Demir, bakır ve manganez'in Elyafın Zarar Göremesi Üzerine Etkileri...

DEMİR, BAKIR VE MANGANEZ’İN ELYAFIN ZARAR GÖRMESİ ÜZERİNE ETKİLERİ
Demir, bakır ve manganez gibi ağır metaller, saf veya oksidasyon halinde iken peroksit ağartması sırasında elyafa zarar vermemektedir.Ancak bu metaller iyonik durumda iseler elyaf hasarına neden olabilmektedir.Fe-, Cu- ve Mn- iyonlarının karışımları elyafın zarar görmesine ve mukavemet kaybetmesine, bunların tek başına bulunmalarından daha büyük rol oynamaktadırlar.Elyafın gördüğü hasar ağır metallerin toplam konsantrasyonundan ziyade iyonların kantitativ oranlarına bağlıdır.Burada Fe- ve Cu- iyonları karışımları demirsiz karışımlara göre daha tehlikelidir.

Ağır metallerin katalitik etkileri nedeniyle peroksit ağartma sırasında elyafta hasara neden olmaktadır.Demir, bakır, manganez, krom vs. gibi ağır metaller bilinen haber-weiss mekanizmasına göre homolitik hidrojen peroksit dağılımına ve buna bağlı olarak peroksit radikallerinin oluşmasına yol açmaktadır.Bu yüzden selüloz elyafı hasar görmekte ve oksiselüloz oluşmaktadır.Sonuçta selülozik elyafın mukavemeti ve ortalama polimerizasyon derecesi düşmektedir.Elyafın ağır metaller yüzünden hasar görmesine yol açan durumlar genellikle tekstil terbiye prosesinin ön hazırlama işlemlerinde ortaya çıkmaktadır.Yıkama prosesine bağlı olarak bu tür incelemeler ya çok ender yapılmakta veya sistemsiz olarak çalışılmaktadır.Böyle bir araştırma projesinin hedefi elyafa hasar veren bu tür ağır metallerin cinsi, formu ve konsantasyonu hakkında bilgi edinmektedir.

DENEYSEL İNCELEME

Demir, bakır ve manganez formunda okside veya tuz (ağır metal iyonları) halinde değişik konsantrasyonlarda yıkama flottesi komponentlerine verilmiştir.Yıkama flottelerinde belirlenen ağır metal konsantrasyonlar bütün deneylerde demirde 0 ile 50 mgL , bakırda 0 ile 10 mgL ve manganezde 0 ile 2 mgL bulunduğu tespit edilmiştir.

Sabit tutulmuş yıkama flottesi komponentlerinin cins ve konsantrasyonları aşağıda verilmiştir.Aynı şekilde yıkama flottesi ve deney koşulları da belirlenmiştir.Ağartıcı madde olarak ozonit kullanılmıştır.

Hasar deneyi pamuklu 11A ve kısmen viskon üzerinde 20 yıkamadan sonra incelenmiştir. Islak halde iken mukavemet kaybı DIN %^(%/’ye göre ve ortalama polimerizasyon derecesi de DIN 54270 bölüm 3 (EWNN METODU’na) göre ölçülmüştür.

Hasar görme faktörü RAL-RG 99211’e göre 0.5 hasar görme faktöründen itibaren ve mukavemet kaybıda yıkamadan sonra % 15 olursa kabul edilemez derecede bir hasar var demektir.

Ayrıca Tee kumaşların ağartma efektleri remisyon ölçümleri ile belirlenmiştir.Bunun için her yıkama işlemi için monitör olarak yeni Tee-kumaşı ve pamuklu test kumaşı IOD kirle yüklemek için ilave edilmiştir.

SONUÇLAR

AĞIR METALLERİN CİNSİ KONSANTASYONU VE FORMUNUN ELYAFA HASAR VERME ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Demir, bakır ve manganez gibi ağır metaller, metalik veya okside formda iken lintest laboratuar yıkama makinesinde 20 yıkamadan sonra bir hasar yaratmamıştır.Bunun aksine sert etal partikülleri pas ve çapak veya boru tesisatından kopan bakır partiküller katalitik hasar meydana getirmiştir.Bazı metaller eğer iyon formunda ise mutlaka hasar vermektedir.

Demir iyonları konsantrasyonları arttıkça hasar verme faktörü de yükselmektedir.Mukavemet ise bundan pek az etkilenmektedir.Hasar faktörünün yükselmesi selüloz molekül zincirlerinin depolimerize olmasına bağlanmaktadır.Demirin aksine Mn- iyonları konsantrasyonları arttıkça elyaf mukavemetini düşürmektedir.Hasar faktörü değişmediğine göre oksidatif hasar Mn- iyonları selüloz zincirini depolimerize etmeden meydana gelmektedir.Schon Ney ve Josephy oksiselüloz oluşurken DP değişmeden hasar meydana gelebileceğini kanıtlamıştır.Burada H köprü bağları sayıları düşeceğinden mukavemetin düşmesi mantıklı görünmektedir.

Bakırda, bakır iyon konsantrasyonu 5 mgL gibi orta seviyelerde iken bile hasar seviyesi maksimumu bulmaktadır.Bu konsantrasyonun daha da yükselmesi halinde hasar faktörü ve mukavemet kaybı yeniden azalmaktadır.Fe- iyonlarına kıyasla Cu- iyonlarının hasar faktörü ve Mn- iyonlarının verdiği mukavemet kaybı Fe- iyonlarına kıyasla daha düşüktür.Bunun da nedeni biraradaki Cu- iyonlarının daha az zararlı radikaller oluşturmasıdır.

METAL İYONU KARIŞIMLARININ ELYAF HASARI ÜZERİNE ETKİLERİ

Pratkte kolay kolay metal bileşimi oluşmaz.Bu yüzden metal iyonları karışımı (karışım katalizörleri) üzerinde durmakta yarar vardır.İlk yönlendirici deneyler göstermiştir ki, incelenen karışım katalizörleri tek komponentlere kıyasla daha yüksek hasar faktörüne sahip olmaktadır.

Elyaf hasarının boyutları ağır metal iyonlarının toplam konsantrasyonundan çok bunların kütlesel oranından kaynaklanmaktadır.

Deney sayısı ve malzeme kullanımında gerçekçi bir düzeyde kalabilmek için Improva IT programı yardımıyla istatiksel bir deney programı hazırlanmıştır.Fe- iyonları için 0 ile 10 mgL arası konsantrasyon alanı, Cu- iyonları için 0-10 mgL ve Mn- iyonları için 0-2 mgL konsantrasyon alanları belirlenmiştir.Demir, bakır ve manganez iyonlarının karışımından oluşan 20 yıkama deneyi yapılmıştır.

Beklenildiği gibi ağır metal iyonları bulunulmaması durumunda elyaf hasarı meydana gelmemiştir.Buna karşılık bu pozisyonda ağartma efekti oldukça zarar görmüştür.

Elde edilen sonuçlara göre, Cu- ve Mn- iyonlarının karışımında elyaf hasarı, Cu- ve Fe- iyonları karışımında olduğundan daha azdır.

Hatta Cu- ve Mn- iyonlarının en düşük konsantrasyonunda bile Fe- iyonları ile meydana gelen karışımlarda her konsantrasyonda yüksek derecede elyaf hasarı tespit edilmiştir.Trieselt’e göre burada bakır iyonları büyük rol oynamaktadır.Deneylerle elde edilmiş değerlere göre ve Improve IT programını kullanarak ağır metal konsantrasyonlarında maksimum elyaf hasarı ile minimum ağartma etkisi hesaplanabilmektedir.

Burada elde edilecek değerler tatmin edici olmayabilir.Bu nedenle elde edilen deneysel veriler arzu edilen değerler fonksiyonu ile karşılaştırılır.Bu programı üç ayrı ağırlık fonksiyonu ile çalışılmaktadır.

Karşılaştırmanın ağırlık noktası kriterleri problemin kuruluşundan elde edilen ölçüm değerlerinden ve uzmanların deneylerinden çıkarılabilir.

Maksimum elyaf hasarı ile minimum ağartma efekti (maksimum arzu edilen değer fonksiyonu ) yaklaşık 6 mgL Cu- ve 50 mgL Fe- iyonları karışımı ile ortaya çıkar.Karışımdaki Fe- iyonu konsantrasyonu azaldıkça elyaf hasarı belirgin bir şekilde azalır.Bu karışımların 0 ile 2 mgL arasında değişen Mn konsantrasyonları elyaf hasar görmesini çok az miktarda etkilemektedir.

Mn- iyonlarının düşük etkisi sabit 1 mgL’lik sabit konsantrasyonu ve Cu- iyonlarının değişken (0 ile 50 mgL arası) konsantrasyonu ve Cu- iyonlarının değişken (0 ile 10 mgL arası) şekile döküldüğünde belirgin şekilde ortaya çıkacaktır.