T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ

i
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu
Sonuç Raporu
Proje No: 2012/107
Bitkisel atık maddelerin tekstil endüstrisinde boyarmadde kaynağı olarak değerlendirilmesi
Proje Yöneticisi
Arş. Gör. Dr. Ferda ESER
Fen-Edebiyat Fakültesi
Nil ACAR (Fen-Edebiyat Fakültesi/Kimya Bölümü)
(Eylül/ 2013)
ii
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu
Sonuç Raporu
Proje No: 2012/107
Bitkisel atık maddelerin tekstil endüstrisinde boyarmadde kaynağı olarak değerlendirilmesi
Proje Yöneticisi
Arş. Gör. Dr. Ferda ESER
Fen-Edebiyat Fakültesi
Nil ACAR (Fen-Edebiyat Fakültesi/Kimya Bölümü)
(Eylül/ 2013)
iii
ÖZET*
Bitkisel atık maddelerin tekstil endüstrisinde boyar madde kaynağı olarak
değerlendirilmesi
Bu projede, özellikle bitkisel atık maddelerin değerlendirilmesi, doğal boyamacılık için
sürekli bir kaynak oluşturulması ve ülke ekonomisine önemli ölçüde katkı sağlanması
amacıyla kızılağaç yaprakları, portakal kabukları ve çay demi atıklarının tekstil sektöründe
doğal boyarmadde kaynağı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır.
Bu bağlamda, yün ve pamuklu kumaşlar FeSO4 ve AlK(SO4)2 mordanları eşliğinde ön,
birlikte ve son mordanlama işlemlerine tabi tutuldu. Her kumaş türü için 2 farklı pH değerinde
çalışıldı. Boyanan materyallerin renk analizleri yapılarak yıkama, sürtme ve ışık haslıkları
bakımından değerlendirildi. Yapılan analizler ve test sonuçlarına göre 3 boyarmadde
kaynağının da her iki kumaş türünde boyama potansiyeli gösterdiği, özellikle pamuklu
kumaşın daha iyi boyandığı tespit edilmiştir. Pamuklu kumaşlarda, FeSO4 mordanı ile
özellikle bazik ortamda yapılan boyamalarda daha yüksek renk şiddeti elde edilmiştir.
Kızılağaç yaprakları ve çay demi atıkları için ön mordanlama yöntemi etkili olurken portakal
kabuklarının son mordanlama yönteminde kumaş boyamada daha etkili olduğu gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Portakal kabuğu, kızılağaç yaprağı, çay demi, atık, boyama
*Bu çalışma Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından
desteklenmiştir. (Proje no : 2012/107).
iv
ABSTRACT*
Evaluation of waste products of plants as dyestuff source in textile industry
In this project, the usage of common alder leaves, outer shells of orange, and tea infusion
wastes of tea as a natural source of dyestuff in the textile industry was investigated for the
purpose of creation of a constant source of natural dyeing and provide a significant
contribution to the country's economy in terms of especially evaluation of vegetable wastes.
In this concept, wool and cotton fibers were subjected to pre-mordantation, together
mordantation and last mordandation processes in the presence of FeSO4 and AlK(SO4)2
mordants. The studies were carried out using 2 different pH values for each type of fibers.
Color analyses of dyed materials were done and the results were evaluated in terms of wash,
rubbing and light fastnesses. According to the results of anaylses and tests, it is detected that
all 3 dyestuff source showed dyeing potential for both type of fibers, especially cotton. For
cotton fibers, high color strenght was obtained in the presence of FeSO4 mordant, especially
in alkali medium. Last mordantation method was found effective on dyeing of fibers with
orange shells while pre-mordantation was effective for common alder leaves and tea infusion
wastes of tea.
Keywords: Shells of orange, common alder leaves, tea infusion, waste, dyeing
* This research was supported by Scientific Research Projects Commission of Gaziosmanpaşa
University (Project no : 2012/107).
v
ÖNSÖZ
Doğal boyarmaddeler bitki ve hayvan orijinli olup, renklendirici olarak, gıda ve tekstil sanayi
gibi çok çeşitli kullanım alanına sahiptir. Günümüzde en önemli doğal boyarmadde kaynağı
bitkisel boyarmaddelerdir. Bitkisel boyalar yaprak, çiçek, kozalak, gövde kabuğu ve kök gibi
bitki kısımlarından kimyasal bir işlem uygulamadan veya en az kimyasal işlem sonucunda
elde edilen boyalardır. Günümüzde çevre sorunlarının giderek büyümesine karşın, kimyasal
boyaların doğal boyalara göre ezici üstünlüğü devam etmektedir. Sentetik boyaların
parçalanabilirliğinin az olması, çevreye zararlı etkileri ve alerjiye neden olması gibi
sakıncaları, günümüzde doğal boyalara olan ilgiyi artırmıştır.
Boya bitkilerinin gıda, tekstil, kozmetik ve eczacılık gibi pek çok kullanım alanı
bulunmaktadır. Ülkemizde bitkisel boyacılık konusunda son yıllarda yapılan araştırmalar
genellikle bu alanda bitkilerin ve bitki artıklarının kullanım potansiyelinin belirlenmesi ve
renk kataloglarının hazırlanarak, kullanım esnasında gerekli haslık derecelerinin tespit
edilmesine yöneliktir.
Bu projede, özellikle bitkisel atık maddelerin değerlendirilmesi, doğal boyamacılık için
sürekli bir kaynak oluşturulması ve ülke ekonomisine önemli ölçüde katkı sağlanması
amacıyla tüm Karadeniz Bölgesinde kendiliğinden yetişerek önemli bir yere sahip kızılağaç
yaprakları, Akdeniz Bölgesinde yetiştirilerek önemli bir nüfus populasyonuna hitap eden
portakalın dış sarı-turuncu kabukları ve ülkemizde (Doğu Karadeniz Bölgesinde) önemli
ölçüde yetiştirilen ve tüketilen çayın çay demi atıklarının tekstil sektöründe doğal boyarmadde
kaynağı olarak kullanılabilirliği araştırıldı.
vi
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ......................................................................................................................................... iii
ABSTRACT .............................................................................................................................. iv
ÖNSÖZ....................................................................................................................................... v
İÇİNDEKİLER .......................................................................................................................... vi
SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ .............................................................................. vii
ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................................. viii
1. GİRİŞ ................................................................................................................................... 10
2. KAYNAK ÖZETLERİ ........................................................................................................ 11
3. MATERYAL ve YÖNTEM ................................................................................................. 13
3.1. Kullanılan Araç ve Malzemeler ........................................................................................ 13
3.2. Doğal boya ekstraksiyonu ve mordanlama ....................................................................... 14
3.3. Değerlendirmede kullanılan yöntemler ............................................................................. 16
4. BULGULAR ........................................................................................................................ 17
4.1. Kızılağaç yapraklarının boyama potansiyeli ..................................................................... 17
4.2. Çay demi atığının boyama potansiyeli .............................................................................. 20
4.3. Portakal kabuğunun boyama potansiyeli ........................................................................... 23
5. TARTIŞMA ve SONUÇ ...................................................................................................... 26
Kaynaklar ................................................................................................................................. 28
vii
SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ
mg
ml
g
nm
dk
M
FeSO4
AlK(SO4)2
CH3COOH
NaOH
: Miligram
: Mililitre
: Gram
: Nanometre
: Dakika
: Molar
: Demir (II) sülfat
: Aluminyum potasyum sülfat
: Asetik asit
: Sodyum hidroksit
viii
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa
Şekil 2. 1. Hesperidin ............................................................................................................... 12
Şekil 2. 2. Kateşin .................................................................................................................... 13
Şekil 2. 3. Hiperozit.................................................................................................................. 13
Şekil 3. 1. Soxhlet cihazı ile boyarmadde ekstraksiyonu ......................................................... 14
Şekil 3. 2. Boyama diyagramı .................................................................................................. 15
Şekil 4. 1. Portakal kabuğu ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri ................................. 17
Şekil 4. 2. Kızılağaç yaprakları ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar .................................. 17
Şekil 4. 3. Çay demi atığı ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri ................................... 20
Şekil 4. 4. Çay demi atığı ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar ........................................... 20
Şekil 4. 5. Portakal kabuğu ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri ................................. 23
Şekil 4. 6. Portakal kabuğu ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar......................................... 23
ix
ÇİZELGELER DİZİNİ
Sayfa
Çizelge 4. 1. Kızılağaç yaprakları ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları 18
Çizelge 4. 2. Kızılağaç yaprakları ile boyanan numunelerin haslık değerleri .......................... 19
Çizelge 4. 3. Çay demi atığı ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları ........ 21
Çizelge 4. 4. Çay demi atığı ile boyanan numunelerin haslık değerleri ................................... 22
Çizelge 4. 5. Portakal kabuğu ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları ..... 24
Çizelge 4. 6. Portakal kabuğu ile boyanan numunelerin haslık değerleri ................................ 25
10
1. GİRİŞ
Son yıllarda tekstil uygulamalarında doğal boyaların kullanımına olan ilgi giderek
artmaktadır. Bu durum, çevrenin, sentetik boyaların neden olduğu toksik ve alerjik
reaksiyonlara maruz kalmasının bir sonucu olarak görülmektedir. Doğal boyalar, sentetik
boyalara nazaran daha iyi biyo-çözünürlük gösterirler ve çevre ile daha uyumludur (Deo and
Desai, 1999). Doğal boyarmaddeler sentetik boyarmaddeler ile karşılaştırıldıklarında genelde
çevre kirliliğine yol açmazlar. Bu boyarmaddeler daha az toksik ve daha az alerjeniktirler.
Bunların yanı sıra, doğal boyarmaddelerin antialerjik, antimikrobiyal, antibakteriyel,
antikanserojen vb. aktivitelere sahip olduğu bilinmektedir (Deveoğlu ve Karadağ, 2011). Bu
avantajlarından dolayı son on yılda doğal boyarmaddelerin kullanımı; gıda, farmasötik,
kozmetik ve tekstil boyama endüstrisi alanında ivme kazanmıştır (Ali et al., 2007).
Sentetik boyaların insan ve çevre sağlığı açısından zararları oldukları pek çok sağlık örgütü
tarafından kabul edilmektedir. Bundan dolayı organik tekstil ürünlerinin hayli ön plana çıktığı
günümüzde, özellikle bitkisel boyalarla renklendirilmiş insan ve çevre dostu bitkisel boyaların
önemi daha iyi anlaşılmıştır. Bazı meyve, sebze ve bitki atıkları hayvan beslenmesinde gübre
olarak kullanılmakta olup, bir kısmı değerlendirilememektedir. Birçok durumda, bu atıklar
dikkate değer miktarda doğal boya içermektedir. Bu bağlamda, endüstriyel yiyecek ve
içeceklerden elde edilen olağanüstü miktardaki atıklar, tekstil için renklendirici olarak doğal
boyaların ekstraksiyonunda önemli sürekli bir kaynak teşkil etmektedir (Bechtold et al.,
2006). Günümüzde de doğal boyar maddelerin kullanımını desteklemek adına birçok doğal
boya projeleri başlamış olup sayıları gün geçtikçe artmaktadır (Karadağ, 2007).
Türkiye tekstil sektöründe Dünyada önde gelen ülkeler arasında bulunmaktadır. Buna rağmen
sektör, bünyesinde kullandıkları boyarmaddelerin üreticisi değildir. Bu durumda boyamada
kullanılan boyarmaddelerin yaklaşık olarak % 95’i ithal edilmektedir. Bunların tamamına
yakını sentetik esaslı boyarmadde grubuna aittir. Her yıl binlerce dolar ülke ekonomisine yük
teşkil etmektedir (Benli ve Kalender, 2008). Bu nedenle, pek çok tekstil firması ‘’Doğal
boyalarla kumaş boyama üniteleri’’ kurmaktadır.
11
Bu bağlamda, proje kapsamında kızılağaç (Alnus glutinosa L. gaertn), çay demi ve portakal
kabuğu gibi atık materyallerin boyama potansiyelleri belirlenerek tekstil endüstrisi
bakımından uygulanabilirliği bilimsel olarak ortaya konulmuştur.
2. KAYNAK ÖZETLERİ
Atık olarak çöpe giden dişbudak ağacı (Fraxinus excelsior L.) kabuklarının sulu ekstresinin
yün boyama potansiyeli birlikte mordanlama yöntemi ve FeSO4 mordanı kullanılarak
belirlenmiş ve Fe (II) miktarının artması ile renk şiddetinin arttığı; 2-3 g/L’nin üzerindeki
konsantrasyonlarda mordan miktarının renk şiddetine etki etmediği tespit edilmiştir
(Bechtold, 2007).
Soğan kabuklarının yün, pamuk ve tüylü derinin boyanma potansiyelini inceleyen Önal,
yaptığı çalışmada optimum boyama şartlarını ve haslık analizlerini gerçekleştirmiştir. 13
farklı mordan eşliğinde ön, birlikte ve son mordanlama yöntemleri ile yapılan işlemlerde
yüksek haslıkta boyamalar elde edilmiştir (Önal, 1996).
Renkli bitki atıklarının tekstil boyamadaki kullanılabilirliğini inceleyen Bechtold ve grubu,
preslenmiş meyve suyu, preslenmiş üzüm gibi yiyecek ve içecek endüstrisindeki atık
maddeleri kaynayan suda ekstrakte ederek yün iplik boyama potansiyellerini Fe (II) ve şap
mordanları varlığında incelemişlerdir. Birçok materyalin optimize edildikten sonra tekstil
endüsrisinde kullanılabileceğini ortaya koymuşlardır (Bechtold et al., 2006).
Safran çiçeği hasat edildikten sonra menekşe renkli taç yaprakları atılmaktadır. Bu atık
materyalin ekstraktı kaşmir şal üzerinde boyama amaçlı kullanılarak farklı pH’larda (pH 4-5
ve pH 7-8) mordansız boyamaları gerçekleştirilmiştir. Safran çiçeği atık ekstraktı ile boyanan
kaşmir kumaşının oldukça iyi ışık ve yıkama haslığına sahip olduğu; bununla birlikte asidik
ortamda boyanan numunenin Staphylococcus aureus bakterisine karşı inhibisyon zonu
gösterdiği belirlenmiştir (Raja et al., 2012).
Bir başka çalışmada, çam ağacı (Pinus brutia Ten.) kabuklarının atıklarından izole edilen toz
boyarmadde; pamuk, keten, yün, ipek, poliamid ve akrilik kumaşlar, birlikte mordanlama
yöntemi ile şap ve doğal çam külü mordanları kullanılarak boyanmış; boyama özellikleri
12
sürtme, ışık ve yıkama haslıklarına göre değerlendirilmiştir. Farklı kumaş türlerinde
kullanılan mordan türüne bağlı olarak bej, kahverengi, kahverengimsi-sarı renklerin farklı
tonları elde edilmiştir. Şap ile boyanan numunelerin daha iyi renk özelliğine sahip olduğu
belirlenmiştir (Avinc et al., 2013).
Mazeyar, kabuklarında patlıcana mor rengini veren antosiyanin içeriğinden dolayı patlıcan
(Solanum melongena) kabuklarının Fe(II), Sn(II), Cu(II), Cr(VI) ve Al(III) mordanları ile yün
boyama potansiyelini incelemiştir. Yıkama ve ışık haslığı bakımından değerlendirilen boyalı
numunelerin renk özellikleri dikkate alındığında patlıcan kabuklarının yün kumaş boyama
için uygun bir boyarmadde kaynağı olduğunu ortaya koymuştur (Mazeyar, 2009).
Benzer bir çalışma Parvinzadeh ve Ashrafi tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada,
patlıcan kabukları toz haline getirildikten sonra yün ipliğin boyanmasında kullanılmıştır. Bu
bağlamda, İran yün ipliği iyonik olmayan bir deterjan ile yıkandıktan sonra Fe(II), Sn(II),
Cu(II), Cr(VI) ve Al(III) mordanlanmıştır. Daha sonra hacimce %50’lik patlıcan kabuğu ile
boyanarak boyalı numunelerin kolorimetrik özellikleri reflektans spektrofotometre ile
değerlendirilmiştir.
Sonuçlar,
patlıcan
kabuklarının
protein
elyafı
boyamada
kullanılabileceğini ortaya koymuştur (Parvinzadeh ve Ashrafi, 2009).
Portakal kabuğunda bulunan ana fenolik bileşenin (Şekil 2.1) hesperidin (Khan et al., 2010);
çay ekstraktındaki ana fenolik bileşenin (Şekil 2.2) kateşin (Yao et al., 2004) ve kızılağaç
yapraklarındaki başlıca fenolik maddenin (Şekil 2.3) hiperozit (Mushkina et al., 2013) olduğu
tespit edilmiştir.
HO
HO
H3C
O
OH
O
HO
HO
OCH3
HO
O
O
OH
OH O
Şekil 2. 1. Hesperidin
13
OH
HO
O
OH
OH
OH
Şekil 2. 2. Kateşin
OH
OH
HO
O
OH
OH O
O
HO
O
OH
Şekil 2. 3. Hiperozit
3. MATERYAL ve YÖNTEM
3.1. Kullanılan Araç ve Malzemeler
 Mekanik çalkalayıcı
 Boyama makinesi
 Renk ölçüm spektrofotometresi
 Soxhlet cihazı
 Döner buharlaştırıcı
 pH metre
 Terazi
 AlK(SO4)2
 FeSO4
 CH3COOH
 NaOH
 Değişik cam malzemeler
OH
14
3.2. Doğal boya ekstraksiyonu ve mordanlama
3.2.1. Numunelerin öğütülmesi
Kurutulan numuneler (çay demi atığı hariç) bitki değirmeninde öğütülerek toz haline getirildi.
Her biri kullanıma kadar ağzı kapalı karton kutularda muhafaza edildi.
3.2.2. Total boyarmadde miktarının tayini
Her numuneden 25’er gram alınarak süzgeç kağıdına konuldu. Soxhlet cihazının cam
haznesine yerleştirildi (Şekil 3.1). Alt taraftaki balona 250 mL saf su konularak renksizliğe
kadar reflux edildi. İşlem sonunda liyofilizatör yardımı ile su uzaklaştırılarak, su fazına geçen
total madde miktarı belirlendi (Kızılağaç: %3.96; portakal kabuğu: %4.05; çay demi atığı:
%1.38).
Şekil 3. 1. Soxhlet cihazı ile boyarmadde ekstraksiyonu
3.2.3. Boyama işlemleri
Boyamalar; ön-mordanlama, birlikte mordanlama ve son-mordanlama olmak üzere üç yöntem
kullanılarak gerçekleştirildi. Tüm boyama işlemleri zaman ayarlı boyama makinesinde
aşağıdaki boyama diyagramına göre gerçekleştirildi (Şekil 3.2).
15
Şekil 3. 2. Boyama diyagramı
Diyagrama göre; boyama işlemi 25ºC’de başlatıldı. Kumaş, mordan ve doğal boya ekstraktı
sırayla ilave edildi ve sıcaklık 95 ºC’ye çıkartıldı (2 ºC/dk). 60 dakika bu sıcaklıkta boyama
yapıldı. Boyamadan sonra, boyalı numuneler iyonik olmayan bir deterjan ile yıkandı,
durulandı ve kurumaya bırakıldı. Boyama işlemleri yünde nötr ve asidik ortamda, pamuklu
kumaşta ise nötr ve bazik ortamda gerçekleştirildi.
a. Ön mordanlama
Kumaş, 0.1 M 100 ml mordan çözeltisinde 90°C'de 30 dk süre ile ısıtıldı. Süre bitiminde
süzüldü, yıkandı ve durulandı. Daha sonra, flotte oranı 1/100 olan boya banyosunda 90°C'de 1
saat ısıtıldı, yıkandı, durulandı ve kurumaya bırakıldı.
b. Birlikte mordanlama
0.1 Molara eşdeğer katı mordan, boyanacak materyal ve boya çözeltisi aynı kaba ilave
edilerek 90°C'de 1 saat ısıtıldı. Boyanan numune iyonik olmayan bir deterjan ile yıkandı,
durulandı ve kurutuldu.
c. Son mordanlama
Boyanacak olan kumaş, 100 ml boya banyosunda 1 saat 90°C'de ısıtıldı. Süzüldükten sonra
0.1 M 100 ml mordan çözeltisi ilave edilerek 30 dk. daha aynı sıcaklıkta ısıtıldı. Süre
bitiminde süzüldü, yıkandı ve durulandı.
Asidik boyamalar CH3COOH, bazik boyamalar NaOH kullanılarak pH metre ile ayarlanarak
gerçekleştirildi.
16
3.3. Değerlendirmede kullanılan yöntemler
3.3.1. Renk ölçümü
Boyanan numunelerin renk değerleri spektrofotometre (Premier, Spectrascan 6200A,
D65/10) kullanılarak belirlenmiştir. Cihaz, kolorimetrik verileri ve K/S (Kubelka-Munk)
değerlerini hesaplayarak vermektedir.
3.3.2. Renk haslığı
Boyanmış numunelerin yıkama, sürtme (yaş ve kuru) ve ışık haslıkları sırasıyla ISO 105, C06
ve CIS standartlarına göre belirlendi (Trotman, 1984). Yıkama haslığı için boyanmış kumaşlar
%5’lik sabun çözeltisinde 30 dk 45ºC’de ısıtıldı. Durulanıp kurutulan numunenin solma
derecesi gri ölçek yardımı ile belirlendi. Sürtme haslığı testi için kuru ve yaş boyalı numune
ayrı ayrı beyaz pamuklu kumaş üzerine sürtülerek pamuk kumaşın lekelenme derecesi gri
skala ile ölçüldü. Işık haslığının belirlenmesinde boyanmış kumaşlar 200 saat güneş ışığına
maruz bırakıldı ve süre bitiminde kumaşlardaki solma derecesi gri ölçek yardımı ile
belirlendi.
17
4. BULGULAR
4.1. Kızılağaç yapraklarının boyama potansiyeli
birlikte mord.
son mord.
K/S renk şiddeti
ön mord.
Şekil 4. 1. Portakal kabuğu ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri
(pH1 nötr; pH2: yün için pH=4; pamuk için pH=10)
Kızılağaç yaprakları ile boyanan yün ve pamuklu kumaşın renk şiddetleri incelendiğinde renk
şiddetlerinin pH, mordan, boyama yöntemi ve kullanılan elyaf türüne göre farklılık gösterdiği
görülmektedir. Yün ve pamuklu kumaş için FeSO4 mordanı ile yapılan boyamalarda
AlK(SO4)2 ile yapılan boyamalara nazaran daha iyi renk kalitesi elde edilmiştir. En yüksek
renk verimi (K/S=8.9) FeSO4 mordanı eşliğinde son mordanlama yöntemine göre bazik
ortamda elde edilmiştir (Şekil 4.2).
Şekil 4. 2. Kızılağaç yaprakları ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar
18
FeSO4 ile yapılan boyamalarda yün ve pamuklu kumaşlar için kahve-gri tonları elde edilirken;
AlK(SO4)2 mordanı varlığında sarı ve krem tonları elde edilmiştir (Şekil 4.2).
Çizelge 4. 1. Kızılağaç yaprakları ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş
pH
L*
a*
b*
FeSO4
yün
Nötr
59.21
2.63
16.11
pH=4
56.07
-0.14
7.08
pamuk
Nötr
50.37
0.05
8.85
Ön mordanlama
pH=10
61.29
2.92
15.20
AlK(SO4)2 yün
Nötr
77.45
-0.44
30.56
pH=4
73.22
1.95
29.26
pamuk
Nötr
77.39
-1.48
30.89
pH=10
74.26
2.32
22.83
FeSO4
yün
Nötr
43.58
-0.12
5.41
pH=4
52.23
-0.11
6.24
pamuk
Nötr
52.71
.0.28
7.68
Birlikte mordanlama
pH=10
52.57
1.46
11.15
AlK(SO4)2 yün
Nötr
75.00
1.29
11.05
pH=4
77.13
0.54
21.00
pamuk
Nötr
77.03
-2.37
26.21
pH=10
70.15
1.13
25.50
FeSO4
yün
Nötr
55.19
1.05
13.01
pH=4
60.55
0.64
12.97
pamuk
Nötr
62.29
3.84
20.68
Son mordanlama
pH=10
52.33
2.91
15.94
AlK(SO4)2 yün
Nötr
78.22
-1.17
14.50
pH=4
82.59
-1.04
15.31
pamuk
Nötr
86.54
-3.03
12.02
pH=10
79.72
0.26
13.43
Kızılağaç yaprakları ile boyanan numunelerin açıklık-koyuluk (L*), yeşil-kırmızı (-a, +a) ve
mavi-sarı (-b, +b) renk koordinatlarının yer aldığı CIE L* a* b* renk uzayı değerleri Çizelge
4.1’de verilmiştir.
19
Çizelge 4. 2. Kızılağaç yaprakları ile boyanan numunelerin haslık değerleri
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş pH
yıkama
sürtme
yaş
kuru
FeSO4
yün
Nötr
5
5
5
pH=4
5
5
5
pamuk
Nötr
5
5
5
Ön mordanlama
pH=10
5
5
5
AlK(SO4)2 yün
Nötr
4/5
4
5
pH=4
4
5
5
pamuk
Nötr
4/5
4/5
5
pH=10
5
4/5
5
FeSO4
yün
Nötr
3/4
4/5
5
pH=4
5
3
3/4
pamuk
Nötr
4/5
5
5
Birlikte mordanlama
pH=10
4
4/5
5
AlK(SO4)2 yün
Nötr
5
5
5
pH=4
5
5
5
pamuk
Nötr
4
5
5
pH=10
5
4/5
5
FeSO4
yün
Nötr
3/4
5
5
pH=4
4
4/5
5
pamuk
Nötr
4
4
4/5
Son mordanlama
pH=10
5
4/5
5
AlK(SO4)2 yün
Nötr
5
5
5
pH=4
4/5
5
5
pamuk
Nötr
5
5
5
pH=10
4/5
4/5
5
ışık
5
6
4
5
2
2
2
2
5
7
4
4
6
4
2
3
4
5
5
5
5
6
4
3
Kızılağaç yaprakları ile yapılan boyamaların yıkama, sürtme ve ışık haslıklarının yer aldığı
Çizelge 4.2 incelendiğinde yıkama ve sürtme haslıkları açısından oldukça iyi sonuçlar elde
edilirken ışık haslığı bakımından birlikte ve son mordanlama yöntemleri ile yapılan
boyamaların ön mordanlama yöntemi ile yapılan boyamalara göre daha iyi olduğu
gözlenmiştir.
20
4.2. Çay demi atığının boyama potansiyeli
birlikte mord.
son mord.
K/S renk şiddeti
ön mord.
Şekil 4. 3. Çay demi atığı ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri (pH1: nötr;
pH2: yün için pH=4; pamuk için pH=10)
Çay demi atığı ile boyanan yün ve pamuklu kumaşların K/S renk şiddetleri incelendiğinde
pamuk kumaşın yünden daha iyi boyandığı; özellikle de FeSO4 mordanı varlığında daha iyi
sonuçlar elde edildiği gözlenmiştir (Şekil 4.3). Çay demi atığı için en uygun boyama koşulları
FeSO4 ile pH 10’da, son mordanlama yöntemi olarak belirlenmiştir.
Şekil 4. 4. Çay demi atığı ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar
21
Çizelge 4. 3. Çay demi atığı ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş
pH
L*
a*
b*
FeSO4
yün
Nötr
76.07
-0.23
23.96
pH=4
61.97
3.46
15.71
pamuk
Nötr
57.67
2.23
8.93
Ön mordanlama
pH=10 63.85
4.04
16.91
AlK(SO4)2 yün
Nötr
90.06
-0.49
7.46
pH=4
74.83
3.46
14.50
pamuk
Nötr
73.37
3.71
17.02
pH=10 78.02
1.72
11.07
FeSO4
yün
Nötr
68.00
1.60
13.84
pH=4
66.33
1.60
7.75
pamuk
Nötr
51.01
1.79
6.31
Birlikte mordanlama
pH=10 68.72
4.43
19.01
AlK(SO4)2 yün
Nötr
78.62
0.77
10.60
pH=4
74.05
3.16
15.19
pamuk
Nötr
72.67
3.32
14.29
pH=10 76.52
2.39
11.63
FeSO4
yün
Nötr
64.47
3.71
20.39
pH=4
62.44
4.85
22.23
pamuk
Nötr
60.61
4.27
19.46
Son mordanlama
pH=10 58.51
5.69
22.53
AlK(SO4)2 yün
Nötr
76.27
1.17
9.25
pH=4
79.83
1.56
11.48
pamuk
Nötr
82.22
1.29
8.30
pH=10 80.35
1.17
7.81
Çizelge 4.3 incelendiğinde özellikle son mordanlama yöntemi ile yapılan boyamaların daha
açık renkte oldukları görülmektedir. Boyamalarda kahve-krem renk ve renk tonları elde
edilmiştir.
22
Çizelge 4. 4. Çay demi atığı ile boyanan numunelerin haslık değerleri
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş pH
yıkama
FeSO4
yün
pamuk
Ön mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
FeSO4
yün
pamuk
Birlikte mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
FeSO4
yün
pamuk
Son mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
4/5
4
3/4
5
5
5
5
5
3/4
4/5
3/4
4/5
4
5
5
5
3/4
4/5
5
3
5
4/5
5
5
sürtme
yaş
kuru
5
5
5
5
5
5
4/5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
4
4/5
5
5
5
5
5
5
4/5
5
ışık
2
2
3
6
7
3
2
4
6
4
4
8
4
5
6
6
6
4
5
5
6
6
6
8
Kuru ve yaş sürtme haslıkları bakımından oldukça iyi sonuçlar veren boyamalar birlikte ve
son mordanlama yöntemleri kullanıldığında yüksek ışık haslığına sahip boyamaların elde
edildiği görülmektedir. Yıkama haslıkları bakımından orta ve iyi sonuçlar elde edilmiştir
(Çizelge 4.4).
23
4.3. Portakal kabuğunun boyama potansiyeli
birlikte mord.
son mord.
K/S renk şiddeti
ön mord.
Şekil 4. 5. Portakal kabuğu ile yapılan boyamaların K/S renk şiddetleri (pH1:
nötr; pH2: yün için pH=4; pamuk için pH=10)
Portakal kabuğu ile yapılan boyamalarda yine en iyi sonuç pamuklu kumaşta, FeSO4
varlığında ve bazik ortamda elde edilirken, diğer boyarmadde kaynaklarındakinden farklı
olarak ön mordanlama yöntemi ile daha yüksek K/S değerine ulaşılmıştır (Şekil 4.5).
Şekil 4. 6. Portakal kabuğu ile boyanan yün ve pamuklu kumaşlar
24
Çizelge 4. 5. Portakal kabuğu ile boyanan numunelerin CIE L* a* b* renk koordinatları
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş
pH
L*
a*
b*
FeSO4
yün
Nötr
76.60
3.11
20.44
pH=4
79.62
2.34
20.06
pamuk
Nötr
79.03
1.67
13.72
Ön mordanlama
pH=10 59.67
8.60
29.43
AlK(SO4)2 yün
Nötr
84.71
-1.59
28.40
pH=4
88.22
-2.23
16.92
pamuk
Nötr
87.68
-2.12
15.70
pH=10 87.38
-1.71
16.95
FeSO4
yün
Nötr
77.07
3.24
21.24
pH=4
76.74
0.56
14.94
pamuk
Nötr
71.74
1.55
15.56
Birlikte mordanlama
pH=10 69.03
6.36
27.25
AlK(SO4)2 yün
Nötr
88.67
-1.60
13.34
pH=4
86.57
-0.81
15.69
pamuk
Nötr
89.04
-3.18
14.90
pH=10 88.43
-2.76
15.59
FeSO4
yün
Nötr
69.12
7.14
25.87
pH=4
74.95
4.65
24.58
pamuk
Nötr
71.34
6.07
27.07
Son mordanlama
pH=10 70.62
8.68
28.87
AlK(SO4)2 yün
Nötr
88.99
-0.55
9.53
pH=4
88.76
-1.20
10.39
pamuk
Nötr
90.83
-1.39
6.45
pH=10 88.77
-0.11
6.95
Çizelge 4.5’deki L* değerlerinden elde edilen renklerin oldukça açık olduğu görülmektedir.
Boyamalarda kahve-krem renk tonları elde edilirken çay demi atığı ile yapılan boyamalara
nazaran daha açık ancak daha yüksek haslıkta boyamalar elde edilmiştir.
25
Çizelge 4. 6. Portakal kabuğu ile boyanan numunelerin haslık değerleri
Boyama yöntemi
Mordan
Kumaş pH
yıkama
FeSO4
yün
pamuk
Ön mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
FeSO4
yün
pamuk
Birlikte mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
FeSO4
yün
pamuk
Son mordanlama
AlK(SO4)2 yün
pamuk
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
Nötr
pH=4
Nötr
pH=10
4
4
5
5
4
3/4
4
3/4
4/5
5
4/5
5
5
4/5
5
4/5
5
4/5
5
5
5
5
5
5
sürtme
yaş
kuru
5
5
5
5
5
5
3
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
4
5
5
5
5
5
5
5
5
5
4/5
5
5
5
5
5
3/4
5
5
5
5
5
5
5
5
5
ışık
6
7
8
8
2
5
6
6
7
5
7
8
5
6
6
7
8
8
8
7
8
8
8
6
Portakal kabuğu ile yapılan boyamaların tüm haslık değerleri oldukça iyi çıkarken özellikle
son mordanlama yöntemi ile ışık haslığı bakımından çok iyi değerler elde edilmiştir.
26
5. TARTIŞMA ve SONUÇ
Proje kapsamında, kızılağaç (Alnus glutinosa L. gaertn) yaprakları, portakal (Citrus sinensis)
kabukları ve ülkemizde (Doğu Karadeniz Bölgesinde) önemli ölçüde yetiştirilen ve tüketilen
çayın çay demi atıklarının tekstil sektöründe doğal boyarmadde kaynağı olarak
kullanılabilirliği araştırıldı.
Bu bağlamda, yün ve pamuklu kumaşlar, FeSO4 ve AlK(SO4)2 mordanları varlığında ön,
birlikte ve son mordanlama yöntemleri ile 2 farklı pH’da boyandı ve her biri için optimum
boyama koşulları belirlendi.
Elde edilen sonuçlar, pamuklu kumaşın FeSO4 ile bazik ortamda daha iyi boyandığını ortaya
koyarken, kızılağaç yaprakları ve çay demi atıklarının son mordanlamada, portakal
kabuklarının ise ön mordanlamada daha iyi boyandığını ortaya çıkarmıştır.
Projede çalışılan bitkiler ile yapılan boyama çalışmalarına bakıldığında, kızılağaç yaprakları
ile ilgili boyama çalışmasına rastlanılmamıştır. Portakal kabuğunun boyama kapasitesi tez
çalışması (Durnaoğlu, 2006) kapsamında incelenmiş, ancak K/S ve CIE Lab renk
değerlendirmesi yapılmamıştır. Literatürde en çok çay ekstraktı ile boyama çalışmasına
rastlanılmıştır, ancak bu çalışmalarda çay, direkt olarak ekstrakte edilip boyama işlemlerinde
kullanılmıştır. Çalışmamızda çay posası kullanıldığından diğer çalışmalara nazaran üstünlük
sağlamaktadır.
Literatürde çay ile ilgili boyama çalışmalarını incelediğimizde farklı kumaş türlerinde çayın
boyama potansiyelinin incelendiği görülmektedir. 2012’de yapılan bir çalışmada çay
polifenollerinin son mordanlama yöntemi ile 3 farklı mordan [FeSO4, CuSO4 ve AlK(SO4)2]
kullanarak ipek kumaşı boyama potansiyeli incelenmiştir. Sonuçlar, renk şiddeti ve haslık
özellikleri bakımından değerlendirilerek boyanan numunelerin renk şiddetleri; boyama süresi,
sıcaklık ve pH bakımından incelenmiştir. Zayıf asidik ortamda, düşük boyama sıcaklığında
optimum boyama koşullarına ulaşılmıştır. En yüksek K/S değeri FeSO4 varlığında elde
edilirken, bunu sırası ile CuSO4 ve AlK(SO4)2 mordanları takip etmiştir (Qian et al., 2012).
27
Çayın poliester kumaşı boyama potansiyeli farklı boyama metotları kullanılarak
gerçekleştirilmiş, çay pigmentinin yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında süper kritik CO2
boyamasına göre daha iyi sonuç verdiği tespit edilmiştir (He and Wu, 2011).
Çayın sulu ekstraktı ile yün ve jut kumaşın boyandığı başka bir çalışmada ön, birlikte ve son
mordanlama
yöntemleri
kullanılmış
ve
boyamalar
mordanlı/mordansız
olarak
gerçekleştirilmiştir. Boyanan numunelerin yıkama ve ışık haslıkları iyi ve çok iyi derece
olarak elde edilmiştir. En iyi boyama (K/S=3.9) jut için asidik ortamda elde edilirken,
pamuklu kumaşın aynı ortamda daha düşük renk şiddetinde (K/S= 2.0) boyandığı tespit
edilmiştir (Deo and Desai, 1999).
Moiz ve grubu tarafından yapılan çalışmada, çayın sulu ekstraktının yün boyama potansiyeli
şap, CuSO4, FeSO4, ZnSO4, Na2SO4 ve MgSO4 mordanları varlığında ön, birlikte ve son
mordanlama yöntemleri kullanılarak belirlenmiştir. Sonuçlar K/S ve CIE Lab değerleri
bakımından incelenmiş, en yüksek renk şiddetinin (K/S= 17.50) son mordanlama ile CuSO4
mordanı varlığında elde edildiği tespit edilmiştir. Yapılan boyamaların yüksek ışık ve yıkama
haslığına sahip olduğu belirlenmiştir (Moiz et al., 2010).
Portakal kabuklarının yün, pamuklu kumaş ve tüylü deri boyama potansiyelleri tez çalışması
kapsamında incelenmiştir. Çalışma, FeSO4, ZnCl2, AlK(SO4)2, SnCl2, CuSO4, K2Cr2O7 ve
Mn(CH3COO)2 mordanları eşliğinde farklı pH değerlerinde ön, birlikte ve son mordanlama
yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Özellikle yün ve tüylü deri ile yapılan
boyamalarda yüksek ışık, yıkama ve sürtme haslıkları elde edilmiştir (Durnaoğlu, 2006).
Projede elde edilen sonuçlar yukarıda verilen literatür bilgileri ile paralellik göstermektedir.
Bunun yanı sıra proje, kızılağaç ve çay demi atığının boyama özelliğinin ortaya konulması
bakımından orjinallik göstermektedir. Genel olarak bakıldığında üç boyarmaddenin de
özellikle pamuklu kumaş boyamada ekonomik ve doğal kaynak olarak tekstil endüstrisinde
kullanılabileceği ortaya konulmuştur. Böylece tekstil endüstrisi bakımından alternatif boyama
materyalleri için optimum boyama koşulları belirlenmiştir. Çalışma, farklı kumaş türleri
üzerinde de denenerek daha kapsamlı hale getirilebilir.
28
Kaynaklar
Ali, S., Nisar, N. ve Hussain, T., 2007. Dyeing properties of natural dyes extracted from
eucalyptus. TJTI, 98(6), 559-562.
Avinc, O., Celik, A., Gedik, G., et al., 2013. Natural dye extraction from waste barks of
Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) timber and eco-friendly natural dyeing of various textile
fibers. Fibers and Polymers, 14(5), 866-873.
Bechtold, T., Turcanu, A., Geissler, S., and Gangberger, E., 2002. Process balance and
product quality in the production of natural indigo from Polygonum tinctorium Ait. Applying
low-technology methods. Bioresour. Technol., 81, 171-177.
Bechtold, T., Mussak, R., Mahmud-Ali, A., Ganglberger, E., and Geissler, S,. 2006.
Extraction of natural dyes for textile dyeing from coloured plant wastes released from the
food and beverage industry. J Sci Food Agric., 86, 233-242.
Benli, M., Kalender, H., 2008. Doğal boyalar ile sentetik boyaların karşılaştırılması. Tübitak
Eğitimde Bilim Danışmanlığı Projesi.
Deo, H.T., and Desai, B.K., 1999. Dyeing of cotton and jute with tea as a natural dye. JSDC,
115, 224-227.
Deveoğlu, O., Karadağ, R., 2011. Genel bir bakış: Doğal boyarmaddeler. Fen Bilimleri
Dergisi, 23(1), 21-32.
Durnaoğlu, Ü., 2006. Portakal (Citrus sinensis L.) kabuğundan boyarmadde ekstraksiyonu:
selülozik ve protein boyamadaki kullanılabilirliği, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Tokat.
He, Z., Wu, Z., 2011. Application Research on Natural Tea Pigment Dyed Polyester Fabric.
Textile Bioengineering and Informatics Symposium, 714-718.
Karadağ, R., 2007. Doğal Boyamacılık. Geleneksel El Sanatları ve Mağazalar İşletme
Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
Khan, M.K., Abert-Vian, M., Fabiano-Tixier, A.S., Dangles, O., Chemat, F., 2010.
Ultrasound-assisted extraction of polyphenols (flavone glycosides) from orange (Citrus
sinensis L.) peel. Food Chemistry, 119, 851-858.
Mazeyar, P., 2009. An environmentally method for dyeing rug pile using fruit waste colorant.
Reseach Journal of Chemistry and Environment, 13(3), 49-53.
Moiz A., Ahmed, M.A., Kausar, N., Ahmed, K., Sohail, M., 2010. Study the effect of metal
ion on wool fabric dyeing with tea as natural dye. Journal of Saudi Chemical Society, 14, 6976.
Mushkina, O.V., Gurina, N.S., Konopleva, M.M., Bylka, W., Matlawska, I., 2013. Activity
and total phenolic content of Alnus glutinosa and Alnus incana leaves. Acta Sci. Pol.,
Hortorum Cultus, 12(3), 3-11.
Önal, A., 1996. Extraction of dyestuff from onion (Allium cepa L.) and its application in the
dyeing of wool, feathered-leather and cotton. Turkish Journal of Chemistry, 20, 194-203.
Parvinzadeh, M., Ashrafi, M.H., 2009. Using food industry wastes for producing valuable
materials: Skin of eggplant for wool dyeing. Current Research Topics in Applied
Microbiology and Microbial Biotechnology, 416-421.
Qian, H., Zhu, P., Bai, G., et al., 2012. Dyeing silk with tea polyphenol. Eco-dyeing,
Finishing and Green Chemistry, 441, 83-87.
Raja, A.S.M., Pareek, P.K., Shakyawar, D.B., Wani, S.A., Nehvi, F.A., Sofi, A.H., 2012.
Extraction of natural dye from saffron flower waste and its application on Pashmina fabric.
Advances in Applied Science Research, 3(1), 156-161.
Trotman, E.R., 1984. Dyeing and chemical technology of textile fibres. Dyeing Chemical Technology
of Textile Fibres (6th Ed.), Charles Griffin & Company Limited.
29
Win, Z.M., & Swe, M.M., 2008. Purification of the natural dyestuff extracted from mango
bark for the application on protein fibres. World Academy of Science, Engineering and
Technology, 46, 536-540.
Yao, L., Jiang, Y., Datta, N., Singanusong, R., Liu, X., Duan, J., Raymont, K., Lisle, A., Xu,
Y., 2004. HPLC analyses of flavanols and phenolic acids in the fresh young shoots of tea
(Camellia sinensis) grown in Australia. Food Chemistry, 84, 253-263.

Download Report