Farklı kondenzasyon derecelerine sahip sentetik tanenlerin sentezlenmesi ve tabaklama yeteneklerinin incelenmesi

Abstract

Sentetik tanenler çok uzun yıllardır deri üretiminde özellikle deriyi doldurma ve bitkisel tanenlerin performansını artırma amaçlı olarak kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda kromsuz derilere olan talebin artmasıyla beraber tabaklama işleminde de kullanımı önemli derecede artış göstermiştir. Bundan yola çıkarak tez çalışmasında Fenol/Üre/Formaldehit çıkış maddesi olan sentetik tanenleri farklı mol oranları kullanılarak sentez denemeleri gerçekleştirilmiştir. Bu denemelerde sıcaklık, su miktarı, fenolün sülfonlama derecesi, polimerizasyon sıcaklığı ve süresi, pH gibi parametreler çeşitlendirilerek yapılan çok sayıda deneme yapılmış ve en uygun sonucu veren koşullar optimize edilmiştir. Ardından optimizasyon çalışmalarında elde ettiğimiz bilgilerden yola çıkarak başarılı sonuç veren reaksiyon koşulları altında, beş farklı teorik kondenzasyon derecesine sahip sentetik tanen örnekleri büyük ölçekli olarak üretilmiştir. Üretilen nihai sentetik tanenlerin çeşitli fiziksel özellikleri incelenmiş, yapıları FTIR spektroskopisi, molekül ağırlıkları ise GPC ile analiz edilmiştir. Elde edilen sentetik tanenler koyun derilerinin tabaklamasında tek başına tabaklayıcı olarak kullanılmış, tabaklama yetenekleri ile derilere verdiği diğer özellikler araştırılmıştır. İşlenmiş tüm deriler fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Yaş işlemleri tamamlanmış olan derilere (TS EN ISO 2589 (2016)), büzülme sıcaklığı tayini (TS EN ISO 3380 (2016)), kopma dayanımı ve uzama tayini (TS EN ISO 3376 (2020)), hızlandırılmış yaşlanma ile renkte değişim testi (TS EN ISO 17228 (2015)) uygulanmış, UV ışını ve sıcaklık altında yaşlanma davranışı ve renkteki değişimleri incelenmiş, ayrıca serbest formaldehit içerikleri de (TS EN ISO 17226-1 (2021)) analiz edilmiştir. Elde edilen bulgularda sentetik tanenlerin çok iyi bir tabaklama yeteneğine sahip olduğu görülmüştür. Nitekim tüm derilerde 70 °C'nin üzerinde büzülme sıcaklıkları tespit edilmiştir. Ayrıca sintanların derilere iyi bir dolgunluk kazandırdığı, yüksek beyazlıkta deriler elde edildiği de gözlenmiştir. Sintanların teorik olarak hesaplanan kondenzasyon dereceleri arttıkça derilerin kalınlıklarında ve büzülme sıcaklıklarında da oransal olarak artış görülmüştür. Derilerde yapılan mekanik testler sonucunda derilerde olumsuz bir durum veya mekanik dayanımlarda zayıflama tespit edilmemiştir. Bununla birlikte ticari sintan ile üretilen deriye kıyasla kopma dayanımının olumsuz etkilenmediği, uzamanın ve yırtılma dayanımının bir miktar azaldığı görülmüştür. Yaşlandırma sonrası yapılan renk ölçümlerinde deri renginin beyazlığını daha iyi koruduğu ve yaşlandırma testinden ticari sintana göre daha az etkilendiği tespit edilmiştir. Derilerde yapılan serbest formaldehit analizi sonrasında derilerin formaldehit içeriklerinin istenen sınırlar dahilinde olduğu, formaldehit mol oranındaki artış ile oransal olarak bir miktar artış gösterdiği de belirlenmiştir. Sonuç olarak üretilen sintanların tabaklama, doldurma özelliklerinin çok iyi olduğu, yaşlanma dayanımı yüksek beyaz renkli, serbest formaldehit içeriklerinin limit değerler içerisinde olan deriler elde edildiği tespit edilmiştir. Sintanların kondenzasyon derecesindeki artışın belli bir noktaya kadar derinin dolgunluğunu ve büzülme sıcaklığını arttırdığı, daha ileri seviyelerdeki kondenzasyon derecesinin ise büzülme sıcaklığına etkisi olmadığı, derinin tutumunu bir miktar sertleştirdiği görülmüştür. Bununla beraber tez çalışmasının, sintanların üretimi konusunda ileride sanayiye katkı sağlayacak bir bilgi ve deneyim kazandırması açısından üniversitemiz, bölgemiz ve ülkemize faydalı olduğu sonucuna varılmıştır.

Synthetic tannins have been used in leather production for many years, especially for the purpose of filling the leather and increasing the performance of vegetable tannins. Especially in recent years, with the increase in demand for chrome-free leather, its use in tanning has increased significantly. Based on this, synthesis experiments were carried out by using different mole ratios of synthetic tannins, which are Phenol/Urea/Formaldehyde starting materials. In these trials, many parameters were tested by varying parameters such as temperature, water amount, sulfonation degree of phenol, polymerization temperature and time, pH, and the conditions that gave the most suitable results were optimized. Then, based on the information we obtained in the optimization studies, synthetic tannins with five different condensation degrees were produced on a large scale. Various physical properties of the final synthetic tannins produced were investigated, their structures were analyzed by FTIR spectrometer and their molecular weights were analyzed by GPC. Synthetic tannins with different theoretical condensation degrees were used as sole tanning agent in the tanning of sheepskins, and their tanning abilities and other properties of leathers were investigated.All processed leathers have been subjected to physical tests. These tests are as follows; Determination of thickness (TS EN ISO 2589 (2016)), Determination of shrinkage temperature (TS EN ISO 3380 (2016)), Determination of tensile strength and elongation (TS EN ISO 3376 (2020)), Color change test with accelerated aging (TS EN ISO 17228 (2015)), aging behavior and changes in color after exposure to UV light and temperature, free formaldehyde content of the leathers (TS EN ISO 17226-1 (2021)).In the obtained findings, it was seen that synthetic tannins had a very good tanning ability. As a matter of fact, shrinkage temperatures above 70 °C were detected in all leathers. It has also been observed that syntans gave good fullness to the leathers and white leathers are obtained. As the theoretical degree of condensation of syntans increased, a proportional increase was observed in the thickness and shrinkage temperature of the skins. As a result of the mechanical tests performed on the leathers, no adverse conditions or weakening in the mechanical strengths were detected. However, it was observed that the tensile strength was not adversely affected compared to the leather produced with commercial syntan, and the elongation and tear strength were slightly reduced. In the color measurements made after aging, it was determined that the skin color preserved its whiteness and was less affected by the aging test than commercial syntan. After the free formaldehyde analysis on the leathers, it was determined that the formaldehyde contents of the leathers were within the desired limits, and it increased proportionally with the increase in the formaldehyde molar ratio. As a result, it has been determined that the tanning and filling properties of the syntans produced were very good, white coloured leathers with high aging resistance were obtained. The level of free formaldehyde content in the leathers were found to be within the limit values. It has been observed that the increase in the degree of condensation of syntans increases the fullness and shrinkage temperature of the leather up to a certain point, while the degree of condensation at higher levels has no effect on the shrinkage temperature and slightly hardens the handle of the leather. However, it has been concluded that the thesis study is beneficial for our university, our region and our country in terms of providing knowledge and experience that will contribute to the industry in the future on the production of syntans.