06-02-2008, 05:47 PM
PLAZMA TEKNOLOJİSİNİN GELECEĞİ
GİRİŞ
Plazma teknolojisinin tekstil terbiye işlemlerinde uygulaması birçok avantaj sağlamaktadır; bunlardan en önemlisi kuru sistemde terbiye imkanı sağlamasıdır. Bu şekilde kimyasal terbiye işlemleri esnasında (Ham kumaşdan, işlenmiş kumaşa dönüşüm aşamasında)çok fazla miktardaki su sarfiyatından tasarruf sağlanmış olur.
Alışılagelmiş ıslak sistem prosesler oldukça yüksek miktarlarda su kullanarak oldukça düşük miktarlarda boya sarf malzemesi ve netice olarak az miktarda tekstil malzemesi işlemi gerçekleştirmektedirler.
Su'yun mekaniksel su giderme ve termik kurutma sayesinde azaltılması; neticede enerji kullanımının oldukça fazla oranda artmasına neden olur.Son dönemlerde dünyada yüksek seviyelerde seyreden petrol fiatları ve artan gaz fiatları tüm dünyada, ıslak sistem tekstil terbiyesi metodu üzerinde maliyet baskısının hissedilmesine sebep olmaktadır. Bu baskı hergeçen yıl dünya nüfusunun artışı ve buna paralel olarak enerji gereksinimine olan ihtiyaçın artışı neticesinde kendini daha fazla oranda hissettirecektir.
Bugüne kadar Tekstil sektöründeki Plazma metodu uygulamaları yalnızca sınırlı şekilde ve göstermelik bir seviyede kabul görmüştür; fakat araştırma ve geliştirme çabaları tüm dünyada bu metodun geniş oranda kabul görmesi için artan oranda devam etmektedir. Plazma metodu çok değişik tekstil kolunda yüksek seviyede gelişme potansiyeline sahiptir. Bu gelişme yalnızca nihai ürün giysi aşamasında değil; tekstil prosesinin diğer aşamalarında(Teknik ve Endüstriyel Tekstil) da uygulanabilirlik imkanı arzetmektedir.
PLAZMA TEKNOLOJİSİ
Plazma teknolojisi (maddenin) dördüncü aşamasını içeren bir yöntem olup; bünyesinde iyon, elektron, nötral parçacıklar ve ultraviyole/görülebilir radyasyon ihtiva eden kısmen iyonlaşabilen bir gazdır diyebiliriz. Çeşitli soğuk plazma teknikleri bu konuda seferber edilebilir, şöyleki; hararet(ısı) boşaltılması(glow discharge), ışık boşaltılması(corona discharge), diyalektik bariyer(dialectic barrier) boşaltma metodları olabilir.
Isı boşaltma metodu(Glow discharge) düşük basınç altında netice verir; bu şekilde herhangi bir çeşit plazma uygulama metodunda çok yüksek seviyede düzenli ve esnek yapıda bir ürün elde edilmesini sağlar. Isı boşaltma metodu (Glow discharge) genelde düşük frekanslı, mesela 50 Hz veya radyo frekansı(RF) 40kHz, 13,56 MHz, voltaj ile çift veya seri bağlı birçok çift elekrodun üretmiş olduğu enerji ile sağlanır. Vakumlu ısı boşaltımı, mikrodalga(GHz) güç kullanımı ile de kullanılabilir.
İkinci bir tür soğuk plazma metodu ise Işık Boşaltma(Corona discharge) yöntemidir. Bu metodun en önemli avantajı atmosferik basınç altında uygulanabilir olmasıdır. Düşük frekanslı veya kesik kesik(pulsed) seviyelerdeki yüksek voltaj altında çiftli elekrodlar ile uygulanabilir. Bu yöntem çok değişik şekilllerde uygulanabilir. Bunlar çok değişik ölçeklerde uygulanmaktadır. Işık Boşaltma metodu, seri olarak birçok küçük şimşek tipi olarak adlandırılan boşaltmadan oluşmaktadır. Maalesef, tekstil terbiye işlemlerindeki homojenlik en alt seviyede oluşur ve hatta plasma prosesi esnasında kıvılcım oluşumu neticesi daha tehlikeli problemler yaratabilir.
Üçüncü soğuk plazma metodu ise Diyalektik Bariyer metodudur. Bu yöntemde kesik kesik verilen yüksek voltaj bir çift elektrod üzerinden geçirilir. En azından bir elektrod dielektrik malzeme ile kaplanmıştır ve tekrar; şimşek-tip boşaltma bu sayede oluşturulur. Tekstil malzemelerinin genel olarak düzgün(uniform) bir şekilde geliştirilmesinde katkısı olmuş bir yöntemdir.
Çevreye enerji kayıplarının telafisi veya en az seviyeye düşürülmesi, radyasyon, plazmayı ihtiva eden yüzeylere sevk edilme, kimyevi reaksiyonlara ait reaktif mekanizmalar ve reaktif olmayan mekanizmaları gerektiren değişme durumlarında düşünülebilir.
Plazma tepkili parçalar iyonlaşma, parçalanma ve bu alandaki gelişmelere (elektronların çarpışmaları ve elektrik alanındaki gelişmeler) bağlı olarak yükselen bir hızda artacakdır. İyonların üretimi (Pozitif veya negatif yüklü olarak), nötr molekül parçaları ve toprakdaki serbest radikaller ve bunların değişim için tahrik edilmesi; neticede tekstil malzemeleri ile reaksiyona girer. Bu türlerdeki enerji seviyesinin yüksekliği geniş çaplı olarak kimyasal bağların çözülmesine neden olur. İlaveten, çok fazla sayıda eş zamanlı yapılan birleştirme(recombination) reaksiyonları neticesinde çok fazla miktarda işlem ve tekrar imkanları elde edilmektedir. Doğal olarak; bu gelişme tekstil malzemelerinin kimyasal yapısı ve plazmaya beslenen gazlara bağlıdır.
Isı boşaltılması (Glow discharge) tekniği yeni polimerik yapıdaki malzemelerin sentezi için kullanılmaktadır. Bu şekilde Plazma yöntemi ile gerçekleşen Polymerizasyon, polymerlerin tekstillerde ve filmlerde yüzeysel doku kaplaması(oluşumu), ve tekstil ürünlerinin yüzeysel iyileştirme çalışmaları için kullanılmaktadır.
Tekstil elyafındaki elektriksel boşalma işlemi ince yüzeysel doku tabakası ile sınırlıdır ve eğer gaz gibi ürünler açığa çıkar ise; tekstil elyafı yüzeysel olarak bundan güçlü bir şekilde etkilenir. Eğer, Plazma safhasında moleküler parça yapısı yeniden bir oluşum aşamasına girerek tekstil yüzeyinde fazlı katı bir malzeme yapısı oluşur; bu yöntem Plazma-güdümlü kimyasal buhar tortu yöntemi olarak adlandırılır ve özellikle organik gaz bu yöntem sırasında Isı boşaltılmasına(Glow-discharge) maruz bırakılır.
Plazma polimerleri genel olarak yeni bir malzeme türü olarak sınıflandırılır ve alışılagelmiş polymer yapısına göre (biribirlerini tekrar eden moleküler yapı) değişik bir yapıda olup; biribirlerine çok az benzerlik arzederler. Plazma polimerleri, polimer zincirleri gerçekci olarak makro moleküller olarak tanımlanır, şöyleki; kısa zincir bağlantıları ki bu yapıda gelişigüzel dal yapısı; zincir sonlarında yüksek oranda çapraz bağlantılar oluşabilir. Birçok örnekde izlendiği üzere; serbest radikaller polymer ağına düşerler ve tekrar çok kolay bir şekilde birleşme yapamazlar. Atmosfer koşullarına maruz kaldığında, kolayca oksijen ve rutubet ile reaksiyona girerler; bu şekilde genellikle gözlenen yaşlandırma prosesine girerler.
Herşeyin ötesinde, Plazma polimerizasyon son derece karışık bir prosesdir zira; bu proses bünyesinde plazma türleri arasındaki reaksiyonları ihtiva eder, bu plazmalar ve yüzey türleri arasındaki ilişkilerdir ve ilaveten yüzey plazmalarının kendi aralarındaki reaksiyonları da içerir.
PLAZMA PROSESİNİN SAĞLADIĞI FIRSATLAR VE AVANTAJLARI
Tekstilin ön terbiye işlemlerinde; boya, baskı, terbiye, kaplama ve laminasyon prosesleri için birçok imkanlar yaratmaktadır. Bunların arasında tekstil malzemeleri için aşağıdaki konular üzerinde halihazırda çalışmalar mevcuttur.
* Elyafın yüzeyindeki iyileştirilmiş ıslanma özelliği.
* Elyafın yüzeyindeki yüksek kimyasal reaktivite.
* Gelişmiş su geçirmezlik özelliği ve bu sayede su, yağ ve lekelere karşı üstün itme özelliği.
* Tekstil kaplamalarında ve lamine işlemlerinde gelişmiş bir yapışkanlık.
* Tekstil elyafı yüzeyinin temizliği; Mesela; Plazma haşıl sökmesi.
Elyaf yüzeyinde plazma aşındırma yöntemi ile yapılan değişikliklerle su emiciliği, ıslanma kabiliyeti ve yapışkanlık artırımı ve bu gibi hususlar geniş bir şekilde araştırılmışdır. Bu iyileştirme uygulamalarında, yüzey kısmındaki elyaf ağırlığında çok az kayıp yaşanmıştır fakat iç bölgede(kısımında) kalan elyafın gövde kısmında hiçbir kayıp tespit edilmemiştir.
Açıkça, plazma polimerizasyon kullanılması neticesinde elyaf ağırlığında ufak bir artış(elyaf yüzeyinde ince polymer zarının toplanması) temini, kaplama ve terbiye işlemlerinde önemli imkanlar yaratmıştır. Fakat, bunun için bu işlemin tesirli ve ekonomik olarak tekrarlanabilmesi önemlidir.
Konvansiyonel tekstil işlemleri ile kıyaslanınca, eğer işlem hızı da kıyaslandığı takdirde; soğuk plazma işlemleri büyük imkanlar gösterir. Soğuk plazma tekniğinin tipik faydaları şu şekilde belirtilmiştir.
" Gaz fayındaki plazma işlemlerinde su gereksinmez. Yani ıslak işlemlere karşı kuru seçenek.
" Plazma işlemi yanlız elyaf yüzeyine tatbik edilir, alt tabakaların özelliklerine tesir etmez.
" Plazma işlemi daha az kimyevi madde kullanır.
" Plazma işlemi hemen hemen hiç atık bırakmaz.
" Plazma işlemi az enerji kullanır.
" Bazı tip işlemler yanlız plazma kullanarak mümkün olabilir.
Sıcak(thermal) plazma işlemleri konvansiyonel artık çamurundaki kirlendirici maddelerin yok edilmesinde kullanılarak, tekstil ıslak işlem sahalarında faydalı olabilir.
Thermal plazma esnasında elde edilen yüksek ısılar, furan ve dioxinler gibi kirleticileri tamamen yok eder.
GİRİŞ
Plazma teknolojisinin tekstil terbiye işlemlerinde uygulaması birçok avantaj sağlamaktadır; bunlardan en önemlisi kuru sistemde terbiye imkanı sağlamasıdır. Bu şekilde kimyasal terbiye işlemleri esnasında (Ham kumaşdan, işlenmiş kumaşa dönüşüm aşamasında)çok fazla miktardaki su sarfiyatından tasarruf sağlanmış olur.
Alışılagelmiş ıslak sistem prosesler oldukça yüksek miktarlarda su kullanarak oldukça düşük miktarlarda boya sarf malzemesi ve netice olarak az miktarda tekstil malzemesi işlemi gerçekleştirmektedirler.
Su'yun mekaniksel su giderme ve termik kurutma sayesinde azaltılması; neticede enerji kullanımının oldukça fazla oranda artmasına neden olur.Son dönemlerde dünyada yüksek seviyelerde seyreden petrol fiatları ve artan gaz fiatları tüm dünyada, ıslak sistem tekstil terbiyesi metodu üzerinde maliyet baskısının hissedilmesine sebep olmaktadır. Bu baskı hergeçen yıl dünya nüfusunun artışı ve buna paralel olarak enerji gereksinimine olan ihtiyaçın artışı neticesinde kendini daha fazla oranda hissettirecektir.
Bugüne kadar Tekstil sektöründeki Plazma metodu uygulamaları yalnızca sınırlı şekilde ve göstermelik bir seviyede kabul görmüştür; fakat araştırma ve geliştirme çabaları tüm dünyada bu metodun geniş oranda kabul görmesi için artan oranda devam etmektedir. Plazma metodu çok değişik tekstil kolunda yüksek seviyede gelişme potansiyeline sahiptir. Bu gelişme yalnızca nihai ürün giysi aşamasında değil; tekstil prosesinin diğer aşamalarında(Teknik ve Endüstriyel Tekstil) da uygulanabilirlik imkanı arzetmektedir.
PLAZMA TEKNOLOJİSİ
Plazma teknolojisi (maddenin) dördüncü aşamasını içeren bir yöntem olup; bünyesinde iyon, elektron, nötral parçacıklar ve ultraviyole/görülebilir radyasyon ihtiva eden kısmen iyonlaşabilen bir gazdır diyebiliriz. Çeşitli soğuk plazma teknikleri bu konuda seferber edilebilir, şöyleki; hararet(ısı) boşaltılması(glow discharge), ışık boşaltılması(corona discharge), diyalektik bariyer(dialectic barrier) boşaltma metodları olabilir.
Isı boşaltma metodu(Glow discharge) düşük basınç altında netice verir; bu şekilde herhangi bir çeşit plazma uygulama metodunda çok yüksek seviyede düzenli ve esnek yapıda bir ürün elde edilmesini sağlar. Isı boşaltma metodu (Glow discharge) genelde düşük frekanslı, mesela 50 Hz veya radyo frekansı(RF) 40kHz, 13,56 MHz, voltaj ile çift veya seri bağlı birçok çift elekrodun üretmiş olduğu enerji ile sağlanır. Vakumlu ısı boşaltımı, mikrodalga(GHz) güç kullanımı ile de kullanılabilir.
İkinci bir tür soğuk plazma metodu ise Işık Boşaltma(Corona discharge) yöntemidir. Bu metodun en önemli avantajı atmosferik basınç altında uygulanabilir olmasıdır. Düşük frekanslı veya kesik kesik(pulsed) seviyelerdeki yüksek voltaj altında çiftli elekrodlar ile uygulanabilir. Bu yöntem çok değişik şekilllerde uygulanabilir. Bunlar çok değişik ölçeklerde uygulanmaktadır. Işık Boşaltma metodu, seri olarak birçok küçük şimşek tipi olarak adlandırılan boşaltmadan oluşmaktadır. Maalesef, tekstil terbiye işlemlerindeki homojenlik en alt seviyede oluşur ve hatta plasma prosesi esnasında kıvılcım oluşumu neticesi daha tehlikeli problemler yaratabilir.
Üçüncü soğuk plazma metodu ise Diyalektik Bariyer metodudur. Bu yöntemde kesik kesik verilen yüksek voltaj bir çift elektrod üzerinden geçirilir. En azından bir elektrod dielektrik malzeme ile kaplanmıştır ve tekrar; şimşek-tip boşaltma bu sayede oluşturulur. Tekstil malzemelerinin genel olarak düzgün(uniform) bir şekilde geliştirilmesinde katkısı olmuş bir yöntemdir.
Çevreye enerji kayıplarının telafisi veya en az seviyeye düşürülmesi, radyasyon, plazmayı ihtiva eden yüzeylere sevk edilme, kimyevi reaksiyonlara ait reaktif mekanizmalar ve reaktif olmayan mekanizmaları gerektiren değişme durumlarında düşünülebilir.
Plazma tepkili parçalar iyonlaşma, parçalanma ve bu alandaki gelişmelere (elektronların çarpışmaları ve elektrik alanındaki gelişmeler) bağlı olarak yükselen bir hızda artacakdır. İyonların üretimi (Pozitif veya negatif yüklü olarak), nötr molekül parçaları ve toprakdaki serbest radikaller ve bunların değişim için tahrik edilmesi; neticede tekstil malzemeleri ile reaksiyona girer. Bu türlerdeki enerji seviyesinin yüksekliği geniş çaplı olarak kimyasal bağların çözülmesine neden olur. İlaveten, çok fazla sayıda eş zamanlı yapılan birleştirme(recombination) reaksiyonları neticesinde çok fazla miktarda işlem ve tekrar imkanları elde edilmektedir. Doğal olarak; bu gelişme tekstil malzemelerinin kimyasal yapısı ve plazmaya beslenen gazlara bağlıdır.
Isı boşaltılması (Glow discharge) tekniği yeni polimerik yapıdaki malzemelerin sentezi için kullanılmaktadır. Bu şekilde Plazma yöntemi ile gerçekleşen Polymerizasyon, polymerlerin tekstillerde ve filmlerde yüzeysel doku kaplaması(oluşumu), ve tekstil ürünlerinin yüzeysel iyileştirme çalışmaları için kullanılmaktadır.
Tekstil elyafındaki elektriksel boşalma işlemi ince yüzeysel doku tabakası ile sınırlıdır ve eğer gaz gibi ürünler açığa çıkar ise; tekstil elyafı yüzeysel olarak bundan güçlü bir şekilde etkilenir. Eğer, Plazma safhasında moleküler parça yapısı yeniden bir oluşum aşamasına girerek tekstil yüzeyinde fazlı katı bir malzeme yapısı oluşur; bu yöntem Plazma-güdümlü kimyasal buhar tortu yöntemi olarak adlandırılır ve özellikle organik gaz bu yöntem sırasında Isı boşaltılmasına(Glow-discharge) maruz bırakılır.
Plazma polimerleri genel olarak yeni bir malzeme türü olarak sınıflandırılır ve alışılagelmiş polymer yapısına göre (biribirlerini tekrar eden moleküler yapı) değişik bir yapıda olup; biribirlerine çok az benzerlik arzederler. Plazma polimerleri, polimer zincirleri gerçekci olarak makro moleküller olarak tanımlanır, şöyleki; kısa zincir bağlantıları ki bu yapıda gelişigüzel dal yapısı; zincir sonlarında yüksek oranda çapraz bağlantılar oluşabilir. Birçok örnekde izlendiği üzere; serbest radikaller polymer ağına düşerler ve tekrar çok kolay bir şekilde birleşme yapamazlar. Atmosfer koşullarına maruz kaldığında, kolayca oksijen ve rutubet ile reaksiyona girerler; bu şekilde genellikle gözlenen yaşlandırma prosesine girerler.
Herşeyin ötesinde, Plazma polimerizasyon son derece karışık bir prosesdir zira; bu proses bünyesinde plazma türleri arasındaki reaksiyonları ihtiva eder, bu plazmalar ve yüzey türleri arasındaki ilişkilerdir ve ilaveten yüzey plazmalarının kendi aralarındaki reaksiyonları da içerir.
PLAZMA PROSESİNİN SAĞLADIĞI FIRSATLAR VE AVANTAJLARI
Tekstilin ön terbiye işlemlerinde; boya, baskı, terbiye, kaplama ve laminasyon prosesleri için birçok imkanlar yaratmaktadır. Bunların arasında tekstil malzemeleri için aşağıdaki konular üzerinde halihazırda çalışmalar mevcuttur.
* Elyafın yüzeyindeki iyileştirilmiş ıslanma özelliği.
* Elyafın yüzeyindeki yüksek kimyasal reaktivite.
* Gelişmiş su geçirmezlik özelliği ve bu sayede su, yağ ve lekelere karşı üstün itme özelliği.
* Tekstil kaplamalarında ve lamine işlemlerinde gelişmiş bir yapışkanlık.
* Tekstil elyafı yüzeyinin temizliği; Mesela; Plazma haşıl sökmesi.
Elyaf yüzeyinde plazma aşındırma yöntemi ile yapılan değişikliklerle su emiciliği, ıslanma kabiliyeti ve yapışkanlık artırımı ve bu gibi hususlar geniş bir şekilde araştırılmışdır. Bu iyileştirme uygulamalarında, yüzey kısmındaki elyaf ağırlığında çok az kayıp yaşanmıştır fakat iç bölgede(kısımında) kalan elyafın gövde kısmında hiçbir kayıp tespit edilmemiştir.
Açıkça, plazma polimerizasyon kullanılması neticesinde elyaf ağırlığında ufak bir artış(elyaf yüzeyinde ince polymer zarının toplanması) temini, kaplama ve terbiye işlemlerinde önemli imkanlar yaratmıştır. Fakat, bunun için bu işlemin tesirli ve ekonomik olarak tekrarlanabilmesi önemlidir.
Konvansiyonel tekstil işlemleri ile kıyaslanınca, eğer işlem hızı da kıyaslandığı takdirde; soğuk plazma işlemleri büyük imkanlar gösterir. Soğuk plazma tekniğinin tipik faydaları şu şekilde belirtilmiştir.
" Gaz fayındaki plazma işlemlerinde su gereksinmez. Yani ıslak işlemlere karşı kuru seçenek.
" Plazma işlemi yanlız elyaf yüzeyine tatbik edilir, alt tabakaların özelliklerine tesir etmez.
" Plazma işlemi daha az kimyevi madde kullanır.
" Plazma işlemi hemen hemen hiç atık bırakmaz.
" Plazma işlemi az enerji kullanır.
" Bazı tip işlemler yanlız plazma kullanarak mümkün olabilir.
Sıcak(thermal) plazma işlemleri konvansiyonel artık çamurundaki kirlendirici maddelerin yok edilmesinde kullanılarak, tekstil ıslak işlem sahalarında faydalı olabilir.
Thermal plazma esnasında elde edilen yüksek ısılar, furan ve dioxinler gibi kirleticileri tamamen yok eder.