Gelişen teknoloji her alanda olduğu gibi tekstil sektöründe de fonksiyonel ürün tasarımını öncelikli hale getirmiştir. Ürünlerin estetik görünümü yanında fonksiyonelliği, konfor özellikleri, kullanıcının sağlığına zarar vermemesi ve ekonomik olması tüketicilerin talepleri arasındadır.
Tekstil ürünlerine fonksiyonel özellikler kazandırmada birçok teknik kullanılmaktadır. Bitim işlemleri ile fonksiyonel özelliklerin kazandırılması birçok araştırmacı için en alternatif yaklaşım olarak değerlendirilmektedir. Bitim işlemleri en genel tanımı ile tekstil malzemelerinin tutum-görünüm ve kullanım özelliklerini geliştirmek amacıyla uygulanan işlemlerdir.
Yıkama şartları, kullanım koşulları gibi çevresel etkiler birçok maddenin uzun ömürlü kullanımlarını sınırlamaktadır. Bu tür maddeler mikrokapsülason tekniği ile bir kabukla koruma altına alınır ve çevreye karşı dayanımları artırılır.
Mikrokapsülasyon teknolojisi, mamüle uygulanan fonksiyonel bitim işleminin etkisini uzatması açısından önemli bir tekniktir. Özellikle kontrollü salınım gibi etkiler istendiğinde rakipsiz görülmektedir. Mikrokapsülasyon aynı zamanda boya, baskı gibi diğer yaş işlemlere de uygulanabilmektedir.
Mikrokapsülasyon, tekstil mamüllerine diğer yöntemlerle kazandırılamayacak veya yüksek maliyetli bitim işlemlerinin vereceği etkileri sunmasından dolayı ilgi çeken ve kullanımı her geçen gün artan bir teknolojidir. Bunun yanı sıra mikrokapsülasyon fonksiyonel işlemlerin etkisinin uzun süre korunması için kullanılan önemli bir araçtır.
Mikrokapsülasyon tekniği ile kalıcı koku veren, güç tutuşur özellikli, sıcaklık ile renk değiştiren, böcek uzaklaştırıcı etkisi olan giysiler ve vücuda nemlendirici, dinlendirici özellik veren, selilüt oluşumunu engelleyen, bronzlaşma etkisi veren kozmetik içerikli çorapların üretimi mümkün olmaktadır. Bunun yanı sıra mikrokapsülle tekstili birleştiren akıllı tekstil uygulamaları ile askeri alandan spor giysilerine ev tekstilinden tedavi edici özellikteki vücut giysilerine kadar daha birçok alanda kullanılmaktadır.
Mikrokapsülasyon işlemi çeşitli maddelerin katı, sıvı veya gaz halde uygun bir yapı içerisine mikron boyutlarında tanecikler oluşturmak üzere hapsedilmesidir. Mikrokapsülasyon sonucu elde edilen ürünlere mikrokapsül adı verilmektedir. Mikrokapsülasyon işlemi genellikle çekirdek maddenin polimer matrisi içerisine yerleştirilmesi amacıyla birbirine karışmayan iki sıvıdan oluşan emülsiyon yapı içerisinde gerçekleştirilir.
Mikrokapsülasyon teknolojisinin kullanım amaçları arasında şu sebepler yer almaktadır:
Çekirdek maddenin dış çevre ile ilişkisini keserek maddeyi ışık, nem ve oksijen gibi etkenlerden koruyarak bozulmamasını sağlamak
Çekirdek maddenin dış çevreye buharlaşmasını azaltarak aroma ve organik çözücülerin kapsüllenmesini sağlamak
Çekirdek maddenin parçacık formda hazırlanmasını sağlayarak sıvı maddeleri kolay taşınabilir hale getirmek
Toksit maddeler gibi zararlı maddelerin kapsüllenmesi gerektiğinde çekirdek maddenin daha güvenli olarak kullanılmasını sağlamak
Çekirdek maddenin varsa kötü tat ve kokusunu maskelemek
Amaca yönelik ve kademeli olarak madde salınımını gerçekleştirmek
Tekstil yüzey yapısının özelliklerini etkilemeden kolaylıkla uygulanmasını sağlamak.
Mikrokapsüller
Mikrokapsüller, katı, sıvı veya gaz formundaki bir çekirdeğin kabukla kaplanması sonucu oluşan yapılardır. Yapıdaki etkin madde çekirdek, kaplama maddesi ise kabuk veya duvar adını almaktadır. Mikrokapsüller maddelerin mikroskobik seviyede depolanmasını sağlayarak sıvı ya da gaz formundaki maddenin de katı olarak daha kolay taşınmasına izin vermektedir. Maddelerin kabuk içerisine kapsüllenmesindeki amaç ise kapsüllenen maddenin uygun olmayan çevre koşullarına karşı korunmasını sağlamaktır.
Mikrokapsüllerin boyutları kapsül hazırlanmasında kullanılan yönteme ve maddelere bağlı olarak 1-1000 μm arasında değişmektedir.
Mikrokapsüller çekirdek ve bir ya da daha fazla kabuk (duvar) maddesi olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Çekirdek madde kapsüllenen ağırlık kısmı, duvar madde ise çekirdek maddeyi kapsayan ve koruyan kısmıdır. Çekirdek madde çeşitli niteliklere sahip olabilir. Çekirdek maddeler katı, sıvı damlası, gaz, emülsiyon veya süspansiyon şeklinde olabilmektedir. Duvar maddeleri çekirdek maddeyle reaksiyona girmeden çekirdek maddeye bağlanarak film oluşturabilen maddelerdir. Duvar maddesi olarak doğal, yarı doğal ve sentetik polimerler kullanılmaktadır. Mikrokapsül duvar maddesinin dayanıklılık, geçirmezlik ve esneklik gibi bazı özelliklere sahip olması beklenmektedir. Ayrıca duvar maddesinin seçiminde mikrokapsül üretim yöntemi, kullanılacak çekirdek madde özellikleri ve hangi amaçla kapsülleme yapılacağı gibi hususlara dikkat edilmelidir.
Mikrokapsüllerin morfolojisi (yapısı) esas olarak çekirdek materyaline ve mikrokapsülasyon işlemine bağlı olarak değişmektedir. Mikrokapsüller küre şeklinde veya düzensiz şekilde meydana gelebilirler. Tek çekirdekli, çok çekirdekli veya matriks yapıda olabilirler.
Mikrokapsül üretiminde birçok teknik kullanılmaktadır. Mikrokapsülasyon tekniğinin seçiminde,
- Çekirdek materyalin tipi,
- İstenilen partikül boyutu,
- Kabuk materyalinin geçirgenliği, vb.
gibi özellikler önemlidir. Hedeflenen etkiye göre mikrokapsülasyon tekniği seçilmelidir.
Mikrokapsül üretiminde kullanılan tekniklerin başında; ekstrüder, püskürterek kurutma, in-situ polimerizasyonu, ara yüzey polimerizasyonu, koaservasyon ve akışkan yatak mikrokapsülasyon yöntemi gelmektedir.
Ekstrüder yönteminde birbirine karışmayan kabuk ve kor malzeme sıvı formda hızla dönen düzeden pompalanır ve hava ile temas eden kabuk malzeme katılaşarak damla formunda kor malzemeyi kaplar.
Sprey kurutma yönteminin esası; kabuk malzemenin çözüldükten sonra bir atomizer vasıtası ile küçük damlacıklar halinde sıcak hava bulunan kabine püskürtülmesidir. Kabin içerisinde kurutma gazı olarak yaygın şekilde azot ya da inert gazlar kullanılmaktadır. Kabin içerisinde sıcak hava nedeniyle çözücü uzaklaştırılmakta ve mikrokapsül oluşturulmaktadır.
Soğutarak kurutma tekniği prensip olarak püskürterek kurutma ile aynıdır. Kurutma işlemi sıcak hava yerine soğutularak yapılır.
Döner disk metodu ekstrüder, püskürterek kurutma ve santrifüj yöntemine oldukça benzemektedir. Çekirdek materyali, kabuk formulasyonu içerisinde dispers halde birlikte döner disk üzerine beslenir. Diskin kenarında kabuk materyali ile fırlayan çekirdek materyali, kabuk materyalinin soğutulup katılaşmasıyla kapsül içerisine hapsedilir.
İn-situ polimerisazyonu ara yüzey polimerisazyonuna benzerdir. Burada çekirdek malzemenin bulunduğu kapta reaktif madde bulunmamaktadır. Polimerizasyon sadece sürekli fazda ve dispers çekirdek materyali ile sürekli fazın oluşturduğu ara yüzeyin, sürekli faz kısmında gerçekleşir
Koservasyon metodunda çekirdek materyali polimer çözeltisi içerisinde dispers haline getirilir. Polimer çözeltisinin çözülebilirliği, karıştırılırken sıcaklığın düşürülmesi, pH’ın değiştirilmesi v.b yöntemlerle faz ayrımı gerçekleştirilerek kabuk materyali oluşturulur.
Kompleks koaservasyonda ise farklı yüklere sahip iki kolloid kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Hidrofilik kolloidin sulu çözeltisi hazırlandıktan sonra ortama farklı yükteki ikinci kolloid ilave edilmektedir. İkinci kolloidin ilavesinden sonra kolloidler çekirdek madde etrafında toplanmaktadır. Böylece kompleks koaservasyona göre mikrokapsülasyon gerçekleşmektedir.
Ara yüzey polimerisazyonu iki faz arasındaki yüzeyde meydana gelir. Bu işlemde genellikle iki reaktif monomer kullanılmaktadır. Ara yüz polimerizasyonu ile mikrokapsül eldesinde reaktif monomerlerden biri ve kabuk malzeme bir çözgen içinde çözülmektedir. Diğer reaktif monomer de farklı bir çözgen içinde çözülmektedir. Ardından bu iki dispersiyon karıştırılır ve iki sıvı fazın ara yüzeyinde monomerlerin birbiri ile reaksiyona girmesiyle dispers fazı hapsedecek şekilde film oluşur.
Akışkan yatak yönteminde temel işlem adımları; kabuk malzemenin çözülmesi, kor (çekirdek) partiküllerin akışkan hale getirilmesi ve son olarak kor partiküllerin kaplanmasıdır. Bu yöntemde toz halindeki kor madde akışkan yatak kullanılarak sıcak bir gaz içinde süspanse edilir. Ardından süspanse olan kor partiküllerin üzerine kapsül çeperini oluşturan çözelti halindeki kabuk malzeme püskürtülür. Son olarak çözücü uzaklaştırılarak kabuk maddenin çekirdek materyalini kaplaması sağlanır.
Çeşitli kabuk ve kor malzemeler kullanılarak tekstil materyallerine; yıkamaya karşı dayanıklı olan anti-bakteriyellik, böcek kovuculuk, güç tutuşurluk, koku yayınım gibi özellikler kazandırılabilir. Ayrıca faz değiştiren malzemelerin mikrokapsüllenerek tekstil mamulüne aktarılması sonucu termal regülasyon sağlayan ürünler, bitkisel özlerin mikrokapsüllenmesi ile yara iyileştiren, ağrı azaltan kumaşlar, koku veren, hidrofob, böcek savar, güç tutuşur kumaşlar ve biyosensör içeren maddelerin mikrokapsüllenmesi ile de koruyucu giysiler üretilebilmektedir. Tekstil yüzeyine kazandırılmak istenen etkiye göre etken madde katı, sıvı veya gaz halde kapsül içi malzemesi olarak kullanılmaktadır.
REFERANS
Eyüpoğlu, Ş., Kut, D., Mikrokapsülasyon Teknolojisi ve Tekstil Sektöründe Kullanımı, Araştırma Makalesi, 2015
Genç, E., Tekstil Uygulamaları İçin Fonksiyonel Duvarlı Mikrokapsül Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2016
Özerdem, B., Ev Tekstilinde Kullanılacak Materyallerde Multifonksiyonel Özellik Sağlayacak Mikrokapsül Hazırlanması ve Uygulanması, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa, 2011