SUNİ DERİ ÜRETİMİ

ÖNSÖZ

Suni deri sektörü ülkemizde çok hızlı bir şekilde gelişen ve belki de ilerki yıllarda dünya birincisi olacağımız bir üretim dalıdır. Üretimin içinde yer almadan önce suni derinin hayatımıza ne denli sokulmuş olduğunu bilmiyordum: Spor ayakkabıları,terlik,çanta,kemer,ajanda kabı,oto üst döşeme,koltuk döşemelikleri....vs. gibi pek çok kullanım alanı vardır. Elbetteki giyim sektörünü de unutmamak gerekir. Giyim sektörü derken, görüntüsü - deri - imajı vermeyen ancak aynı makinalarda aynı şekilde ürtetilen pek çok giyimlik üründen bahsetmekteyim.

İnternette bu konuyla ilgili bir araştırma yaparken herhangi bir Türkçe metnin olmadığını farkettim. Olan kaynaklar ise sadece üretim için gerekli hammaddeyi yada ürünün kendisini ifade etmektedir. Dolayısıyla bu konu üzerine hazırlamış olduğum araştırmamı aşağıda veriyorum. Elbetteki tüm konuları daha ayrıntılı bir şekilde vermek olanaksızdır. Aşağıda bahsedilen üretimde, ISOTEX (İtalya) firmasına ait 4 geçişli Transfer Kaplama Makinası temel alınmıştır. Eğer bu konuyla ilgili bir araştırma yaparken bu sayfayı bulduysanız bravo size. O halde; buradaki metin, grafik ve şekillerden kaynak belirtmeksizin yararlanabilirsiniz. Yararlı olması dileğiyle,

1. GİRİŞ

Her şey 1400’lü yıllarda Çinliler’in balmumuna daldırılmış kumaştan şemsiye yapmalarıyla başladı. Daha sonra “Direkt Kaplama” olarak isimlendirilecek işlemin tarihteki ilk uygulamasıydı. Kumaşın tamamiyle farklı bir malzemeyle kaplanarak/birleştirilerek işlevini daha iyiye götürme fikri böyle oluştu.

Bugün kullandığımız PVC ve PU gibi polimerlerin atası 1839 yılında Goodyear tarafından üretildi. Goodyear, kükürtle vulkanize edilmiş kauçuk olan Libonit’i üretti. Fakat o yıllarda henüz polimer kavramı ortaya atılmamıştı.

1900’lü yıllarda İtalya’da Direkt Kaplama işlemiyle mezure üretildi. Takip eden yıllarda 1. dünya savaşı esnasında Almanlar ilk U-Boat modelini ürettiler. Ancak dış etkenlere karşı son derece dayanıksızdı.

1920-1930 yılları arasında Alman kimyacı H. Staudinger “Makromolekül” hipotezini ortaya attı ve deneysel olarak ispatladı. İşte bu tarihten sonra polimer kimyası dünyada bir devrim yarattı.

1960’lı yıllarda kumaş ve plastik özelliklerini aynı anda içeren bir yapıdan bahsedilmeye başlandı. Yüzey, doğal deri efekti verirken sağlamlığını kumaş sağlıyordu. Bu yıllarda “Transfer Kaplama” ortaya çıktı. O yıllarda kullanılan transfer kağıtları en fazla 100 ºC ‘ye dayanıklıydı. Teknolojinin ve malzeme bilgisinin gelişimiyle suni deri uygulamaları bugünkü halini aldı.

2. SUNİ DERİ ÜRETİMİ

Polimer, monomer denilen ufak moleküllerin birbirine kovalent bağ ile bağlanarak oluşturdukları büyük bir moleküldür. İnsanların elele tutuşmasıyla oluşan zincire benzetilebilirler. Bize en uygun olan polimerler PVC (Poli Vinil Klorür) ve PU (Poli Üretan) , termoplastik sınıfına giren polimerlerdir. Camlaşma sıcaklığının üstündeki sıcaklıklara ısıtıldıklarında yumuşayabilirler ve işlenebilir özelliğe sahiptirler. Soğutuldukları zaman ise istenilen şekilde sertleşirler. Fakat ısıtıldıkları zaman tekrar yumuşarlar ve eğer istenirse tekrar şekillendirilebilirler. Böylece defalarca şekillendirilebilir. PVC, plastikleştirilip işlendiği zaman kararlı, kuru ve esnek bir özelliğe sahiptir. İşte bu özelliklerinden dolayı suni deri üretiminde PVC ve PU kullanılmaktadır.

En basit anlatımıyla suni deri şu şekilde üretilir:

Hazırlanan hamurlar¹ istenen desenin bulunduğu kağıt üzerine bir bıçak vasıtasıyla sıyrılır. Kağıt fırına girerek üzerindeki hamurun uçucu maddelerinden kurtulur. Kalan katı madde kararlı bir tabaka haline gelir. İstenen kalınlığa göre bu işlem tekrarlanır. En son kademede yapıştırma hamuru tüm katmanların üzerine sıyrılır ve baskıyla kumaş yapıştırılır. Son kademe fırında kumaşın hamura bulandığı bölgeler katılaşıp kumaşı tutar. Fırından çıkan kağıttan film tabakası alınır.

Hamur¹:  PVC ve PU hamuru olarak ikiye ayrılır. PVC, DOP gibi plastikleştiricilerle çözündürüldüğünde PVC hamuru elde
              edilir. PU, hali hazırda bir çözelti şeklinde gelir. Ancak DMF gibi ek çözücü ilavesi yapılabilir. Bu çözeltiye PU
              hamuru denir.

Şekil 1 - Dört bıçak/fırın sistemine sahip Transfer Kaplama Makinası (Boy ~100 metre)

Birinci fırında 2, ikinci fırında 2, üçüncü fırında 3 ve dördüncü fırında 4 ısıtma bölgesi vardır. Fırınların ısıtması kızgın mineral yağ vasıtasıyla yapılmaktadır. Kızgın yağ, fırınlar içerisinde bulunan kanatçıklı peteklerden geçerek fanlarla çevrimi sağlanan havayı ısıtır ve ısıyı kağıt üzerindeki hamura aktarır. Her ısıtma bölgesi birer termokupl vasıtasıyla sıcaklık kontrolüne sahiptir ve istenen sıcaklığın eldesi için kızgın yağ çevrimi otomatik olarak açılır veya kapatılır.

Şekil 2 - Mineral yağ çevriminin şematik gösterimi

Isıtma kazanı içerisinde sarmal borulardan geçen yağ yaklaşık 275 - 285 ºC ‘ye kadar ısıtılır ve kollektöre gönderilir. Kollektörden de tüm makinalara gönderilir. Çevrime giden ve dönen kızgın yağ sıcaklıkları arasındaki fark yaklaşık 5 - 8 ºC kadardır. Yağ çevriminde en önemli faktör, kızgın yağın çevrime Transfer Kaplama Makinasının çıkışından girmesi ve başa doğru gelmesidir. Çünkü asıl ısı ihtiyacı makinanın çıkış bölgelerindedir.

Birinci fırında 6, ikinci fırında 8, üçüncü fırında 12 ve dördüncü fırında 14 bölme vardır ve her bölme üzerindeki egzoz boruları vasıtasıyla fırın içerisindeki gazlar dışarı atılır. Her bölme 1.5 m uzunluğundadır.

Akümülatör Şekil 1’de gösterildiği gibi sistemin en başında yer almaktadır. Kağıt dikey sistemde çoklu geçiş yaptırılarak toplanır. Toplanan kağıt yaklaşık 60 - 65 metredir. Bu kısım sayesinde çalışma durdurulmadan kağıt eklemesi yapılır. Kağıt ekleme işlemi esnasında sistem aküdeki kağıtla beslenir. Dolayısıyla üretim durmaz. Üretim hızı 19 metre/dakika olduğunda kağıt ekleme işlemi en fazla 1’40” sürmektedir. Bu sürede sistem yaklaşık 32 metre kağıda ihtiyaç duyar. Bu kağıdı ise aküden çeker. Kağıdın bir noktasının sisteme girmesi ve çıkması arasında 8’30” gibi bir zaman geçer. Kağıt bu zamanın 3’10” kısmını aküde, 30” kısmını birinci fırında, 40” kısmını ikinci fırında, 58” kısmını üçüncü fırında, 1’08” kısmını dördüncü fırında ve kalan 2’04” lik kısmı ise soğutma silindirleri gibi bölümlerde geçirir. Kağıt böylece sistemde yaklaşık 162 metre arasında bir yol kat eder. Kullanılan kağıtlar ısıya dayanıklı ve özel desenli yüzeye sahiptirler. Kağıt eni 150 - 155 cm arasındadır.

DOP gibi plastifiyanlarla plastisol hale getirilen PVC, ısıtılıp kurutulur ve kararlı film tabakası oluşturur. Bu film tabakasına “Skin” adı verilir. Eğer bu plastisol içerisinde süngerleşmeyi sağlayan porofor varsa ısıtma esnasında süngerleşerek bize kalınlık sağlayan bir tabaka sağlayacaktır. Bu tabakaya “Sünger” adı verilir. Özellikle giyimlik ürünlerde tuşeyi (Tuşe: Ürüne dokunulduğunda alınan his), dış etkenlere karşı dayanımı sağlayan ve yapışmayı engelleyen üst PU katmanına ise “Pre-Skin” adı verilir.

Şekil 3 - Suni derideki katmanlar

 

Şekil 4 - Hamurun kağıt üzerine sıyrılması için kullanılan bıçak sistemi

Hamur kağıt üzerine Şekil 4 ‘te gösterildiği gibi sıyrılarak aktarılır. Bıçağın kağıda olan uzaklığı ayarlanmak suretiyle kağıda sıyrılacak hamurun miktarı da ayarlanmış olur. Bıçağın konumu çok hassas hareket eden sistem yardımıyla sağ, sol yada her iki kısım aynı anda hareket ettirilerek aşağı yada yukarı alınabilir. Böylece metrekareye verilen hamur gramajı da ayarlanmış olacaktır. İlk katman kağıda sıyrıldıktan sonra fırın içerisinde ısıyla kararlı hale getirilir. Her fırın çıkışında kapalı soğutma suyu çevrimine sahip silindirlerde soğutulur ve üzerine ikinci katman hamuru sıyrılır. Burada bıçak konumu önemlidir. Eğer ikinci katman bıçak konumu ilk katman kalınlığından daha düşükse ilk katman bıçağa takılacaktır. Dolayısıyla bir sonraki katman için bıçak konumu ayarlanırken bir önceki bıçak konumu göz önünde bulundurulur. Ürün gramajı ayarlanırken dördüncü bıçaktan geriye doğru hesaplama yapılır. Örneğin üç geçiş olarak üretilecek olan ve 320 g/m² olması istenen ürün için: 80 g yapıştırma, 160 g alt kat ve 25 g pre-skin katı verilir. Burada kullanılan kumaş 55 g olarak alınmıştır.

Şekil 5 - Kumaş yapıştırma işleminin şematik gösterimi

Şekil 5’te gösterildiği gibi en son olarak kağıda yapıştırma hamuru verilir ve üzerine baskıyla kumaş yapıştırılır. Kumaşın yapıştırma hamuruna bulanan bölgeleri hamurun fırında kurutulmasıyla diğer katmanlara bağlanır. Burada verilen baskı önemlidir. Eğer çok fazla baskı verilirse kumaş tamamiyle hamura gömülür ve çıkan ürün daha çok plastik özelliği taşır, sert bir tuşeye sahip olur. Eğer baskı çok az verilirse kumaş diğer katmanlara tam anlamıyla tutunmaz ve çok çabuk ayrılır, dayanımı olmaz. İyi kalitede bir üründe kumaşın katmanlardan ayrılmaya başlaması yaklaşık 10 yıl sonra gerçekleşmeye başlar/başlamalıdır.

Suni deri üretiminde geri dönüşüm olamayacağından üretimin her aşaması kontrol altında olmalıdır. Hamurların hazırlanması esnasında tartımların eksiksiz olması, hamurda bulunan büyük parçacıkların ezilmesi, filtrasyonun çok iyi yapılması ve hamur viskoziteleri çok önemlidir. Kontrol bu noktadan başlar. Sistemde bulunan silindir ve diğer ekipmanların temizliği de aynı şekilde önemlidir. Toz baş düşmandır ve üretim başlangıcında tüm sistem iyice temizlenir. Kağıdın dışarıdan geçiş yaptığı bölgelerin alt kısmı eski kağıt parçalarıyla kapatılır ki statik nedeniyle toz toplaması en aza insin. Her bıçaktaki görevli eleman üretim esnasında olabilecek çizgi vs. gibi problemleri anında düzeltmek için tüm dikkatini kağıt geçişine verir. Çıkışta ürün her an gözlendiği gibi her toptan numune alınır ve gramaj, renk ve yapışmasına bakılır.

3. DİĞER İSTASYONLAR

Transfer kaplama makinasından çıkan ürünlerin birçoğu ek istasyonlarda farklı işlemlere tabi tutularak özellikleri değiştirilir. Bunlardan ilki GOFRAJ olarak adlandırılan istasyondur. Burada yarı ürün önce I/R yayan rezistanslarla ısıtılır ve belli bir desene sahip metal silindirden baskıyla geçirilir ve soğutularak kararlı hale getirilir. Eğer üst katman (pre-skin) PVC ise ısıtma bu rezistanslarla, üst katman PU ise ısıtma direkt olarak deseni içeren silindirin ısıtılmasıyla yapılır. Çünkü PU katmanı ısıya karşı daha hassas özelliktedir. Gofraj işleminde en önemli parametre, istenen desenin her noktada yani sol, sağ ve ortada aynı oranda basılabilmesidir. Gofraj öncesi ürün kalınlığı 120 µm ise, gofraj sonrası bu yaklaşık 110 µm olacaktır. Dolayısıyla üretim esnasında bu göz önüne alınarak ürün kalınlığı kontrol altında bulundurulur. Ayrıca baskı çok fazla olmamalıdır, aksi halde desen alt katmanda gözükecektir ki bu istenmeyen durumdur.

Emprime istasyonunda ürün üzerine yine desenlerin bulunduğu silindirler vasıtasıyla renkli desenler basılabilir veya verniklenebilir. Burada istenilen rengin ayarlanması önemlidir. Karışım hazırlandıktan sonra deneme yapılır ve renk uygunsa işleme geçilir.

Kalender istasyonunda ürün üzerine kağıt üzerindeki desen sıcaklıkla basılır. Aynı zamanda kumaşın ütülenmesi amacıyla da bu istasyon kullanılmaktadır.

Zımpara istasyonunda yüksek turla dönen silindirle ürün üzeri zımparalanır. Gofrajdan çıkmış üründeki girintili bölgeler etkilenmezken, yüksek bölgeler zımparalanır ve alt katman renginin açığa çıkmasıyla ürün değişik bir efekt kazanır.

Tambur istasyonunda ise buharla ısıtılan ve aynı zamanda sağa ve sola döndürülen ürüne eskime efekti kazandırılır.

Fırça istasyonunda ise üst yüzey fırçalanarak parlaklığı sağlanır.

4. KULLANILAN HAMMADDELER

• PVC
• PU
• PVC için plastifiyanlar
• PU için çözücüler
• Viskozite ayarlayıcılar
• Porofor
• Isı ve ışık stabilizatörleri
• Dolgu maddesi
• Renklendiriciler
• Cross-Link yapıcılar
• Dispersiyon sağlayıcı ajanlar

4.1. PVC

Kullanılan PVC’ler düşük, yüksek ve orta viskoziteye göre sınıflandırılmıştır. PVC viskozitesi, karışım yapılacak plastifiyan miktarı ile doğru, elde edilecek olan ürün sertliğiyle ise ters orantılıdır. Yani düşük viskoziteli bir PVC düşük miktarda plastifiyan alırken ürün ise yüksek sertliğe sahiptir.

PVC hamuru dört viskozik özellik gösterir:

• Newtonian: Hamur karıştırıldığında elde edilen viskozite sabit kalır, zamanla değişmez ki bu ideal durumdur.
• Pseudoplastic: Hamur viskozitesi karıştırmayla düşer.
• Dilatancy: Hamur viskozitesi karıştırmayla artar.
• Thixotropy: Hamur viskozitesi karıştırmayla düşer fakat zamanla tekrar yükselir.

Newtonian özellik ideal bir durumdur ve biz diğer üç viskozik özellikle karşılaşmaktayız. Hamur vizkozitesi çok önemlidir. Dolayısıyla istenen viskoziteyi elde etmek için çeşitli maddeler kullanılır. Viskoziteyi düşürmek için White Spirit veya BYK 4040 kullanılmaktadır. WS oranı en fazla %6 olmalıdır. WS kullanımı hassas ürünlerde tercih edilmemelidir zira buharlaşma esnasında yüzeyde istenmeyen noktacıklara ve parlamalara sebep olabilir ve ayrıca katıldığı hamurdaki plastisol molekülünü şişirdiğinden zamanla hamur, düşürülmek istenen viskozite değerinden daha da yüksek bir viskoziteye sahip olur. BYK 4040 ise çok iyi bir viskozite indirgeyicidir. Elbette herzaman için WS veya 4040 katkısı değilde zaman zaman karıştırmak da kullanılan bir diğer yöntemdir. Ayrıca ilave plastifiyan veya extender PVC de kullanılabilir. Hamur viskozitesini arttırmak için ise Aerosil ve BYK 810 gibi katkılar kullanılmaktadır.

PVC’de molekül ağırlığı kısaca “K” değeriyle gösterilir. K değeri 70 ve altında ise düşük, üzerinde ise yüksek olarak kabul edilir. K değeri yükseldikçe mekanik özellikler artar. Füzyon sıcaklığı yüksek, pişme süresi uzundur. Parlaklık azalır. Düşük K değerli PVC’ler sünger katında (expans) daha iyi sonuç verir. 6931 kodlu PVC düşük viskozitelidir ve skin katında kullanılmaktadır. 682 ise orta viskozitelidir ve sünger katı için idealdir.

Emülsiyon PVC’ler daha çok ince yapılı ürünlerde kullanılmaktadır. Tanecik boyutları 1.5 - 7 µm arasındadır. Süspansiyon PVC’ler 100 - 200 µm arasında tanecik boyutuna sahiptirler ve kaba yapılı ürünlerde tercih edilirler. Mikro süspansiyon PVC’ler ise 25 - 50 µm tanecik boyutuna sahiptirler. Süspansiyon PVC’ler çok kaba taneciklere sahip olduklarından çoğu kez tek başlarına kullanılmayıp % 20 - 25 oranında mikro süspansiyon PVC’lerle karıştırılıp kullanılırlar.

4.2. PLASTİFİYANLAR

• Birincil plastifiyan olarak DOP (Di Oktil Ftalat) kullanılmaktadır. 8 karbonlu ve yüksek viskozitelidir. İkincil plastifiyan olarak DOA kullanılmaktadır. DOA tek başına kullanılmaz, DOP ile beraber kullanılır ve oranı en fazla %7-8 arasındadır.

• BBP (Benzil Butil Ftalat) ise diğer bir plastifiyandır. PVC molekülüne en önce bağlanıp zamanla viskozitenin artmasını ve ideal viskoziteye ulaşmayı sağlayıp şişmeye yardımcı oluyor.

4.3. DOLGU MALZEMELERİ

• CaCO₃ (Kalsiyum Karbonat: Kalsit, Tebeşir Tozu)
  Bize en uygun kalsitin tanecik boyutu en fazla 7 µm olmalıdır. Grafikten de görüldüğü gibi %60 kalitede bir ürün için en fazla %50 oranında kalsit kullanılabilir. Daha fazlası ürün özelliklerini bozar. Ürüne sertlik verir.

• BaSO₄ (Baryum Sülfat)

  Yüzeyi az ve diğer dolgulara nazaran daha ağırdır. PVC’yi fazla dağıtmaz. Plastik özelliği yok ettiği için özellikle giyimlik ürünlerde en ideal dolgu malzemesidir.

• Al(OH)₃ (Alüminyum Hidroksit: Alümina) ve Sb₂O₃ (Antimon Oksit)
  Ürüne yanmazlık özelliği verirler. En fazla %8 oranında kullanılabilirler.

Bu sayfayının hazırlanmasına katkılarından dolayı Sayın NACİ KÜÇÜKKAYA'ya teşekkür ederiz.

©1999 Kimya Müh. Naci KÜÇÜKKAYA