Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmadde Kaynağı Olarak Kullanımı

1. Giriş

Teknolojideki Antik çağlardan beri insanlar tekstil ürünlerini doğal kaynaklardan elde ettikleri boyarmaddelerle renklendirmişlerdir. Bununla birlikte özellikle son 150 yılda sentetik boyarmaddelerin üretilmesiyle doğal kaynaklardan elde edilen boyarmaddeler eski önemini yitirmiştir. Bunun başlıca nedeni sentetik boyarmaddelerin geniş bir renk gamına ve sürdürülebilir üretime uygun olmalarıdır [1]. Doğal boyarmaddelerle boyamanın diğer dezavantajı da standartlaşmanın olmamasıdır [2]. Bu nedenle konu üzerine yapılacak bilimsel araştırmalar önem arz etmektedir [3].

Günümüzde, yükselen çevresel kaygılarla birlikte doğal boyamacılık ve baskıcılık tekrar ilgi çekmeye başlayan konular olmuşlardır [3-4]. Alerjik ve zehirli olmayan çevre dostu doğal boyarmaddelerin kullanımı önemli derecede dikkat çekmektedir. Doğal boyarmaddeler, ipek ve yün gibi protein lifleri ve pamuğun boyanmasında geniş bir uygulama alanı bulmaktadır [4].

İpek lifleri doğal poliamid veya polipeptit lifleridir. Boyanma özellikleri diğer bir doğal polipeptit lifi olan yüne ve sentetik poliamid lifi olan nylona benzer. İpek lifinde serbest amino ve karboksil grupların yanında hidroksil grupları taşıyan fenolik substituentler bulunur. Çok ince olan lif yapısı ve moleküllerin yüksek oryantasyonu lifin boyanma karakteristiğini belirleyen özelliklerdir. İpeğin boyanmasında renk verimi, yün ve poliamidle karşılaştırıldığında, aynı renk derinliği için %50 kadardır. Yani boyamada poliamid ve yüne göre iki kat fazla boyarmadde kullanılması gerekmektedir. Diğer iki lifle karşılaştırıldığında ipeğin haslıkları aynı tondaki boyamalar için daha kötü çıkmaktadır [5].

İpek lifleri katyonik karakterdedir. Asit, metal kompleks, reaktif ve seçilmiş direkt boyarmaddelerle boyanabilir. Ayrıca karboksil grupların varlığından dolayı bazik boyarmaddelerle boyama da mümkündür [5].

Çoğu doğal boyarmaddenin direkt olarak liflere afinitesi yoktur. Bu sebeple doğal boyarmaddeleri liflere bağlayabilmek için çoğu zaman mordan maddelerine ihtiyaç duyulur [6]. Mordan maddesi olarak genellikle metal tuzları kullanılır. Metal iyonu, lifteki fonksiyonel gruplarla reaksiyona girerek kompleks oluşturur. Boyama sırasında boyarmadde, lif – metal iyonu kompleksiyle ilişkiye girerek suda çözünmez bir formda life bağlanır. Seçilen mordan, direkt olarak haslık özelliklerine, parlaklığa ve renge etki eder [7].

Mordanlama işlemi çeşitli proseslerde gerçekleştirilebilir. Bunlar ön mordanlama, aynı anda mordanlama ve ard mordanlama olarak sıralanabilir [4].

Bromus tectorum, Poaceae (buğdaygiller) familyasına ait tek yıllık otsu bir bitkidir. Birçok iklim şartında yetişebilir. Özel toprak çeşidi ihtiyacı yoktur. Başta Güney Avrupa, Kuzey Afrika, Güneybatı Asya olmak üzere tüm dünyaya yayılmıştır. Yabani olarak yetişir [8-9]. Şekil 1’de bromus tectorum bitkisi görülebilmektedir.

Bu çalışmada, bromus tectorum bitkisinin kökleri dışındaki kısımları (tohumları, sapları, yaprakları) doğal boyarmadde kaynağı olarak kullanılarak %100 ipek dokuma kumaş aynı anda mordanlama yöntemine göre doğal ve kimyasal mordanlar eşliğinde boyanmıştır. Boyanan numunelerin renk özellikleri ve haslık performansları incelenmiştir.

2. MATERYAL VE METOT

Uygulamada kullanılacak bitkiler, Denizli’nin Çivril ilçesi yöresinden, haziran ayında kurumuş olarak toplanmıştır. Toplanan bitkiler bütün olarak 1 saat 100

oC’de su ile muamele edilmiş ve bu şekilde boyarmadde ekstraksiyonu elde edilmiştir. Bitki/su oranı 1/40 alınmıştır. Boyama işlemi bu çözeltiyle yapılmıştır.

Boyama işlemi için laboratuar tipi boyama makinesi kullanılmış ve çektirme yöntemine göre çalışılmıştır. Boyama grafiği Şekil 2’de görülebilmektedir. Aynı anda mordanlama yöntemi seçilmiştir. Bir adet mordansız kontrol boyaması, 5 adet kimyasal mordanlı boyama ve 2 adet doğal mordanlı boyama yapılmıştır. Kimyasal mordan olarak; alüminyum sülfat (şap), potasyum bi kromat, bakır (II) sülfat, kalay (II) klorür ve demir (II) sülfat kullanılmıştır. Doğal mordan olarak da; meşe külü ve mazı seçilmiştir. Boyamada flotte oranı 1/40 olarak alınmıştır. Mordan kullanımı %20 şap, %10 doğal mordanlar ve %4 diğer mordanlar şeklindedir.

Boyama sonrası, kumaşlar 5 dakika süreyle soğuk taşarlı durulama işlemine tabi tutulmuştur ve serilerek oda sıcaklığında kurumaları sağlanmıştır.

Renk ölçümleri, DataColor 600 model spektralfotometre ile (standart D65 gün ışığı ve 10o gözlemci) yapılmıştır. Renk kuvveti (f(k)), CIELAB renk değerleri L* (açıklık-koyuluk), a* (kırmızı-yeşil ekseni), b* (sarı-mavi ekseni), C* (chroma, renk doygunluğu) ve ho (renk tonu) incelenmiştir.

Boyanan kumaş numunelerine ISO 105 C06 A2S yıkama haslığı testi, ISO X12 sürtme haslığı testi ve ISO 105 B02 ışık haslığı testleri uygulanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.

3. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME

3.1. Renk Ölçümleri

Bromus tectorum bitkisiyle yapılan boyamda elde edilen renkler

CIELAB sistemine göre elde edilen kolorimetrik renk özellikleri ve veriler Tablo 1’de ve Şekil 4’te verilmektedir.

Mordansız veya farklı mordanlar eşliğinde boyanan ipek kumaş numunelerinin renk tonlarının farklı olduğu Şekil 3’de, Tablo 1’de

ho (renk tonu) değerlerinden ve Şekil 4’te a*-b* düzlemindeki yerlerinden açıkça görülebilmektedir. Mordansız boyamanın renk kuvveti (f(k)) 6,3’tür (Tablo 1). Meşe odunu külünün renk kuvvetini (6.0) olumlu yönde geliştirmediği gözlemlenmiştir. Bu yüzden, bromus tectorum ile ipek boyanmasında meşe odunu külünün doğal mordan olarak kullanılmaması önerilmektedir. Diğer bir doğal mordan olan mazının kullanımı ise renk kuvvetinde mordansız numuneyle kıyaslandığında yaklaşık olarak %257’lik bir renk kuvveti artışı sağlamıştır.

f(k)

değerleri göz önüne alındığında, bakır (II) sülfat (34.7) ve demir (II) sülfat (48.2) mordanlarının kullanıldığı boyamalarda en yüksek renk verimlerine ulaşılmıştır. Bu yüksek renk kuvveti değerleri, açıklık-koyuluk değerlerinde gözlenen en düşük L* değerleri (57.1 ve 49.7) ile de doğrulanmaktadır. C* ve L*’nin birlikte arttığı durumlarda renk parlaklığının arttığı bilinmektedir [11]. Şekil 4’te C*-L* düzlemi incelendiğinde, kalay (II) klorür ve potasyum bikromat mordanlarıyla yapılan boyamaların en parlak olduğu gözlemlenmiştir. Renkli numunelerin C* değeri düşürken L* değerinin yükselmesi rengin zayıflaması olarak nitelendirilmektedir [11]. Mordansız boyama ve meşe odunu külüyle yapılan boyamada elde edilen renkler, en zayıf renkler olarak ortaya çıkmıştır (Şekil 4, C*-L* düzlemi). Bu iki rengin f(k) değerleri de diğer renklerle karşılaştırıldığında en düşük iki f(k) değerleridir.

3.2. Yıkama Haslığı Değerleri

Tablo 2’te yıkama haslığı değerleri görülmektedir.

teknolojikarastirmalar.com