TARIFNAME DENIZ SUYU iLE BOYAMA YÖNTEMI TEKNIK ALAN Bulus, özellikle selülozik mamüllerin boyanmasinda kullanilan tuz ve su karisimi için harcanan fazla tuz ve temiz suyu kullaniminin önlenmesi için deniz suyu kullanilmasini hedefleyen çalismadir. Ayni zamanda sentetik elyaflarin boyanmasinda yeralti su kaynaklarinin kullaniminin yerine deniz suyu kullanarak boyama yapilmasini hedefleyen bir çalismadir. ÖNCEKI TEKNIK Liflerin ve kumaslarin boyanmasi insanlik tarihinin ilk basindan itibaren örtünme ve giyinme gibi ip ve lif üretimi ihtiyaçlarinin dogmasi ve bu ihtiyaçlarin zamanla keyfi olarak renklendirme istekleriyle olusmustur. Ilk zamanlarda çiçek ve kök boyalar gibi çesitli kaynaklardan elde edilmekteydi. Bu boyalar boyama asamasinda normal su ile kaynatilarak karistirildiginda boyama islemleri düsünüldügü kadar da kaliteli olmamaktaydi. Bunun için kullanilacak olan boyama kazani farkli bazik asidik oranlara getirilmeli içerisine boyayi baglayici özellikteki tuzlar karistirilmali ve boyanin liflerin sadece yüzeyinde degil homojen halde her zerresine nüfuz etmesi beklenmekteydi. Birçok boyama islemi türü bulunmaktadir. Bunlardan günümüzde kullanilan tekniklerin bazilari: Pad-dry yöntemi; Alkali+boyar madde çözeltisiyle emdirme, Kurutma, Ard islemler seklinde uygulanir. Emdirmeden sonra yapilan sikmadan sonra sicak hava ile kurutulur. Kurutma islemi, ramöz ya da hot-flue kurutucularda yapilabilir. Boyar madde cinsine bagli olarak ön kurutma uygulanabilir. Örnegin, boyar madde migrasyonu nedeniyle ortaya çikabilecek düzgünsüz boyamalari engellemek için emdirme sonrasi bir ön kurutma yapmak gerekebilir. Kurutma ya hot-flue ya da ramözlerde sicak havanin etkisine birakilarak yapilir. Alkali durumlarda sicak yüzey temasiyla kurutma da (kontakt kurutma) uygulanabilir. Bu sirasinda boyar madde life fikse olur. Pad-Roll Yöntemine Göre Boyama; Sikma % si Hesabi; Silindirlerin sikma degeri için, pad batch yönteminde dikkate alinan bütün noktalar ve hesaplamalar pad-roll yöntemi için de geçerlidir.Sikma Silindirlerinin Basinç Ayari; Sikma silindirlerinin basinci, kumas üzerinde pick-up degeri kadar flotte kalacak sekilde sikilmak üzere ayarlanir. dakikadaki Ilave Miktarinin Ayari; (Debi Ayari) Fulard teknesine pad-batch yönteminde oldugu gibi flotte seviyesi ayni kalacak sekilde besleme yapilir. Fulard Makinesindeki Çalisma Ayari; Pad-roll uygulamalarinda pick-up degerine göre belirlenen fulard hizi, flotte besleme hizi ve sikma silindirlerinin basinç degerleri kontrol panolarindan ayarlanir. Uygulamanin sonuna kadar ayarlarin degistirilmemesi standart bir üretim için zorunludur.Kumasin Rolige Sarilmasi; Bu yöntemde kumas, dogrudan termo bekletme odaciginin roligine lR kanalindan geçirilip isitilarak sarilir. Bu durumda iken levendin dönüs hizi, boyar madde çözeltisinin sizmasini önleyecek sekilde düzenlenir. Bu dönüs, ne çok hizli ne de çok yavas olmalidir. Döndürme hizi, bas - son farkinin olusmamasi için önemlidir. Pad-Jig Yöntemi;Mamul, önce boyar madde çözeltisi ile emdirilir. Ara kurutmadan sonra fiksaj için gerekli olan kimyasal maddeleri içeren flotte ile jiggerde fikse edilir.Boyar maddenin emdirilmesi fulard makinesinde yapilir. Ara kurutmadan sora jigger makinesinde muamele ile uygulamaya devam edilir. Pad -jig metodunda hasil sökme, alkali kaynatmadan beyazlatmaya kadar bütün ön muamele prosesleri jiggerde çektirme (tam banyo) metoduna göre kesikli olarak yapilabilir. Bu yöntem, kismen az metrajdaki (500-2000 m) kumaslari açik en çalismak içindir. Kullanimi yaygin degildir. Fiksaj isleminin yapildigi jigger makinesinde paslanmaz çelikten bir tekne üzerinde iki silindir vardir. Muamele görecek kumas, bu silindirlerden birine gergin olarak sarilir. Kumas bu silindirden bosalip digerine sarilirken banyo teknesi içinden geçer. Kumasin bu silindirden digerine sarilmasina pasaj denir. Ilk pasaj bitince silindirlerin dönme yönü degistirilerek ikinci pasaja geçilir. Bu sekilde muamele türüne bagli olarak bir kaç pasaj çalisilir. Jiggerde banyo hareketsiz, kumas hareketlidir. Burada kumas çekme gerilimlerine maruz kaldigindan ince, hassas kumaslardan çok orta agirlikta ve agir kumaslarin muamelesinde kullanilir. Boyama islemlerinde asidik ve bazik ortam ayni kazanda saglanamamasi durumu sik rastlanan bir durumdur. Bu sebepten boyama islemleri birçok kazanda yapilmakta kumaslar kazandan kazana aktarilmaktadir. Burada bahsedilmekte olan kazanlar çok fazla hacme sahip devasa boyutlardaki boyama kazanlaridir. Haliyle içerisine aldiklari kimyasal ve içerisine aldigi temiz su miktari da bir o kadar fazladir. Kirliligin arttigi dünyamizda su kaynaklari ve çevreye çok fazla kimyasal atik salinmaktadir. Bu zamana kadar gerek teknolojinin gelismemesi gerek sanayideki çevre bilincinin olusmamasi ve umursanmamasi gibi sebeplerden bu alandaki önlemler ve gelismeler yapilamamistir. Fakat zamanla bu eksiklikler günümüze dogru kapanmaya çalisilmistir. Günümüzde teknolojinin ilerlemesi ile birçok asit türleri ce birçok baz türleri ve bunlara ek olarak asidik tuzlar bazik tuzlar ve nötr tuzlar üretilmektedir. Bu kimyasallar kumas boyama sektöründe çok önemli yerlere sahiptir. Fakat bu kimyasallarin birbirlerine karismamasi için birçok kazandan kazana aktarildigi sistemlerde çok fazla temiz su sarfiyati gerçeklestirilmektedir. milyon km2 alan kaplayan sularin % 2.5'i tatli sulardan olusmaktadir. Geri kalan % 97.5'i tatli olmayan sulardir. Bu %2.5 luk tatli suyun %68 i buzullar ve karlik daglarda bulunmakta sadece %32 si yer alti suyu olarak bulunmaktadir. Bu nedenle bu kadar az tatli su kaynaginin oldugu bir gezegende bu gibi sürekli yapilan boyama islemleri ile tatli sularin kirletilmesi riski çok büyüktür. Standart boyama süreçlerinde yikama jetleri su ile doldurulur ve içerisine tuzlar, kostikler, asitler, birçok boyaya yardimci katalizör ve baglayici malzemeler ile boyama islemi gerçeklestirilmektedir. Burada kullanilan suyun boyutu çok yüksek miktarlara ulasmaktadir. Dünyamizin tatli su kaynaklari hizla azalmaktadir. Bu durum göz önüne alindiginda; tatli su imkanlarimizin büyük bir çogunlugu buzullarda bulundugu, akarsu ve yer alti sularinin da çok az bir kisminin içilebilir nitelikte oldugunu bilmekteyiz. Yapilan arastirmalar ve Dünya Su Konseyi'nin yayinladigi bilgiler isiginda bu bilgilere ulasmaktayiz. Boyama islemleri sonrasinda ortaya çikan asidik, bazik ve tuzlu sular temizlenmesi ve aritilmasi zor atik sulardir. Içerdikleri kimyasallar nedeni ile bu atik sularin temizlenmemesi aritilmamasi ve dogaya salinmasi gibi durumlarda hali hazirda bulunan tatli sularin da kirlenmesine sebep olmaktadir. Burada bahsedilen sorun sonuç olarak yer alti temiz su kaynaklarinin sorumsuzca kullanimini önlenmemesi ve bu kaynaklarin kullanimini aza düsürecek buluslarin yapilmamasidir. Sonuç olarak yukarida bahsedilen tüm sorunlar, ilgili alanda bir yenilik yapmayi zorunlu hale getirmistir. BULUSUN AMACI Mevcut bulus, yukarida bahsedilen problemleri ortadan kaldirmak ve ilgili alanda teknik bir yenilik yapmayi amaçlamaktadir. Bulusun ama amaci boyama islemlerinde deniz suyu kullanimi ile tuz ve su kullanim maliyetlerini ortadan kaldirmaktir. Ayrica yer alti sularinin kullanimini azaltarak yer alti sularini yani tatli su kaynaklarini korumayi hedeflemektedir. Deniz suyunun kendi bünyesinde olan pH derecesinin boyama islemlere olan uygunlugu sebebiyle boyama kalitesini arttirilmasini da hedeflemektedir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus, bir kumas boyama süreci olup özelligi, içerisinde kullanilan tuz ve su karisiminda su kaynaginin yer alti tatli su kaynagi olarak kullanimi yerine deniz suyu kullanimi saglamak üzere; a. Deniz suyunun 50mu-120mu büyüklügünde delikler içeren süzgeç ile süzülmesi, b. Katyoniklestirme, c. Tuzlu su yerine süzülmüs deniz suyunun kullanildigi boyama islem adimlarini içermesi ile karakterize edilmektedir. Bulusun tercih edilen yapilanmasinda özelligi, a islem adimi ile b islem adimi arasinda ön mordanlama isleminin mordan maddesi 0,5-15g/l oraninda, 5,5 ila 6 pH dereceleri araliginda mamulleri içeren karisima eklendikten sonra olusan karisimin (SO-80°C sicakliga çikartilip 30-45dk. süresince bekletilerek gerçeklestirilmesidir. Bulusun tercih edilen bir baska yapilanmasinda bulusun özelligi, b islem adimi ile es zamanli mordanlama isleminde mordan maddesi 0,5-15g/l orani araliginda deniz suyu, boyar madde ve yardimci kimyasallarin mamulleri içeren karisima eklenmesi ile olusan karisimin 50-60°C sicakliginda 60 dk. bekletilerek gerçeklestirilmektedir. Bulusun tercih edilen bir diger yapilanmasinda özelligi, b islem adimindan sonra son mordanlama isleminin mordan maddesinin 0,5-15g/l orani araliginda mamülleri içeren karisima eklenmesi ile birlikte 60-80°C sicakliga çikartilip 20-40dk. süresince bekletilmesi ile gerçeklestirilmesidir. Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus selülozik ve/veya sentetik elyaflara yukaridaki herhangi bir kumas boyama prosesinin uygulanmasidir. BU LUSU N DETAYLI AÇIKLAMASI Bulus, bir kumas boyama sürecinin boyama isleminde kullanilan yöntemin gelistirilmesini içermektedir. Bulus, kumaslarin boyanmasinda kullanilan kimyasallarin ve diger boyama isleminde kullanilan yardimci maddelerle karistirilan tuzlu suyun kaynagini degistirerek çevreci bir üretim süreci olusturmaktadir. Tatli su kaynaklarinin bu denli az oldugu bir gezegende her gün binlerce ton tatli suyun bu gibi islemlerde kullanilmasi ciddi bir risk teskil etmektedir. Bulus bu riskleri azaltmaktadir. Tuzlu su ihtiyacini tatli su ve tuzlarin karisimi yerine hali hazirda bulunan deniz suyundan temin ederek önüne geçmeyi hedeflemektedir. Deniz suyu, bir yillik süreçte farkli zaman dilimlerinde toplanarak analiz edilmis ve kullanilmistir. Bulus çalisma sekli sekillerle anlatilacak olursa bulus basamaklari; Sekil 1'e uygun olacak sekilde selülozik mamullerin boyama öncesi uygulanan katyoniklestirme ön islemine tabi tutulmaktadir. Katyoniklestirici madde %0.25-10 araliginda eklendikten sonra 50-65°C sicaklikta 25-40 dk. bekletilmektedir. Sekil 2'ye uygun olacak sekilde selülozik mamullere uygulanan ön mordanlama islemi olup mordan maddesi 0,5-15g/l oraninda 5,5 ila 6 pH dereceleri araliginda eklendikten sonra 60-80°C sicakliga çikartilip 30-45dk. süresince bekletilmektedir. Sekil 3'e uygun olacak sekilde selülozik mamullere uygulanan ön mordanlama islemi sonucunda uygulanan boyama islemidir. Bu islem deniz suyu, boyar madde ve yardimci kimyasallarin eklenmesi ile 50-60°C sicakliginda 60 dk. bekletilmektedir. Sekil 4'e uygun olacak sekilde selülozik mamullere uygulanan es zamanli mordanlama ve boyama islemidir. Mordan maddesi 0,5-15g/l orani araliginda deniz suyu, boyar madde ve yardimci kimyasallarin eklenmesi ile 50-60°C sicakliginda 60 dk. bekletilmektedir. Sekil 5'e uygun olup son mordanlama öncesi selülozik mamullere uygulanan boyama islemidir. Bu islem deniz suyu, boyar madde ve yardimci kimyasallarin eklenmesi ile 50- 60°C sicakliginda 60 dk. bekletilmektedir. Sekil 6'ya uygun olup selülozik mamullere uygulanan son mordanlama sürecidir. Bu islem mordan maddesinin 0,5-15g/l orani araliginda (SO-80°C sicakliga çikartilip 20- 40dk. süresince bekletilmesi ile gerçeklestirilmektedir. Sekil 7'ye uygun olacak sekilde klasik islem metodu disinda 4 farkli metot bu yöntem dahilinde üretilebilmektedir. Ilk islem klasik ön islem ve sonrasinda deniz suyu ve tuzsuz boyama islemi yapilmakta. Devam eden islemde deniz suyu ve 1/2 oraninda tuz ve son adim deniz suyu % oraninda tuz olarak islem bitirilmektedir. Bunlar klasik ön islemi takip edecek sekilde söyle siralanabilmektedir; a) Es zamanli mordanlama ve ayni anda deniz suyu ve tuzsuz boyama devaminda deniz suyu ve 1/2 (konvansiyonel islemde kullanilan miktarina oranla) oraninda tuz ve son adim deniz suyu % (konvansiyonel islemde kullanilan miktarina oranla) oraninda tuz olarak islem bitirilmektedir. b) Ön mordanlama devaminda deniz suyu ve tuzsuz boyama devaminda deniz suyu ve 1/2 (konvansiyonel islemde kullanilan miktarina oranla) oraninda tuz ve son adim deniz suyu % (konvansiyonel islemde kullanilan miktarina oranla) oraninda tuz olarak islem bitirilmektedir. 0) Deniz suyu ve tuzsuz boyama devaminda deniz suyu ve 1/2 oraninda tuz ve son adim deniz suyu % oraninda tuz ve son adim olarak son mordanlama olarak bitirilmekte. d) Katyonik islem ve devaminda deniz suyu ve tuzsuz boyama devaminda deniz suyu ve 1/2 oraninda tuz ve son adim deniz suyu % oraninda tuz olarak islem bitirilmektedir. Klasik ön islem sonrasinda yukarida belirtilen adimlardan herhangi biri uygulanmaktadir. Bulus tatli su ve tuzun karisimiyla olusan tuzlu su ile yapilan boyama islemi ile üretilmis kumas numuneleri ile deniz suyu temini ile yapilan boyama isleminden çikan numunelerin % boyar madde çekme oranlarinin karsilastirildigi bir deneye tabi tutulmustur. Bu deney sonucunda ortaya çikan tablo; Selülozik Mamullere Deniz Suyu ile Yapilan Boyamalarin % Boyarmadde Çekimleri Numune Adi Dalga Boyu B.Ö B.S % (NM) Absorbasyon Absorbasyon Çekim Tablo 1'e uygun olacak sekilde kirmizi renk için yapilan standart yumusak yani tatli su kaynakli islemde %025 lik bir numune için boya çekme orani %68,4 iken deniz suyu kaynakli islemde %67,2 lik bir orana sahip olmustur. %050 lik bir numune için boya çekme orani %80,3 iken deniz suyu kaynakli islemde %84,7 lik bir orana sahip olmustur. deniz suyu kaynakli islemde 89,3 lük bir orana sahip olmustur. Görüldügü üzere kullanilan elde edilen degerlerin deniz suyu kullanildiginda genele oranla tatli su kullanimi sonucu olusan degerlerin daha üstünde oldugu görülmektedir. Bulusta tüm bu boyama islemleri için kullanilmak istenen deniz suyunun içerisinde bulunan tehlikeli bakteriler vb. tüm istenmeyen etmenleri ortadan kaldirmak ve deniz suyunu en uygun hale getirmek için kuaternar amonyum bilesigi ve katyonik, poliamin kullanilmaktadir. Bu sonuçlar neticesinde selülozik mamullerin boyanmasinda tatli su ve tuz karisimi yerine deniz suyu kullanimi sonucunda daha kaliteli bir boyama islemi olusturuldugu gösterilmektedir. Bunlara ek olarak; sentetik kumaslarin boyanmasinda deniz suyu kullaniminin da boyarmadde çekiminin yumusak su ile benzer degerlerde oldugu tespit edilmistir. Tablo 2'de degerler paylasilmistir. Tablo 2'ye uygun olacak sekilde birçok farkli elyaf türleri üzerinde Tablo 1 'deki gibi farkli oranlardaki boyama miktarlari ile hem tatli su ve tuz karisimi ile olusturulmus tuzlu su hem de deniz suyun olarak kullanilmis tuzlu su ile boyama islemleri sonucu boyanmis numuneler üzerindeki % boya çekme oranlarinin karsilastirilmasi verilmistir. Tablo 2 dikkate alindiginda da genele oranla deniz suyu kullanimi sonucunda daha yüksek oranli % çekme oranina sahip numuneler elde edilmistir. Bu sebepler neticesinde tatli sularin kullanimi yerine deniz suyu ile boyama ortami olusturmak hem çevresel hem de ekonomik olarak pek çok fayda getirdigi için tercih edilmektedir. Farkli Elyaf Türleine Deniz Suyu Ile Yapilan Boyamalarin % Boyarmadde Çekimleri Numune Adi Da'î::)°YU Absîrîaans Absîrîians %Çekim Deniz suyu islem öncesinde kimyasal bir isleme tabi tutulmamaktadir. Fakat fiziksel bir islem olarak süzme islemine tabi tutulmaktadir. Alindiginda deniz suyundan gelebilecek partiküllerin boyama çözeltisine karismasini engellemek için süzme islemi yapilmaktadir. Deniz suyu Bursa ili Mudanya ilçesinin sahil seridinden alinmaktadir. Deniz Suyu Analizi tablosunda deniz suyunun toplanma zamanlarina dair bilgiler bulunmaktadir. DENIZ SUYU ANALizi Subat Nisan Agustos Sodyum (g/L) 8,44 8,3 7,45 Toplanan deniz suyu 50 ila 120 mikron gözenek araligindaki filtreler ile filtre edilmekte ve su içerisinde bulunabilecek yabanci partiküllerden arindirilmis olmaktadir. TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR