Teknolojik gelişim ve de çevreyi bilincinin armasına paralel olarak yeni ürünler,yasamalar ve trendler oluşturmak gerekli olmuştur. Sonuç olarak günümüz liflerine ek olarak yeni özellikler kazandırılmış ve atık yükü daha az olan ürünler geliştirilmeye başlanmıştır. Lyocellin de daha iyi alternatif olması için çalışılmaktadır. İlk lyocell lifi İngiltere’de Couraulds pic. Tarafından elde edilmiştir. O dönemde aynı zamanda başka şirketler de bu konu üzerinde çalışmalar yapıyordu.

1989 yılında BISFA’ya göre organik çözgenin eğirme prosesinden geçmesi ile elde edilen selüloz esaslı lifler Lyocell ismini almışlardır. Burada organik çözgenden kastedilen organik kimyasallar ve de sudur. Bu liflerin marka adı “ Tencell ” olup, İngiliz firması bunları üreten tek olmasına rağmen, Avusturya’nın Lenzig firması “ Lenzing Lyocell ” adıyla, Hollanda’nın Akno Faser firması ise kendi varyasyonlarıyla çalışmalarda bulunup,
“ Newcell ”adıyla üretim yapmaktadır. Ayrıca Almanya’nın “ Thüringisches İnstütüt für Textil und kunsstoff Forschung ” ( TITK ) firması ise “ Alceru ” adlı kendi liflerini üretmektedirler ancak, yaklaşık on yıl geriden takip etmektedirler.

Lyocell üretimi daha önceki viskon rayın üretim prosesine benzer özelliklere sahiptir. Buradaki ham materyal odun özü olup, okaliptus ağacının kullanılmaması içinde hiçbir gerekçe yoktur. Bunlar büyük ormanlarda yetiştirilip,kesilip,tekrar tekrar dikildiğinde çevresel olarak da kabul edilebilirdir. Bu işlemler için seçilen üretim alanları genelde besin tarımına uygun olmayan yerler olmalıdır.

Çözgen (N-MetilMorfoline-N-Oksit ):
Lyocell üretiminde kullanılan NMMO adlı çözgen kimyasal metodlardan öte fiziksel olup, selülozu çözmeye dayanmaktadır. Proseslerde kimyasal kullanılmadığı için; %98 oranda geri kazanım olmakla beraber,tekrar kullanım da söz konusudur. NMMO’nun %60 denge konsantrasyonuna kadar suyu çabucak absorbe edebilen yapısı vardır. ,bu çözgenin bazı problemleri olmasına rağmen, bunlar kimyasal mühendislik çalışmalarında ısısal stabilite kullanılarak aşılmıştır.

Tencell Metodu :

Eş zamanlı su buharı ve yoğun kesim altında sıcak NMMO odun özünü çözer. Bu üretim biçimi çok temiz olup, çok viskoz olan çözelti sulandırılmış çözelti içerisine ekstrude edilir. İşte bu banyo daha sonra yıkanıp,kurutulan liflerin aminoksidlerini ayırır. Bu çözgen eğirme ve yıkamadan ayrılıp,geri kazanılır. Saflaştırıldıktan sonra konsantrasyonu tekrar ayarlanır ve ana işlem için tekrardan beslemeye gönderilir. Etkin çözgen geri kazanımı maliyeti düşürmek ve de başarılı proses için anahtar kriter olup, lifler dairesel kesite sahip filament ve stapel halde üretilebilirler. Lenzig, Couraulds gibi firmalar NMMO’yu çözgen olarak kullanmaktadır.Özden life kadar konvensiyonal viskoz rayon sistemine göre daha kısa bir rota izlenmekte olup, buradaki temel fark rejenerasyonda gözlenmektedir. Lyocell düz bir şekilde sulu çözeltiden ekstrude edilip,su banyosuna rejenere edilirken Tencell ve Newcell banyoya girmeden önce hava boşluğundan geçer.

Lyocell’in Özellikleri :

Çözgen eğirme prosesi ile mükemmel dairesel enine ketse sahip lifler üretilebilir. Buradaki pürüssüz yüzey yapısı; kohezif özellikleri ve lifin proses performansını etkilemektedir. Lyocell diğer selülozik liflere nazaran daha fazla mukavemete sahiptir. Bu karakteristik daha ince lif ve hafif kumaş üretimine olanak sağlamaktadır. Ayrıca bu liflerin yaş mukavemetleri de kuru mukavemetlerinden pek aşağı kalmamaktadır. Diğer lifler ile karıştırıldığında ise onlarında görünüm ve tutum performansına katkı yapmaktadırlar. Yüksek mukavemetlerine bağlı olarak Lyocell’de bazı olumsuzluklar da olmaktadır. Kumaşlar pek çok mekanik ve kimyasal bitim işlemi görmektedir. Lifler konvensiyonal selülozik boyalarla boyanabilmektedir. Sonuçlar epey etkili olmakla birlikte boya alımı da yüksek olup, tutum da iyi olmaktadır. Bunun yanı sıra konfor da daha iyidir.


Güç Tutuşurluk :

Pek çok tekstil mamülü için güç tutulurluk arzu dilen bir özelliktir. Sentetiklerde eğirme öncesi veya sonrası gerçekleştirilebilir. Viskozlarda ise güç tutuşurluk kazandırıcı kimyasallar genelde eğirmeden önce eklenmektedir. Bu yaklaşım viskoz proses kimyasından dolayı pek çok probleme yol açmaktadır.Burada yüksek alkali viskoz stabil ve durgun olup, diğer işlemler ile ekstrakte edilmemeli, ve kimyasal değişime uğramamalıdır. Dahası eklenen materyal işlemlerle karışmamalıdır.Örneğin; düze delikleri yıkanması gibi sorunlar olabilir.

Dayanıklı Güç Tutuşurluk Maddeleri :

Selülozda kullanılan iki tane güç tutuşurluk maddesi vardır:

1) Pyrovatex ( Ciba )
2) Proban ( Albright & Wilson )

İkisinde de dayanıklı polimerik formlar üretimi için nitrojenle ilişkiye giren organofosfor içeren moleküller bulunmaktadır. Alev; kumaş yüzeyi veya kenarına etkidiğinde bu maddeler kontak bölgesindeki sıcaklığı düşürmektedirler. Böylelikle aleve maruz kalındığında bariyer rolü oynayarak,zayıflama olsa da hemen yanmayı engellerler. Ayrıca güç tutuşurluk işlemi daha sonra yapılan yıkama-temizlemeden bağımsız olarak devamlı etkindir.Sadece yıkamada hipoklorit ağartmasında eğer antiklor ( sodyumbisülfit ) kullanılmıyorsa bu güç tutuşurluk bitim işlemini yok ederek, etkisiz hale getirir. Bu araştırma Pyrovateks’in Lyocelle verildiğindeki etkileri incelemektedir.

Pyrovatex CP fosfoamid olup, kullanıldığında dimetilfosfonopropiyonamid molekülünde selülozun tekrar ünitesine C( 6 ) pozisyonundan bağlanmayı sağlar. Bu bağlar normal yıkama koşullarında ayrılmaz ancak ağartma gibi bazı durumlarda bunlar ayrılabilmektedirler. Bu yüzden dikkatli işlem yapılmalıdır. Pyrovateks CP yeni dimetilfosfonopropirion mid temeline bağlı olup, yapısında fosfor içermektedir. Bu reaktif türler selüloz zincirindeki anhidroglukopronozitin C (6) hidroksil gruplarıyla reaksiyon gösterirler. Bu selülozun ısısal ayrışmasında ana yakıt formundaki levglukosanun oluşumunu engellemektedir.

Doğal Güç Tutuşurluk Maddeleri :

FR selülozun güç tutuşur tekstil sektöründeki ilişkisini tam anlamıyla anlamak için genelde uygun olan diğer FR kumaşları göz önüne almaktır. Bu konudaki diğer bulgulara göre bu lifler arası ilişkiyi formülize edebiliriz.

BUHARLAŞTIRILMIŞ SU SUSU
Temizleme
Sulu Aminoksid
Yıkama
Karıştırma
Sıcak Eritme
Filtreleme
Eğirme
Stapel Lif ya da Tow
Kurutma
NMMO
GERİ KAZANIM
Öz



Tutuşmaya Dayanıklı Lifler :

Genelde 600ºC ‘nin üzerinde tutuşan liflerdir. Normal amaçlarda modifie edilmemiş lifteki pek çok özellikte göz önünde bulundurulmaz. Örneğin güç tutuşurluk sağlayan PES ve viskon çeşitleri bu gruba girmektedir. Aleve ve yüksek sıcaklığa dayanıklı (600ºC ‘ye dayanan ) , piroliz ve tutuşmaya dayanıklı liflerdir.

Bu lifler termoplastik ve termoplastik olmayan olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. FR PES ve modakrilik gibi termoplastik olan organik materyaller ısı kaynağına yaklaştığında yanmazlar ancak eriyip, küçülme eğilimi gösterirler. Termoplastikler sıcak sıcaklık ve basınçtan dolayı deformasyon göstermelerine rağmen kimyasal bir değişim göstermez. Ayrıca deformasyon sık sık tersinme eğilimi gösterir. FR Selüloz ve FR yün gibi termoplastik olmayan organik materyaller ise erime veya küçülme göstermezler. Bu yüzden bariyer yaratımı materyali ısı kaynağından korumaktadır.

Alevin etki alanında kullanılan kumaşlarda ısı koruyucu ve bariyer ürünlerin hem ateş hem de ısı dayanım özellikleri bulunmaktadır. Termoplastik liflerde ateşe dayanım olup, ısı dayanımı olmayanlar, termoplastik olmayan lifler ile karıştırılmak suretiyle ya da kaplama metodu ile erimeden korunabilir. Tüm ısıya dayanıklı lifler güç tutuşur olmasına rağmen tüm güç tutuşurlar ısıya dayanıklı değildir. Güç tutuşurluk işlemi görmüş olan tekstiller ısı kaynağına yaklaştığında hemen tutuşmayan materyallerdir. Örneğin FR PES ve FR Akrilik gibi…FR selüloz, FR yün gibi ama ısı dayanımına sahip olan tekstiller ise yüzeyi ısı kaynağından koruyan materyallerdir ve bunlar genelde proseslerde zarar görürler.

Yüksek ısılı ve yüksek performanslı lifler birbirleriyle karıştırılmamalıdır. Bunların performans kriterleri farklı olup, yüksek performanslı lifleri tanımlamak çok zordur çünkü bu özelliklere ve kullanıma göre değişim göstermektedir. Genelde bu tanım, ateşe, yüksek sıcaklıklara, basınca,bazı çözgenlere ve kimyasallarla karşı yüksek dayanım gösteren lifler için kullanılmaktadır. Ayrıca tıbbi tekstiller,modifiye tekstiller gibi bazı özel durumlar için dizayn edilmiş lifler için de kullanılmaktadır.

Genellikle yüksek ticari performanslı lifler konvensiyonel yüksek hacimli lifler ile kıyaslandığında pek çok konuda inanılmaz fark yaratır. Carlson Etal’e göre bunların ikisi ;

1) Doğal güç tutuşurluk
2) 250 ºC gibi yüksek sıcaklıklara dayanım.

Bu özelliklere ilave olarak buruşmazlık gibi özellikler de gösterirler. Bu liflerin yüksek performansları spesifik kullanım ve fiyatlara da yansımaktadır.

Güç tutuşurluk Deneyleri :
Güçtutuşur Lyocell lifi aktif yardımcı maddelerin bazı nicelikleri azaltılarak da üretilebilir. Pamuk gibi selülozik yapıda güç tutuşurluk standart formülasyonu ;
Pyrovatex CP => Güç tutuşurluk maddesi
Fosforik asit => Katalizör
Lyofix MLF => Crosslink Maddesi
Tinovatin => Islatıcı

Başarılı bi reçetenin standart formülasyonunda ; Pyrovatex CP %15 , Lyofix %1 , ve %29’dan daha az LOI değeri veren sıfır Tinovatin bulunur
Pyrovatex CP %32 , Lyofix %8 , %2 Fosforik asit, 0,1 Tinovatin formülasyonu ise oda sıcaklığında 5s işlem gördükten sonra 160 ºC’de 3 dakika işleme sokulur. Lyocell’in kabul edilebilir güç tutuşurluğu; ( %1P) FR pamuğa ( %2 )’ e konan güç tutuşur kimyasalların yarısı konduğunda elde edilmektedir.
Bu araştırmalar sonunda FR Lyocell lifinin 50 yıkama ve kurutma döngüsüne dayandığı gözlenmiştir. Ayrıca LOI > %26 ve %1 fosfor içermektedir.

Maddeler Pamuk (%) Yün (%)
Pyrovatex CP 32 15
Lyofix MLF 8 1
Catalyst CP 2 0,5
Tinovatin 0,1 -
LOI Değeri 28 >29
Fosfor İçeriği 2 1
Lyofix MLF; Ciba ürünü olup, hegzametilol melamin içerir.
Catalyst CP; ortofosforik asit
Tinovatin ; non-iyonik ıslatıcıdır.



Filament gerilim testleri, kırılganlık üzerinde de çalışmalar yapılmıştır. Burada gerilim özelliklerinin işlem görmemiş lyocelle göre max. %20 gerilim kaybı olmalıdır. FR Lyocell lifi Pyrovatex CP, Lyofix MLF ve Kataliyst CP kullanılarak yapılır ancak yüksek kırılganlık buradaki en büyük problemlerden biridir.
Gerilim performansını arttırmak için pek çok araştırma yapılmaktadır. Pamukta yapılan benzer araştırmalar pek başarılı olmayışına rağmen Lyocellin yeni bir lif oluşu,kendine has yapısı ve performanslarından dolayı bu konuda araştırmalar devam etmektedir. Ayrıca sonuçlar yeni araştırmalar yapılmasını tetikleyip, cesaretlendircek kadar da umut vericidir. Standart formulasyonda; Pyrovatex CP ile yeni reçine ve katalizör değişimi yapıldığında çapraz bağların arasını arttıran özellikler sağlanıp, aynı koşullar ve konsantrasyonlar altında LOI > %30 ve yüksek gerilim özellikleri işlem görmemiş Lyocell değerlerinden pek farklı olmamaktadır. Bunun yanı sıra çeşitli kimyasallardan dolayı sararma veya tutum farkları da görülmemektedir.%30 LOI’den büyük değere,çok iyi gerilim özelliklerine sahip, beyazlık ve tutumu iyi olan Lyocell lifleri elde edilmiştir. Ayrıca araştırmamız gösteriyor ki endüstriyel yıkama presodürleri, boyanabilirlik,iyi ışık haslıkları liften kumaş üretmekte Lyocellde mevcuttur.Ayrıca standart Pyrovatex reçine formülleri kullanılarak güç tutuşur Lyocell lifleri elde edilebilmektedir.(standart dayanımları geçen ve buna karşın çok az mukavemet kaybı olan kabul edilebilir ürünler üretilebilir).Güç tutuşur Lyocell liflerinin gelecekte de kullanımı artacaktır.