Ondan istanbulla ilgili haberler daha çok dikkat çekiyor 
| Biyomedikal Mühendisliği ve Biyomedikal Cihaz Teknolojisi :: Forum :: Nanoteknoloji :: Nanoteknoloji |
|
<< Önceki konu | Sonraki Konu >> |
| Polimer Esasli Nonoliflerin üretimi | ||
|
Moderatorler: Yasin Çağan, yavuznuri, Kadir
|
| Yazar | Mesaj | ||
| yavuznuri |
| ||
Site Ana Yöneticisi   Kayıtlı Üye #4 Kayıt Tarihi: 31 Dec 05 saat: 02:45Üniversite:: UCLA (University of California-Los Angeles) Mesaj Sayısı: 922 26 kez 25 mesajda teşekür aldı | Tekstil ve giyim endüstrisi; Avrupa’da birçok insana iş olanağı (2 milyonu aşkın) sağlayan geleneksel ve oldukça önemli pazarlama sektörüdür. Avrupa Birliği ülkeleri, ABD, Kanada ve Norveç gibi sanayisi gelişmiş ülkelerin kotalarının kaldırılması teklifleri ve Asya’da artan rekabet, sektörü yeniden yapılanmaya ve modernize olmaya zorladı. Klasik konfeksiyon ürünleri artık AB ülkelerinde eskisi kadar yeterli olmamaktadır, bunun sonucunda da AB tekstil endüstrileri daha yenilikçi ve diğerlerinden ayırt edici özellikte üretime başlamıştır. En çok rekabet edilen sektörlerin başında bilişim, bioteknoloji ve nanoteknoloji gelmektedir. Düşük maliyetli ülkeler daha çok giysi ve kumaş üretimi üzerine yoğunlaşırken, üretim maliyetlerinin yüksek olduğu ülkeler(batı Avrupa gib) sektörde tutunmak için kullanıcılar için extra yararlar sağlayan yüksek teknoloji ürünleri üretmek zorundadırlar. Su ve rüzgar geçirmeyen ceketler bu alanda yer alırlar. Gelecekte akıllı giysiler ve giyilebilir elektronikler tartışılacak konular arasındadır. Polimer Esaslı Nanoliflerin Üretimi Nanoteknoloji, "son derece küçük yapılar elde etmek için tek tek atom veya moleküllerin hassas bir şekilde kullanılması" şeklinde tanımlanır. Genel anlamda lifler söz konusu olduğunda 'nano' lif çapının büyüklüğü hakkında bilgi verir. Ancak, bir lifi nano diye tanımlarken farklı endüstri kolları birbirinden farklı fakat çok önemli terimler kullanır. Bazıları çapı bir mikronun altındaki liflere nanolif derken, diğer bazıları ise nanolif için çapı 0,3 mikron veya daha az olan lifler tanımını uygun görmüşlerdir. Polimerik nanolifler için bir çok piyasanın incelenmesine rağmen kullanım değeri ve satış hacmi konusunda bir öngörüde bulunabilmek henüz çok erken ve oldukça zordur. Genelde, bir çok uygulama gösteriyor ki, inceleme konusu lifler nanolifler olunca daha alınacak pek çok mesafe vardır. Nano lif üretimi çeşitli yöntemlerle yapılabilir: Elektro-üretim ile nanolif üretimi,fibrilasyon ile NL üretimi,meltblowing yöntemiyle,bikomponent lif üretim yöntemiyle NL üretimi Fibrilasyon ile Nanolif Üretimi Nanoliflerin üretiminde oldukça ilginç bir başka yaklaşım da, selüloz gibi lineer hücresel yapıya sahip liflerin nano boyutlu daha ince lifçikler haline fibrilasyonudur. KX Industries bu konuda kolayca fibrile edilebilen lyocell liflerinin nanolif ağlarına dönüştürüldüğü işlemleri içeren pek çok çalışma sonuçlarını ortaya koymuştur. Bu teknikle üretilen lifler orta düzeyde mukavemet özelliklerine sahip olmalarına rağmen, boyut ve oluşumda büyük değişiklikler gösterirler. Lyocell liflerinin üretim koşullarının son derece kritik olmasından dolayı, bu teknikte başarılı olma olasılığı son derece azdır ve beklenildiği gibi başka uygulamalarda fibrile olmayacak iyi lyocell lifleri üretmek için gerekli üretim şartlarıyla zıtlık arz etmektedir. Meltblowing Yöntemi ile Nanolif Üretimi Günümüzde, çok miktarlarda küçük çaplı lif üretmek için kullanılan en yaygın üretim tekniği meltblowing tekniğidir. Ancak, bu teknikle üretilen liflerin çapları genellikle 2 mikron veya daha fazladır. Ayrıca bu metotla üretilen liflerin mukavemetleri düşük olmakla birlikte, üretildikleri haliyle, lif çapları lif boyunca ve lifler arasında büyük değişiklikler gösterir. Eriyikten lif üretiminin, çok miktarlarda lif üretimine elverişli olması nedeniyle, nanoliflerin doğrudan eriyikten üretim tekniği ile üretilmesini mümkün kılmak için bu işlemin değiştirilmesi doğrultusunda pek çok araştırma ve geliştirme çalışmaları sürdürülmektedir. Bu araştırmaların çoğunluğu sadece araştırmacıların bilgisi dahilinde olan "gizli" araştırmalardır ve bu yüzden de detaylar kapsamlı bir şekilde henüz açıklanmamıştır. Büyük bir olasılıkla Kore'deki Nano Tecnics'in nanolif filtre materyali, elektro-üretimden daha ziyade değiştirilmiş bir meltblowing işlemiyle üretilmektedir. Değiştirilmiş bir meltblowing işlemi geliştirmek için çalışan şirketlerden bir diğeri de Aberdeen'deki Nanofibers Technology Inc.'tir. Bu şirketin projesine göre nanolifler, modüler bir düze kullanarak meltblowing işlemi ile oluşturulurlar. Üretilen lifler mikron ve mikrondan daha ince boyutlardaki liflerin bir karışımıdır. Bu teknik, termoplastik polimerlerin kullanımına imkan veren ucuz bir üretim yöntemidir. Sözkonusu teknik, kilogram başına 10 $'dan daha az bir maliyetle yüksek miktarlarda polimer esaslı nanolifleri üretebilme potansiyeline sahip gözükmektedir. Her ne kadar meltblowing işlemi olarak tanımlanmasa da, Neumag (Almanya) tarafından lisansı alınan, eriyik haldeki polimer akıntısına hava-jeti ile çarparak küçük filamentlere ayırmak için geliştirilmiştir. Hills Inc. ince dağıtım plakası teknolojisini kullanarak meltblowing işlemine başka bir yaklaşımda bulundu. Kullandıkları yeni düzelerle inç başına düşen delik sayısı 100 ve üstüne çıkarken delik başına düşen polimer debisi azaldı. Ancak, düze paketlerinin birim uzunluğuna düşen toplam üretim miktarı standart meltblowing ile aynıdır. Bu düze teknolojisi yardımıyla düze deliklerinin L/D oranı 10'un üzerine çıkarken sonuç olarak ortaya çıkan basınç düşüşü standart 40 psi'den bir kaç yüz psi ve üstüne çıktı. Sonuç olarak lif boyutlarının değişim aralığı ile birlikte ortalama meltblown lif boyutu da büyük ölçüde azaltıldı. Bu teknikte düze delik çapları 0,1 ile 0,15 mm arasında değiştiği için polimer 1000 veya üzerinde MFI’ya sahip olmalı ve ayrıca da son derece temiz olmalıdır. Bu düzeyle uzun vadeli üretim işlemi halen geliştirme aşamasındadır. Bikomponent Lif Üretim Yöntemi ile Nanolif Üretimi Nanoliflerin üretimi için, dördüncü bir yöntem olarak, ayrıştırılabilen veya çözülebilen bikomponent lifleri kullanmaktır. Nanoliflerin üretiminde bu teknolojinin kullanımı için bir çok yaklaşım ileri sürülmüştür. Üzerinde en çok çalışılan yaklaşım ise standart bir üretim-çekim işlemi ile deniz-adacık tipi bikomponent liflerin üretimidir. Bu teknik kullanılarak elde edilen filament iplikler, özellikle Asya'da, yaklaşık 20 yılı aşkın süredir üretiliyor. Adacık adedi 1000'in üzerinde olan bu lifler halen hem ticari olarak hem de deneme tesislerinde düzenli bir şekilde üretilmektedir. Tipik 'adacık' polimerleri; poliamid, polyester, tipik deniz polimerleri ise PVA, EVOH ve kolayca hidrolize olabilen polyesterdir. Son zamanlarda Hills bu tekniği spunbond işlemine uygulamıştır. Hills ve North Carolina State University laboratuarlarında 0,5 m genişliğindeki spunbond kumaşında hem poliamid hem de PP 'adacık' lifleri üretilmiştir. EVOH ve Eastman AQ polimerleri 'deniz' olarak kullanılmıştır. 25 adet 'adacık' kullanılarak üretilen kumaş yaklaşık 2 mikron gibi aşırı derecede küçük boyut değişim aralığına sahip liflerden oluşur. Lifler çözüldükten sonra incelendiğinde, standart eriyikten üretilmiş liflerle aynı temel mukavemet özelliklerine sahip oldukları gözlemlenir. Benzer bir teknik, bir spunbond işleminde dilimli pasta şeklindeki lifleri elde etmek için de kullanılabilir. Spunbond kumaş, daha sonra liflerin ayrıştırıldığı ve sağlamlaştırıldığı su-jeti ile nonwoven üretim makinasına beslenir. Bu teknikte, elde edilen lifler nanoliflere ait çap alanına girmez, ancak, eğer buna benzer bir teknik meltblowing işlemi ile beraber kullanılmış olsaydı, ortaya çıkan kumaş esas itibariyle nanolifleri de kapsayacaktı. Elektro-Üretim (Electrospinning) Yöntemi ile Nanolif Üretimi Neden elektrospinning? Çapları birkaç nanometreye kadar inen Ultra ince polimer nanolifleri elektrospinning yötemi ile üretilir. Poliamid, polilaktit, selüloz türevleri, polietilenoksit, polimer karışımlar ya da katı nanopartiküller içeren polimerler elektrospinning yöntemiyle üretilebilir. Lifler mikrometre boyutundan nanometre boyutlarına indirilince;hacme oranla yüksek yüzey alanını kazanmanın yanında,yüksek mekanik rijitlik ve lif boyunca gerilme dayanımı artar. Çeşitli üretim teknikleri arasında elektro çekim, filament polimer nanoliflerinin seri üretiminde tek istikrarlı metotdur. Şu anda mevcut nano lifler dokunmamış yüzey formundadır. Son araştırmalar polimer nano liflerinin elektro çekim yöntemiyle üretim,karakteristikleri ve yeni uygulama alanları hakkında çalışmalar yapılmaktadır.Çeşitli plimer liflerin eğrilebilirliği araştırılmış,ve eksenel dizilmiş liflerin elde edilebileceği keşfedilmiştir. Genelde, polimer esaslı nanoliflerin üretimi ile ilişkisi olan imalat tekniği elektro-üretimdir (electrospinning). Bu teknikte, polimer uygun bir çözücüde çözülür veya ısı ile eritilir, bir ucu kapalı ve daralan öbür ucunda küçük bir delik bulunan cam bir pipetin içine yerleştirilir. Daha sonra polimer çözeltisi/eriyiği ve pipetin açık ucunun yakınındaki bir toplayıcı levhaya 50 kv'a kadar gerilim uygulanır. Toplayıcı levhada oluşan ağımsı yüzeyde çapları 30 nm'den 1 mikronun üzerindeki değerlere kadar değişen lifler bulunmasına rağmen, bu işlem çapı 50 nanometre boyutunda nanoliflerin üretimine imkan verir. Bu işlemin üretim verimi, genelde birim saatte birim düze deliğinden geçen polimerin gram cinsinden miktarı ile ölçülür ve lif mukavemetinin (gram/denye) çok düşük olduğu tahmin edilmekle beraber ölçülmesi de oldukça zordur. ÜRETİM PARAMETRELERİ Çözelti parametreleri Konsantrasyon/viskozite Dielektriksel özellikler(iletkenlik) Yüzey gerilimleri Kontrol edilebilen değişkenler Voltaj, elektrik alanı,jetin yük yoğunluğu Kapilerdeki hidrostatik basınç Jet çıkışı ve toplayıcı arasındaki uzaklık(eğirme uzaklığı) Jet besleme hızı Çevresel parametreler Sıcaklık, nem Bu parametreler son nano polimer lifinin morfolojisine etki eder. Lif çapı bu parametrelerle istenilen şekilde ayarlanabilir. Elektro çekimde elektrostatik kuvvetler ve nano lif morfolojisi incelenir. Elektrospinning polimer çözeltisini çekmek için bir kapiler ve bir kollektor arasına bir elektrik alanı uygulanır. Sarkan bir polimer çözelti damlasına veya bir polimer eriyiğine güçlü bir voltaj verilir. Elektrostatik kuvvetler yüzey ve viskos kuvvetleri yendiklerinde bir jet karşıt kutba fırlatılır. Jetten çıkan polimer eriyiği bir müddet düz bir çizgide ilerledikten sonra kırılır ve halkalı bir spiral yol izler. Elektriksel kuvvetler jeti bin veya milyon kere uzatarak çok ince bir lif haline getirirler. Son olarak çözücü buharlaşır veya eriyik katılaşır. Sonuç;elektrik yüklü metal bir levha yüzeyine birikmiş,oldukça uzun bir nano lif ağı. Elektrospinning, çok farklı ve mekanik özellikleri iyi sentetik liflerin üretilmesinde bir avantaj yaratır. Hacme oranla yüksek bir yüzey alanı yaratılır ve bu da lif üzerindeki delik büyüklüğünü ayarlayabilmemize olanak verir. Lif çapı yaklaşık 3 nm ye kadar yaklaşabilir. Tekstildeki Kullanım Alanları Daha çok yeni olmasına rağmen nanoteknoloji, tekstil ürünlerinin performansının arttırmada rol oynamaya başlamıştır. Bunun farkında olan Burlington Industries “Nano-Tex”i kurdu. 2003’te Time Dergisi tarafından en “cool” olarak markalandırılan Nano-Tex; Levis, Eddie Bauer, GAP ve Old Navy gibi ünlü firmalar tarafından dayanıklılık, su ve yağ iticilik, leke tutmama bu sayede az yıkanma özelliklerini kumaş tutumunu etkilemeden sağladığı için tercih edilmektedir. Tekstil fabrikalarında kolayca kullanılabilen Nano-Tex kimyasal reçetesi ve uygulama teknolojisi; yapıya kısa, ince ve yumuşak lifleri gömerek kumaşı moleküler seviyede değiştirir. Kimyasal karışımdaki nano sakalı kiri uzak tutarak kirin giysiye girmesini önler. Nano-tex ürün çeşidini genişleterek, leke tutmayan uyku tulumları, bot örtüleri ve nevresim takımları gibi yatak eşyaları yapmaya başlamıştır. Aynı alanda çalışan başka firma bir İsveç firması olan Scholler Textiles AG dir. Scholler Textiles teknolojisi kirlerle temas eden yüzeyi sınırlayan özel bir 3-boyutlu yapı oluşturmuştur. Ayrıca bu firma, “NanoSphere” terbiye prosesinin üreticisidir. NanoSphere, kumaşlara su iticilik, leke tutmama ve anti adesiv (kayganlık, yapışmazlık) özellikler kazandırır. Çok Fonksiyonlu/Amaçlı Tekstiller Nanoteknoloji kullanımı tekstil endüstrisini çok fonksiyonlu hale getirmiştir. Örneğin plazma teknolojisi nanoliflerin üst tabakalarını modifiye ederek, bunlara anti-bakteriyel, mantar önleyici ve su itici özellik verir. Nanoteknoloji Yardımıyla Üretilen Tekstil Malzemeleri • Koruyucu ve ısıya dayanıklı iş elbiseleri WL Gore & Associates “Gore-Tex Workwear” nanoteknoloji ve Dupont’s Teflon teknolojisini kullanarak kötü hava koşulları ve elektrostatik kalıntılara karşı koruyucu anti statik zar üretmiştir. • Ferahlık ve tazelik hissi uyandıran giysiler Nano tanecikleri hoş koku salımı sağlar ayrıca, çeşitli mantar ve mikrobakterilerin çoğalmasını önleyerek giyimde ferahlık yaratır. Ciba Speciality Chemicals, nano konteyner mikrokapsüllerini esas alarak, nanolifleri modifiye eder ve bu sayede anti-mikrobiotik ortaya çıkmasıyla bakteri üremesi engellenir. Aynı teknoloji koku emilmesinde de kullanılır. • Yüksek nem absorbe edebilen elyaf Kanebo Spinning Corp of Japan normal polyester lifinden 30 kat fazla nem absorbe edebilen polyester lifi ve ipliği üretmiştir. Bu iplik, iç giyim için uygun olup, yağ ve nem içeren yirmi tabakaya sahiptir. Bu tabakaların toplam kalınlığı 50 nanometredir. Ayrıca, Toray Industries tarafından yüksek nem absorbe edebilen ultra ince naylon lifi ve ipliği üretilmiştir. • Estetik kumaşlar Teijin Fibres of Japan firması, parlak polyester lifi üretimine başlamıştır. Işığın farklı kırılma indislerine sahip 60 polyester ve naylon tabakası, polyesterden oluşan bir özü çevrelemiştir. Sadece 69 nanometre kalınlıkta olan tabakalar ışığı kırarak, ışığın kumaşa geliş açısına bağlı olarak değişen mistik bir görüntü vermektedir. • Hafif ama dayanıklı malzemeler Nanolif üretimi ve bu teknolojinin gelişimi, daha hafif ama daha güçlü lif-polimer kompozitlerinin üretimini sağlamıştır. The Swiss Federal Institute of Technology şimdiden nanolif eğirmeye başladı, ayrıca University of Texas ve Irelands Trinity College kevlar lifinin 17 katı dayanıklılıkta karbon nano-tüp kompozit lifleri eğirme denemeleri yapmışlardır. • Buruşmaz kumaşlar Nano-tex, pamuk liflerine moleküler yapılar bağlayarak buruşmaya dayanıklı kumaş üretti. • Sensörler (alıcılar) • Balistik koruma malzemeleri • Kamuflaj malzemeleri • Sporcu kıyafetleri • Rüzgar ve su geçirmez montlar • Smart (akıllı) tekstiller Sonuç Tekstil arenasında nanoteknolojinin ilk ticari adımları atıldı. Tekstilde gelişme kaydetmek, yenilikler sunmak, dayanım ve performans özelliklerini arttırmak artık moleküler seviyede mümkün. Nanoteknoloji alanında daha çok çalışmak, ürüne değer kazandırırken tekstil sanayisine de ekstra gelir sağlayacaktır. Aşağıdaki tablo polimer esaslı nanoliflerin üretimi için geliştirilen tipik işlemlerin bir özetini vermektedir. Lifler hakkındaki çalışmalarda nano terimi büyük ilgi uyandırsa da nanoliflerin pazar potansiyeli henüz belirsizdir. Yaygın bir şekilde tartışılan potansiyel pazarlar, filtrasyon, koruyucu giysi ve parlatma kumaşını kapsamaktadır. Nanoliflerin üretim teknikleri yaygınlaşıp geliştikçe, üretim maliyetleri düşecek ve ilişkili pazarların gelişmesi de bir hayli ilginç olacaktır. BS: Başkent University-Biomedical Engineering MS: Bilkent University-UNAM-Materials Science and Nanotechnology PhD: University of California-Los Angeles (UCLA)-Biomedical Engineering | ||
| Başa dön |
| ||
Powered by e107 Forum System