top of page
  • Dena Dyes

Süperkritik CO2 Ortamında Boyama



Tekstil sektörü, en fazla su tüketen endüstrilerin başında yer almaktadır. Renklendirme işlemlerinin hemen hemen tüm adımlarında fazla miktarda su tüketimi gerçekleşmektedir. Tekstil boyama, ön/ard terbiye ve yıkama banyolarında dolaylı olarak, ısıtma, soğutma ve buharlama gibi adımlar ise dolaysız olarak yoğun şekilde su kullanılmaktadır. Tüm bunlara ek olarak söz konusu işlemler sırasında kullanılan birçok kimyasal madde çevre kirliliğine neden olmaktadır.


Günümüzde, hem çevre kirliliğini azaltmak hem de sınırlı su ve enerji kaynaklarını verimli şekilde kullanabilmek amacıyla karbon ayak izini azaltacak çevre dostu, sürdürülebilir ve yenilikçi yöntemler ile teknolojiler üzerine çok sayıda araştırma devam etmektedir.




Madde genel olarak katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunmaktadır. Ancak belirli bir ve basınç altında (kritik) madde ne sıvı ne de gaz halinde bulunmakta olduğundan süperkritik akışkan olarak adlandırılmaktadır. Süperkritik akışkanın yoğunluğunun, sıvı halinin yoğunluğu ile aynı ancak gaz halinin yoğunluğundan 200-400 kat fazla olması, büyük ve uçucu olmayan molekülleri çözmesine imkan tanımaktadır. Çevreye dost, geri kazanılabilir, alev almaz, toksit madde içermeyen, kimyasal olarak atıl, kritik sıcaklık ve basınç değeri düşük olan karbondioksit bu özelliklerinde dolayı süperkritik durumda en yaygın olarak kullanılan maddedir. Reaktif, direkt ve asit boyarmaddeler süperkritik karbondioksit ortamda

yeteri kadar çözünmemektedir. Bu yönteme uygun özel boyarmaddelerin sentezlenmesi çalışmaları halen devam etmektedir. Hatta geliştirilmekte olan bazı reaktif boyarmaddelerin sentetik elyafı da boyaması hedeflenmektedir. Bu sayede karışım mamullerin tek adımda

boyanmasına da imkan doğacağı açıktır.


Ayrıca doğal elyaf ile boyarmadde sulu ortamdakinin aksine süperkritik karbondioksit ortamda bağ yapamamaktadır. Süperkritik karbon dioksit sıvılara yakın yoğunluk göstermekte olduğundan hidrofob boyarmaddelerin çözünmesinde oldukça etkilidir. Bu nedenle özellikle sentetik tekstil materyallerinin boyanmasında başarılı sonuçlar elde edilmiştir.


Süperkritik karbondioksit akışkan ortamında sentetik kumaşların boyama işlemi;

1. Boyarmaddenin süperkritik karbondioksit ortamında çözünmesi

2. Boyarmaddenin life transfer edilmesi

3. Boyarmaddenin lif tarafından adsorbe edilmesi

4. Boyarmaddenin life difüzyonu olmak üzere dört adımda gerçekleşmektedir.


Konvansiyonel boyama yöntemi ile süperkritik karbondioksit (susuz) boyama ortamı karşılaştırıldığında susuz boyama yönteminde;

  • Yaş işlem ve kurutma proseslerini ortadan kalkmaktadır. Böylece sudan ve enerjiden tasarruf sağlanmaktadır.

  • Yaş işleme gerek kalmadığından atık su yükü de ortaya çıkmaz.

  • İlk yatırımda cihaz ve altyapı maliyetlerinin yüksek olmasına rağmen, boyama işleminin genelinde konvansiyonel yönteme göre daha az cihaza gereksinim olduğundan çalışma maliyetinin düşük olduğu söylenebilir.

  • Çözünmüş olan boyarmadde karbondioksit üzerindeki basınç ortadan kaldırıldığında toz hale geçmekte, böylece artanı geri kazanılabilmektedir.

  • Dispergatör, egalizatör gibi yardımcı kimyasal maddelere çok az gereksinim duyulmakta ya da hiç gereksinin duyulmamaktadır.

  • Toplam boyama süresi kısalmaktadır.

1988 yılında tekstil mamullerinin süperkritik karbondioksit ortamında boyanması ile ilgili ilk patentin alınmasından sonra konu ile ilgili ticari gelişmeler hızlanmıştır. 2010 yılında bir Hollanda firmasının geliştirmiş olduğu susuz boyama makinesi ile endüstriyel olarak poliester kumaşların süperkritik karbondioksit ortamda etkili bir şekilde boyanması gerçekleştirilmiştir. Boyama sonrası kalan boyarmadde tekrar geri kazanılabilmiştir. Bu yeni susuz boyama teknolojisinin ticari olarak yaygınlaşması için dünyaca ünlü spor giyim markaları ile işbirlikleri gerçekleştirmişlerdir. Bunun sonucunda 2012 Londra Olimpiyatları’nda Kenya maraton milli takımı sporcularının giydikleri atletleri susuz boyama yöntemiyle boyanmış poliester kumaştan ürettiklerini açıklamışlardır. Susuz boyama teknolojisi ile daha yüksek performansta üretim yapabilmek ve yüksek renk haslıklarında

boyamalar elde edebilmek için kullanılacak yardımcı kimyasal maddelerde ve boyarmaddelerde yeniliklere ihtiyaç olduğundan çalışmalar bu alana kaydırılmıştır. Beklenen gelişmelerin sağlanmasıyla endüstriyel olarak susuz boyamanın yaygınlaşması, konvansiyonel yöntemlere göre enerji ve kimyasal kullanımının önemli ölçüde azalmasını sağlayacak ve sürdürülebilir temiz üretime katkı sunacaktır.



HAKAN TÜRKSEVER

Tedarik Zinciri Yöneticisi

purchasing@denadyes.com


 

Referanslar:

1.Odabaşoğlu H.T.; Avinç O.O.; Yavaş A. (2013). Susuz Boyama, Tekstil Mühendis, 20:90, 63-79.

2.http://www.dyecoo.com (Erişim Tarihi/Available Date: 31.03.2021)

3.http://www.adidas-group.com/en/sustainability/products/sustainability-innovation/#/adidas-drydye/ (Erişim Tarihi/Available Date: 31.03.2021)

4.Elmaaty T.A.; Kazumasa, H.; Elbisi, H.; Mousa A.; Sorour H.; Gaffer G.; Hori T.; Hebeish A., Tabata I, Farouk R. (2020). Pilot Scale Water Free Dyeing of Pure

Cotton Under Supercritical Carbon Dioxide, Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, https://doi.org/10.1016/j.carpta.2020.100010

5.Nandhakum R.; Kaviyarasu R., Kalidass M. (2012). Dyeing of Fabrics Without Water: A Review, The Indian Textile Journal , 2, 37-39.

bottom of page