Botanik olarak malvaceae ailesine ait Ceiba Pentandra olarak bilinen kapok ağacı, bir diğer adıyla “Java Kapoğu”, genellikle Asya, Afrika ve Güney Amerika’da yetiştirilmektedir. 10. yüzyıldan itibaren bir tarım ürünü olarak üretimi yapılan kapok elyafının ihracatçıları arasında Endonezya, Tayland ve Amerika Birleşik Devletleri gibi ülkeler yer alırken; Japonya, Çin ve Hong Kong kapok elyafını ithal eden ülkelerin başında gelmektedir.
Birçok sentetik lifte dahi bulunmayan sıra dışı özelliklere sahip kapok lifleri günümüzde tekstil lifi olarak pek bilinen bir lif türü değildir. Tohum lifi denildiğinde ilk akla gelen doğal lif pamuk olduğundan ve her ikisi de bir tohum lifi olduğundan, kapok lifleri gerek lif yapısı gerekse lif özellikleri bakımından çoğunlukla pamuk lifleri ile kıyaslanırlar. Fakat kapok lifleri pamuk liflerinin aksine, ince ve kolay kırılan bir yapısı ile dokumaya ve eğrilmeye pek uygun değildir. Çoğunlukla, çeşitli lifler ile karışım halinde kullanılarak tekstil yüzeyi haline getirilirler. İçi boş lif yapısı, sudan hafif özgül ağırlığı, suyu sevmeyen fakat bir o kadar yağ emici karakteri ile öne çıkan kapok lifleri bilinen doğal lif türlerinden oldukça farklı bir profil sergilemektedir. Kapok lifleri pamuk lifleri gibi tek hücreli liflerdir.
Kapok lifleri hafif ve antialerjik yapısı ile yorgan, yastık, oyuncak gibi malzemelerde dolgu maddesi olarak kullanılmaya oldukça uygun bir tekstil malzemesidir. Ayrıca, suda batmayan özelliği sayesinde can yeleği gibi su üzerinde yüzebilmesi istenen ürünlerin üretiminde uzun yıllar kullanılmıştır. Sentetik tekstil malzemelerinin yaygınlaşması ile birlikte, kapok liflerinin kullanım alanlarında daha çok sentetik lifler tercih edilir hale gelmiştir. Sentetik liflerin daha ucuz maliyette olması, doğal ürünlerin aksine sentetik ürünlerin bakım kolaylığı, deterjanlara ve yıkamaya dayanıklılığı; dolgu elyafı olarak sentetik liflerin tercih edilmesinde etkin rol ooynamıştırAncak,sonyıllarda sürdürülebilirlik kavramının endüstriyel hayata girmesi ve bu bilincin tüketiciye aktarılması ile birlikte, tüm endüstri alanlarında olduğu gibi tekstil endüstrisinde de sürdürülebilir bir geleceğe katkı sağlama arayışı başlamıştır. Sürdürülebilir bir tekstil üretimi için dikkat edilmesi gereken birçok parametre bulunsa da, hammadde olarak petrol türevli sentetik malzemeler yerine çevre-dostu, yenilenebilir ve biyobozunur doğal maddelerin kullanımı sürdürülebilirliği destekleyen yöntemler arasında gelmektedir. Bu noktada, kapok lifleri özellikle teknik tekstiller gibi fonksiyonel özelliklerde tekstil malzemelerinin üretiminde oldukça önemli bir hammadde kaynağı olma potansiyeline sahiptir. Liflerin suda batmayan, ses ve ısı yalıtımı sağlayan yapısı ve hidrofobik özelliğinin aksine yüksek oranda yağ çekme özelliğine sahip olması kapok liflerini birçok sentetik lif türünden üstün kılmaktadır.
Kapok Ağacı
Botanik ismi Ceiba pentandra olan kapok ağaçları; Malvaceae ailesine (önceden Bombacaceae ailesine) ait olan, genellikle görkemli olarak adlandırılan tropik ağaçlardır. Kapok ağaçları tropik ormandaki en yüksek ağaçlardan olup boyları 70 metreyi bulmaktadır. Kapok ağaçlarının düz, silindirik, pürüzsüz ve gri renkli gövdelerinin çapları 3 metreye ulaşabilmektedir. Genç gövde ve dallar, kalın ve konik biçimli dikenlerle donatılmıştır ve genellikle fotosentetik pigmentler yüzünden yeşildir. Çiçekleri ise genellikle beyaz, pembemsi beyaz ve kırmızı renklerdedir. Deriyi andıran dokuları vardır.
Kapok meyveleri, 20 cm kadar uzun olabilen büyük elipsoit biçimli kapsüllerdir ve açıldıklarında içlerinde birçok ufak kahverengi siyah tohumun gömülü olduğu çok sayıda yumuşak kapok liflerini ortaya çıkaran 5 ağaçsı çenek içerir. Kapok lifleri tohumlara bağlı değildir ve liflerin yüzeyi su iticiliğine yardımcı olan mumsu bir maddeyle kaplıdır. Kapok lifleri arasındaki tohumlar, pamuk bitkisinde olduğu gibi yağ üretiminde kullanılabilmektedirler.
Kapok ağaçları subtropikal ve tropikal iklim şartlarının var olduğu bölgelerde yetişmektedir. Amerika’da Meksika, Peru, Bolivya ve Brezilya; Asya’da ise Hindistan, Tayland, Endonezya, Filipinler, Vietnam ve Sri Lanka gibi iklimin uygun olduğu ülkelerde yaygın olarak bulunmaktadır. Kapok lifleri Asya’da çoğunlukla lif elde etmek için yetiştirilir. Kapok ağaçlarının çiçeklenmesi yetiştirildiği bölgenin iklim şartları ile doğrudan ilişkilidir. Yağışın ve nemin fazla olduğu ortamlarda seyrek çiçeklenen (5 yılda bir) kapok ağaçlarının orman kenarlarında veya kuru bölgelerde daha sık çiçeklendiği gözlemlenmektedir. Ülkemizde de güney-batı Ege ve Akdeniz bölgeleri kapok ağacı bitkisinin yetiştirilebilmesi için uygun iklim koşullarını sağlamaktadır.
Kapok ağaçları çok ışık alan yerlerde hızlı büyür ve dolayısıyla yakınlarda bir tohum kaynağı varsa, başka bitkilerden temizlenmiş alanları kolonize ederek öncü gibi davranır. Birçok ağaç kuru koşullara adapte olmuştur ve gövdelerindeki kortikal hücrelerde su depolayabilir. Kapok liflerinin hasadı kapsüllerin teker teker toplanması şeklinde gerçekleştirilir. Ağacın çiçeklenmesi 1 ay kadar bir süre aldığından liflerin olgunlaşması da aynı anda olmamaktadır. Bu nedenle, kapok liflerinin hasadı da eylül ayından kasım ayına kadar geçen sürede zamana yayılmış olarak gerçekleştirilir. Lif kalitesi için elyafın yeterli olgunluğa erişmeden hasat edilmemesi büyük bir önem taşıdığından, kapok elyafının hasadı da pamuk elyafında olduğu gibi 2-3 seferde yapılmaktadır. Kapok lifleri öncelikle elle ya da makinalarla çekirdeklerden ayrılmaktadır. Kapok liflerinin tohum çekirdeklerinden ayrılmasında kullanılan makineler pamuk elyafında kullanılan makinelere benzer nitelikte olan çırçır makineleridir. Çırçır işlemi sonrası kapok elyafı pamuk elyafında olduğu gibi balyalanarak depolanmaktadır. Balyalama işleminin ortalama bir basınçta (5 kg/cm²) gerçekleştirilmesi liflerin elastikiyetleri başta olmak üzere çeşitli lif özelliklerinin bozulmadan korunabilmesi için büyük önem taşımaktadır.
Kapok Liflerin Yapısı ve Özellikleri
Kapok lifleri, yumuşak ve ipeksi bir dokunuşa sahip selülozik bir lif türüdür. Ancak içi boş tüp şeklindeki lif yapısı ile diğer selülozik liflerden ayrılmaktadır. Liflerin bünyesinde büyük oranda lignin ile vaks bulunması nedeniyle, kapok lifleri küf ve zararlı böcekleri kendisinden uzak tutar. Sarımtırak veya açık kahverengi renkte olan kapok lifleri ipeksi parıltıya sahiptir. Aynı zamanda kokusuz ve yumuşak olan kapok lifleri, toksik ya da alerjik değildir ve çürümeye karşı dayanıklıdır. Kapok lifleri hem görüntü olarak hem de genel karakteristik özellikler açısından ipek otu lifleri ile benzer karakterlere sahiptirler. İpek otu lifleri de kapok lifleri gibi içi boş lif yapısına, düşük lif yoğunluğuna sahip, hidrofobik ve oleofilik lif özellikleri sergileyen bir tohum lifi türüdür.
Kapok lifleri, içi boş ince tüp şeklinde doğal mikro borucuklardan (yaklaşık 8-10 µm çap ve yaklaşık 0,8-1,0 µm duvar kalınlığı) oluşur. Lifin bir noktaya doğru incelen bir ucu kapalıdır ve diğer uç da bombeli bir şekle sahiptir. Kapok lifinin boyuna görüntüsünde düz ve silindirik bir yüzey görülürken, enine kesit görüntüsünde geniş bir iç boşluk gözlemlenmektedir. Kapok liflerinin yüzeyindeki mumsu yapı uzaklaştırıldığında, liflerin kendine has içi boş yapısı lifin özgül yüzey alanını arttırarak life üstün bir nem aktarma özelliği kazandırmaktadır. Genelde sentetik liflere üretimi sırasında kazandırılan içi boş yapı, kapok liflerinin karakteristik bir özelliği olduğundan, bu lifleri hem doğal yapısı hem de sentetik liflere alternatif oluşturduğundan çevre-dostu bir lif türü olarak nitelendirmek mümkündür.
Kapok lifleri, havayla dolu geniş iç boşlukları, pürüzsüz yüzeyleri, düşük selüloz oranları ve düşük mukavemet değerleri nedeniyle eğrilip iplik haline getirebilir tekstil malzemesi olarak görülmemiştir. Kapok liflerinin %100 olarak eğrilmesi vatka oluşturma aşamasının ötesinde mümkün olmasa da, teknolojinin gelişmesi sonucunda, haşıllama veya harmanlayarak kapok liflerinin eğrilebilirliğinin ve dokunabilirliğinin geliştirilmesi mümkün hale gelmiştir.
Kapok liflerinin çeşitli lifler ile harmanlanarak eğrilmesi üzerine yapılan araştırmalar, kapok lif miktarının %50’den az olmamak şartı ile pamuk lifleriyle harmanlanarak eğirmeye uygun hale getirildiğini göstermektedir. 80:20 pamuk/kapok, 70:30 pamuk/kapok, 60:40 pamuk/kapok ve 50:50 pamuk/kapok gibi çeşitli oranlarda karıştırılarak gerçekleş tirilen eğirme işlemlerinde harmandaki kapok miktarının artmasıyla iplik sürekliliği ve direnci azalırken, iplik uzayabilirliğinin arttığı belirtilmiştir. Ayrıca harmandaki kapok miktarı arttıkça ipliklerin toplam imalat maliyetinde de anlamlı düzeyde azalma gözlemlenmiştir.
Pamuk/kapok karışım lifli dokuma kumaşların performans özelliklerini inceleyen bir araştırmada, pamuk/kapok lifli karışım dokuma kumaşların giysi tekstilleri için gerekli temel kumaş özelliklerini karşıladığı sonucuna ulaşılmıştır. Kapok/pamuk lifli kumaşların hava geçirgenliği, aşınma dayanımı, ısı tutma kabiliyeti, buruşmazlık açısı, dökümlülük ve mukavemet gibi özelliklerinin %100 pamuklu kumaşlar ile karşılaştıran çalışmada; pamuk/kapok karışım kumaşların hava geçirgenliğinin ve ısı tutma kabiliyetinin (özellikle düz dokuma kumaşlar için) %100 pamuk lifli kumaşlarınkinden daha iyi olduğu; ancak kapok/pamuk karışım lifli dokuma kumaşların aşınma dayanımının ve buruşmazlık açısının %100 pamuk lifli kumaşlardan daha düşük olduğu kaydedilmiştir. Kapok/pamuk lifli karışım kumaşların hava geçirgenliği ve ısı tutma kabiliyetleri dikkate alındığında, yaza uygun kumaş üretmek için saten örgü yapısında, kışa uygun kumaş üretmek için ise bezayağı örgü yapısında dokuma kumaşlar tercih edilmesinin daha uygun olduğu belirtilmiştir.
Kapok Liflerinin Uygulama Alanları
Tekstil Yapılı Ürünler
Kapok liflerinin kırılgan yapısı nedeniyle iplik, kumaş gibi tekstil yüzeyi haline getirilmeleri oldukça güç olduğundan, çoğunlukla yatak, yorgan, yastık, oyuncak gibi ev tekstilleri için dolgu maddesi olarak kullanılmaktadırlar. Suya dayanıklı, antialerjik, bakteri ve mantarlara karşı dayanıklı yapısı ile kapok lifleri günümüzde çoğunlukla doğal organik ürünler kataloğunda karşımıza çıkmaktadır. Bununla birlikte son yıllarda kapok liflerinin otomobil koltuklarında poliüretan köpük yerine kullanılabilirliği araştıran çalışmalara rastlanmaktadır. Kapok liflerinin sadece çevresel fayda değil aynı zamanda nem yönetimi ile konfor açısından da avantaj sağlaması liflere alternatif bir kullanım alanı oluşturmaktadır.
Kapok liflerinin farklı lif türleri ile karışım halinde iplik, dokuma ya da örme gibi tekstil yüzeylerinin elde edilmesi mümkün olabilmektedir. Kapok lifli karışım ipliklerden elde edilen kumaşların giysi üretiminde kullanılabilme potansiyeli mevcuttur. Aynı zamanda kapok lifli dokusuz yüzey yapıların da filtre, yalıtım malzemesi ve benzeri amaçlar doğrultusunda üretilebildiği gözlemlenmiştir.
Sulu çözeltilerden yağın ayrılması ve yağ maddesinin geri kazanımı üzerine yapılan bir çalışmada, havalı serme (air-laying-bonding) yöntemi ile üretilen kapok lifli dokusuz yüzey filtrelerin kullanıldığı kaydedilmiştir. Yüksek oranda yağ absorblayabilme potansiyeline sahip bu filtrelerin ayrıştırma işlemini nitelikli şekilde gerçekleştirerek hem yağın hem de suyun tekrar kullanılabilmesini sağladığı bunun yanı sıra geliştirilen sistem içerisinde filtrenin de tekrar tekrar kullanılabildiği belirtilmiştir.
Suda Batmaz Ürünler
Mükemmel hidrofobik ve oleofilik özellikleri ve oldukça düşük lif yoğunluğu sayesinde kapok lifleri uzun yıllar suda batmama özelliğine gereksinim duyulan ürünlerin üretiminde kullanılmıştır Fakat sentetik ürünlerin yaygınlaşması ile birlikte, can simidi, balık ağları, olta ipi ve halatlar gibi kapok liflerinin en yaygın kullanıldığı alanlarda sentetik malzemeler tercih edilmeye başlanmıştır. Her ne kadar günümüzde bu alanlarda yaygın bir kullanıma sahip olmasa da su üzerinde batmaması istenen teknik tekstil ürünlerinde kullanılabilecek alternatif doğal bir hammadde olarak geniş bir potansiyele sahiptir.
Yağ Emici Ürünler
Kapok liflerinin hidrofobik ve oleofilik karakt eri sulu çözeltilerden yağ maddelerinin ayrılmasında oldukça başarılı sonuçlar vermektedir. Özellikle, petrol ve benzeri sızıntılarının deniz suyundan ayrıştırılması işlemleri için üretilen kapok lifli filtreler, hem oldukça dayanıklı hem de ayrıştırma işl eminde oldukça etkin şekilde kullanılabilmektedir. Özellikle dünyada her yıl yaklaşık 10 milyon ton petrol ve ürünlerinin kullanıldığı düşünülürse, bu ürünlerin kullanımı ya da taşınması sırasında deniz, göl, okyanus gibi su kaynaklarına bulaşma ihtimalinin ne kadar yüksek olduğu ortadadır. Su kaynaklarına bulaşan petrol ve türevi maddelerin temizlenebilmesi çok ciddi maliyetlere sebep olmaktadır. Kapok lifleri ile üretilen filtreler ise çoğunlukla sentetik malzemelerden üretilen filtrelere nazaran daha verimli ve daha ekonomik bir alternatif oluşturabilmektedir.
Termal ve Akustik Yalıtım
Birçok doğal lif türünden farklı olarak geniş lümene ve ince hücre duvarına sahip kapok lifleri, bu özel yapısı sayesinde ses dalgaları ile lifler arasındaki sürtünmeyi arttırarak üstün bir ses emme performansı göstermektedir. Kapok liflerinin üstün ses emme kabiliyetine çevre-dostu, biyobozunur ve yenilenebilir olma gibi ekolojik özellikler eklendiğinde; gürültü kirliliğinin engellenmesi ve akustik yalıtım sağlayan ürünlerin üretiminde kullanımın yaygınlaşması kaçınılmaz hale gelmektedir. Ayrıca kapok lifleri düşük ısı iletkenlikleri sayesinde termal yalıtım sağlayan ürünlerin yapımında da kullanılmaktadır.
Lif Takviyeli Kompozitler
Kompozit malzemeler günümüzde hayatın birçok alanında karşımıza çıkmaktadır. Uçaklardan binalara çok çeşitli alanlarda kullanılabilen bu yapıların mukavemet, esneklik gibi özelliklerinin geliştirilebilmesi için yapı içerisine doğal ya da sentetik lifler ilave edilebilmektedir. Sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynakların kullanımının tercih sebebi haline gelmesi ile birlikte, doğal lif türlerinin kompozit yapılar içerisinde kullanılabilirliği birçok araştırmacının dikkatini çeken bir konu haline gelmiştir. Selülozca zengin doğal lifler bol miktarda hidroksil grubu içerdiğinden, yüksek polariteye sahiptir. Bu nedenle, doğal lifler reçine matrisleriyle etkileşerek hidrojen bağları oluşturabilmekte, doğal lifler termoset ve termoplastik polimer matrislerin güçlendirilmesinde kullanılabilmektedirler. Kapok lifleri de kompozit yapılar içerisinde kullanılan doğal lif türleri arasındadır. Kapok liflerinin kompozit yapılardaki kullanımı üzerine yapılan araştırmalar, bu liflerin kompozit yapıların güçlendirilmesinde uygun bir kullanıma sahip olduğunu göstermektedir. Kapok lifleri kompozit yapı içerisinde tek lif olarak kullanılabildikleri gibi, güçlendirici element olarak sisal, cam lifleri vb. çeşitli lifler ile birlikte de kullanılabilmektedir. Özellikle daha hafif otomobillerin üretilebilmesi üzerine yapılan araştırmalar, son yıllarda kapok lifleri jüt, sisal gibi doğal lifler ile birlikte otomobillerin içyapı kompozitlerinde tercih edilen bir malzeme türü haline geldiğini gösterir niteliktedir.
Peki siz ne düşünüyorsunuz? Kapok lifi endüstriyel anlamda gerçekten sürdürülebilirliğe katkı sağlayabilir mi? Teknik tekstillerde, sentetik alternatiflerine tercih edilebilir mi? Aşağıda yer alan yorumlar kısmından veya iletişim kutusundan görüşlerinizi bizimle paylaşabilir, önerilerinizi dile getirebilirsiniz.
Kaynakça
Kemal Bilal TURKOGLU, Ece KALAYCI, Ozan AVINC, Arzu YAVAS. "Oleofilik Buoyans Özellikli Kapok Lifleri ve Yenilikçi Yaklaşımlar". Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2018