Pamuk ve poliester terbiyesinde ozon kullanımının araştırılması
Investigation of the ozone usage on the preparation processes of cotton and polyester
Yazar: DİLEK ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN AKSEL EREN
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Ozonlama = Ozonation ; Pamuk = Cotton ; Polietilen tereftalat = Polyethylene terephthalate

Özet:
Ozon gazı, güçlü bir oksidatif madde olup tıbbi sterilizasyon, gıda hazırlama, koku giderimi, su ve atıksu arıtımı ve denim yıkama alanlarında kullanılmaktadır. Son zamanlarda, ozonun tekstildeki uygulamaları için ağartmaya ve ard yıkamaya yönelik çalışmalar yapılmaktadır.Bu çalışmada, oksidatif bir ağartıcı olan ozonun üç farklı %100 pamuklu kumaşın kumaşın ağartılmasına yönelik etkisi ve poliesterin çeşitli haslıklarına PES kumaşın dispers boyarmaddelerle boyanmasının ardından redüktif yıkama yerine ozon kullanılmasının yıkama haslığı ve renk üzerindeki etkisi araştırılmıştır.Pamuklu kumaşların ağartma çalışmaları süresince farklı sürelerde ozonlama yapılan kumaşlarda sıcaklığa bağlı olarak farklı beyazlık dereceleri elde edilmiştir. Ozonlama süresi artırıldığında beyazlık değerlerinin en yüksek değerlerde olduğu gözlenmiştir.Ozonlanan kumaşlar, peroksit ağartması yapılan kumaşlarla karşılaştırılmıştır. Referans alınan peroksit ağartmalı kumaşın beyazlık derecesi 81- 86(Stensby) aralığında değişmekte, ozonlanan kumaşlarda ise beyazlık derecesi 47- 75(Stensby) aralığında değişmektedir. Bu aralığın geniş olması deneyde kullanılan kumaşların çeşitliliğinden kaynaklanmaktadır. Ozonlanan kumaşların iyi oranlarda beyazlık seviyelerine ulaşmasının nedeninin, ozonlama süresine ve deneyin yapıldığı sıcaklığa bağlı olduğu tespit edilmiştir.Ozonla ağartma deneyinin bir aşaması da pamuklu kumaşların bitçiklerinin uzaklaştırılma işlemidir. Ozonlama öncesi ve sonrası bitçik sayımlarına göre, bitçiklerde ozonlama süresine bağlı olarak değişme gözlenmiş, bitçik gideriminin ozonlama süresinin artırılmasıyla doğru orantılı olduğu gözlemlenmiştir. Ozonlama işleminin, pamuklu dokuma kumaşlarda bitçik giderimine yeterli etkisi olmamasına rağmen, bitçik sorunu olmayan pamuklu örme kumaşlarda ozonlama sistemlerinin kullanılabileceği öngörülmektedir.Kumaşlara uygulanan hidrofilite testleri sonuçlarına göre, ozonlama süresinin artırılmasıyla kumaşların su absorbans değerlerinde artışlar gözlemlenmiştir.Ham kumaşlar için uygulanan iyotlu haşıl testinde ise ozonlamanın yeterli olmadığı görülmüştür. Fakat uzun süreli ozonlamalarda (60 ve 90 dakika) haşıl sökülme derecesinin yeterli derecede olduğu saptanmıştır.Ozonlama işleminin pamuklu kumaşın yüzeyine olan etkisinin araştırılması amacıyla ATR FT-IR analizi yapılmıştır. Bu ek denemelere göre referans kumaşlarla yüksek süreli ozonlama yapılmış kumaşlar arasında önemli bir fark görülememiştir. Bunun nedeninin deneyin temelinin lifin iç yapısı nazaran yüzeyinin araştırılmasına dayanması olduğu düşünülmektedir.Hidrofilleştirilmiş kumaşların ozonlama işlemlerinden sonra ek olarak SEM, Taramalı Elektron Mikroskobu ile yüzey görüntüleri alınmış ve referans kumaşların görüntüleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre referans kumaşlarla ozonlanan kumaşlar arasında dikkate alınacak bir durum söz konusu olmamıştır.PET kumaşlarla yapılan alternatif ard temizleme işlemlerinde, ozon gazını poliester kumaş içerisinden geçmeye zorlayan bir sistem vasıtasıyla iki tip boyarmadde ile boyanmış kumaşlar ozonlanmıştır. Ozonlama işlemlerinin ardından kumaşların yıkama haslığı, mukavemet kaybı ve renk tonu farklılığı araştırılmıştır.Kumaşların ozonlama yönüne göre arka ve önleri farklı oranlarda ozon gazına maruz kaldığından kumaşların iki yüzü arasındaki renk farklılıkları da araştırılmıştır.PET kumaşlar yapılan denemelerde de poliester boyamanın ardından kısa süreler boyunca yapılan ozonlama işleminin, poliester kumaşın konvansiyonel yöntemler sonucunda alınan referans değerlerine göre incelendiğinde başarılı olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, kumaşların arka ve ön yüzlerinin renk farklılığı değerlerinin birbirleriyle uyumlu olması ozonun kumaşın içerisinden geçerek diğer yüze de etki edebildiğinin göstergesi olduğu düşünülmektedir. Araştırma sonuçlarına göre kumaşların ön yüzlerinin renk kaybının arka yüzlerine nazaran fazla olmasının nedeni, ozonun direkt olarak bu yüzlere püskürtülmesinden kaynaklanmıştır. Bu renk farkının önemsenmeyecek boyutlarda olduğu düşünüldüğünde ozon gazının ard işlemlerde kullanılabilir olduğunu göstermektedir.Kumaşların yıkama haslığı, mukavemet kaybı ve SEM görüntüleri ele alındığında konvansiyonel yöntemlerle yapılan ard yıkama işlemlerinin sonuçlarıyla önemli farkların ortaya çıkmadığı gözlenmiştir.Sonuç olarak; pamuk ve poliester terbiyesinde ozon kullanımının başarılı olabileceğini ortaya koyan sonuçlara ulaşılmış ortaya çıkarılmış, ozonun proses optimizasyonlarıyla desteklenecek yeni yöntemlerle tekstilin birçok alanlarda ekolojik ve ekonomik çözümlerin bulunmasına olanak sağlayacağı anlaşılmıştır.

Abstract:
Ozone is a strong oxidative gas which is generally used in medical sterilization and decolorization of effluent of texile dye bath. Recently, studies of ozone usage has devoted to bleaching of textile fabrics and afterclearing of PES treated with disperse dyes.In this study, ozone?s bleaching effects and influence on the impureness of cotton on three different types of 100% cotton fabrics are investigated. According to the variable experimental temperature, whiteness rates of cotton fabrics that were processed with ozone for different times, were observed that were multivariate during the experiment. When the ozonation time were increased, whiteness values of cotton fabrics were found more high.For researching whiteness quality, peroxide bleachings of three different groups of cotton fabrics were established and compared with the ozoned fabrics. Whiteness values of peroxide bleached fabrics that was thought as a referance, change in 81- 86(Stensby) gap and whiteness values of ozoned fabrics change in 47- 75(Stensby) gap.Gaps of both whiteness degrees of ozoned and peroxide bleached fabrics are capacious due to the variety of cotton fabrics. It?s thought that the reason of good whiteness values of fabrics are conditional with extended ozonation time and experimental temperature.Another stage of cotton fabrics? ozonation are removal processes of the impureness of cotton. According to before and after impureness determination, is found that impureness of cotton fabrics are decreased scarcely in a variety due to the increasing ozonation time. Ozonation fails to remove all the motes during cotton preparation. However, the successful bleaching of the cotton samples by ozonation is still significant. Ozonation can be used for knitted cotton goods where mote removal is not required.The water absorbency of the ozonated and hydrogen peroxide bleached greige anddesized cotton samples is measured. The increase in water absorbency of the ozonated samples is assumed to occur as a result of the oxidation of the hydrophobic impurities by ozonation.The desizing efficiency of ozonation was tested by the iodine test, and an evaluation was made according to the Tegewa scale, where 1 is the lowest rating, indicating the presence of starch size on the fabric, and 9 is the highest rating, indicating perfect desizing. In general, a desizing of 5-6 on the Tegewa scale is accepted as sufficient for the cotton to be dyed. The remaining starch size is removed during subsequent processes. Though the ozonation treatment exhibited a good desizing effect with a Tegewa rating of 5 for 60- and 90-min treatment times under the given conditions 400 ml/l gas flow rate with an ozone concentration of 5.7 ± 1.4 mg/min at room temperature), the desizing performance may be increased by process optimization.The strength loss after prolonged ozonation times was negligible. And there was no differences between the reference value of hydrogene peroxide bleached fabrics and long time ozonated fabrics.The ATR absorption spectra of scoured cotton fabrics before and after ozonation andtreatment with hydrogen peroxide was performed additionally. No significant differences were observed between the ATR spectra of these fabric samples. It should be emphasized that this observation is based on the surface of the fiber rather than the bulk.SEM micrographs of the scoured samples were taken in order to investigate the fibermorphology after experimental procedures. It is found that there is no significant changes between the 90 minutes ozonated fabrics and hydrogene peroxide bleached fabrics.As the following study, polyester fabrics were used for the trials of an alternative reductive process with ozonation instead of the conventional polyester preparation pocesses. Polyester fabrics that were dyed with two different types of disperse dyes, (The low energy levelanthraquinone disperse dye CI Disperse Blue 56, the high energy level azo disperse dye CI Disperse Blue 79), were ozonated by a system that forces the gas passes through the fabric.Polyester fabrics had % 46 water picked up value, approximately.The afterclearing process was performed room temperature with 5,7 ± 1,4 mg/min ozone at 400 ml/min ozone gas flow rate and experiments were carried out with ozonation times of 1-3-5 min at % 48 humidity for each fabric with three repetition.After the clearing experiments with ozone, strength loss, colour difference, wash fastness properties and SEM analysis for realising surface morphology were investigated.According to the test results of the polyester fabrics, colour and wash-fastness results were reached with afterclearing by ozonation for both of the tested disperse dyes from low and high energy level with 3 and 5 min ozonation in water at room temperature with no significant strength losses and surface damages.On the other hand colour difference between both faces of fabrics were analysed also with observing DE* values. However, there are no significant changes between the both faces of fabric, colour difference of the face ozonated directly has much higher values than the reverse.It can be said that ozonation afterclearing, can lead to energy and time savings since it is performed at room temperature only for 1 min and decrease of the environmental load due to avoiding the use of harsh chemicals used at conventional reduction clearing.Finally; with this study success of the ozone usage of the cotton and polyester is revealed. And this study will provide an opportunity to ecological and economical solutions in textile industry with new methods supported with process optimization of ozonation.