SELÜLOZ ELYAFI BOYAMA TEKNİKLERİ ve REAKTİF BOYAMADA SON YENİLİKLER

Yazan:M. Güven Güldoğan

Selüloz

* Selüloz,Anselm Payen tarafından, bitki hücrelerinin duvarlarına sıkça bulunan bir madde olarak ilk kez 1838 tanımlanmıştır. Neredeyse en saf haliyle bugün bildiğimiz pamuk bitkisinde %94 oranında selüloz bulunmaktadır. Selüloz aynı zamanda bazı bakteriler tarafındanda üretilen bir karbonidrattır.

* Pamuk bitkisi dışında ayrıca rejenere selüloz adını verdiğimiz günümüzde üretilen, selüloz asetat , rayon , lyocell, tencel, cupra elyaflarıda farklı işlemler sonucunda üretilen birer selülozdür.

* Bir maddeyi boyamadan önce, onun yapısını bozacak olan fiziksel ve kimyasal koşulların limitleri konusunda bilgi sahibi olmak gerekir.

Selülozun Boyanması

* Pamuk ve genel olarak selüloz elyafı;

– Direkt (substantif), – Küp,

– Kükürt, – İndigo, – Naftol, – Pigment

– Reaktif,

boyarmaddeleri ile renklendirilirler.

Boyamada Kullanılan Yardımcı Ölçü Aletleri

1. Ph metre

2. Termometre

3. Terazi

4. Renk Spektrofotometresi

5. Nem Ölçer

6. Bome metre

7. Redoks Potansiyeli Ölçer

8. Viskositemetre

9. Zaman Saati

10. Hız Ölçer

11. Piriyometre

Selüloz Elyafının Boyanma Adımları

* Liflerin Kolay nüfus edilebilen amorf ve kabaran bölgelerine suyu girmesi ve bu bölgelerin şişmesi

* Boyarmadde moleküllerinin ve agregatların lif yüzeyine adsorbsiyonu

* Boyarmadde moleküllerine ve küçük agregatların liflerin içerisine (kolay nüfuz edilebilen bölgelerine) difüzyonu

* Boyarmadde moleküllerinin lif içinde fiksajı

Sübstantivite Kavramı ve Sübstantiviteyi Etkileyen Faktörler

Substantivite:

Geçerli olan boyama şartları altında, boyanın boya banyosu ve elyaf arasındaki dağılma özelliğinin ölçüsüdür.

Bu sebeple substantivite anlık bir durumdur ve boya, boya banyosu, sıcaklık ve elyaf gibi bazı parametrelerden etkilenir. Bu parametreler genel olarak şunlardır.

* Boyanacak elyaf türü

* Boyarmadde sınıfı

* Kimyasal maddeler ve yardımcı maddeler.

* pH değerinin boyama prosesi süresince değişimi

* Flotte oranı

* Boyama Sıcaklığı

* Elektrolit Konsantrasyon

Sübstantivite, Troika ve Boyarmadde Trikonomisi benzerliği

Resimde görülen atların her birinin, reçetemizdeki bir boyarmaddeyi temsil ettiğini düşündüğümüzde, atların eşit hızlarda koşmamasının doğuracağı olumsuz sonuç, boyarmaddelerin elyafa olan ilgilerinin ve yürümesinin eşit olmaması sonucunda oluşan olumsuz sonuca benzetile bilinir.

Trikonomide kullanılan boyar maddelerin elyafa olan ilgisi (sübstantivitesi) eşit olursa boyama düzgün olur.

Örneğin Sübstantivite reaktif boyamayı etkileyen faktörlerden biridir.

Dİ̇REKT (Sübstantive) BOYARMADDELERLE PAMUĞ̆UN BOYANMASI

Direkt boyarmaddelerle boyama, özellikle açık tonlarda önemlidir. Direkt boyarmaddelerle boyamada boyarmadde seçimi ; nüans, boyama hızı, çektirme derecesine göre yapılır. Boyamaya etki eden en önemli faktörler; – Zaman, – Temperatür, – Tuz Konsantrasyonu’dur.

Direkt boyarmaddeler, anyonik yapıda ve suda çözünen boyarmaddeler olup, selüloz esaslı elyafı nötral veya kalevi ortamda, bir elektrolit (tuz) beraberliğinde (sodyumklorür gibi), kaynama temperatüründe boyarlar.

Direkt boyarmaddelerle çalışılırken yumuşak sıcak su kullanılmalıdır, çünkü sert su çökelek oluşumuna neden olur. Boyamalar bazik veya nötr ortamlarda yapılır. Boyama koyuluğuna göre flotteye eklenilen maddelerin yüzdelerinde değişme olur.

Direkt boyarmaddelerin çözülmesi; önce gerekli boyarmaddeyi yumuşak sıcak su ile pasta haline getirilir,

daha sonra karıştırarak kaynar su ile çözülür ve bir müddet kaynatılır. Direkt

boyarmaddelerde çözme işleminin özenle yapılması, haslıklar üzerinde önemli rol oynar.

Direkt boyarmaddelerle çektirme, yarı ve tam kontinü metodlarla boyama yapılabilinir.

KÜP BOYARMADDELERİYLE PAMUĞUN BOYAMA

Küp boyarmaddeleri çözünmeyen pigmentlerdir. Ancak kuvvetli bir indirgen madde, örneğin; alkali (sodyumhidroksit gibi) içerisinde çözünmüş hidrosülfit kullanılarak suda çözünür hâle getirilirler. Kumaş bu çözeltiye daldırılır. Bunu izleyen adımda açık hava ile temas ya da bikromat gibi yükseltgeme banyoları içine daldırılarak boyarmadde tekrar çözünmez hale gelerek, lifin bir parçası gibi yapı kazanır.

Küp boyarmaddeleri; toz, pasta ve dispersiyon halinde mevcuttur.

Küp Boyarmaddelerle Boyama¬da Önemli Faktörler

1- Redüksiyon kolaylığı, 2- Löyko (Leuko) küp formunun kolay çözünmesi, 3- Selüloza doğal afinite, 4- Çektirme derecesi ve hızı, 5- Boyama temperatürü, 6- Boya banyosu alkaliliği, 7- Reoksidasyon (tekrar oksitlenme) kolaylığı, 8- Hidroliz, aşırı redüksiyon ve aşın oksidasyona kimyasal stabilite, 9- Geciktirme ve çektirme maddelerinin etkisi, 10- Ard muamelelerin etkinliği.

KÜKÜRT BOYARMADDELEṘİYLE PAMUĞ̆UN BOYANMASI Kükürt boyarmaddelerinin tekstil mamulüne aplikasyonu sodyumsülfür( zırnık 1:3) çözeltisinde indirgenmiş halde (suda çözünür durumda) yapılır. Lif içine difüzyondan sonra boyarmadde kimyasal oksidasyon veya hava pasajı ile çözünmez formuna oksitlenir. Normal Kükürt Boyarmaddeleri ile Boyama Kükürt boyarmaddeleri normal halde suda çözünmezler. Sudkostik ve sodyumsülfür yardımı ile çözünür hale getirilmeleri gerekir. (Zırnık değersizdir. Zırnık koklatmam deyimi bu nedenle

kullanılır) Boyama yüksek sıcaklıkta, bazik ortamda, tuz niceliği fazla ortamda yapılır. Bu da, boyarmaddenin kumaşın içine nüfuziyetini kolaylaştırır. Boyamadan sonra, oksitleme öncesi mamul, fazla boyarmadde ve kimyasalların uzaklaştırılması için ara durulamadan geçirilir. Kumaş önerilen oksitleme reçetesine göre, örneğin, potasyumbikromat ve asetik asit kullanılarak oksitlenir. Oksitleme işlemi dikkatlice yapılmalıdır. Çünkü, eksik (yetersiz) oksitleme nedeni ile boyar-maddenin nüfuzu gecikebilir. Oksidasyon, kükürdü sülfürik aside de dönüştürebilir ve böylece kumaş zarar görür. Pamuğun kükürt boyamadan önce mcrserizasyonu, boya verimini % 30 – 40 arttırmasına neden olduğu için çok avantajlıdır. Emdirme yöntemi ile boyama mümkün olduğu halde, kükürt boyarmaddelerinin hemen hemen tümü çektirme yöntemi ile aplike edilmektedir. Kontinü çalışmalarda dezavantaj şudur: Kükürt boyarmaddelerinin çözünür halde kalması için ısıtılması gerektiğinden ve temperatür arttıkça, boyarmadde alımı artacağından farklı boyama tonu ortaya çıkar. Koyu tonlarda bu zor fark edilir. Kükürt boyarmaddeleri ile çektirme yöntemine göre boyama: Kükürt boyarmaddeleri haspel, jigger, aparat ve levent boyamada uygulanabilmektedir.

İNDİGO BOYARMADDELERİ İLE PAMUĞUN BOYANMASI

İ̇ndigo boyama için, önce boyarmadde indirge¬nerek suda çözünür hale getirilir. Bunun için; – İ̇ndigo boyarmadde alkol ve sıcak su ile pasta haline getirilir, – Daha sonra sudkostik (38°Be) ve karıştırılarak hidrosülfit ilave edilir, – 50-60 °C’de 1/2 saat küpleme yapılır. Küplemenin yeterli düzeyde olup olmadığı, küpe bir cam plaka sokularak anlaşılır. Cam plakadan akan sıvının berrak sarı renkten yeşile dönmesi için 12-15 saniye süre geçmelidir. Renk tam sarı değilse ve yeşile dönme süresi daha kısa ise, bir miktar daha hidrosülfit ilave edilmelidir. Hidrosülfit ve sudkostik miktarının ayarlanması önemlidir; – Azında yeterli küpleme olmaz, – Aşırısında ise, fazla küpleme sonucu lifler tarafından alınması azalır ve çizgili bir boyama ortaya çıkar. Sudkostik fazlası da boyamanın renk tonu ve düzgünlüğünü olumsuz etkiler. Küplenmiş boyarmadde; – Su, – Sudkostik, – Hidrosülfit, – Dispergatör maddesi içeren flotteye ilave edilir. Bazı markalarda tuz ilavesi boyarmaddenin alınmasını arttırır. Yüzeyde toplanan pigment tabakası alındıktan sonra boyamaya başlanır. Flottede sudkostik konsantrasyonu yetersiz ise, boyama mat ve düzgünsüz olur. Aşırısı da boya alımını yavaşlatır.

Boyama 20-25 °C’de birkaç kez boya banyosuna daldırma şeklinde gerçekleştirilir. Boyamadan sonra asitle nötrleştirme yapılmaz. Çok iyi bir şekilde durulama yapılır ve mamul kurutulur. İndigo boyarmaddeleri, indirgenmiş durumda da bulunmaktadır. Bu takdirde, ayrıca bir ana küpte küpleme yapılmadan doğrudan boyama flottesine katılır. İ̇ndigo boyama, genellikle çözgü halindedir.

İNKİŞAF (NAFTOL) BOYARMADDELERİYLE PAMUĞUN BOYANMASI Azoikdiazo komponenti ve kenetleme komponentinin kumaş üzerinde kenetlenerek çözünmez renkler oluşturulur. İ̇nkişaf boyarmaddelerinde, istenen haslıklara uygun olarak seçilen azoik kenetleme komponenti ve istenen rengi sağ̆layacak azoik diazo komponenti seçilir. Uygun kombinasyon sayısı sınırlıdır. Boyama dört aşamada gerçekleştirilir; – Naftolatla zeminleme, – Ara muamele, – Diazonyum tuzuyla muamele ve naftolatla diazonyum tuzunun kenetlenmesi, – Ard muamele. İnkişaf Boyarmaddeleriyle Çektirme Metoduna Göre Boyama Bu boyarmaddelerle boyamada, kumaş önce naftolle doyurulur, yani, naftol liflere emdirilir. Daha sonra diazolama komponenti kenetlenerek, lif üzerinde çözünmez naftol boyarmadde-si oluşturulur.

İnkişaf Boyarmaddeleri ile Kontinü Metodla Boyama Kontinü naftol boyamada işlem sıraları; – Zeminleme flottesi ile emdirme (AF % 70-80), – Hava pasajı, – İnkişaf flottesi ile emdirme, – Buharlama,

– Sıcak durulama, – 2 tekne sıcak sabunlama, -Soğuk durulama.

PIGMENT BOYARMADDELER ve PAMUĞUN PİGMENT BOYARMADDELERLE BOYANMASI Pigment boyarmaddeleri özellikle baskıda gittikçe önem kazanan bir boyarmadde sınıfıdır. Boyamada kullanımları sınırlı olmakla birlikte pad-dry yöntemiyle son yıllarda oldukça başarılı boyamalar yapılmaktadır. Pigment boyarmaddenin özellikleri Bunlar genel olarak, suda ve organik solventlerde çözünmezler, tekstil liflerine afiniteleri yoktur. Bu nedenle, diğer boyarmaddelerden farklı bir renklendirme tekniği kullanılarak tekstil mamulüne aktarılırlar. Genellikle pamuklu ve sentetik liflerden yapılmış kumaşlar ve bunların karışımları için kullanılırlar ise de, tüm elyaf çeşitlerine aplikasyonları mümkündür.

Pigmentlerin Aplikasyon Özellikleri Anorganik veya organik pigmentler, tekstil lifleri için doğal olarak hiç afiniteye sahip değildir. Liflere afiniteleri olmadığından, kumaşa aktarılması ve kumaş tarafından tutulması binder adı verilen reçineler yardımı ile olur. Daha sonra yüksek sıcaklıklarda kondense işlemine tabi tutulurlar. Pigment boyamalarda ışık haslığı orta ve iyi derecededir. Haslık özellikleri kullanılan binderin kalitesi ile sıkı sıkıya bağlantılıdır. Eğer renk çok koyu ise, boyamanın sürtme haslıkları birçok durumda iyi değildir. Pigmentlerin ve reçinelerin olağanüstü geliştirilmeleri ile günümüzde çok daha koyu renklerin boyanması da mümkün hale gelmiştir. Pigment Çeşitleri Pigmentler; organik, anorganik ve metalik olmak üzere üçe ayrılır.

REAKTİF BOYA

Reaktif boyarmaddeler uygun koşullar altında lif ile kimyasal reaksiyona girerek, kovalent bağ özelliğine sahip tek boyarmadde sınıfıdır. Karakteristikleri küçük ve basit molekül yapılarına sahip olmalarıdır. Molekül ağırlıkları genellikle 69-221 gr/mol dür. Küçük partikül özelliği life hızlı bir şekilde nüfuz etmelerini sağlar. Çok parlak renklere sahip reaktif boyar maddeler basit yapılarının sonucu olarak spektrumlarında çok dar ve yüksek pikler gösterirler. En çok mavi, kırmızı, oranj ve sarı renklerin eldesi için kullanılırlar.

Reaktif boyarmaddeler önce selüloz esaslı lifler için geliştirilmişlerdir. Ancak şimdi yaygın olmasada yün, ipek, orlon, akrilik ve karışımları içinde kullanılmaktadır. Daha az olarak reaktif boyarmaddeler naylon ipek ve asetatlarda kullanılabilir. Naylon ve yün için asit reaktif gruplar kullanılır. Boyarmadde grubu olarak azo grubu içeren reaktif boyarmaddeler aşındırma baskılarda uygundur. Özellikle pamuk baskısında yüksek ışık ve yaş haslıklarına sahip parlak renkler elde edilir.

Disiplinlerarası Etkileşim Örneği.

Antibiyotik bulunmadan önce, 1935 yılına kadar en küçük bir çizik yada hastalık sonucunda oluşan enfeksiyonlar ölümcül sonuçlar doğurmaktaydı.

Prontosil in yün ve deri boyamak için kullanılan parlak oranj bileşeni Alman kimya sanayi üretici IG Farbenindustrie tarafından üretilmekteydi. Bu firmanın ilaç bölümünde çalışan iki bilim adamı , bu boyanın insan vücuduna zarar vermeden bakterileri öldürdüğünü tespit ettiler.

Bu bize farklı disiplinler arası ilişkilinin çok faydalı sonuçlar doğurabileceğinin en önemli örneklerinden biridir.

REAKİ̇F BOYARMADDELERLE PAMUĞ̆UN BOYANMASI

Ülkemizde pamuklu için, gerek iplik, gerekse dokuma ve örme sektöründe en fazla kullanılan boyarmadde reaktif boyarmaddedir. Bunun nedeni; haslıkların yüksek olması, renklerin parlak ve canlı olması, nüans zenginliği ile imalatçının da aradığı kaliteyi sağlamalarından kaynaklanır. Reaktif boyarmaddeler, suda çözünürlük sağlayıcı gruplar içerdiklerinden suda çözünürler ve boyama işlemi direkt olarak boyarmadde çözeltileri ile yapılır. Direkt boyarmaddelerin pamuklu boyacılığında kullanımı ekolojik nedenlerle sınırlanmıştır.

Çektirme Yöntemi ile Reaktif Boyama

• 1.Safhada reaktif boya selüloz yüzeyi tarafından çekilip (absorbsiyon) lif yapısı içine difizyon olur.Bu safha tamamen geri dönüşlüdür. Boya molekülünün elyaf ve banyo arasındaki dengesi. Banyo şartlarındaki herhangi bir değişim (elektrolit miktarı, PH, sıcaklık,vs.) anlık olarak boyanın davranışını etkiler.

• 2.Safhada istenen şartlar olduğu taktirde (yüksek sıcaklık, yüksek PH) reaktif boya selülozun aktif bölgeleri ile (hydroxyl grupları) reaksiyona girer ve sonrasında güçlü bir kovalent bağ oluşturur.

• 3.Safhada, gerekli olan haslık özelliklerini sağlayabilmek için absorblanmış ve aktifliğini kaybetmiş boyanın elyaftan iyi olarak yıkanması gerekmektedir. Aksi taktirde bunlar life zayıf bağlarla bağlı olduklarından düşük yaş haslıklarına sebep olurlar.

• 4.Safhada bir başka önemli husus ise bağlayıcı alkalinin tamamen yıkanarak, PH nın nötr