Yapay Lifler – Aramid Lifler

Giriş

1928 yılında sentez edilen poliamid, 12 yıl farkına varılamamış ve ikinci dünya savaşında paraşüt yapamayan ABD tarafından ipeğe alternatif olarak ürün, endüstrinin hizmetine sunulmuştur. Bir espri olsun diye ürün Amerikalılarca NYLON ( Now You Lost Old Nippon) şeklinde adlandırılmıştır. İkinci dünya savaşı esnasında ipek kaynakları Japonya’nınelinde bulunmaktaydı.

Sponsor Bağlantılar

Liflerin Oluşumu

Atomlar birleşerek molekülleri oluşturur. Çok büyük ve geniş moleküllere makromolekül denir.Makromoleküller zincirleme bir bağ oluşturacak şekilde bir araya gelirlerse buna lineer polimerler denir. Bütün lifler yanyana dizilmiş olarak bulunan ve birbirleriyle bağ oluşturan lineer polimerlerden oluşur.

Polimer ?

* Polimer = Plastik

‘’C’’ nun metal olmayan elementlerle (H,O,N,CL) meydana getirdiği büyük moleküllü organik bileşiklerdir.

* Yaygın olan Plastik türleri;

Polietilen (PE)
Polipropilen (PP)
Polistiren (PS)
Poietilen tereftalat (PETE)
polyamid (PA)
Polyester (Polyester)
Polivinil klorid (PVC)
Polikarbonat (PC)
Politetrafloroetilen (PTFE) (Teflon)

Yapay Lif Elde Etme Esasları

Yapay lif elde prensipleri 3 tanedir.

1- Yapay lif eldesinde kullanılacak materyal çözünmesi sağlanır yada eritilerek sıvı hale dönüştürülür.
2- Bu sıvının lifi şekillendirmede kullanılan gözelerden püskürtülür.
3- Püskürtülen flament katılaştırılarak çekilir ve sarılır.

Yapay liifflleer kendii iiçerisinde iki gruba ayrılır: Rejenere ve sentetik lifler.

Sentetik lifler, kimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşan çeşitli polimerlerin işlenmesiyle elde edilir.

Rejenere liflerde ise kurucu polimer doğal bir kaynaktan elde edilir. Hammaddesi genellikle selüloz polimeridir (odun hamuru) ve klasik lif işleme ekipmanında çalışılabilecek lif şekline dönüştürmek için kimyasal ve/veya fiziksel işlemlere girmesi gerekir.

Çoğu sentetik vee sseelülozik filamentler, ekstrüzyone edilerek üretilirler. Bu teknoloji, belirli bir viskozitedeki polimerin, düze denilen duş başlığı benzerii, üzerinde küçük delikler bulunan bir aparat içinden geçirilerek yarı eriyik halde filament meydana getirilmesidir. Polimer, düzeden geçmeden ekstrüzyon işlemi ile istenilen viskoziteye ulaşır. Polimer termoplastikte (ısıtıldığında yumuşayıp eriyebilirlerr) ise bu işlem eritme ile gerçekleştirilir ve eğer polimer termoplastik değilse (termoset) uygun bir solvent içerisinde çözdürülerek istenilen lif formu haline getirilir.

Yapay Lif Çeşitleri

I) Rejenere Lifler:

Viskon(Rayon)
Modal
Asetat
Triasetat
Lyocell

II) Sentetik Lifler:

Poliamid
Aramid
Polyester
Olefin
Akrilik
Elastan(Spandex)
Cam Lif

Sentetik Yapay Lifler

Sentetik lif elde etme maddeleri 2 adımda gerçekleşir.

1- Manomerlerin sentezi.
2- Binlerrcceemanomerin eşleştirilmesiyle makromolekülün teşekkülü.

Lif elde etme polimerlerini oluşturabilmek için addisyon ve kondenzasyon adı verilen 2 tip polimerizasyondan faydalanılır.

Polimerizasyon aynı veya benzer moleküllerin birçoğunun birleşmesi suretiiyle daha büyük daha yüksek bileşiklerin meydana gelmesi şeklinde tarif edilebilir. Tek tip manomerin birleşmesinden oluşuyorsa homopolimer, 2 yada daha fazla sayıda ve farklı cinsteki manomerlerin birleşmesiyle meydana geliyorsa kopolimer denir.

Yapay Elyaf Dağılımı

Dünya elyaf üretiminde yapay elyafların payı giderek yükseliyor. Dünya yapay elyafların payı %60 civarındadır. Dünya çapında yapay elyaf üretiminin bölgesel dağılımı: Asya ve Uzakdoğu dünya üretiminden %65’lik pay almaktadır. ABD’nin payı % 16 Batı Avrupa’nın % 13 Japonya’nın ise% 6 dır.

Kompozit/Karma Malzemeler

Karma malzemeler yada kompozit malzemeler, birbirinden az ya da çok farklı yapıdaki malzemelerrin bir araya getirillmeessi ile oluşmuş malzemelere denir.

Belirli bir amaca yönelik olarak tasarlanırlar. Bu nedenle ‘’Çok bileşenli malzeme’’,’’Çok fazlı malzeme’’ veya ‘’Pekiştirilmiş malzeme’’ gibi isimlerle adlandırılırlar.

Karma malzemelerde 4 koşul önem taşır.

* İnsan yapısı olması
* En az iki malzemenin bir araya gelmesi
* Malzemelerin fiziksel olarak bir araya getirilmesi
* Bileşenlerin hiç birinin sahip olmadığı özellikleri taşıması ve bu amaçla üretilmesi

Neden? Kompozit malzemeler ve Yapay lifler Hakkında bilgi verdim.

Çünkü Aramid lifler; Yapay elyaf olup, kompozit malzemeler içerisinde yer almaktadır.

Aramid Nedir?

Aramid terimi “aromatic polyamide” in kısaltılmışıdır. Aramid lifler yüksek performanslı yapay sentetik elyaflardır.Aramidlerin molekülleri, katı polimer zincirleri tarafından güçlü hidrojen bağları ile bağlanarak karakterize olmuştur.

Poliamid ailesine verilen isim ‘’Naylon’’dur.

Poliamid,peptid bağları tarafından bağlanmış monomerler içeren bir polimerdir.

Düşük yoğunluk ve yüksek dayanıma sahiptir.

Aromatik yapı zincirinin katılığını artırdığı için erimezler. Bu yüzden aramidler çözeltiden elde edilirler. (Philips 1989)

Organik kimyada ‘’aromatik’’ kelimesi benzen ve benzene yapısal olarak benzeyen bileşikler için kullanılmaktadır.

Aramidin kimyasal yapısı, amid (-CO-NH-) linklerinin minimum %85’i doğrudan iki aromatik halka arasına bağlanmış sentetik poliamid şeklindedir.

Moleküler yapısı hemen hemen tamamen trans yapıda olduğundan ve cips yapıya dönmesi mümkün olmadığından, aramid lifin spesifik çekme mukavemeti çelikten yaklaşık 5 kat daha fazladır.

Poliamidler uzun zincirli polimerlerdir, aramidin moleküler yapısında altı karbon atomu birbirine hidrojen atomu ile bağlanmışlardır.

Yüksek düzeyde yönlendirilmiş olan bu polimer,düşük yoğunluk ile yüksek modül ve yüksek düzeyde yapışma özelliği ile yüksek mukavemet/ağırlık oranını üründe bir araya getirmektedir.

Mukavemet ve modül değerlerinin yanı sıra, liflerin kolaylıkla ıslatılabilmesi ve üründe darbe dayanımı özellikleri dolayısı ile yaygın olarak kullanılan reçinelerin çoğunluğu ile kullanılabilmeektediir.

Aramid elyafının negatif ısıl genleşme katsayısından dolayı, ısıl yayılmanın önem taşıdığı ortamlarda fayda sağlamaktadır.

Aramid Tipleri

Aramid liflerinin , Para-aramid ve Meta-aramiid olmak üzere bilinen iki tipi vardır.

Aramidler, yapıdaki aromatik halka zincirinin katılığını artırır. Bu halkanın bağlantı şekline göre yapı meta-aramiid veya paraaramid gibi adları alır. (Cook 1984)

Para-aramidlerde aromatik grup 1. ve 4. karbon atomları üzerinden zincire dahil olmaktadır. Meta-aramidlerde aromatik grup 1. ve 3. karbon atomları üzerinden zincire dahil olmaktadır.

Para-aramid lifler, uzay ve askeri gibi yüksek teknoloji uygulamalarında kullanılmaktadır.

Aromatic polyamidlerin ilk ticari uygulamaları meta aramid lifleri olarak 1960 ların başında başlamıştır ve para-aramid lifler sonradan 1970 li yıllarraa doğru geliştirilmiiştir.

Son yıllarda çeşitli üretici firmalar değişik ticari isimlerle piyasaya aramid lifler sürmüşlerdir.

Para-aramid

 

Meta-aramid

Üretici Firmalar

DuPONT

1960’lı yılların sonlarında DuPont de Nemours tarafından piyasaya sürülen “Kevlar”, en bilinen aramid markasıdır. Kevlar liflerinin piyasada bilinen beş türü vardır.

1- Kevlar : Tekerlekte takviye lifi olarak kullanılır.
2- Kevlar 29 : Urgan, kaplanmış kumaş,kablo, balistik korunma amaçlı kumaş üretiminde kullanılır.
3- Kevlar 49 : Otomotiv sanayi, deniz sanayi ve sportif amaçlı eşya sanayinde kullanılır. Kompozit malzeme yapımında takviye lifi olarak kullanılır.

4- Kevlar 68 : Kevlar49 ‘un kullanıldığı alanlarda kullanılır.
5- Kevlar 168: Kevlar 49 ve 68 den daha yüksek modüle sahiptir.

Yine 1960 lı yıllarda DuPont , ‘’Nomex’’ ticari isimle kullandığı metaaramid elyaf ürüetimide yapmıştır.

TEİJİN

Teijin firması tarafından üretilen Aramid lifler; kullanım alanlarına ve özelliklerine göre Twaron, Technora, Teijinconex, Sufron adı altında 4 adet ürünü piyasa da bulunmaktadır.

Twaron®, yüksek katsayı ve çok iyi mukavemet – ağırlık özelliiği olan para-aramid elyaftır. Mekanik özellikler açısından en iyi denge performansı sunmaktadır. Kimyasal direnci ve termal tutarlılığından dolayı, kimyasal tanımı ‘’poly para-phenylene terephthalamide‘’ dir.

PPTA kristal yapısı (oxygen: kırmızı, nitrogen: mavi, hydrogen bağlar: sarı)

Teijinconex®, ısıya dayanıklılığı ile bilinen meta-aramid elyaftır. Kimyasal tanımı polymeta-phenylene isophthalamide (MPIA).

Sulfron®, Kauçuk içerikli malzemelerde histerezis özelliğini sağlamak için kullanılmaktadır.

Technora®, Isıya ve kimyasallara karşı ( asid ) direnci ve mekanik özellikleri çok iyi olan para-aramid elyaftır. Kimyasal tanımı ‘’co-poly-paraphenylene/3,4′- oxydiphenylene’’ dir.

En Çok Kullanılan Aramid Lifler

* Para-aramid

Kevlar (Du-pont)
Technora (Teijin)
Twaron (Teijin)
Vectran

* Meta-aramid

Nomex (Du-Pont)
Teijinconex (Teijin)
Kermel (Kermel)
New Star (Yantai)

Üretim

Aramidler bir amin grubu ile bir karboksilli grubunun reaksiyonu sonucu elde edilmektedir. Basit bir AB homopolimeri (NH=A, CO=B) aşagıdaki gibi şematize dilebilmektedir:

Aramid Üretim ve Çekme Projesi

Genel Karakteristikleri

Aramid elyaflar, diğer sentetik elyaflardan ayırt edebilecek bazı genel karakteristik özelliklere sahiptir:

Yüksek dayanıklılık
Yıpranmaya karşı iyi direnme
Organik çözücülere karşı koyma
İletken olmama
Erime noktasının yüksek olması ( 500°C üzeri)
Düşük yanabilirlik
Sıcaklık derecesini yükseltebilen güvenilir dokumalar
Kopma noktasında Düşük elastikiyet
Hafif ağırlıkta yüksek mukavemet

Aramid elyafın bu karakteristikleri, katı polimer moleküllerinin birleşiminden sağlanır. Hidrojen bağlarından dolayı polimer zincirleri arasında güçlü bir etkileşim vardır.

Fiziksel Formu

Aşağıda belirtildiği gibi aramid liflerin, geniş çaplı değişik fiziksel
formları mevcuttur.
Filament iplik,
Stretch iplik,
Kesik elyaf,
Kısa elyaf, kırpılmış elyaf,
Pudra, toz, tanecik,
Kumaş ve ince katmanlı kaplama

Elyaf Özellikleri
yoğunluk (gr/cm3)

Fiber Properties Tensile Strength

Aramid Liflerin Kullanım Alanları

Geçen 30 yıl boyunca, ileri teknoloji ürünleri olarak bilinen aramid elyafı önemli bir mesafe katetmiş olup uzay, denizcilik, spor ürünleri,otomotive, silah endüstrisi gibi klasik kompozit pazarlarında kullanılmaktadır.

* Urgan ip ve kablo
halatlar

* Plastik Boru

* Ateşleme Kabloları

* Isı-Koruma Ürünleri
Alev almaz/geçirmez kıyafetler

* Haberleşme Kabloları

* Kesme-Koruma Ürünleri

* Balistik-Koruma Ürünleri

* Hortum

* Tekerlek
otomobil lastiği ve mekanik lastik kompozitleri

* Kayışlar

* Kauçuk Ürünler
(taşıyıcı kayışlar, yaylar, anti-vibrasyon ürünler)

* Sızdırmazlık Elemanları

* Sürtünme Ürünleri
(fren balataları )

* Teknik Kağıt Ürünler

* Elektrik, Makine, Otomotiv Müh. Ürünleri

* Kompozit Ürünler

* İnşaat Mühendisliği Ürünleri

Sonuç ve Öneriler

İleri teknoloji ürünlerini daha geniş sektörlere taşımak ve ülkemizde uygulamaları yaygın hale getirmek için öneriler;

Yurt dışından ithal edilen hızlandırıcı, sertleştirici gibi kimyasalların ve hammaddelerin Türkiye’de üretilmeye başlanması

Kullanılan makinaların ve aletlerin yurt içinde tasarımının ve üretiminin gerçekleştirilmesi Savunma sanayinde kullanılan kompozit ürünlerin yurt dışına bağımlılığının, bilim-mühendislik-endüstri işbirliği ile zaman içinde azaltılması

Kaynaklar / Web siteleri

www.teijinaramid.com
www.corecomposites.com
www.aramid.com
www.tekstilbank.org
www.itkib.org.tr
www.20.uludag.edu.tr
www.biltek.tubitak.gov.tr
www.uslanmam.com
www.chem.eng.ankara.edu.tr
www.eng.deu.edu.tr
www.filterteks.com
www.eng.deu.edu.tr
www.ansell.eu
www.haddemetal.com
www.istanbul.edu.tr
www.bayar.edu.tr
www.cumhuriyet.edu.tr
www.tekstilteknik.com
www.meskenfm.com
www.armaplast.com.tr
www.tekstilportal.org
www.tekstildunyasi.com.tr
www.library.cu.edu.tr
www.pleo.com
www.wikipedia.org

MİTHAT ÖZTEKİN