Polivinil Alkoller ( PVA)

Polivinil Alkoller ( PVA)


  • INTEX PVA 20 / 88
  • INTEX PVA 17 / 88
  • INTEX PVA 05 / 88

Beyaz toz şeklinde sentetik polimer bir reçine olan polivinilalkol, ilk olarak 1939 yılında Amerika da üretilmiş, fakat tekstil de haşıl maddesi olarak kullanımı 1960’larda başlamıştır[1]. Polivinilalkolün kısaltmaları da PVA, PVOH, PVAL şeklindedir. Hem kesikli hem de kesiksiz çözgü ipliklerinin haşıllanmasında tek başına ya da diğer haşıl maddeleriyle karıştırılarak kullanılabilirler.


  • PVA’NIN ELDE EDİLMESİ
    Etilen ve asetik asitten üretilen vinilasetatın polimerizasyonu sonucu polivinilasetat ve polivinilasetatın
    hidrolizi ile polivinilalkol elde edilir[2]. Şekil 1’de PVA’nın kimyasal oluşum reaksiyonu görülmektedir.
    Polimerizasyon ve hidroliz derecelerine göre pek çok farklı PVA polimerleri üretilebilir. Uzun polimer
    zincirleri ile molekül ağırlığı yüksek polivinilasetat ve bunun sonucu olarak da yüksek viskoziteye sahip
    polivinilalkol reçinesine ulaşılır. Bu şartlar göz önüne alınarak PVA 3 grupta sınıflandırılmaktadır [1, 2].
    -Düşük Viskozite Tipi
    Molekül ağırlığı(22.000-31.000) %4 lük çözelti viskozitesi(4-7cps)
    -Orta Viskozite Tipi
    Molekül ağırlığı(77.000-79.000) %4 lük çözelti viskozitesi(21-32cps)
    -Yüksek Viskozite Tipi
    Molekül ağırlığı(106.000-110.000) %4 lük çözelti viskozitesi(40-65cps)
    PVA’nın bazı tipleri haşıl maddesi olarak kullanılabilmektedir. Düşük viskoziteli tiplerde liflerin içine
    nüfuz yeteneği yüksek olduğu için haşıl maddesinden istenen lif yüzeyini kaplaması görevi yeterince
    sağlanamaz.Yüksek viskoziteli tiplerde ise, life nüfuz çok azdır. Bu özellik haşıl maddesinin lif
    yüzeyinde kalmasına ve life istenen derecede nüfuz etmediği için dokuma esnasında haşıl filminin
    kırılmasına yol açar. Bu nedenle de haşıllama maddesi olarak tercih edilmezler. Haşıllama maddesi
    olarak orta viskoziteli tipler yaygın kullanılmaktadır [1].
    Şekil 1 : PVA kimyasal reaksiyonu [3]
    İkinci işlem olan sabunlaşma reaksiyonu esnasında asetat gruplarının yerine alkol grupları geçer (şekil1).
    Sabunlaşma derecesine yani tepkimenin tamamlanma oranına göre değişik özellikte PVA oluşumu
    sağlanır ve 4 grupta sınıflandırılır.
    Alay E., Körlü A . Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 77-82
    79
    -Süper Sabunlaşmış Tip
    %99.6 nın üzerinde sabunlaşma derecesine sahiptir ve haşıl maddesi olarak kullanılmaz.
    -Tamamen Sabunlaşmış Tip
    %98-%98.8 sabunlaşma derecesi
    -Orta Derecede Sabunlaşmış Tip
    %95.5-%96.5 sabunlaşma derecesi
    -Kısmi Sabunlaşmış Tip
    %87-%89 sabunlaşma derecesi
    Tam sabunlaşmış tipleri sıcak işleme tabi tutulduğunda, sonradan sökülme işlemi zorlaşmakta, kısmen
    sabunlaşmış tipleri ise tutum, köpük oluşumu, nem hassasiyeti nedeniyle geniş kullanım alanı
    bulamamaktadır. PVA üreticileri bu sorunları gidermek adına çalışmalar yapmışlardır. PVA elde ediliş
    şekli olarak çok değişik özellikte polimer oluşumuna olanak sağlamaktadır. Böylelikle kısmen
    sabunlaşmış ve tamamen sabunlaşmış tiplerin en iyi özelliklerini bir arada taşıyan yeni polimerler
    üretilmiştir. Bunlar kopolimer veya terpolimer olarak anılmaktadır. Adı geçen yeni tiplerin haşıl maddesi
    olarak kullanımıyla tekstil sanayine çok yönlü bir haşıllama maddesi kazandırılmıştır[1].
    3. PVA NIN ÖZELLİKLERİ
    PVA diğer haşıl maddeleriyle karşılaştırıldığında çok yüksek mukavemete sahip olduğu
    görülmektedir[3].
    Tablo 1: Haşıl maddelerinin özelliklerinin karşılaştırılması[3]
    Nem İçeriği
    Haşıl maddesi Mukavemet
    (psi)
    Uzama (%) %50 nisbi nem %65 nisbi nem %80 nisbi nem
    PVAa
    Nişasta
    CMC
    Akrilik
    7000-15000
    600-900
    2000-4000
    1000-2000
    100-150
    8-12
    10-15
    100-600
    14
    8-9b
    15-20
    15-20
    16-17b
    19
    30.5
    17-21
    a 21°C ve %65 nisbi nemde
    b Hidroliz derecesine bağlı
    Yapıştırıcılık özelliği fazla olduğu için değerli bir haşıl maddesidir. Lif üzerinde güçlü film tabakası
    oluşturur. Bu özellik sabunlaşma derecesi ile bağlantılıdır. Kısmi sabunlaşmış olanlar tamamen
    sabunlaşmış olan tiplere göre %20-25 daha düşük kopma mukavemet değerine sahiptir. Fakat bu
    haliyle bile diğer haşıl maddeleri içinde en yüksek dayanımı olan haşıl maddesidir. Kopma
    mukavemeti, esnekliği ve polyester, pamuk, cam, asetat, naylon, yün gibi bir çok life tutunma özelliği
    nişasta ve karboksimetilselüloz (CMC) ile karşılaştırıldığında çok yüksektir. Düşük kopma
    mukavemetine sahip haşıl maddeleri kullanımında düşük dayanım özelliğini gidermek için çok fazla
    miktarlarda aktarım gerekmektedir. Örneğin nişasta ile haşıllama yaparken kullanılan miktarlardan
    çok daha az miktarlarda PVA haşılı kullanımı söz konusu olmaktadır. Pamuk/PES karışımlarında
    100 galon haşıla 100-150libre nişasta eklenmesi gerekirken, 15-25 libre PVA eklenmesi
    yeterlidir[2,3].
    PVA , uzama ve esneklik açısından incelendiğinde, nişasta ve CMC ye göre film esnekliği 15-20 kat
    daha fazladır ki, esneklik haşıl maddesinde olması gereken en önemli özelliklerden biridir.İyi
    Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 77-82 Haşıl Maddesi Olarak Polivinilalkoller
    80
    sürtünme dayanımlı haşıllanmış iplik elde etmek için gerekli esnek film tabakası PVA kullanımı
    ile etkili bir şekilde sağlanabilir. Kısmi sabunlaşmış tipte olanlar tamamen sabunlaşmış olan tiplere
    göre %20 daha düşük uzama değerine sahiptir. Yine de diğer haşıl maddeleri içinde en yüksek
    özelliktedir. Gliserin ve üre gibi nemlendirici ve akışkanlaştırıcı maddeler ilave edilerek
    kullanıldığında diğer haşıl maddelerinde olduğu gibi esneklikleri artmakta fakat kopma dayanımları
    düşmektedir[3].
    Kısmi sabunlaşmış olanlar tamamen sabunlaşmış olan tiplere göre PES’e daha yüksek adhezyon
    gösterirler.Yüksek adhezyon özelliği lif üzerindeki tutunmayı arttırdığından güçlü film tabakası
    oluşmasını sağlamaktadır. Kısmi sabunlaşma derecesine sahip PVA, orta ve tam sabunlaşmış
    olanlara nazaran en güçlü sürtünme direncine sahiptir. Bu da ipliğin kolay,kopmadan
    dokunabilirliğini sağlamaktadır. Sentetik polimerlerin içinde suda tamamiyle çözünebilen tek haşıl
    maddesidir. Bu nedenle de yıkama ile kolaylıkla uzaklaştırılabilir. Çözüldükten sonra kullanılırlar.
    Nişasta gibi hamurlaştırılması gerekmez. Kısmi sabunlaşmış olanlar tamamen sabunlaşmış olan tiplere
    göre daha kolay çözünürler ve tüm sıcaklıklarda çok iyi çözünme performansı gösterirlerken,
    tamamen sabunlaşmış olanlar 85-100˚C pişirme sıcaklığında çözünebilirler. Bu yüksek sıcaklıklar
    sonradan film tabakasının uzaklaştırılmasını zorlaştırır ve buna bağlı olarak da enerji sarfiyatını
    arttırır. PVA nın çözücüsü su olduğu için çözelti hazırlanması çok basittir.Çözelti viskozitesi de
    düşüktür. Çözeltinin viskozite değerler tablo2’de görülmektedir[2].
    Tablo 2 : 75˚C,% 8 lik PVA çözeltisinin viskozitesi
    Tamamen sabunlaşmış pva Viskozite Kısmen sabunlaşmış pva Viskozite
    Düşük viskozite tipi
    Orta viskozite tipi
    Yüksek viskozite tipi
    6cps
    60cps
    200cps
    Düşük viskozite tipi
    Orta viskozite tipi
    Yüksek viskozite tipi
    5cps
    50cps
    150cps
    4. PVA HAŞIL BANYOSUNUN HAZIRLANMASI VE HAŞILLAMA
    PVA reçineleri yüksek kopma dayanımı, iyi uzama özelliği, güçlü adhezyon kuvveti sayesinde güçlü,
    esnek, sürtünme dayanımı yüksek film oluşturma karakterindedir. Haşıllanacak iplik cinsine ve
    yapılacak dokuma şekline göre tek başına ya da nişasta ile birlikte kullanılabilirler. Asetat grupları
    nedeniyle hidrofobik olduğundan tek başına sentetik ve karışımlı (özellikle pamuk/polyester
    karışımları) ipliklerin haşıllanmasında çok iyi sonuçlar verir. Tablo 3’de PVA’ün haşıl maddesi olarak
    kullanım yerleri görülmektedir. Dokuması zor , sık kumaşların üretilmesinde kullanımı avantajlıdır.
    Nişasta ile birlikte kullanıldığında haşıl filminin dayanımını arttırır, filmin sentetik ipliklere
    tutunmasını kolaylaştırır. Su buharlaşmasıyla kolaylıkla film tabakası oluşmaktadır. Haşıllama için
    gerekli yağ da azdır. [2, 3]
    Kısaca haşıl flottesi hazırlanması şu şekilde olmaktadır;
    Soğuk suya ilave edilip çalkalanır.Elde edilen solüsyon 80-95˚C ye ısıtılır.Hazırlık süresi 10-12 dk
    sürmektedir.Eğer nişasta ile kullanılacaksa ikisi birlikte karıştırılır ve pişirilir[2].
    Tablo 3:PVA’ün haşıl maddesi olarak kullanım yerleri [3]
    % 100 PVA PVA Karışımı
    Pamuk kumaş Dimi kumaş
    Alay E., Körlü A . Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 77-82
    81
    Fitilli kadife
    Sık dokunmuş çarşaflık
    Sık poplin
    Rayon (%100 eğirilmiş ve filament)
    Triasetat (filament)
    Poliester
    %100 endüstriyel
    % 100 eğirilmiş
    Poliester/Pamuk (kumaş ve havlular)
    Poliester/rayon
    Cam lifi (filament ve kumaşlar)
    Müslin
    Patiska
    Ağır gramajlı giysilik kumaş
    Denim
    Hafif gramajlı % 100 pamuk
    5. PVA’NIN TANINMASI VE HAŞIL SÖKÜLMESİ
    Haşıl sökme işlemi terbiye işlemlerinin ilk aşamasıdır. Haşıl sökme işlemine başlanmadan önce
    kumaşta kullanılmış olan haşıl maddesinin tespitiyle haşıl sökme işlemlerinin tek defada etkili,
    doğru ve mümkün olan en kısa sürede gerçekleşmesi sağlanmaktadır. İşletme maliyetleri ve zaman
    tasarrufu açısından kullanılan haşıl maddesinin bilinmesi önemli bir basamaktır.
    PVA haşıl maddesinin tanınması iyot/potasyum iyodür solüsyonu ve borik asit solüsyonu kullanarak
    olmaktadır. İki solüsyon kumaşta aynı noktaya üst üste uygulanarak ortaya çıkan renk
    değerlendirilir. Eğer mavi renkte leke tespit edilirse, PVA varlığı tespit edilmiş olmaktadır[5].
    PVA’ nın haşıl sökme işlemi çok kısa ve basittir. Non-iyonik yüzey aktif maddelerle (3-5gr/l) 95-
    100˚C de 20-30dk yıkama işlemiyle kolaylıkla uzaklaştırılmaktadır. PVA ile çalışırken dikkat
    edilmesi gereken bazı hususlar vardır;
    PVA bir polihidroksi birleşik olduğu için aşırı ısıya maruz kaldığında dehidrasyona uğrar. Bunun
    sonucu olarak da suda çözünmeyen bir hale geçer. Bu durumda kumaş üzerinde kalan PVA nın
    hidrofobluğu yüzünden boyama esnasında abraj oluşumuna neden olur. Haşıl sökmede karşılaşılan
    sorunlar PVA ile haşıllanmış kumaşların önceden gördüğü işlemlerle alakalıdır. Bu sebeple PVA ile
    haşıllanmış kumaşları haşıl sökme işlemine tabi tutmadan yakma yapılmaması gerekir. Ayrıca haşıl
    maddesinin kurutma, fiksaj ve yıkama aşamalarında yüksek sıcaklıklara maruz kalması kontrol
    edilmelidir. Bunun dışında özellikle kısmen sabunlaştırılmış tiplerinde çözeltisi köpük oluşturabilir.
    Bu yüzden haşıl banyosuna köpük önleyici maddeler ilave edilmesi önerilir. Günümüzde üretilen
    tiplerinde köpük önleyici madde ile birlikte satılmaktadır. Kümeleşme olmaması için özellikle
    kısmen sabunlaşmış tiplerde su ile karıştırırken yavaş yavaş dökülmelidir. Tam sabunlaşmış tipler
    oda sıcaklığında erimediği için bu tehlikeyi taşımazlar. PVA haşıl flottelerinde retrogradasyon
    tehlikesi olmakla beraber uzun süreli bekletmelerde flotte yüzeyi kabuk bağlayabilir. Sıcaklığı
    yükselterek veya yağ ilave ederek bu durum düzeltilebilir. Organik bir madde, sülfat, soda, borik
    asit suya karışırsa veya sert su kullanılırsa PVA nın şişmesi azalıp ve erimesi zorlaşacağından bu
    parametreler dikkatli kontrol edilmelidir [5].
    6. PVA’NIN EKOLOJİK ÖZELLİKLERİ VE GERİ KAZANILMASI
    Çevre kirliliği açısından incelendiğinde, PVA biyolojik oksijen ihtiyacı(BOD) nişastaya göre düşük
    olduğu için çok daha az kirliliğe yol açtığı görülmektedir[2].
    PVA 3-5 lbs oksijen /100 lbs. Katı madde de (BOD5)
    Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (2) 77-82 Haşıl Maddesi Olarak Polivinilalkoller
    82
    NİŞASTA 50-80 lbs oksijen /100 lbs. Katı madde de (BOD5)
    PVA’nın kimyasal oksijen ihtiyacı(COD) nişastadan fazladır.Yalnız çözelti hazırlanması esnasında
    nişasta flotteye PVA nın 2-3 katı miktarda ilave edildiği için pratiğe uygun bir karşılaştırmada PVA
    kullanımında nişastaya göre yaklaşık %50 daha az kimyasal oksijen ihtiyacına gereksinim
    olduğunu görülmektedir[2].
    PVA 1.6 lbs. Oksijen/1lbs PVA (COD)
    NİŞASTA 1.2 lbs. Oksijen/1lbs nişasta (COD)
    PVA tamamen biyolojik olarak parçalanabildiği için kolaylıkla geri dönüşümü sağlanabilir. Yalnız
    biyolojik parçalanma hızı yavaştır. PVA haşıl maddesi geri kazanılabildiği için %10-12
    konsantrasyonlu çözeltileri haşıl maddesi olarak defalarca kullanılabilir. PVA nın geri kazanılması
    işlemi ultrafiltrasyon tekniği ile yapılmaktadır. Makine, membran zarlar içeren gözenekli tüplerden
    yüksek basınç uygulanarak temiz suyla haşıl sökme flottesinin geçirilmesi esası üzerine
    kurulmuştur.Haşıl sökme flottesi tüp içindeki zarlardan geçerken su kaybeder ve konsantre hale
    gelir.Bu işlemle PVA tekrar elde edilirken beraberinde filtre edilmiş temiz sıcak su ikinci ürün
    olmaktadır.Sıcak su boyama işlemlerinde veya haşıl sökme de tekrar kullanılabilir.Geri kazanılan PVA
    ise saf hali ile aynı özelliklere sahiptir. Bu teknikle haşıl sökme flottesinden PVA nın yaklaşık olarak
    %94-97 si geri kazanılmaktadır.Bir kısım PVA dokuma esnasındaki döküntülerle ve haşıl sökme
    esnasında su ile uzaklaştığından %100 geri kazanma mümkün olmamaktadır.Tekrar kullanımda haşıl
    flottelerine %10-20 kadar yeni PVA haşıl maddesi ya da parafin , köpük önleyici gibi diğer yardımcı
    maddeler eklenmektedir[3, 4].
    7. SONUÇ
    PVA kolay uygulanabilmesi, yikamayla kısa sürede uzaklaştırılabilmesi özelliklerinden dolayı çok
    tercih edilen bir haşıl maddesidir. Güçlü film oluşturma yetenekleri özellikle hidrofob liflere olan
    adhezyon özelliği sayesinde dokuma esnasında istenen verimliliğe ulaşılmasını sağlamaktadır ve
    gelecekte daha da geniş kullanım alanı bulacak bir haşıl maddesi olarak görülmektedir[1].Diğer
    haşıl maddeleriyle kombine edilerek veya tek başına kullanılması tavsiye edilmektedir. Kolaylıkla
    sökülebildiği ve geri dönüşümü mümkün olduğu için işletmelere hem maliyet hem de zaman tasarrufu
    sağlamaktadır. Bu özellikleriyle ve çevre dostu bir haşıl maddesi olarak kullanımının yaygınlaşması
    beklenmektedir.