parfüm ve/veya krem gibi ek hammaddeler içerebilir. Bebek cildinin hassasiyeti göz önünde bulundurulduğunda, bu hammaddelerin cilt ile uyumluluğu ve bitmiş üründeki performansı kritik önem taşımaktadır. Bu çalışmada bebek bezinde kullanılan losyon ve/veya parfüm tipi, uygulama sistemi, bez üzerinde uygulama yeri ve koku yoğunluğunun optimizasyonu üzerine parametrik çalışmalar yapılmıştır. Çalışma sonucuna göre, bebek bezinde kullanım sonrası oluşan kötü kokunun bastırılmasının yanı sıra, kritik performans parametrelerinden cilde geri verilen ıslaklık miktarının minimize edilmesi ile daha kuru bebek bezinin tüketiciye sağlanması mümkün kılınmıştır.

 

Anahtar Kelimeler: Bebek bezi, losyon, parfüm, losyon uygulaması, parfüm uygulaması, bebek bezi performansı, koku yoğunluğu, parfüm, krem

 

GİRİŞ

20.yüzyılın en önemli tüketici ürünlerinden biri gün geçtikçe daha küçük, daha ucuz, daha kullanışlı ve daha çevre dostu olarak üretilmeye başlayan tek kullanımlık bebek bezleridir. [1]

1930’lu yıllarda sadece selüloz tabakası olarak başlayan geliştirme ve ticarileşme süreci sonunda günümüzde bir bebek bezi, bezin dış tabakasını oluşturan ve idrarın bebeğin kıyafetlerine bulaşmasını engelleyen bir breathable/nonbreathable backsheet (nefes alabilen/nefes alamayan dış katman), bezin bebeğin cildine temas eden içteki en üst tabakası olan topsheet (üst katman), bezi bebeğe giydirirken üstüne tutturmak amacı ile kullanılan yapışkan side tape’ler (yan bant), bezin bebeğe giydirilirken side tape’lerin yapıştığı nokta olan frontal tape (ön bant), side tape’lerin tutunduğu elastic & nonelastic back ear’lar (elastic/elastic olmayan arka kulaklar), topsheet’in altında yer alan emme ve dağıtma tabakası (ADL; acquisition/distribution layer), idrarın bacak kısımlarından taşmasını engellemek için kullanılan leg cuff’lar (bariyer) ve backsheet’te kullanılan bacak & bariyer leg elastic’ler (lastik), emici core tabakada kullanılan süper absorban polimerler (SAP), emici core tabakada SAP taneciklerinin emici core  tabakası boyunca homojen dağılımını sağlayacak pulp (kağıt hamuru, selüloz), SAP ve pulp’ı bir arada tutan nonvowen / tissue core cover (dokumasız kumaş / kağıt sargı tabakası), bebek bezini bebeğe giydirirken annenin tutmasını kolaylaştıran front ear (ön kulak), bezin kullanım sonrası kötü kokmasını engellemek amaçlı özel geliştirilmiş losyon ve tüm bu komponentlerin birbirine yapışmasını sağlayan tutkal hammaddelerinden oluşur. Bebek bezi katmanları örnek bir bez üzerinde Şekil 1’de gösterilmiştir. [1]

 

Şekil 1: Bir bebek bezinin katmanları

Bebek bezinde tüketicinin beklentisi olarak pişik yapmama, kuruluk, emicilik, uzun süreli kullanımda dayanım, kullanım sonrası kötü kokunun oluşumunun minimize edilmesi gibi aramış olduğu temel özellikler mevcuttur. Bebek bezinde kullanılan losyon uygulamaları, bezin kullanım sonrası oluşan kötü kokuyu baskılamasına yardımcı olduğu gibi, aynı zamanda kullanılan losyon tipi ve uygulama yerine bağlı olarak idrarı emme süresi ve ıslak bezin cilde geri verdiği ıslaklık miktarı gibi kritik performans özelliklerini de etkilemektedir. Bu amaçla parfüm veya krem uygulamaları da kullanılabilmektedir.

Şekil 2’de paylaşılan bir çalışmada, bebek bezinde oluşan kötü kokuyu bastırabilmek için, bezin idrarın bebeğin çamaşırına geçmemesini sağlayan dış yüzeyi olan backsheet tabakasında (26) parfüm alanları (85) oluşturulmuştur. Parfüm bölgeleri içinde parfüm salıcı ajan (65) içeren bağlayıcılar (82) bulunmaktadır. Bağlayıcı, bezin backsheet hammaddesinin dış yüzeyine (52) tutturulmuştur. Parfüm salıcı ajanlar ve bağlayıcının üzerinde de bunları dış taraftan ayıran bir şerit (80) ile korunmuştur. Çekme şeridi tercihen polietilen, polipropilen, dokumasız ve/veya selülozik bir materyal içeren bir malzemeden oluşmaktadır. Bu şerit söküldüğünde, ayırma maddeleri bir koku patlaması ve/veya sabit bir durum difüzyonu sağlar. Parfüm salıcı ajanlar, mikrokapsül içerisine idrar sonrası bezde oluşan kötü kokuyu hapsetme mekanizması da sağlayabilir. [2]

Şekil 2: Parfüm bölgesinden çekme şeridinin ayrılmasından önce bir tür mikrokapsülü gösteren parfüm bölgesinin bir yandan görünüşü (Fig 2), Parfüm bölgesinden çekme şeridinin ayrılması esnasında parfüm bölgesinin yandan görünüşü (Fig 2A) [2]

Şekil 2’de paylaşılan mikrokapsül teknolojisinin çalışma prensibine bakıldığında; bebek bezi bebeğe giydirilirken, bebeğin üzerinden çıkarılırken veya bebek üzerinde olduğu süre boyunca maruz kaldığı sürtünme etkisiyle yırtılırken, içerisindeki parfümü dışarı salması şeklinde çalışır. Çekme şeridi, mikrokapsülün üst kısımları boyunca kopmalarını kolaylaştıracak bir kesme kuvveti (shear force) üretir ve böylece parfümü çekme şeridinin soyulmuş kısmından serbest bırakır. [2]

Bebek bezinde idrar sonucu oluşan kötü kokunun önlenmesi prensibine bakıldığında; kapsülün yırtılarak parfümün dışarı doğru patlaması veya zaman içinde parfümün difüzyon yoluyla kontrollü salınımı ile kötü kokunun maskelenmesi gerçekleşir. Koku zeolit veya aktif karbon benzeri bir yapıya tutturulur. [2]

Piyasaya sürülen bebek bezinde kullanılan parfüm miktarı, aşağıdaki parametrelerin değiştirilmesiyle üreticinin tercihinin kontrolü dahilindedir;

  • Mikrokapsül büyüklüğü ve et kalınlığı
  • Kullanılan bağlayıcı türü
  • Kullanılan bağlayıcı miktarı
  • Kullanılan parfüm miktarı ve türü
  • Mikrokapsüllerin yırtılma/patlama gücü
  • Mikrokapsüllerin sayısı ve dağılımı
  • Bir bağlayıcının mikrokapsüllerin kopma mukavemetine göre yapışma mukavemeti

Mikrokapsüller kimyasal kapsülleme işlemi veya mekanik kapsüllü işlemle yapılabilir. Bu farklı teknikler, farklı boyutlardaki mikrokapsüller, kapsül kabuğunun bileşimi için alternatif materyaller ve kabuk içinde çeşitli farklı fonksiyonel materyallerin üretilmesine öncülük eder.  Bağlayıcının (mikrokapsüller ile) alt tabakaya tutturulması; ipek eleme, gravür ve fleksografik teknikler dahil olmak üzere hava bıçağı, gravür kaplama ve baskı yöntemleri ile sağlanabilmektedir. Bağlayıcı (mikrokapsüller ile), arka tabaka dış yüzeyi üzerinde sürekli veya kesintili bir desen halinde uygulanabilir. [2]

Şekil 3 ve Şekil 4’te gösterilen bir başka çalışmada, bebek bezinin bebeğin cildine değen en üst katmanı olan topsheet tabakasına losyon uygulama üzerine çalışılmıştır. Topsheet’e losyon uygulaması 2 farklı şekilde gerçekleştirilmiştir:

  1. Topsheet hammaddesi, bebek bezini oluşturan diğer hammaddeler ile birleştirilmeden önce losyonun uygulanması

Şekil 3: Doğrudan topsheet (üst tabaka) hammaddesine losyon püskürtülmesi [3]

  1. Bebek bezi üretimi esnasında en üst katman olan topsheet’e losyon uygulanması

Şekil 4: Bebek bezi üretimi sırasında losyonun doğrudan topsheet’e püskürtülmesi [3]

Topsheet’e uygulanan losyon bileşimi miktarı, erimiş losyon bileşiminin sprey istasyonundan püskürtüldüğü orana ve konveyör bandının sprey istasyonu altında geçtiği hız parametrelerine bağlıdır.[3]

Yapılan çalışmada topsheet’e uygulanan losyonun faydaları aşağıdaki gibi bahsedilmiştir:

  • Losyon bileşimi, cildin yüzey enerjisini değiştirir, dışkı ile cildin etkileşimini azaltan bir «bariyer» oluşturur.
  • Dışkının cilde yapışma eğilimini azaltarak temizlenmesini kolaylaştırır.
  • İstenen terapötik veya koruyucu losyon uygulaması için daha az losyon gereklidir. [3]

Literatürde gerçekleştirilen losyon ve/veya parfüm uygulamalarına bakıldığında;  mikrokapsül uygulamaları ile yapılan çalışmaların yüksek hızlarda çalışan bebek bezi üretim hatlarında kullanımının zorluğu nedeniyle uygulama alanlarının kısıtlı olduğu görülmektedir. Yüksek hızda ve uzun bir üretim hattında mikrokapsüller konveyörlerden, valslerden, baskı ekipmanlarının aralarından geçerken maruz kaldıkları mekanik germe ve baskı kuvvetleri nedeniyle kapsülün kırılmasına neden olmaktadır. Bu nedenle losyonun ve/veya parfümün daha ürün pakete girmeden salınımı gerçekleşmektedir. Losyonun topsheet gibi bebek bezinin cilde temas eden en üst katmanına uygulandığı durumda ise losyon dokumasız kumaş tabakasının sıvı geçiş yollarını doldurarak kapiler yolları tıkamaktadır ve buna bağlı olarak idrarın alt tabakaya iletimini engellemektedir. Bu durum da bezin kritik performans parametreleri olan emme zamanı (STT, strike through time) ve cilde geri verilen ıslaklık miktarı (rewet) parametrelerini olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada, losyon ve parfümün üretim hattında kolay uygulanabileceği ve bezin kritik performans parametrelerini olumlu etkileyeceği losyon ve parfüm uygulaması üzerine çalışılmıştır. Yapılan çalışmada losyon ve parfüm uygulaması bir arada gerçekleştirildiğinden, çalışmanın ileriki kısımlarında sadece losyon uygulaması şeklinde adlandırılacaktır. Kullanılan losyonun tipi, uygulama yeri, uygulama sistemi, koku yoğunluğu üzerine çok sayıda parametrik çalışma yapılmıştır. Yapılan çalışmalar referans ürünün losyon uygulaması ile karşılaştırılmıştır. Referans ürün hava basınçlı losyon uygulama sistemi ile 1,5 bar basınçta uygulanmaktadır. Hava basınçlı sistemin losyon tankı Şekil 5’teki gibidir. Hava basınçlı losyon uygulama ekipmanı ile bebek bezine aplikasyonu Şekil 6’da gösterilmiştir.

Şekil 5: Hava basınçlı losyon uygulama tankı

Şekil 6: Hava basınçlı losyon uygulama ekipmanı ile bebek bezine aplikasyon

MATERYAL VE YÖNTEM

Kullanılan losyon tipini ve losyon uygulama yerini değiştirirken, mevcut koku yoğunluğunun uygulanan losyon miktarı ile optimize edilerek korunduğu, koku notlarının yeni losyon tipinde optimize edilerek korunduğu, yeni losyon uygulama yeri ile beraber bebek bezinde losyondan kaynaklanan herhangi bir kirliliğin oluşmadığı ve üretim sisteminde su bazlı losyon kullanımının kaldırılması ile beraber korozyonun minimize edildiği ve tüm bu değişiklikler yapılırken bebek bezi performansının iyileştirildiği durum için çok sayıda parametrik çalışmadan oluşan denemeler gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sırasında referans hava basınçlı losyon uygulama sistemine alternatif olarak Nordson LP 90 losyon uygulama sistemi kullanılmış olup, sistemin görseli Şekil 7’de verilmiştir.

Şekil 7: Nordson LP 90 losyon uygulama sistemi

 

  1. Bebek Bezi Losyon Tipi, Uygulama Yeri, Sistemi ve Koşulları için 1. Parametrik çalışma

Tablo 1’de belirtilen 23 adet denemeden, 1-12 numaralı denemeler ; bebek cildine uyumlu tasarlanmış alerjen madde içermeyen % 5 parfüm içeren yağ bazlı losyon 1 kullanılarak Nordson LP90 sistemi ile gerçekleştirilmiştir. 13-23 numaralı denemeler ise % 5 aynı parfümü içeren su bazlı losyon, hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 23 numaralı deneme  ise ; 1,5 bar’da %5 lik su bazlı losyonun hava basınçlı losyon uygulama sistemi ile gerçekleştirildiği ve  referansı temsil eden çalışmadır.

Tablo 1: Bebek Bezi Losyon Tipi, Uygulama Yeri, Sistemi ve Koşulları için 1. Parametrik çalışmaya ait deneme listesi

  Hertz Bar Losyon Uygulama Yeri Uygulama Sistemi Losyon Tipi
1 50 Emici Katman (Core) Altı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
2 60 Emici Katman (Core) Altı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
3 70 Emici Katman (Core) Altı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
4 40 Backsheet İçi Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
5 50 Backsheet İçi Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
6 60 Backsheet İçi Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
7 40 Backsheet Dışı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
8 30 Backsheet Dışı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
9 20 Backsheet Dışı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
10 40 Bacak Lastiği Kenarı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
11 50 Bacak Lastiği Kenarı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
12 30 Bacak Lastiği Kenarı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
13 1,5 Bacak Lastiği Kenarı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
14 2 Bacak Lastiği Kenarı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
15 1,5 Backsheet İçi Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
16 2 Backsheet İçi Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
17 2,5 Backsheet İçi Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
18 1,5 Backsheet Dışı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
19 1 Backsheet Dışı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
20 2 Emici Katman (Core) Altı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
21 1,5 Emici Katman (Core) Altı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
22 2,5 Emici Katman (Core) Altı Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
23 1,5 Emici Katman (Core)  Üstü Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon

 

  1. Bebek Bezi Losyon Tipi, Uygulama Yeri, Sistemi ve Koşulları için 2. parametrik çalışma

Tablo 2’de belirtilen 17 adet denemeden, 1-8 numaralı denemeler % 5 aynı parfümü içeren su bazlı losyon kullanılarak hava basınçlı sistem ile gerçekleştirilmiştir. 9-14 numaralı denemeler, %  5 parfüm içeren yağ bazlı losyon 2 ile hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 15-17 numaralı denemeler ise, % 5 parfüm içeren yağ bazlı losyon 1 ile Nordson LP90 losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 1,5 bar’da % 5 lik su bazlı losyonun, Tablo 2’de core wrap üstüne uygulandığı 1 numaralı deneme referansı temsil etmektedir.

 

 

Tablo 2: Bebek Bezi Farklı Losyon Tipi Uygulamaları için 2. Parametrik çalışmaya ait deneme listesi

  Hertz Bar Losyon Uygulama Yeri Losyon Uygulama Sistemi Losyon Tipi
1 1,5 bar Emici Katman (Core)  Üstü Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
2 3 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
3 3,5 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
4 4 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
5 3 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
6 3,5 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
7 4 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Su bazlı losyon
8 3 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
9 3,5 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
10 4 bar Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
11 3 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
12 3,5 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
13 4 bar Backsheet İç Tarafı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 2
14 75 Hertz Emici Katman (Core)  Altı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
15 65 Hertz Backsheet İç Tarafı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
16 70 Hertz Backsheet İç Tarafı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1
17 75 Hertz Backsheet İç Tarafı Nordson LP90 Yağ Bazlı Losyon 1

 

  1. Bebek Bezi Farklı Losyon Sistemi Uygulamaları için 3. parametrik çalışma

Tablo 3’de belirtilen 6 adet deneme, hava basınçlı losyon uygulama sistemi ile gerçekleştirilmiştir. 1 numaralı deneme, % 5 parfüm içeren referans su bazlı losyonu temsil etmektedir. 2-6 numaralı denemeler ise, % 5 parfüm içeren yağ bazlı losyon 1 ile hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Tablo 3: Bebek Bezi Farklı Losyon Sistemi Uygulamaları için 3. Parametrik çalışmaya ait deneme listesi

  Hertz Bar Losyon Uygulama Yeri Losyon Uygulama Sistemi Losyon Tipi
1 1,5 Emici Katman (Core) Üstü Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
2 4 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1
3 4,5 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1
4 5 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1
5 5,5 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1
6 6 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1

 

 

 

  1. Bebek Bezi Farklı Losyon Konsantrasyonu Uygulamaları için 4. parametrik çalışma

Tablo 4’de belirtilen 7 adet deneme, hava basınçlı losyon uygulama sistemi ile gerçekleştirilmiştir. 1 numaralı deneme, % 5 parfüm içeren referans su bazlı losyonu temsil etmektedir. 2-4 numaralı denemeler, % 15 parfüm içeren yağ bazlı losyon 1 ile; 5-7 numaralı denemeler ise, % 10 parfüm içeren yağ bazlı losyon 1 ile hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Tablo 4: Bebek Bezi Farklı Losyon Konsantrasyonu Uygulamaları için 4. Parametrik çalışmaya ait deneme listesi

  Hertz Bar Losyon Uygulama Yeri Losyon Uygulama Sistemi Losyon Tipi
1 1,5 Emici Katman (Core)  Üstü Hava basınçlı sistem Su Bazlı Losyon
2 3 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %15 parfüm modifiyeli
3 4 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %15 parfüm modifiyeli
4 5 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %15 parfüm modifiyeli
5 3 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %10 parfüm modifiyeli
6 4 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %10 parfüm modifiyeli
7 5 Emici Katman (Core)  Altı Hava basınçlı sistem Yağ Bazlı Losyon 1 – %10 parfüm modifiyeli

 

SONUÇLAR

  1. Bebek Bezi Losyon Tipi, Uygulama Yeri, Sistemi ve Koşulları için ön deneme sonuçları
    • Koku Yoğunluğu Tespiti

Tablo 1 de, %5 lik yağ bazlı losyonun Nordson LP90 sistemi ve % 5’lik  su bazlı losyonun hava basınçlı sistem kullanılarak yapıldığı 23 parametrelik deneme listesi paylaşılmıştır. Denemeler sonucunda üretilen bebek bezi numunelerine ilk değerlendirme koku uzmanı tarafından koku yoğunluğunun tespiti için yapılmıştır. Denemeler Tablo 1 deki 23 numaralı referans numune ile karşılaştırılmıştır. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen numunelerden yağ bazlı losyona sahip 3, 6, 7 ve 11 numaralı olanlar referans ile benzer koku yoğunluğuna sahip bulunmuştur. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen numunelerden su bazlı losyona sahip 14 ve 22 numaralı olanlar referans ile benzer koku yoğunluğuna sahip bulunmuştur. Tablo 1’de yer alan 1, 2, 4, 5, 8-10, 12, 13, 15-21 numaralı denemeler ise referansla karşılaştırıldığında istenilen koku yoğunluğuna ulaşılamadığı için başarısız bulunmuş ve sonraki deneyler için değerlendirme dışı bırakılmıştır.

  • Leke Kontrolü

Koku yoğunluğu parametresi, referans ile benzer bulunan Tablo 1’deki 3, 6, 7, 11, 14 ve 22 numaralı denemelerin görsel kontrolleri yapılarak losyon uygulaması kaynaklı herhangi bir leke oluşumu olup olmadığı incelenmiştir. Leke kontrolü için deneme numuneleri 23 numaralı referans ile karşılaştırılmıştır. Referans numunenin görseli Şekil 8’de verilmiştir.

Şekil 8: 23 numaralı referans numune

3 numaralı denemede Backsheet hammaddesi yüzeyinde leke oluşumu tespit edilmiştir. Lekeli numunenin görseli Şekil 9’da verilmiştir.

Şekil 9: Tablo 1’deki 3 numaralı numunedeki losyon lekesi

6-7 numaralı denemede bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

11 numaralı denemede bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

14 numaralı denemede lastik alanında leke oluşumu tespit edilmiştir. Lekeli numunenin görseli Şekil 10’da verilmiştir.

Şekil 10: Tablo 1’deki 14 numaralı numunedeki losyon lekesi

22 numaralı denemede bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

 

  • Performans Kontrolü

Tablo 5: Deneme 1’in performans sonuçları

  3 6 11 & 14 numara 22 23 numara
3. Rewet (gr) 0,39 0,45 0,95 1,44
3. STT (sn) 64 67 63 55
Losyon Tipi Yağ Bazlı Yağ Bazlı Yağ & Su Bazlı Su Bazlı Su Bazlı
Losyon Uygulama Sistemi Nordson Nordson Nordson & Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem

 

Tablo 5’te gösterilen verilere göre, 3 ve 6 numaralı denemelerin rewet performansları 23 numaralı referansa kıyasla belirgin şekilde daha iyidir. STT performansları ise referans ile yakın olup, referans ile aralarında performans açısından anlamlı bir fark bulunmamaktadır. 11 ve 14 numaralı Bacak lastik kenarlarında uygulanan losyon, core’un rewet ve STT performansını etkilemediğinden burada performans değerlendirilmemiştir. 22 numaralı denemede rewet performansı referansa kıyasla daha iyi gelmiştir. Ancak 3 ve 6 numarada olduğu kadar performans iyileşmesi görülmemiştir. 7 numaralı denemede, backsheet dış yüzeyine uygulanan losyon, bezin dış tarafında hemen kurumadığı için bu çalışmanın kullanımı uygulamada zor bulunmuş ve performans değerlendirmesi gerçekleştirilmemiştir.

 

  1. Bebek Bezi Farklı Losyon Tipi Uygulamaları Sonuçları
    • Koku Yoğunluğu Tespiti

Tablo 2 de, % 5 lik yağ bazlı losyon 1’in Nordson LP90 sistemi ve % 5 lik yağ bazlı losyon 2’nin ve % 5’lik su bazlı losyonun hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirildiği 17 parametrelik deneme listesi paylaşılmıştır. Denemeler sonucunda üretilen bebek bezi numunelerine ilk değerlendirme koku uzmanı tarafından koku yoğunluğunun tespiti için yapılmıştır. Deneme sonuçları Tablo 2’deki 1 numaralı referans numune ile karşılaştırılmıştır. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen numunelerden su bazlı losyona sahip 2, 3 ve 4 numaralı olanlar referans ile benzer/daha iyi koku yoğunluğuna sahip bulunmuştur. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen numunelerden yağ bazlı losyon 1 kullanılarak gerçekleştirilen 14 numaralı deneme, referans ile benzer/daha iyi koku yoğunluğuna sahip bulunmuştur. Tablo 2’de yer alan 5-13 ve 15-17 numaralı denemeler ise referansla karşılaştırıldığında istenilen koku yoğunluğuna ulaşılamadığı için başarısız bulunmuş ve sonraki deneyler için değerlendirme dışı bırakılmıştır.

  • Leke Kontrolü

Koku yoğunluğu parametresi, referans ile benzer bulunan Tablo 2’deki 2, 3, 4 ve 14 numaralı denemelerin görsel kontrolleri yapılarak losyon uygulaması kaynaklı herhangi bir leke oluşumu olup olmadığı incelenmiştir. Leke kontrolü için deneme numuneleri 1 numaralı referans ile karşılaştırılmıştır. Referans numunenin görseli Şekil 8’de verilmiştir.

2-4 ve 14 numaralı denemede bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

  • Performans Kontrolü

Tablo 6: Deneme 2’nin performans sonuçları

1 numara 2 numara 3 numara 4 numara 14 numara
3. Rewet (gr) 1,42 1,27 1,19 1,14 0,87
3. STT (sn) 64 70 71 69 60
Losyon Tipi Su Bazlı Losyon Su Bazlı Losyon Su Bazlı Losyon Su Bazlı Losyon Yağ Bazlı Losyon 1
Losyon Uygulama Sistemi Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Nordson LP90 Sistemi

 

Tablo 6’da gösterilen verilere göre, 14 numaralı denemenin rewet performansı 1 numaralı referansa kıyasla belirgin şekilde daha iyidir. STT performansları ise referans ile yakın olup, referans ile aralarında performans açısından anlamlı bir fark bulunmamaktadır. 2, 3 ve 4 numaralı denemelerde rewet performansı referansa kıyasla daha iyi gelmiştir, ancak 14 numarada olduğu kadar performans iyileşmesi görülmemiştir.

  1. Bebek Bezi Farklı Losyon Tipi Uygulamaları Sonuçları
    • Koku Yoğunluğu Tespiti

Tablo 3 de, %5 lik yağ bazlı losyon 1’in ve %5 lik su bazlı losyonun hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirildiği 6 parametrelik deneme listesi paylaşılmıştır. Denemeler sonucunda üretilen bebek bezi numunelerine ilk değerlendirme koku uzmanı tarafından koku yoğunluğunun tespiti için yapılmıştır. Deneme sonuçları Tablo 3’deki 1 numaralı referans numune ile karşılaştırılmıştır. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen numunelerin tamamında referansa benzer şekilde istenilen koku yoğunluğu yakalanamamıştır.

  • Leke Kontrolü

Tablo 3’deki denemelerin leke kontrolü için, deneme numuneleri 1 numaralı referans ile karşılaştırılmıştır. Referans numunenin görseli Şekil 8’de verilmiştir.

2-6 numaralı denemede bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

 

  • Performans Kontrolü

Tablo 7: Deneme 3’ün performans sonuçları

  1 numara 2 numara 3 numara 4 numara 5 numara 6 numara
3. Rewet (gr) 1,46 0,12 0,20 0,17 0,15 0,21
3. STT (sn) 68 62 66 61 70 59
Losyon Tipi Su Bazlı Losyon Yağ Bazlı Losyon 1 Yağ Bazlı Losyon 1 Yağ Bazlı Losyon 1 Yağ Bazlı Losyon 1 Yağ Bazlı Losyon 1
Losyon Uygulama Sistemi Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem

 

Tablo 7’de gösterilen verilere göre, 2-6 numaralı denemelerin rewet performansı, 1 numaralı referansa kıyasla belirgin şekilde daha iyidir. STT performansları ise referans ile yakın olup, referans ile aralarında performans açısından anlamlı bir fark bulunmamaktadır.

  1. Bebek Bezi Farklı Losyon Konsantrasyonu Uygulamaları Sonuçları
    • Koku Yoğunluğu Tespiti

Tablo 4 de, % 10 ve % 15 lik yağ bazlı losyon 1’in ve % 5 lik su bazlı losyonun hava basınçlı losyon uygulama sistemi kullanılarak gerçekleştirildiği 7 parametrelik deneme listesi paylaşılmıştır. Denemeler sonucunda üretilen bebek bezi numunelerine ilk değerlendirme koku uzmanı tarafından koku yoğunluğunun tespiti için yapılmıştır. Deneme sonuçları Tablo 4’deki 1 numaralı referans numune ile karşılaştırılmıştır. Koku uzmanı tarafından değerlendirilen 2 numaralı numunenin koku yoğunluğu referansa benzer bulunmuştur. 3-4-6-7 numaralı numunelerin koku yoğunluğu referanstan yüksek olduğu için ve 5 numaralı numunenin koku yoğunluğu referanstan zayıf olduğu için değerlendirme dışı bırakılmıştır.

  • Leke Kontrolü

Tablo 4’deki denemelerin leke kontrolü için, deneme numuneleri 1 numaralı referans ile karşılaştırılmıştır. Referans numunenin görseli Şekil 8’de verilmiştir.

2-7 numaralı denemelerde bebek bezinde herhangi bir leke oluşumu tespit edilmemiştir.

  • Performans Kontrolü

Tablo 8: Deneme 4’ün performans sonuçları

  1 numara 2 numara 3 numara 4 numara 5 numara 6 numara 7 numara

 

3. Rewet (gr) 1,46 0,27 0,30 0,25 0,35 0,38 0,29
3. STT (sn) 68 62 66 61 62 59 65
Losyon Tipi Su Bazlı Losyon Yağ Bazlı Losyon 1 – %30 parfüm modifiyeli Yağ Bazlı Losyon 1 – %30 parfüm modifiyeli Yağ Bazlı Losyon 1 – %30 parfüm modifiyeli Yağ Bazlı Losyon 1 – %20 parfüm modifiyeli Yağ Bazlı Losyon 1 – %20 parfüm modifiyeli Yağ Bazlı Losyon 1 – %20 parfüm modifiyeli
Losyon Uygulama Sistemi Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem Hava Basınçlı Sistem

 

Tablo 8’de gösterilen verilere göre, 2-6 numaralı denemelerin rewet performansı, 1 numaralı referansa kıyasla belirgin şekilde daha iyidir. STT performansları ise referans ile yakın olup, referans ile aralarında performans açısından anlamlı bir fark bulunmamaktadır.

BULGULAR ve TARTIŞMA

Parametrik çalışmalarda gerçekleştirilen her bir denemeye ait numuneler sırasıyla aşağıdaki değerlendirmelere tabi tutulmuştur:

  • Koku uzmanı tarafından deneme numunesinin koku yoğunluğunun referans numune ile benzerliğinin tespiti
  • Koku yoğunluğunun referans numune ile benzer olduğu tespit edilen deneme numunelerinde ürün görselinde losyon lekesi olup olmadığının tespiti
  • Koku ve leke kontrollerinde başarılı olan deneme numunelerinin bitmiş ürün performans testlerinin uygun olup olmadığının tespiti

Buna göre yapılan çalışmaya ait bulgular aşağıdaki gibidir:

Tablo 1 de yer alan parametrik çalışmada 23 adet deneme gerçekleştirilmiştir. 23 numaralı deneme, referansı temsil etmektedir ve diğer 22 deneme bu referans numune ile karşılaştırılmıştır. Bu denemelere ait numuneler ilk olarak koku yoğunluğunun tespiti için koku uzmanı tarafından değerlendirilmiştir. Koku yoğunluğu, 23 numaralı referans numune ile benzer bulunan denemeler 3, 6, 7, 11, 14 ve 22 numaralı denemelerdir. Diğer denemelerde referansa benzer koku yoğunluğu tespit edilmediği için başarısız sayılmışlardır. Koku yoğunluğu tespitinden başarılı olan 3 ve 14 numaralı denemelerde losyon lekesi tespit edildiğinden, bu denemeler başarısız sayılmıştır. 7 ve 11 numaralı denemelerde, proseste losyon uygulama yeri göz önüne alındığında, rutin üretim esnasında proseste komplikasyon yaratacağı ve sık sık duruşlara sebep olabileceği öngörüldüğünden daha sonraki denemelerde backsheet iç tarafı ve bacak lastiği kenarı uygulamaları denemeler arasından çıkarılmıştır. Tablo 1’deki parametrik çalışmalar listesinde koku yoğunluğu, leke ve performans kontrolü kriterlerini başarı ile tamamlayan 6 ve 22 numaralı denemeler olmuştur.

Tablo 2’de yer alan parametrik çalışmada 17 adet deneme gerçekleştirilmiştir. 1 numaralı deneme, referansı temsil etmektedir ve diğer 16 deneme bu referans numune ile karşılaştırılmıştır. Bu denemelere ait numuneler ilk olarak koku yoğunluğunun tespiti için koku uzmanı tarafından değerlendirilmiştir. 2, 3, 4 ve 6 numaralı denemelerin 1 numaralı referans numune ile koku yoğunluğu benzer bulunmuş olup başarılı olarak değerlendirilmiştir. Diğer denemelerde referansa benzer koku yoğunluğu tespit edilmediği için başarısız sayılmışlardır. Koku yoğunluğu tespitinden başarılı olan 2, 3, 4 ve 6 numaralı denemelerde herhangi bir leke tespit edilmediğinden ve performans kontrollerinde referans 1 numaralı numuneden daha iyi rewet ve STT performansı sergilediğinden başarılı olarak değerlendirilmiştir. Ancak rewet performansı için hala geliştirilebilecek alan mevcuttur.

Tablo 3’de yer alan parametrik çalışmada 6 adet deneme gerçekleştirilmiştir. 1 numaralı deneme, referansı temsil etmektedir ve diğer 5 deneme bu referans numune ile karşılaştırılmıştır. Bu denemelere ait numuneler ilk olarak koku yoğunluğunun tespiti için koku uzmanı tarafından değerlendirilmiştir. Tabloda yer alan deneme numunelerinin tamamında, 1 numaralı referans numuneye benzer koku yoğunluğu yakalanamadığından, denemelerin tamamı başarısız sayılmıştır.

Tablo 4’te yer alan parametrik çalışmada 7 adet deneme gerçekleştirilmiştir. 1 numaralı deneme, referansı temsil etmektedir ve diğer 6 deneme bu referans numune ile karşılaştırılmıştır. Bu denemelere ait numuneler ilk olarak koku yoğunluğunun tespiti için koku uzmanı tarafından değerlendirilmiştir. Sadece 2 numaralı denemenin koku yoğunluğu, 1 numaralı referans numune ile benzer bulunmuş olup başarılı olarak değerlendirilmiştir. Diğer denemelerde referansa benzer koku yoğunluğu tespit edilmediği için başarısız sayılmışlardır. 2 numaralı deneme leke ve performans kontrolü kriterlerinden başarılı olmuştur.

SONUÇ

Tablo 1, Tablo 2, Tablo 3 ve Tablo 4’te yapılan tüm parametrik deneme çalışmaları değerlendirildiğinde, koku yoğunluğunun referans numuneye benzer olduğu ve bitmiş üründe losyon lekesinin olmadığı başarılı deneme sonuçları içerisinde, bitmiş ürün rewet performansı en iyi olan numune 0,27 gr rewet performansı ile Tablo 4’te yer alan 2 numaralı denemeye aittir. Bu şekilde üretilen bebek bezlerinin piyasaya sürülmesi ile tüketici beklentisi en doğru şekilde karşılanmış olacaktır.

KAYNAKLAR

[1] Dyer, D., “Seven Decades of Disposible Diapers: A record of Continuous Innovation and Expanding Benefit”, 2005, Edana.

[2] EP0957869B1, “Diaper Having Perfume Zones”, P&G, 2016

[3] US6118041A, “Diaper Having a Lotioned Topsheet”, P&G, 2000

 

 

 

Elastik Dokusuz Yüzeyler ve Uygulama Alanları

Deniz Duran1, Hatice Aktekeli2

1Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, 35100 Bornova, İzmir/TÜRKİYE

2Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Bölümü, 35100 Bornova, İzmir/TÜRKİYE

deniz.duran@ege.edu.tr

Elastik Dokusuz Yüzeyler ve Uygulama Alanları

Özet

Dokusuz yüzeyler son yıllarda en hızlı ilerleme gösteren tekstil dallarından birisi olmuştur. Bu artıştaki önemli oran kullanıp atılan ürün kullanımının pratikliği ve hijyen açısından öneminin anlaşılmasından meydana gelmektedir. Konfor ve kullanım rahatlığı açısından bazı alanlarda kullanılan dokusuz yüzeylerin esnekliğinin yüksek olması ve bu esneklik özelliklerinin korunması istenmektedir. Bu nedenle esnek dokusuz yüzeylere ilgi her geçen gün artmaktadır. Bu çalışmada esnek dokusuz yüzeylerin tanımı, esnek dokusuz yüzey elde etme yöntemleri ve uygulama alanları belirtilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Dokusuz yüzey; Esnek dokusuz yüzey; Elastik dokusuz yüzey; Termoplastik elastomer.

 

  1. GİRİŞ

Küreselleşen dünyada sanayi ve ekonomimizin gelişebilmesi için yenilikçi ürünler üretmek bir gereklilik olmuştur. Maliyet ve hız üretim aşamamızda karşımıza çıkan en önemli iki faktördür. Bu alanda, dokusuz yüzeyler günümüzde geniş kullanım alanlarıyla modern hayatın her aşamasında sorunlara hızlı, kolay, etkili ve ekonomik çözümler bulunmasını sağlamaktadırlar. Dokusuz yüzey ürünlerin üreticiler açısından avantajı temelde üretim aşamalarının klasik tekstillere göre daha az oluşundan, kumaş oluşum sürecinin basitliği ve dokusuz yüzey ürüne istenilen niteliklerin (emici/tutucu, yumuşak/gergin vb.) verilebilmesi gibi özelliklerinden kaynaklanmaktadır[1].

Daha hızlı ve daha ucuz üretimler olarak gerek üreticilerin gerekse de tüketicilerin gün geçtikçe daha yoğun ilgi gösterdiği dokusuz yüzey ürünler, her gün yeni alanlarda kullanılmaktadır. Özellikle kullan-at ürünlerin pratikliği ve kullanım alışkanlığının artması dokusuz yüzey sektöründe hareketlilik yaratmış ve sektörün büyümesine neden olmuştur. Türkiye’nin 22 temel ürün grubunda teknik tekstil ihracatı incelendiğinde Türkiye’nin teknik tekstil ihracatında torba ve çuvallardan sonra en fazla ihracatı yapılan ürün grupları, dokunmamış yüzeyler (nonwoven) oluşturmaktadır. Türkiye’nin toplam teknik tekstil ihracatının %22,2’sini oluşturan dokunmamış yüzeyler (nonwoven) ihracatı 2014 yılında %14,8 oranında yükselerek yaklaşık 354 milyon dolar değerinde gerçekleşmiştir. Türkiye’nin 22 temel ürün grubunda teknik tekstil ithalatı incelendiğinde ise, dokunmamış yüzeylerin (nonwoven) %18,5 pay ile en fazla ithalat yapılan ürün grubu olduğu görülmektedir. 2014 yılında dokunmamış yüzeyler (nonwoven) ithalatı %0,6 oranında artışla yaklaşık 270 milyon dolar değerinde gerçekleşmiştir[1, 2].

Dokusuz yüzey ürünlere olan talep her geçen gün artmaktadır ve dünya çapındaki talebin 2017 yılında %5,3 artış göstererek yıllık 9 milyon metrik tona ulaşacağı öngörülmektedir[3].

Dokunmamış ürünler alanında süregelen ihtiyaç ise yüksek esneklik derecesine sahip ürünleri düşük maliyetle üretebilmek olmuştur. Özellikle tek kullanımlık çocuk bezi, hasta bezi ve ayrıca astar, filtrasyon gibi alanlar için bu dokunmamış ürünler üretilir hale gelmiştir. Esneklik, yumuşaklık, dayanıklılık, iyi esneme-geri dönme özelliği ve yüksek yırtılma uzaması özelliklerinden dolayı kullanımda vücudu sarma ve konfor sağlama gibi nedenler için tercih edilmektedirler[4].

Son yıllarda dokusuz yüzey alanında meydana gelen yeniliklerin önemli bir konusu olan elastik dokusuz yüzeyler ile ilgili literatürde de bazı çalışmalar mevcuttur.

Srinivas ve arkadaşları yaptığı çalışmada polipropilen homopolimeri ve termoplastik elastomeri (TPE) aynı koşullar altında işleme tabi tutmuşlar ve uzama özelliklerinde belirgin farklılık gözlemlemişlerdir. Polipropilen homopolimeri sadece  %35 uzarken termoplastik elastomer (TPE) ile üretilen yüzeyler %360’lara kadar uzayabilmektedir. Srinivas ve arkadaşlarına göre molekül ağırlığı, molekül ağırlık dağılımı, kompozisyonu, erime sıcaklığı ve kristalinite derecesi gibi moleküler parametreler polimerin elastik davranışını etkiler. Tülbentin elastikiyeti molekül ağırlığı ve özel elastomerin bileşimi ile bağlantılıdır. Beklendiği gibi, düşük kristalinite, yüksek elastikiyet getirir. Kristalinite derecesi arttıkça, polimerin mekanik davranışı elastomerik karakterden plastik karaktere dönüşür[5].

Zhao yaptığı çalışmada endüstrinin, özel polimerler kullanarak benzersiz lif ve yüzey yapıları geliştirmek için meltblown prosesine odaklandığını, yüksek değerde meltblown ürünler geliştirmek için birçok faktöre ihtiyaç duyulduğunu ve bunlar arasında, polimer özellikleri, ürünün hedeflenen kullanım alanları, meltblown ekipmanlarının özellik ve kapasiteleri bulunduğunu ifade etmiştir. Meltblown yöntemiyle üretilmiş polipropilen nonwovenların tek yönlü esneme özellikleri olabilmesine rağmen, elastik hammadde ile üretilmiş nonwovenların yüksek esneklikleri ile hijyen, medikal, kişisel bakım ürünleri gibi alanlarda daha fazla ilgi çekmekte olduğunu belirtmiştir[6].

Dharmarajan ve arkadaşları yaptığı çalışmada yüzey üretiminde meltblown yöntemini kullanmışlar ve bazı numuneler için termoplastik elastomer (TPE) ile klasik polipropileni harmanlamışlardır. Polipropilene termoplastik elastomerin dahil edilmesi nonwoven yüzeyin uzamasını arttırmaktadır. Yüzey esnekliği TPE oranı arttıkça artmaktadır. Ağırlıkça %30 TPE içeriği bile yüzeyi polipropilene göre daha yumuşak ve dökümlü yapar. Bu sonuçlar doğrultusunda TPE polimerleri içeren meltblown elastik nonwovenlar hijyen, kişisel bakım, tıp ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilir yeni bir elastomerik ürün sunduğunu ifade etmişlerdir[7].

Li ve arkadaşları yaptığı çalışmada termoplastik elastomer kullanarak meltblown yöntemine göre yüzey üretmişlerdir. Li ve arkadaşlarına göre elastik meltblown nonwovenların sıradan meltblown tülbentlerle kıyaslanamayacak üstünlükleri vardır. Bu yüzden bu materyalin nonwoven endüstrisinin yeni gözdesi olduğunu ve TPE kullanılarak meltblown yöntemi ile üretilmiş elastik nonwovenlar geleneksel nonwovenların düşük elastikiyet problemini çözen, yüksek elastikiyete sahip materyaller olduğunu ifade etmişlerdir[8].

  1. ELASTİK DOKUSUZ YÜZEYLER

Bir kuvvetin etkisi altında deformasyona uğrayan (uzama gösteren/şekil değiştiren) ve kuvvet kaldırıldıktan sonra eski durumuna dönen cisme elastik cisim, böyle bir deformasyona da elastik deformasyon denir. Mekanik sünme (creep) özelliği (hemen hemen) görülmez[9].

Elastik dokusuz yüzeyler ise klasik dokusuz yüzeylere göre üstün uzama/geri dönme gösteren ürünlerdir. Klasik dokusuz yüzeylerdeki esneme %30 civarlarında kalırken elastik dokusuz yüzeylerde bu oran %300’lere ulaşabilmektedir[5].

Klasik sentetik hammaddeler kullanılarak üretilen yüzeylerin sınırlı esneklikleri, kullanım alanları ve uygulamalarında kısıtlamalar yaratmaktadır. Özel termoplastik elastomerler (TPE) kullanarak üretilen yüzeylerde bu problem ortadan kalkarak ve yüksek elastikiyete sahip yüzeyler meydana gelebilmektedir (Şekil 1). Bu da kısıtlamaların önünü açarak ve meltblown(eriyik üfleme) yönteminin avantajlarıyla birleşerek daha yaygın ve elverişli kullanımın alanı bulacaktır[6].

Gerilmeden önce elastik dokusuz yüzey                Gerilmeden sonra elastik dokusuz yüzey

Şekil 1. Gerilmeden önce ve sonra elastik dokusuz yüzey görünümü[10]

2.1. Elastik Dokusuz Yüzey Üretim Yöntemleri

Elastikiyet yapıya farklı yöntemlerle kazandırılabilir. Bunlardan önemlileri:

2.1.1.Dokusuz tülbent yapısının hacimli özel tasarımı

Hacimli yapı özellikle iğneleme yöntemi ile kazandırılabilmektedir. Bu yöntemde lifler yüzey oluşturmak için düzgün bir biçimde üst üste serilerek tülbent yüzeyi oluşturmak üzere özel iğnelerle sabitleştirilmektedir. Ancak bu şekilde üretilen yüzeylerin kalınlıkları fazla olabilmektedir ve çok az bir esneklik göstermektedirler.

2.1.2.Kıvrımlı lif kullanımı ile materyale elastikiyet kazandırma

Kıvrımlı lifler kullanılarak üretilen yüzeylerde bir kuvvet etkisi ile liflerdeki kıvrımlar açılacağından dolayı yüzey bir miktar esneme gösterecek kuvvet kalktığında ise eski haline dönecektir. Ancak bu yöntem ile elde edilen esneklik çok çok yetersiz kalmaktadır.

2.1.3.Özel hammadde ile eriyik üfleme (meltblown) yöntemi kullanarak üretim

Meltblown yöntemi yüzey oluşturmak için özel bir hazırlık aşaması gerektirmez, ayrıca lif çekmek için herhangi bir çözelti hazırlamaya da gerek yoktur. Polimerlerden direkt olarak lifler elde edilirler.

Meltblown yönteminde özel termoplastik madde(TPE) ekstruder içinde ısıtılarak lifin oluşumunu sağlayabilecek sıcaklık ve viskoziteye kadar eritilir. Eriyik yüksek hızda sıcak hava akımıyla düze deliklerinden püskürtülür ve mikro boyuttaki bu lifler toplama silindirine doğru ilerledikçe soğur ve katılaşır. Katılaşan lifler toplama silindirinde rastgele oryante olarak elastik dokunmamış yüzeyi meydana getirir[11].

2.1.4.Kaplama gibi bitim işlemleri ile üretim

Dokusuz yüzey zeminin bir ya da her iki yüzeyini kimyasal bir madde ile kaplayarak elde edilmektedir. Kimyasallar toz, pasta veya köpük formunda yüzeye aktarılarak zemin üzerinde bir film tabakası oluşturulmaktadır[12].

2.1.5.Kompozit teknolojisi ile üretim

Kompozit malzemeler; belirli bir amaca yönelik olarak en az iki farklı malzemenin bir araya getirilmesiyle meydana gelen malzeme gurubudur. Üç boyutlu nitelikteki bu bir araya getirmede amaç, bileşenlerin hiç birinde tek başına mevcut olmayan bir özelliğin elde edilmesidir. Diğer bir deyişle, amaçlanan doğrultuda bileşenlerin daha üstün özelliklere sahip bir malzeme üretilmesi hedeflenmektedir[13].

İlk iki metotla üretilen tülbentlerin elastikiyeti sınırlıdır ve kalınlıkları fazladır. Kaplama yöntemi ile elde edilen tülbentin de esnekliği arzu edilen düzeyde değildir. TPE cipsleri kullanılarak üretilen tülbentte ise istenmeyen sorunların çözdüğü görülmüştür. [8].

  1. ELASTİK DOKUSUZ YÜZEYLERİN HAMMADDESİ TERMOPLASTİK ELASTOMER(TPE)

Çekme kuvveti altında çok yüksek oranda uzama gösteren ve kuvvet kaldırıldığında anında ilk uzunluğuna dönen, çapraz bağlanmış kauçuğumsu polimerlere, ya da başka bir deyişle kauçuğumsu ağyapılara, elastomer adı verilir. En sık kullanılan ve bilinen elastomerler poliizopiren (ya da doğal kauçuk), polibütadiyen, poliizobütilen ve poliüretandır.

Termoplastik elastomerler (TPE’ler) ise molekülleri arasında kimyasal çapraz-bağa sahip olmamasına rağmen elastomer davranışı gösteren polimerlerdir.

TPE’lerdeki fiziksel çapraz-bağlar esnek molekülleri birbirine kenetleyerek ağsı yapıyı oluştururlar. Yüksek sıcaklıklarda termoplastik gibi proses edilebilirler ve soğutulduklarında elastomerik davranış gösterirler (Şekil 2). Termoplastik davranıştan elastomerik davranışa geçiş tamamen tersinirdir, yani geleneksel elastomerlerin aksine, termoplastik elastomerler tekrar tekrar proses edilebilirler; yani geri-dönüştürülebilirler[14].

Termoplastik elastomerler yapılarında iki ayrı faz içerirler:

  • kauçuk özellikleri gösteren elastomerik faz
  • termoplastik özellikleri gösteren rijid (sert) faz[14]

 

Şekil 2. Termoplastik elastomer yapısının sıcaklıkla değişimi[15]

 

 

 

  1. ELASTİK DOKUSUZ YÜZEYLERİN UYGULAMA ALANLARI

Elastik dokusuz yüzeyler filtrasyon alanında,  tıp ve hijyen alanında, yumuşak koruyucu başlık, astar ve eldiven olarak kullanım alanı bulmaktadır.

  • Tıp ve Hijyen

Gerek tıp ve hijyen uygulamalarında kullanılan materyallerin üretildiği lif tiplerinde, gerek bu materyallerin üretim tekniklerinde gerçekleştirilen araştırma ve geliştirme çalışmaları, tıp ve hijyen tekstillerinin tüm teknik tekstiller içerisinde sahip oldukları payın gün geçtikçe artmasına neden olmaktadır[16].

Tıp ve hijyen tekstillerinde en hızlı gelişmeler sentetik liflerin keşfinden sonra gerçekleşmiştir. Daha sonra 1960’larda nonwoven ürünlerin bulunması ve 1985 yılında tek kullanımlık ürün kullanımıyla enfeksiyon geçiş riskinin % 56 azalmasının ispatlanmasıyla gelişmelerin hızı artmıştır[17].

Nonwovenların en önemli kullanım alanını hijyen sektörü oluşturmaktadır. Avrupalı Nonwoven Üreticiler Birliği EDANA ’nın yayınladığı raporda 1997 yılında Avrupa hijyen pazarında 35 milyar, 2004 yılında 90 milyar ve 2013 yılında ise 211 milyar adet ürün satılmıştır (Şekil 3)[18].

Şekil 3. Avrupa hijyen pazarında satılan nonwoven ürün miktarı

Özellikle elastik nonwoven medikal bandajlar mükemmel bir esneme gösterir, yarayı iyi bir şekilde sarar, hızla iyileşmesine yardımcı olur ve sadece küçük bir iz bırakır. Bunu kullanan hastalar rahat ve konforlu hissederler.

Gözenekli yapısı cilt nemini geçirir ve cildin hava almasını sağlar. Elastik yapısı vücut kıvrımlarına, eklemlere kolayca uyum sağlar.

 

 

Ayrıca bu elastik nonwoven materyaller hasta ve çocuk bezi (Şekil 4), kadın pedleri gibi alanlarda ve cerrahi örtüler ve önlük gibi tek kullanımlık kaymazlık ve esneklik gerektiren hastane ekipmanlarında da kullanım alanı bulurlar[8].

Şekil 4. Elastik nonwoven materyaller kullanılmış hasta bezi[19]

 

 

  • Yumuşak ve Streç Başlık

Önemli ölçüde işçi konfor, güvenlik ve iş verimliliğini arttırmaktadır. Tahriş edici olmayan, yumuşak dokulu ve düşük büzülme kuvveti ile yüksek gerilmeye sahiptir. Mükemmel rahatlık ve giyim konforu için nefes alabilen yapıya sahiptirler. Mükemmel bariyer işlemi ve filtrasyon performansı sağlar (Şekil 5).

  • Kir, toz, havadaki partikülleri ve havadaki sıvıları engellemek için inşaat, madencilik, sağlık ve atık yönetimi, kullanımı için,
  • Toz, bakteri ve zararlı kimyasallara karşı koruma laboratuvarları ve fabrikalar için,
  • Açık hava etkinlikleri, rüzgar ve kuma karşı kalkan için,
  • Tıbbi kullanımda iyi bakteri ve partikül filtrasyon verimi sağlamak için,
  • Sert şapkalar, acil solunum maskeleri ve diğer yüz koruma ekipmanı altında astar olarak kullanılabilir[10].

Şekil 5. Elastik nonwoven materyal kullanılmış başlık[10]

  • Astar

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Amerikan Tennessee Üniversitesi araştırmacıları tarafından ileri sürülen bir çalışma askeri giysilerin içine astar olarak elastik nonwoven kullanımı kimyasal ve biyolojik tehditlere karşı daha iyi bir filtreleme özelliği gösterdiğini açığa çıkarmıştır.

Ayrıca spor giysileri ve bayan giysilerinin içine bu yapı kullanılarak yapılan astarlar vücudu daha iyi gösterebilmektedir[8].

  • Filtrasyon

Mikrofiber lifler kullanılarak üretilen bu yapılar üstün filtrasyon performansı nedeniyle pazar payında büyük öneme sahiptir.

Ayrıca maske yapımında da kullanılabilen bu elastik nonwovenlar zararlı granülleri engelleyerek tıbbi alanda, gaz, toz ve bakteriler için koruma sağlar (Şekil 6). Üretilen filtreler klimalarda otomobillerde ve motorlarda kullanılabilir[8].

Şekil 6. Elastik nonwoven materyal kullanılmış maske[20]

  • Eldiven

Elastik nonwoven eldivenler mükemmel esneme, emicilik ve filtreleme özelliklerinde dolayı yüksek koruma gerektiren elektron fabrikalarında, ilaç fabrikalarında ve araştırma laboratuarlarında kullanılmaktadır[8].

  1. SONUÇ

Elastik nonwovenlar geleneksel nonwovenlara göre; artan esneklik için daha iyi uzama, daha yüksek darbe mukavemeti, kolay işleme için daha yüksek eriyik akış hızı, daha iyi mekanik özellikler sayesinde daha düşük maliyet ve daha yüksek performans ile dengeli mekanik özellikler sağlar. Özellikle makine yönü üzerinde daha iyi kopma mukavemeti ve yırtılma uzaması gösterirler[21].

Bu özelliklerinden dolayı elastik nonwovenların uygulama alanını her geçen gün büyüme göstermektedir. Bu alanda yapılan çalışmalar da her geçen gün artmaktadır. Özellikle tek kullanımlık ürünlerin sağlık açısından öneminin kavranması ile birlikte yaşam standartlarındaki gelişmeler, ürün performanslarının gelişimlerinin ileri seviyede olması ve önde gelen firmaların pazar hâkimiyetlerini sürdürmek için yaptıkları Ar-Ge çalışmaları dokusuz yüzeylerin önemli dallarından birisi olmaya aday elastik dokusuz yüzeylere olan ilgi ve araştırmayı arttırmıştır.

 

KAYNAKLAR

[1]KDR Tekstil, http://www.kdrtekstil.com.tr/bilgi-3.php (Erişim tarihi: 13.05.2016)

[2]ITKIB, Teknik Tekstil Sektörüne İlişkin Güncel Bilgiler, Mart 2015, http://www.itkib.org.tr/ihracat/DisTicaretBilgileri/raporlar/dosyalar/2015/TEKNIK_TEKSTIL_SEKTORUNE_ILISKIN_GUNCEL_BILGILER-MART_2015.pdf (Erişim tarihi: 05.04.2016)

[3]Textotex, Hijyen Uygulamalarında Nonwoven Teknolojisi, http://www.textotex.com/haber/tekniktekstil/hijyen-uygulamalarinda-nonwoven-teknolojisi.html (Erişim tarihi: 03.11.2015)

[4]Boggs L., Elastic polyetherester nonwoven web, 1987, US 4707398 A.

[5]Srinivas, S., Cheng, C. Y., Dharmarajan, N. and Racine G., 2005, “Elastic Nonwoven Fabrics from Polyolefin Elastomers”, http://faculty.mu.edu.sa/public/uploads/1426341765.4035Elastic_Nonwoven_Fabrics.pdf (Erişim tarihi: 10.10.2015)

[6]Zhou R., 2004, Stretching the Value of Melt Blown with Cellulose Microfiber and Elastic Resins, Biax Fiberfilm Corporation, 13p.

[7]Dharmarajan R., Kacker S., Gallez V., Westwood A.D. and Cheng C.Y., Meltblown Elastic Nonwovens from Specialty Polyolefin Elastomers, ExxonMobil Chemical Company, 3p.

[8]Li L., Zhang J., Li S. and Qian X., 2011, Research Progress of Elastic Nonwovens with Meltblown Technology, Advanced Materials Research, Vols. 332-334, 1247-1252pp.

[9]Yalçınkaya E., Elastisite Teorisi(Stress-Strain) Gerilme-Deformasyon İlişkisi, https://iujfk.files.wordpress.com/2013/09/3-ders-elastisite.pdf, (Erişim Tarihi: 28.04.2016)

[10]Vitaflex, http://vitaflexllc.com/index.html, (Erişim Tarihi: 19.10.2015)

[11]Atul Dahiya, M., Kamath, G. and  Raghavendra, R., 2004, Meltblown Technology, http://www.engr.utk.edu/mse/Textiles/Melt%20Blown%20Technology.htm (Erişim tarihi: 13.10.2015)

[12]Bulut Y., Sülar V., 2008, Kaplama veya Laminasyon Teknikleri ile Üretilen Kumaşların Genel Özellikleri ve Performans Testleri, Tekstil ve Mühendis, Sayı:70-71, 5-16.

[13]Kompozit Malzemeler Hakkkında Her şey, http://www.bilgiustam.com/kompozit-malzemeler-hakkinda-hersey/(Erişim Tarihi: 21.09.2016)

[14]Esen, M., “Termoplastik Elastomerler”, http://www.kimyam.net/2012/09/elastomer-nedir.html (Erişim tarihi: 26.10.2015)

[15]Deniz V., Karakaya N., Karaağaç B., Aytaç A. ve Gümüş S., 2008, Stirenik Termoplastik Elastomer Malzeme Geliştirilmesi, TÜBİTAK MAG Proje 107M412, 58s.

[16]Ilgaz S., Duran D., Mecit D., Bayraktar G., Gülümser T. ve Tarakçıoğlu I., Medikal Tekstiller, Tekstil Teknik Dergisi, Şubat 2007, Yıl-23, Sayı 265, 138-162.

[17]Güney S., 2009, Peristaltik Hareket Sağlayan Tıbbi Tekstil Materyalinin Geliştirilmesi ve Bilgisayarlı Kontrolü, Süleyman Demirel Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 70s.

[18]Anonim, 2010, Nonwoven Tekniği ile Hijyenik, http://www.bilgilerforumu.com/forum/konu/nonwoven-teknigi-ile-hijyenik.630333/,  (Erişim Tarihi: 10.02.2016)

[19]Can Kimya, http://www.tamtut.com/tr/fullbond-urunler/20/yetiskin-ve-hasta-bezi-hotmelt-yapistiricilari, (Erişim Tarihi: 30.09.2016)

[20]ASM Medical, http://www.asmmedical.com/cat/aile-hekimligi-sarf-malzemeleri/sayfa/2, (Erişim Tarihi: 30.09.2016)

[21]ExxonMobil Chemical, 2010, Vistamaxx™ propylene-based elastomer,

http://www.ktron.com/News/Seminars/Plastics/Houston/Vistamaxx_-_PBE-An_innovation_for_the_masterbatch_industry.cfm, (Erişim Tarihi: 24.09.2015)

 

 

 

 

Bakır Oksit Partikülleri ile Kaplanmış Pamuklu Kumaş Numunelerinin Mekaniksel ve Morfolojik Performans Özelliklerini Araştırılması

Aslıhan Koruyucu, A.Özgür Ağırgan Namık Kemal Üniversitesi; Çorlu Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Çorlu, Tekirdağ, Türkiye

Özet

Kumaşlarda anti bakteriyel koruma özelliği kazandırmak giderek önem kazanan fonksiyonel özelliklerden biridir. Bu çalışmada, ekonomik olması nedeniyle tüm dünyanın ilgi merkezi olan bakır oksit kullanılarak spesifik uygulama alanları için kumaş geliştirilmesi öngörülmüştür. Bu makalenin amacı, bakır oksit partikülleri kullanılarak anti bakteriyel fonksiyonları geliştirilmiş pamuklu kumaşların üretilmesi ve bu kumaşların teknik tekstiller alanında kullanım olanaklarının araştırılması planlanmıştır. Böylece insanların gün içerisinde birçok kez temas ettiği yüzeylerden kaynaklı mikrobik enfeksiyonların azaltılması hedeflenmiştir. Bu makalede, tekstil endüstrisinde antibakteriyel amaçlı uygulanan farklı partiküldeki bakır oksit kimyasal maddeler kullanıldığında pamuklu kumaşların performans özelliklerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir. Bu amaçla pamuklu kumaşlar, kaplama tekniği yardımıyla antibakteriyel Cu(I)O, Cu(II)O partikülleri ve izosiyanat ve de glicidmetakrilat yapısındaki çapraz bağlayıcılar ile işleme tabii tutulmuştur. Antibakteriyel olarak bakır oksit partiküllerin seçimi önceki çalışmalar incelenerek yapılmıştır. Literatürde çeşitli metal oksitlerin antibakteriyel özelliğinin incelenmesi sonrası bakır oksit partikülleri seçilmiştir. Antibakteriyel özellik sağlamada bakır oksit partiküllerinin kullanımının diğer bir faydası ise; önceki çalışmalarda gümüş, çinko oksit ve titanyum oksit ile sağlanan antibakteriyellik özelliğine alternatif bir yöntem oluşturulmaya çalışılmasıdır. Bunun yanı sıra kullanılan gümüşün diğer kullanılan antibakteriyel materyallerine oranla pahalı olması, önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca Zhang ve arkadaşlarının 2008’de yaptığı çalışmasında gümüş iyonlarının yüksek organizmalar(insan dahil) için sitoksit ve genotoksit etki gösterdiğine dair sağlam kanıtlar bulunduğuna değinilmiştir. Bu da bakteriyel özellik sağlamada gümüşten ziyade bakır oksitin kullanımına olanak sağlamaktadır. Cu(I)O ve Cu(II)O antibakteriyel madde ile yapılan kaplama işlem sonrasında, pamuklu kumaş numunelerinin kopma mukavemetleri özelliği arttırılmış ve izosiyanat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplama sonrasındaki mekanik etkiler kumaş yapısına zarar verdiği için yırtılma mukavemetinde azalmalar elde edilmiştir. Kaplama sonrası kumaşların FTIR spektrumlarında, kaplama işlemlerinden kaynaklanan bir modifikasyonun belirtisi olacak yeni bandlar ortaya çıkmaktadır.

1.Giriş

Bakterileri yok eden çoğalmalarını engelleyen madde ya da ortamlar antibakteriyel olarak tanımlanmaktadır. Antibakteriyel malzemelerin kullanımı özellikle giysi ve kumaşlarda bakterilerin oluşturduğu zarar ve kötü kokular nedeniyle daha da önemli hale gelmektedir. Antimikrobiyel madde, bakteri, küf, maya ve mantar gibi mikroorganizmaları öldüren olarak tanımlanmaktadır. Öte yandan büyüme, çoğalma veya etkinliklerini engelleyen doğal, sentetik veya yarı sentetik kimyasal olarak da tanımlanmaktadır. Antibakteriyel esaslı fonksiyonel tekstiller ile ilgili yapılan çalışmalardan önemlileri aşağıda verilmektedir: Gümüş nanopartiküllerinin antibakteriyel kumaştan yapay tere aktarılması çalışmasında; yapay tere aktarılan gümüş miktarının ilk kaplama esnasında kullanılan gümüş miktarına, kumaş kalitesine, pH ve yapay ter formülasyonuna bağlı olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmada, gümüş moleküllerinin insan sağlığına etkileri incelenmiştir(1). Gümüş nano partikülleri, gümüş iyonları tek başına ya da çeşitli kombinasyonlarla kullanılması halinde bakteriocidal etki göstermektedir. Bakterinin hücre membranının geçirgenliği arttırılarak, hücrenin enerji ihtiyacı tetiklenmektedir. Bu sayede fosfat akışı olmakta, hücresel içerikler sızmakta ve DNA çoğalması kesintiye uğramaktadır(2). Kathirvelu ve arkadaşları(2008) yılında yaptıkları çalışmada; farklı sıcaklık ve konsantrasyonlardaki HNO3 ve titanyum tetra klorit ile başlayan hidrolitik bir reaksiyonla ürettikleri TiO2 NP’leri ile kapladıkları kumaşların kendi kendini temizleme, antibakteriyellik ve UV koruma fonksiyonlarını araştırmışlardır. Hazırlanmış numune kumaşların kendi kendini temizleme etkinliklerinde değişiklik olmadığını tespit etmişlerdir. Ancak UV koruma etkinliğinin PES/Pamuk kumaşlarda, dokuma kumaşlarda ve küçük NP’lerle kaplanan kumaşlarda daha yüksek olduğunu tespit etmişlerdir. Dokuma kumaşların, %100 pamuklu kumaşların ve küçük NP’lerle kaplanan kumaşların daha yüksek seviyede antibakteriyellik özelliği gösterdiğini belirlemişlerdir. Her üç fonksiyon için incelendiğinde ZnO ve TiO2 ile yapılan kaplamalarda TiO2 kullanımının ZnO kullanımına göre daha avantajlı olduğu gözlemlenmiştir(3). Önceki çalışmalarda; gümüş iyonlarının yüksek organizmalar (insan dahil) için sitoksit ve genotoksit etki gösterdiğine dair sağlam kanıtlar bulunduğu ifade edilmiştir(4). Sektörde sıklıkla kullanılan gümüş, triklosan, diklorofenol, kuarter amonyum ve kitosan gibi antimikrobiyel etkinliği bilinen kimyasalların, % 100 pamuklu kumaşlar üzerinde meydana getirdiği performans değişiklikleri ve antimikrobiyel aktivite miktarları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bununla birlikte çalışmada, belirtilen kimyasallarla üretilen antimikrobiyel kumaşların; 1, 5, 10 ve 20 yıkamadan sonraki antimikrobiyel performans değerlerini karşılaştırmalı olarak ortaya konulmuştur(5). Önceki çalışmalarda; alüminyum veya titanyum bileşiklerinin bağlandığı antibakteriyel ajanların, pamuklu kumaşlarla muamelesi ile antibakteriyel yüzeyler meydana getirilmiştir. Kumaşlar metal bileşiklerden biri, oxytetracycline, tetracycline, pyrithione ile aynı ya da farklı banyolardan geçirilerek prosesin uygulandığı her antibakteriyel ajanın Staphylococcus aureus bakterisine karşı etkili olduğu belirtilmiştir. Tetracycline ile muamele edien kumaşların bazıları 20 yıkamadan sonra bile antibakteriyel aktivite göstermeye devam etmektedir. Titanyum bileşiklerinin uygulanması sırasında karşılaşılan bazı problemler nedeniyle, alüminyum bileşiklerinin kullanıldığı örneklerin antibakteriyel aktiviteleri daha tatmin edici bulunmuştur(6).

2. Malzemeler ve Metodlar
Yapılan denemelerde; materyal olarak kullanılan pamuklu kumaş, Bossa tarafından tedarik edilmiştir. Yapılan denemelerde; materyal olarak pamuk lifinin özellikleri Tablo’da verilmektedir.

ekran-resmi-2016-12-08-17-04-39

Çalışmada antibakteriyel özellik sağlamada malzeme olarak nano ve mikro partikül büyüklüğünde bakır(I)oksit ve bakır(II)oksit kullanılmıştır. Bu çalışmada kaplama kimyasalları olarak; iki farklı poliüretan binder, iki farklı yapıda çapraz bağlayıcı, kaplama patında oluşan köpüğü kesmek için bir köpük kesici, kaplama patına ilave ettiğimiz bakır oksit partiküllerinin pat içerisinde homojen dağılımını sağlamak amacıyla bir emülsiye, dispersiyon malzemesi; patın akıcılığını ayarlamak için bir kıvamlaştırıcı kullanılmıştır. Binderlerden biri alifatik polyester poliüretan yapısında olup, diğeri ise; kaplama patının sert su tuzlarına ve yıkamaya karşı dayanımını arttırmak için polisiloksan bileşiği içermelidir. Bu çalışmada; antibakteriyel işlem görmüş pamuklu kumaşların etkinliklerinin iyileştirilmesi amacıyla kaplama reçetelerinde izosiyanat ve glicidmetakrilat yapısında çapraz bağlayıcılar kullanılmıştır. Kumaş numunelerine, silindir üstü bıçak kaplama tekniğine göre antibakteriyel bitim işlemi uygulanmıştır. Kaplama işleminden sonra kumaş numunelerine kopma mukavemeti, yırtılma mukavemeti, aşındırma mukavemeti gibi fiziksel testler uygulanmıştır. Bunun yanısıra kaplama sonrası kumaş numune yüzeylerinde oluşan morfolojik değişimlerin incelenmesi amacıyla SEM görüntüsü, kaplama sonrası kumaşların bağ yapısına ilişkin değişimlerin incelenmesi amacıyla FTIR analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında numune kumaşlara uygulanan fiziksel testler tablo da verilmektedir.

ekran-resmi-2016-12-08-17-07-39

3. Sonuçlar ve Tartışma
3.1. İşlem Görmüş Kumaşların Kopma, Yırtılma Ve Aşındırma Mukavemet Özellikleri
Antibakteriyel aprenin olumlu ya da olumsuz kumaş kopma mukavemetinde bir değişiklik meydana getireceği düşünülmektedir. Pamuklu kumaşlar için kopma mukavemeti test sonuçları Şekil 3.1’de verilmektedir. Numunenin gramajı esas alınarak test sırasında uygulanan ön gerilim 5N olarak belirlenmiştir. Şekil 3.1’de görüldüğü gibi, nano partikül büyüklüğünde Cu(II)O’ın glicidmetakrilat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplamanın çözgü ve atkı yönünde en çok mukavemet artışına neden olduğu belirlenmiştir. Pamuklu kumaşa, çapraz bağlayıcı olarak glicidmetakrilat uygulanarak, lif ile kaplama arasında daha fazla oranda çapraz bağ oluşturulmuştur. Bu da kaplama yapılan pamuklu kumaşa ekstra dayanım kazandırdığından, kopma dayanımında genel olarak kayıp gözlemlenmemiştir. Sonuçta; kaplama patındaki izosiyanat grubu içeren kimyasal maddeler su ile yaptıkları reaksiyonlarda CO2 gazı açığa çıkarmakta, oluşan bu karbondioksit gazının yarattığı basınç polimerde köpük oluşmasına sebep olmaktadır ki; bu da kaplamada çapraz bağlanma da azalmaya neden olmakta ve kaplamanın kopma mukavemetini azaltmaktadır.

tabloo

Her bir kumaş numunesinde atkı ve çözgü yönlerinde yırtılma mukavemeti ölçümleri yapılarak kontrol gruplarına göre yırtılma mukavemetindeki yüzde değişim değerleri hesaplanarak Şekil ’de gösterilmiştir. Atkı yönündeki yırtılma, çözgü ipliklerinin kopmasına, çözgü yönünde yırtılma ise atkı ipliklerinin kopmasına karşılık gelmektedir. En yüksek mukavemet kaybı 1. kumaşın ve 2.kumaşın mikro partikül büyüklüğünde Cu(I)O, Cu(II)O antibakteriyel madde ve izosiyanat çapraz bağlayıcı ile olan kaplama sonrasında sırasıyla %29,26 ve %20,15 olarak hesaplanmıştır. Partikül büyüklüğü sabit iken; en yüksek mukavemet kaybı izosiyanat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplama sonrasında gözlenmiştir. Antibakteriyel madde partikül büyüklüğü ve izosiyanat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplama sonrasındaki mekanik etkiler kumaş yapısına zarar verdiği için yırtılma mukavemeti kaybına yol açmıştır. En yüksek mukavemet kaybı 1. ve 2.kumaşın mikro partikül büyüklüğünde Cu(I)O ve Cu(II)O antibakteriyel madde ve izosiyanat çapraz bağlayıcı ile olan kaplama sonrasında sırasıyla %31,53 ve %19,66 olarak hesaplanmıştır. Partikül büyüklüğü sabit iken; en yüksek mukavemet kaybı izosiyanat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplama sonrasında gözlenmiştir. Antibakteriyel madde partikül büyüklüğü ve izosiyanat çapraz bağlayıcı ile yapılan kaplama sonrasındaki mekanik etkiler kumaş yapısına zarar verdiği için yırtılma mukavemeti kaybına yol açmıştır.

tablo222

3.2. İşlem Görmüş Kumaşların SEM Özellikleri
Şekil ‘de mikro ve saf Cu(I)O aplike edilmiş kumaşlara ait SEM görüntüleri verilmektedir. Kaplama çalışmalarında kullanılan poliüretan binderler, bloke izosiyanat ve de glicidmetakrilat yapısındaki çapraz bağlayıcılar yüzey ile tutunacak şekilde polimerizasyon gerçekleştirdiği gözlenmiştir.

ekran-resmi-2016-12-08-17-17-10
3.3. İşlem Görmüş Kumaşların FTIR Özellikleri
FT-IR analizi ile kaplama patı yapısındaki kimyasal bağların uygulanmış pamukta var olup olmadığı araştırılmıştır. Şekiller de ön işlemi yapılan pamuklu kumaşlara ait FT-IR spektrumları mavi renkte verilmiştir. Spektrumlarda ön işlemi yapılan pamuklu kumaşlara ait karakteristik pikler Tablo 4.1 ‘de özet olarak verilmektedir. Ön işlem ve ardından mikro Cu(I)O ve iki farklı yapıdaki çapraz bağlayıcı ile antibakteriyel kaplanan pamuklu kumaşın FTIR spektrumları Şekil 4.14.a ve 4.14.b ‘de görülmektedir. Cu(I)O ve iki farklı yapıdaki çapraz bağlayıcı ile antibakteriyel kaplanan pamuklu kumaşın FTIR spektrumlarında ester gruplarındaki C=O gruplarını varlığını gösteren karakteristik absorbsiyon bandı 1732- 1750 ekran-resmi-2016-12-08-17-18-56cm-1`de aralığında değiştiği görülmektedir.Ayrıca -CH- gruplarına ait makaslama karakteristik bandı 1374-1383 cm-1 aralığında, C-O gruplarına ait gerilme aralığı 1083- 1088 cm -1de, – CH- gruplarına ait gerilme titreşim bandları ise 2940- 2949 cm-1 aralığında değişim göstermektedir. Pamuk lifinn yapısındaki –OH gruplarına ait gerilme titreşimleri 3325cm-1 de geniş ve şiddetli bandlar vermektedir. Glicidmetakrilat çapraz bağlayıcı içeren antibakteriyel kaplama patı ile kaplanan pamuklu kumaşın FTIR spektrumu incelendiğinde; glicidmetakrilatın yapısında bulunan alifatik esterlerin karbonil grubunun izosiyanat yapısındaki karbonil gruplarından 1740 cm -1 ‘de daha keskin pik verdiği görülmektedir. Bu da bize antibakteriyel Cu(I)O kimyasal maddesinin kaplama patı ile birlikte pamuk lifine daha iyi bağlandığını göstermektedir. Ön işlem ve ardından mikro ekran-resmi-2016-12-08-17-19-11Cu(II)O ve iki farklı yapıdaki çapraz bağlayıcı ile antibakteriyel kaplanan pamuklu kumaşın FTIR spektrumları Şekil 3.7 ve 3.8‘de görülmektedir. Spektrumda O-H ve C-H gerilme (3333, 2910 ve 2161 cm -1), O-H ve C-H bükülme (1645, 1428 ve 1315 cm-1),C-C ve C-O gerilme (1160, 1107 ve 1030 cm-1) bandları dikkat çekmektedir. 1645 cm-1’ de transmitans bandındaki değişim, hidroksil gruplarının şekil değiştirme (deformasyon) titreşiminden kaynaklanmaktadır. Antibakteriyel kaplama işleminden sonra modifikasyon belirtisi olacak yeni bandlar ortaya çıkmıştır.

Özellikle glicidmetakrilat çapraz bağlayıcı içeren kaplama sonrasında; -CH- gruplarına ait makaslama karakteristik bandı 1374-1383 cm -1aralığında, C-O gruplarına ait gerilme aralığı 1083-1088 cm -1 de, – CH- gruplarına ait gerilme titreşim ekran-resmi-2016-12-08-17-21-02bandları ise 2940-2949 cm -1 aralığında daha fazla göstermektedir. Bu da glicidmetakrilat çapraz bağlayıcının antibakteriyel Cu(II)O kimyasalını tutarak, kaplama maddesinin life daha iyi tutunduğunu göstermektedir.

 

 

 

4.Sonuçlar
ekran-resmi-2016-12-08-17-24-05Antibakteriyel işlem gören tekstil materyalleri başlıca tıbbi, estetik ve oxihijyen amaçlı uygulamalarda kullanılmakta olup, çeşitli endüstri alanlarında hızla yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, materyal olarak pamuklu kumaşlara antibakteriyel etkinlik kazandırmak amacıyla kaplama yöntemi kullanılmış ve işlemlerin etkileri aşama aşama incelenmiştir. Kaplama sonrası FTIR spektrumlarında, kaplama işlemlerinden kaynaklanan bir modifikasyonun belirtisi olacak yeni bandlar ortaya çıkmıştır. Kaplama sonrası pamuklu kumaş yüzeyinde karbonil grupları oluşmakta ve bu gruplara mikro partikül büyüklüğündeki bakır oksit partikülleri çapraz bağlanmaktadır. Kaplama sonrası kumaş numunelerinin kopma mukavemetlerinde artış olduğu gözlenmiştir. Kaplamada kullanılan binderler ipliğin yüzeyinde bir film tabakası oluşturmakta, bu nedenle de ipliğin tüm katlarını birbirine yapıştırmaktadır. Polisiloksan bazlı poliüretan ise; ipliğin dış kısmında film tabakası oluşturmakla birlikte, liflerin içerisine de nüfuz edip, liflerin birbirine yapışmasını sağladığından, kopma mukavemetinde artışa neden olmaktadır. Sonuç olarak, bakır oksit partikülleri ile birlikte kaplama patında kullanılan glicidmetakrilat çapraz bağlayıcı yapısına bağlı olarak kumaşın atkı ve çözgü yönlerinde kopma mukavemetlerinde daha fazla oranda artışlar olmaktadır.

ekran-resmi-2016-12-08-17-24-15Diğer bir ifade ile; kaplama patındaki izosiyanat grubu içeren kimyasal maddeler, su ile yaptıkları reaksiyonlarda CO2 gazı açığa çıkarmakta, oluşan CO2 gazının yarattığı basınç polimerde köpük oluşmasına neden olmaktadır. Bu da, kaplamada çapraz bağlanmada azalmaya neden olmakta, kaplamanın kopma mukavemetini azaltmaktadır. Kaplama işleminden sonra H atomu, diğer atom ya da gruplar ile yer değiştirmiş, C=O gibi fonksiyonel gruplar oluşturmuştur. Aynı zamanda yüzeyde oluşan ve oksijen içeren gruplar nedeniyle kumaşlarda oksidasyon meydana gelmiştir Bu durum kumaş mukavemetleri üzerinde oldukça etkili olmuştur.

ISO 13937-1 test metoduna göre Elmendorf cihazında yapılan yırtılma testinde kaplama yapılan kumaşların, yapılmamış kumaşlara göre daha kolay yırtıldığı gözlenmiştir.

Kaynaklar:
1.Kornphimol Kulthang, Sujitra Srisung, Kanittha Boonpavanitchakul, Wiyong Kangwansupamonkon and Rawiwan Maniratanachote, Determination of Silver Nanoparticle Release from Antibacterial Fabrics into Artificial Sweat. Particale and Fibre Toxicology 7:8, (2010).
2.Catalino Marambio-Jones,Eric M.V.Hoek, “A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials and potential implications for human helath and the environment”,Journal of Nanoparticle Research, June 2010, Vol.12,Issue 5,pp 1531-1551.
3. Kathirvelu, S, D‟Souza, L, Dhurai, B, A Comparative Study of Multifunctional Finishing of Cotton and P/C Blended Fabrics Treated with Titanium Dioxide/Zinc Oxide Nanoparticles, 2008, Indian Journal of Science and Technology, 1, 7,1-12
4.X.Wang, Y.H.Zhang, Q,Li, Z.J.Liu, “Study of the Morphology and Antibacterial Properties of Nano Silver Films Prepared on Regenerated Cellulose Substrate”,Advanced Materials Research, Vol 79-82, 2091-2094,2009.
5. Palamutçu, S, Sengül, M, Devrent, N, Keskin, R., Hasçelik, B., İkiz, Y., Farklı Antimikrobiyel Bitim Kimyasallarının % 100 Pamuklu Kumaşlar Üzerindeki Etkinliklerinin Araştırılması, 3. Uluslar arası Teknik Tekstiller Kongresi, İstanbul, 2007, s 412-421 6.Morris, C. E, Welch, C. M, 1983, Antimicrobial Finishing of Cotton with Zinc Pyrithione, Textile Resource Journal, December 1983, s 725-728

Tarak, İğneleme, Kalender ve Pres Makineleri Kullanılarak Geri Kazanılmış Kesikli Polyester ve İç/Dış Düşük Sıcaklıkta Eriyen Kesikli Polyester Liflerinden Üretilen Dokunmamış (Nonwoven) Kumaşların Mukavemet Özelliklerinin İncelenmesi

Özet

Bu çalışmada, tarak, iğneleme, kalender ve pres makineleri kullanılarak, geri kazanılmış kesikli polyester ve %1, %5, %10, %20 ve %50 oranlarda iç/dış düşük sıcaklıkta eriyen kesikli polyester liflerinden (bağlayıcı lifler) üretilen dokunmamış kumaşların çekmeye karşı mukavemet özellikleri incelenmiştir.

Deneysel çalışmamızda, geri kazanılmış kesikli polyester lifler ve iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lifler hammadde olarak kullanılmıştır. İç/dış bağlayıcı polyester kesikli lifler, geri kazanılmış kesikli polyester lifler ile %1, %5, %10, %20 ve %50 oranlarında karıştırılmıştır. Bu karışım ve doku oluşturma işlemleri laboratuvar tipi tarak makinesinde yapılmıştır. Üretilen tülbentler, iğneleme makinesinde mekanik olarak bağlanmıştır. İğnelenmiş kumaşlar 120°C’de kalender silindirlerinden ve pres makinesinden geçirilmiştir.

Mekanik yöntemle iğnelenmiş, kalender ve pres makineleri kullanılarak ısı ile bağlanmış dokunmamış kumaşların birim metre kare ağırlığı, kalınlık ve mukavemet özellikleri, ISO ve ASTM standartları kapsamında test edilmiştir.

Sonuçlar, dokunmamış kumaş mukavemetinin (cN/tex), kopma mukavemetinin (MPa) ve spesifik mukavemetin (MPa/g/cm3), iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lif oranının artmasıyla birlikte arttığını göstermektedir. Dokunmamış kumaşların, kalınlık ve kopma anındaki uzama değerleri ise, iç/dış bağlayıcı polyester lif oranının artmasıyla birlikte azalmıştır.

Anahtar Kelimeler: dokunmamış kumaş, iğneleme, geri kazanılmış polyester elyaf, düşük sıcaklıkta eriyen elyaf, kalenderleme teknolojisi, ısı ile bağlama

I.Gi̇ri̇ş

Dokunmamış kumaş endüstrisinde lif esaslı tülbent tabakaları, son üründe istenen özelliklere ve ürün maliyetine bağlı olarak başlıca mekanik, ısı ve kimyasal yöntemlerle bağlanarak mukavemetli hale getirilmektedir. Mekanik doku bağlama yönteminde tülbent tabakası veya katlı tülbent tabakaları su ya da hava jetleriyle, üzerinde çentikler olan iğnelerle veya ipliklerle dikilerek bağlanmaktadır. Kimyasal doku bağlama yönteminde, farklı tipte lateks, sentetik kauçuk, akrilik, vinil ester, stiren ve doğal esaslı reçineler gibi kimyasal veya bağlayıcı maddeler, tülbent tabakası üzerine belirli bir basınç altında püskürtülmektedir. Çok sıkça kullanılan ve dokunmamış kumaşa uygulanan diğer kimyasal bağlama yöntemleri kaplama, emdirme, köpük ve baskıdır. Isı ile bağlama yönteminde ise; elyaf, toz veya iki bileşenli elyafın dış kabuk kısmında olabilen termoplastik bir materyale ihtiyaç vardır. Bu yöntemde fırın veya kalender silindirleri içerisinde, termoplastik esaslı materyal eriyene kadar ısı verilir. Isı ile bağlama, diğer bağlama yöntemlerine kıyasla daha ekonomik ve çevrecidir. [1]

Enerji maliyetlerinin artması ve çevre koruma konusundaki farkındalık ve duyarlılık, kimyasal maddelerle yapılan doku bağlamanın kullanımını azalttı. Bunun sonucu olarak, kimyasal maddeler ile yapılan bağlamanın yerine ısı ile bağlama kullanılmaya başlandı. Su buharlaştırılmadığından ötürü, kimyasal bağlamaya kıyasla ısı ile doku bağlama yönteminde yüksek üretim hızlarında üretim yapılabilmesi ve enerji tasarrufu sağlanması, bu yöntemi daha ekonomik ve ilgi çekici hale getirmektedir. Bu yöntemde iki bileşenli lifler ile düşük sıcaklıkta eriyen lifler çok fazla oranda kullanılmaktadır. [2]

Isı ile bağlama yönteminde, tülbent dokuların bağlanması ve dokunmamış kumaşların mukavemetlerinin artırılması için, iç/dış iki bileşenli ve düşük sıcaklıkta eriyen bağlayıcı iç/dış lifler kullanılmaktadır. Enine kesit 22yapısını incelediğimizde, bu liflerin dış kısmında bulunan materyal, iç kısmından daha düşük erime noktasına sahiptir. Bu lifler diğer liflerle belirli oranlarda karıştırılır. İki bileşenli lifler birkaç farklı iç/dış oranına sahiptir. Bu çalışmada 50/50 iç/dış oranına ve dış kısmı düşük sıcaklıkta erime özelliğine sahip kesikli polyester lifler kullanılmıştır.

İki bileşenli lifler birçok yıldır piyasada kullanılmaktadır. 1960’lı yılların ortalarında DuPont tarafından geliştirilen “Cantrece” isimli yan yana türündeki lif, ilk geliştirilen iki bileşenli liflerden biridir. Bu lifi, 1970’li yıllarda çorap endüstrisi tarafından kullanılan kendi kendine kıvrımlı hale gelebilen Monsanto’s Monvel isimli iki bileşenli lif takip etmiştir.

Hayes, 1992 yılında, dokunmamış kumaş endüstrisinde kullanılabilecek eriyerek bağlama özelliğine sahip iki bileşenli lifi tanımlamış ve tarif etmiştir. Bu elyaf; iki bileşenden oluşan, ilk bileşen lifi oluşturma kapasitesine sahip, ikinci bileşende ilk bileşene göre 30°C daha düşük erime noktasında olan ve ilk bileşene yapışma özelliğine sahip şeklinde tarif edilmiştir. Hayes; polyester diğer polimer esaslı maddelerden daha iyi yapışma özelliğine sahip olduğundan, ikinci bileşende polimer olarak polyesterin kullanımını önermiştir. [3], [4]

İki bileşenli ve iç/dış bağlayıcı lifler, tüm lif boyunca eşit oranda dağıtılmış iki bileşenden oluşmaktadır. Bu bileşenler aynı polimer türünden olabileceği gibi örneğin PET/PET, tamamen farklı polimer türünden de (PE/PP) olabilir. PET/PET(düşük sıcaklıkta eriyen), aynı tür polimerden meydana gelmiş, dış kısmı daha düşük sıcaklıkta erime özelliğine sahip olan bir liftir. Polietilen (PE)/Polipropilen (PP) ise farklı polimer türünden oluşan iki bileşenli bir liftir. Tek bir lif içerisine iki polimeri aynı anda göndermekle, her iki polimerinde farklı özellikleri bir araya getirilmiş olur. İki bileşenli lifler her bir bileşenin enine kesit alanı içerisinde dağılmasına göre sınıflandırılır. En bilinen ve en çok kullanılan iki bileşenli lif türleri, yan-yana, eksantrik, iç/dış, deniz-ada ve dilimli olanlardır. [5]

İç/dış iki bileşenli lifler ve iç/dış düşük sıcaklıkta eriyebilen lifler en çok kullanılan ve en çok bilinen bağlayıcı liflerdendir. İki bileşenli lifin veya düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı elyafın dış kısmında düşük sıcaklıkta eriyen bir polimer bulunmaktadır. İç kısmı ise yüksek sıcaklıkta eriyen bir polimerden yapılmıştır. Life ısı uygulandığında, lifin dış kısmı erir.

Eksantrik yapısındaki iki bileşenli lifler kendi kendine kıvrımlı hale gelebilen lifler şeklinde bilinir. Bu liflerin iç kısmı, diğer bir ifadeyle çekirdek kısmı merkezin dışındadır. Bu life ısı uygulandığında her iki polimerinde farklı büzülme davranışından dolayı kıvrımlı hale gelir. Bu sayede life bir hacim kazandırılır.

Yan yana iki bileşenli liflerde, iki farklı polimer lifin enine kesiti içerisinde yan yana eşit miktarda yer alır. Eksantrik tip iki bileşenli liflerden daha kıvrımlı bir lif elde etmek için bu yapıdaki lifler tercih edilir.

Dilimli iki bileşenli lifler ayrılabilir lifler şeklinde bilinir. Ayrılabilir liflerde iki farklı polimer bileşen aynı pasta diliminde olduğu gibi bir lifin enine kesiti içerisinde bulunmaktadır.

Deniz-ada türündeki iki bileşenli lifler deniz ve ada bileşenlerinden meydana gelir. Lifin deniz kısmı çözündürüldüğünde, çok ince mikro liflerden oluşan bir kumaş üretilmiş olur. Örneğin süet tarzı kumaşların üretiminde 37 adadan oluşan iki bileşenli lif kullanılmaktadır. Bu yöntemin çevreye dost olduğunu söylemek zordur. Çünkü deniz kısmının çözündürülmesi için mutlaka bir çözücü maddenin kullanılması gerekir. Evolon®, 16 dilimli polyester/nylon deniz ada türü iki bileşenli liflerden üretilen filament esaslı (spunbond) ticari bir kumaştır. Üretim sürecinde, polyester ve nylon bileşenleri yüksek basınçlı su jetleriyle mekanik yöntemle birbirlerinden ayrılır ve bağlanır. [7], [5]

Bu çalışmada, geri kazanılmış kesikli polyester ve iç/dış düşük sıcaklıkta eriyen bağlayıcı kesikli polyester liflerinden, tarak, iğneleme, kalenderleme ve pres makineleri kullanılarak üretilen dokunmamış kumaşların mukavemet özellikleri araştırılmıştır. Bu bağlamda, iç/dış düşük sıcaklıkta eriyen bağlayıcı kesikli polyester liflerin, dokunmamış kumaş mukavemetine olan etkisi incelenmiştir.

Ii. Deneysel Çalişma

II.1. Materyal ve Yöntem

Bu çalışmada taşıyıcı lif olarak 3denye ve 51mm uzunluğunda geri kazanılmış beyaz renkli kesikli polyester lifler kullanılmıştır. Toray şirketinden alınan 4denye 51mm uzunluğundaki iç/dış siyah renkli polyester lifler de bağlayıcı lif olarak tercih edilmiştir.  Bu lifler başlıca olarak iğnelenmiş kumaşların ve sıvı dağıtıcı materyallerin içerisinde kullanılmaktadır. Tablo1 ve Tablo2 deneysel çalışmada kullanılan geri kazanılmış kesikli polyester liflerin ve iç/dış bağlayıcı liflerin başlıca özelliklerini göstermektedir.

Dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış polyester kesikli lifler, dokunmamış kumaş üretiminde bağlayıcı madde olarak kesikli lifleri bir arada tutmak amacıyla kullanılmaktadır. Bu lifler başlıca olarak dokunmamış kumaşların içerisinde otomotiv sektöründe ses yalıtımında, sıvıyı alan ve dağıtan kumaşların üretiminde (ADL), yatak/mobilya yastıklarında kullanılmaktadır. Dokunmamış kumaş üreticileri, toplumda çevre koruma farkındalığının artmasıyla, kimyasal maddenin bağlayıcı madde olarak kullanıldığı kimyasal doku bağlama yöntemlerinden vazgeçerek ısı ile doku bağlama yöntemlerine doğru yönelmektedirler. Dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış polyester kesikli bağlayıcı lifler, ısı ile bağlamada kullanılan çevre dostu bir materyaldir. Bu liflerin olduğu pazar yılda %8’lik büyüme oranına sahiptir. Bu tür bağlayıcı lifleri üreten büyük firmalar yeni makine yatırımları yaptıklarından ve yeni firmalarda bu sektöre girdiklerinden dolayı ilerdeki yıllarda rekabetin artacağı beklenmektedir. [8]

Dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester liflerin enine kesiti şekil3’de gösterilmiştir. Bu lifler 50/50 iç/dış oranına sahiptir. İç kısmı PET polyester yapısında dış kısmı ise kopolyester yapısındadır. Dış kısmının erime sıcaklığı yaklaşık 110°C’dir.

İç/dış iki bileşenli lifler ve dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lifleri araçlarda ses yalıtımı alanında kullanılmaktadır. Yeni nesil araçlarda hafiflik ve ses yalıtımı istenen özellikler olduğundan bu liflerin otomotiv sektöründeki kullanımı artmaktadır. Bu lifler yataklarda, yatak dolgularında, kanepe minderlerinde, yorganlarda ve yüksek hassas filtrelerde tercih edilmektedir. İnşaat alanında, ses yutumunda, şok kuvveti emmede, yalıtımda ve çatlaklıkları önlemek amacıyla kullanılmaktadır. Bağlayıcı liflerin diğer özellikleri tela, tarım materyalleri ve ayakkabı keçesidir.

II.2.  Üretim Metodu

Deneysel çalışmada, dokunmamış kumaşlar dört aşamada üretilmiştir. Birinci aşamada, geri kazanılmış kesikli polyester lifler ve dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lifler, belirli oranlarda karıştırılarak tarak makinesinde tülbent doku haline getirilmiştir.  İkinci aşamada, hazırlanan tülbent doku içerisindeki lifler, iğneleme makinesinde çentikli iğneler vasıtasıyla iğnelenerek birbirlerine bağlanmıştır. Üçüncü aşamada iğnelenmiş kumaşlar kalender makinesinde ısı ile bağlanmıştır. Son aşamada iğnelenen ve ısı ile bağlanan kumaşlar preslenmiştir. Dokunmamış kumaşların mekanik özellikleri, iğne penetrasyon derinliği, iğne tipi ve iğneleme yoğunluğu gibi iğneleme parametrelerine bağlıdır.

Doğal ve sentetik esaslı kesikli liflerden tülbent doku oluşturmak için en çok kullanılan makine yün tipi tarak makinesidir. Taraklama, kesikli lifleri birbirlerine paralel veya karışık hale getiren tülbent dokunun üretildiği bir prosestir. Lif esaslı tülbent dokusu tarak makinesinin çıkışında üretilir. Bu çalışmada tülbent doku üretiminde aşağıda da resmini görebileceğiniz Mesdan marka laboratuvar tipi tarak makinesi kullanılmıştır. [9], [10]

Tülbent doku üretiminde 337A laboratuvar tipi numune tarak makinesi kullanılmıştır. Bu makine saatte 4-5kg/h üretim kapasitesine ve 10-15m/min tülbent doku üretim hızına sahiptir. Bu tarak makinesi tülbent doku üretmenin yanında kesikli liflerin taraklanma performansını ve kalitesini ölçmek/değerlendirmek amacıyla da kullanılmaktadır.

Ayrıca bu makinede, farklı renkteki lifleri karıştırarak homojen melanj tülbent elde edilebilir. Laboratuvar tipi tarak makinesi, sırasıyla, lif sevk bandı, bir çift boğaz silindiri, 3 çift çalışıcı/alıcı silindiri, ana tambur, penyör silindiri, volan silindiri, temizleyici silindir ve tülbent sarım silindirinden oluşmaktadır.

İlk aşamada, geri kazanılmış polyester lifleri ve dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lifleri karıştırma oranına göre tartılmıştır. Bu lifler tarak makinesinden önce el ile karıştırılmıştır. Bu lif karışımı iki kere tarak makinesinden geçmiştir. İlk aşamada liflerin açılması ve ikinci seferde ise liflerin harmanlanması sağlanmıştır.

Tarak makinesinin çıkışında tülbent doku silindir üzerine sarılmıştır.

Liflerin birbirine bağlanması için iğneleme teknolojisi kullanılmıştır. İğneleme, tülbent doku içerisindeki liflerin çentikli iğneler vasıtasıyla mekanik yöntemlerle birbirlerine bağlanmasıdır.

İğne plakası üzerine çakılan çentikli iğneler, lifleri tülbent doku içerisine sıkıca bastırır, sonrasında lifleri birbirlerine bağlanmış halde bırakarak geri çekilir. Dakikadaki iğneleme devri, tülbent/kumaş çıkış hızı ve iğne penetrasyon derinliği değiştirilerek farklı özellikte ve sıklıkta dokunmamış kumaşlar üretilebilir. [9], [10]

Deneysel çalışmada tülbent doku içerisindeki liflerin bağlanması, ön iğneleme makinesinde çentikli iğneler kullanılarak 74.3iğne/cm2 iğneleme sıklığında ve 12.5mm iğne penetrasyon derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Ön iğnelenmiş kumaşlar ikinci ve üçüncü iğneleme iğnelemede, sırasıyla 123iğne/cm2 ve 125iğne/cm2 iğneleme sıklığında ve 10mm ve 8mm iğne penetrasyon derinliğinde üretilmiştir.

İğnelenmiş kumaşlar sonrasında 120°C’de kalender silindirleri ile ısı ile bağlanmıştır. İğnelenmiş ve ısı ile bağlanmış dokunmamış kumaşlar dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester liflerin daha iyi erime için 120°C’de, 120 saniye süre ile ve 120 bar basınç altında preslenmiştir.

Isı ile bağlama termoplastik esaslı liflerden oluşan bir tülbendin boyut sabitliği veya bağlayıcı liflerin erimesi için ısının kullanıldığı bir yöntemdir. Isı ile bağlama eritilerek bağlama adıyla da bilinmektedir. [12] Isı ile bağlamanın temel prensibi 1942 yılında Reed tarafından tanıtılmıştır. [2] Bu proses çok basittir. Genellikle en bilinen iki yöntem bulunmaktadır.

Birincisi kalender silindirleri ile sıcak yüzeyle yapılan ısı ile bağlamadır. Diğer fırın içerisinde yapılan sıcak hava ile gerçekleştirilen bağlamadır. Her iki yöntemde tülbentlerin ve kumaşların ısı ile bağlanmasında çok kullanılmaktadır. [9], [10]

II.3. Test Yöntemleri

İğnelenmiş, ısı ile bağlanmış ve preslenmiş dokunmamış kumaşların birim metre kare ağırlığı, kalınlık ve kopma mukavemeti testleri ISO ve ASTM standartlarına göre yapılmıştır.

II.3.1. Kalınlık Testi

Kumaş kalınlığı, standartlarda gösterilen belirli bir basınç değeri altında, materyalin üst ve alt yüzeyi arasındaki mesafe olarak tanımlanmaktadır. Dokunmamış kumaşların kalınlığı, James H.Heal&Co.Ltd. Halifax England tarafından üretilen R&B Kumaş Test Cihazında gerçekleştirilmiştir. Dokunmamış kumaşların kalınlık testi TS EN ISO 9073-2 numaralı standart kapsamında yapılmıştır. Dokunmamış kumaşların kalınlığı sırasıyla 1g/cm2 ve sonrasında 5g/cm2 basınç altında ölçülmüştür. Bulunan her iki değerin ortalaması alınmıştır. Dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lifin kullanım oranının artmasıyla, dokunmamış kumaşların kalınlığı azalmıştır. [13], [14]

II.3.1. Kopma Mukavemeti Testi

Dokunmamış kumaşların mukavemet testi ASTM D5035-06 numaralı standartta belirtildiği gibi şerit yöntemine göre Instron 4411 model test cihazında yapılmıştır. Kopma mukavemeti ve kopma uzama değerleri tespit edilmiştir. Dokunmamış kumaşların mukavemeti aşağıdaki denkleme göre “cN/tex” biriminde hesaplanmıştır. Ölçümler sadece makine yönünde 6 test örneği üzerinden yapılmıştır. Test kumaşları 50x175mm boyutlarında hazırlanmıştır. Cihazda test uzunluğu 75mm’ye ayarlanmıştır. Test hızı standartta belirttiği gibi 300mm/min olarak seçilmiştir. Makine yönünde alınan 6 adet örneğin ortalaması alınmıştır. Tüm deney numuneleri test yapılmadan önce Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Tekstil Mühendisliği Bölümünün Fiziksel Testler laboratuvarında %65±2 nemde ve 20°C±2 sıcaklıkta kondüsyonlanmıştır.

Kumaş yoğunluğu (g/cm3) kumaşın birim metre kare ağırlığının (g/m2), kumaş kalınlığına (mm) bölünmesiyle bulunmuştur. [15], [16]

Dokunmamış kumaş mukavemeti (cN/tex) ve spesifik mukavemet aşağıdaki denklemle hesaplanmıştır. Spesifik mukavemet (MPa/g/cm3), mukavemet sonucu üzerinden, kumaş kalınlığı ve kumaş birim metre kare ağırlığının etkisini kaldırmak için kullanılmaktadır. Spesifik mukavemet, mukavemet sonucunun (MPa) kumaş yoğunluğuna (g/cm3) bölünmesiyle elde edilir.

Diğer spesifik mukavemet (N.m2/g), kopma mukavemeti değerinin iğnelenmiş, ısı ile bağlanmış ve preslenmiş dokunmamış kumaşın birim metre kare ağırlığına (g/m2) bölünmesiyle bulunur. Bu sayede farklı birim metre kare ağırlığındaki dokunmamış kumaşları karşılaştırabilmek mümkündür. [17]

Test Sonuçları

Aşağıdaki tablo dokunmamış kumaşların birim metre kare ağırlığı, kalınlık ve kopma mukavemeti sonuçlarını göstermektedir. Dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı kesikli polyester esaslı liflerin kullanımı (bağlayıcı lifler) arttıkça, kumaş kalınlığı ciddi oranda azalmaktadır.

Sonuçlar, iç/dış bağlayıcı polyester kesikli liflerin kullanımındaki artışın, dokunmamış kumaş kalınlığında önemli etkiye sahip olduğunu göstermektedir. İç/dış bağlayıcı kesikli polyester lif oranı arttıkça, dokunmamış kumaş kalınlığı azalmıştır.

Mekanik yöntemle iğnelenmiş, kalender silindirleriyle ısı ile bağlanmış ve preslenmiş dokunmamış kumaşların mukavemet test sonuçları, iç/dış bağlayıcı kesikli polyester lif oranının %1’den %5’e, %10’a, %20’ye ve %50’ye artmasıyla, kumaş mukavemetinin sırasıyla 4.57cN/tex, 5.25cN/tex, 5.28cN/tex, 5.46cN/tex ve 5.58cN/tex değerlerine yükseldiğini göstermektedir. Diğer taraftan, bağlayıcı lif oranı artmasıyla birlikte uzama değerleri %71,52, %47,97, %40,14, %33,11 ve %28,91 şeklinde azalmıştır.

Şekil8, bağlayıcı iç/dış polyester lif oranının artmasının kumaş mukavemetindeki etkisini göstermektedir. Kumaş mukavemeti (cN/tex), bağlayıcı iç/dış lif oranının artmasıyla birlikte yavaşça artmıştır. Bu sonuç dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı polyester liflerin bir anlamda sahip olduğu yüksek bağlama gücünü göstermektedir.

Şekil9, bağlayıcı iç/dış polyester lif oranının artmasıyla kopma uzaması değerlerindeki azalmayı göstermektedir.

Şekil10, bağlayıcı iç/dış polyester lif kullanımının çekme mukavemetindeki etkisini göstermektedir. Bağlayıcı lif oranının artmasıyla birlikte çekme mukavemeti değerleri de önemli oranda artış göstermiştir.

Şekil11, spesifik mukavemet (MPa/g/cm3) üzerinde bağlayıcı iç/dış polyester liflerin etkisini göstermektedir. Bağlayıcı lif oranının artmasıyla spesifik mukavemet değerleri artmaktadır.

Şekil12 ise, spesifik mukavemet üzerinde (N.m2/g) bağlayıcı iç/dış liflerin etkisini göstermektedir. Sonuçlar, bağlayıcı lif oranının artmasıyla spesifik mukavemet değerinin arttığını göstermektedir.

Sonuç Ve Değerlendi̇rme

Deneysel çalışma, iğnelenmiş, ısı ile bağlanmış ve preslenmiş dokunmamış kumaşların mukavemet özelliklerinde dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen iç/dış bağlayıcı polyester liflerin etkisini göstermektedir.  Bu çalışmada, geri kazanılmış kesikli polyester lifler (r-PES), dış kısmı düşük sıcaklıkta eriyen bağlayıcı polyester lifler (bi-co PES) ile karıştırılmıştır. Bağlayıcı lifler %1, %5, %10, %20 ve %50 oranlarında kullanılmıştır. Dokunmamış kumaş üretimi, tarak makinesi, iğneleme makinesi, kalender makinesi ve pres makinesinde yapılmıştır. Çalışmada aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. .

•Dokunmamış kumaş kalınlığı bağlayıcı lif kullanımının artmasıyla önemli oranda düşmüştür.

•Kumaş mukavemeti (cN/tex) bağlayıcı lif oranının artmasıyla birlikte artmıştır.

•Kopma uzaması değerleri bağlayıcı lif oranının artmasıyla birlikte azalmıştır.

•Çekme mukavemeti (MPa), spesifik mukavemet (MPa/g/cm3) ve diğer spesifik mukavemet değerleri (N.m2/g) de aynı şekilde bağlayıcı lif oranının artmasıyla birlikte artmıştır.

Teşekkür

Yardımlarından ve desteklerinden ötürü Hassan Grubuna teşekkür ederiz.

Referanslar

[1] [15] Nawab, Y.: “Textile Engineering”, Walter de Gruyter GmbH, Germany, (2016)

[2] Russell, S.J.: “Handbook of Nonwovens”, Woodhead Publishing in Textiles, CRC Press, (2007)

[3] Hayes, D.J.: “Melt-Bondable Fibers for Use in Nonwoven Webs”, 5082720, (1992)

[4] Lindström, K.: “Bicomponent Fiber in Sound Absorbent Production”, The Swedish School of Textiles, University of Boras, Master Thesis, (2014)

[5] Dasdemir, M.; Maze, B.; Anantharamaiah, N.; Pourdeyhimi, B.: “Influence of Polymer Type, Composition, and Interface on the Structural and Mechanical Properties of Core/sheath Type Bi-component Nonwoven Fibers”, Journal of Material Science, (2012), 45, pp.5955-5969.

[6] www.centexbel.be/bicomponent-fibres

[7] Anantharamaiah, N.; Verenich, S.; Pourdeyhimi, B.: “Durable Nonwoven fabrics via Fracturing Bi-Component Islands-in-the-Sea Filaments”, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Volume3, Issue3, (2008), 1-9

[8] http://www.toray.com/news/fiber

[9] Turbak, A.F.: “Nonwovens: Theory, Process, Performance, and Testing, Chatper2: Nonwoven Terminology Wlliam E.Houfek”, Tappi Press, (1993), pp. 11, 167.

[10] Akalın, M.; Özen, M.S.: “Tülbent Esaslı Dokunmamış Kumaşlar, (Nonwoven Fabrics)”, Nesil Matbaacılık, Istanbul (2010)

[11] Banerjess, P.K.: “Principles of Fabric Formation”, CRC Press, (2015), pp.398

[12] Kellie, G.: “Advances in Technical Nonwovens”, Woodhead Publishing with Textile Institute, (2016)

[13] Federova, N.: “Investigation of the Utility of Islands-in-the-Sea Bicomponent Fiber Technology in the Spunbond Process”, PHd Thesis, North Caroline State University, (2006)

[14] Demirci, E.: “Mechanical Behaviour of Thermally Bonded Bicomponent Fibre Nonwovens: Experimental Analysis and Numerical Modelling”, Loughborough University, (2011)

[15] Midha, V.; Mukhopadyay, A.: “Bulk and Physical Properties of Needle-Punched Nonwoven Fabrics”, Indian Journal of Fibre&Textile Research, Vol.30, June (2005), pp.219

[16] Ghali, L.; Halimi, M.T.; Hassen, M.B.; Sakli, F.: “Effect of Blending Ratio of Fibers on the Properties of Nonwoven Fabrics Based on Alfa Fibers”, Advances in Materials Physics and Chemistry, (2014), 4, pp.116-125.

[17] Wang, H.; Zhu, J.; Jin, X.; Wu, H.: “A Study on the Entanglement and High-Strength Mechanism of Spunlaced Nonwoven Fabric of Hydrophilic PET Fibers”, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Vol.8, Issue4, (2013), pp.63.