İndir - Teknolojik Araştırmalar

TEKNOLOJİK
ARAŞTIRMALAR
Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi
Cilt: 8, No: 1, 2014 (8-22)
Electronic Journal of Textile Technologies
Vol: 8, No: 1, 2014 (8-22)
www.teknolojikarastirmalar.com
e-ISSN:1309-3991
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolojik Yün Boyama
Enfal KAYAHAN1, Mustafa KARABOYACI2
Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü
2
Süleyman Demirel Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü
[email protected]
1
Özet
Bu çalışmada şeker üretiminde proses atığı olan melas şurubundan ekstraksiyon yöntemiyle elde edilen
boyarmadde çözeltileri kullanılarak yün elyafına boyama yapılmıştır. Boyama prosesinde flotte oranı 1:10,
kullanılan mordan kimyasalları FeSO4, NaCO3, CaCO3, alum, KNaC4H4O6, AlCl3, MgCl2 ve sitrik asittir.
Boyanan numunelerin yıkamaya ve sürtmeye karşı haslık değerleri 3-4/5 ve 4-4/5 ile iyi seviyededir. Elde
edilen renk yelpazesi ise açık kahve, sarı, bej ve gri tonlarındadır.
Anahtar Kelimeler: Ekolojik boyama, yün, mordan
Ecological Wool Dyeing with Dye Solutions Obtained From
Molasses
Abtract
In this study, wool yarns were dyed with dye solutions obtained from molasses that is the waste in the
production of sugar. Mordant chemicals were FeSO4, NaCO3, CaCO3, alum, KNaC4H4O6, AlCl3, MgCl2 and
citric acid, liquor ratio was 1:10 in dyeing processes. The resulting wash and rubbing fastnesses of the dyed
samples were good with 3-4/5 and 4-4/5 levels. The obtained color tones are light brown, yellow, beige and
gray shades.
Key words:Ecological dyeing, wool, mordant
Bu makaleye atıf yapmak için
Kayahan E., Karaboyacı M. “Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolojik Yün Boyama”, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2014, 8(1) 8-22
How to cite this article
Kayahan E., Karaboyacı M. “Ecological wool dyeing with dye solutions obtained from molasses” Electronic Journal of Textile Technologies”, 2014,
8(1) 8-22
8
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
1. GİRİŞ
Sağlıklı ve çevre dostu ürünlere olan rağbet, tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de gün geçtikçe
artmaktadır. Bu durum, tüketiciyi sağlığı ve konforu ön plana çıkaran tekstil ürünlerini kullanmaya
teşvik etmektedir. Üstelik söz konusu mamuller klasik tekstil ürünlerine nazaran katma değeri daha
yüksek ürünler olup, ülkemize bu alanda önemli pazar payı kazandıracak potansiyele de sahiptirler.
Doğaya zarar veren atıkların doğal ekosistemlere olan etkileri uzun zamandır araştırılmaktadır.
Tekstil endüstrisi atıkları yeraltı sularını ve toprağı kirletmekte, tekstil kimyasal ve yardımcı
maddeleri ile üretilen ürünler birçok insanda alerjik reaksiyonlara sebep olmaktadır. Artan kanser
vakaları, tekstil işletmelerinde çalışan işçilerin yaşadığı sağlık problemleri vs. tekstil sektörünü
kullanılmakta olduğu sentetik boyarmadde ve kimyasallara alternatif arama yoluna sevk etmiştir.
Bitkileri kullanarak boyarmadde elde etmek ve bu boyalarla tekstil elyaflarının boyanması
yüzyıllardır bilinen bir sanattır. Kullanılan en yaygın doğal boya olan kökboyanın (rubia
tinctorum) yapımı ise oldukça zor ve pahalıdır. Sınırlı renk yelpazesi, düşük haslık değerleri ve
yüksek maliyetleri, araştırmacıları bilinen boya bitkilerine alternatif doğal boya kaynakları aramaya
sevk etmiştir.
Bilindiği gibi gıda endüstrisinde üretim ve tüketim sırasında çok miktarda katı ve sıvı atık
üretilmekte ve bu atıklar renkli boya pigmentleri içermektedirler. Literatürde, bitkisel atıkların
doğal boya kaynağı olarak kullanıldığı çalışmalar mevcuttur. Bu araştırmalarda, farklı çözücülerle
ekstrakte edilen doğal boyarmaddelerin farklı tekstil elyaflarını boyama performansları ve haslık
özellikleri değerlendirilmiştir.
Bechtold ve çalışma grubu, 2006 yılında Yiyecek Ve İçecek Endüstrisinin Renkli Bitkisel
Atıklarından Boyarmadde Ekstraksiyonu isimli çalışmalarında, bitkisel atıklardan ekstrakte ettikleri
boyarmaddeyle mordan olarak demir sülfat (FeSO4.7H2O), alum (KAl(SO4)2.12H2O) kullanarak
yün elyafını boyamışlardır. Gıda ve içecek endüstrisindeki üzüm suyu ve şarap üretimi proses
artıkları gibi bitkisel atıkların büyük miktarda doğal boya içerdiği ve renkli bitkisel atıkların tekstil
boya prosesleri için boyarmadde kaynağı olarak kullanılabileceği ifade edilen makalede, söz konusu
atıklardan parlak sarı ve kırmızı renklerin ekstraksiyonunun önemi vurgulanmıştır. Bu çalışmada,
boyarmadde ekstaksiyonu, ekstraksiyon zamanı ve boyarmadde miktarı belirlenerek, boyanmış
yünlü numunedeki renk derinliği ölçülmüş, ticari ve teknik başarı için haslık özellikleri
değerlendirilmiştir. Çalışma sonunda haslık değerlerinin birinci derecede kullanılan mordan tipiyle
ilişkili olduğu vurgulanırken, boyanmış numunelerin iyi derecede yıkama haslığı değerleri verdiği
belirtilmiş, ışık haslığı açısından ise en yüksek 3 ile orta düzeyde bir değere ulaşıldığı
kaydedilmiştir[1].
Aynı çalışma grubu 2007 yılındaki bir başka çalışmalarında, hammadde olarak çeşitli cinslerde
preslenmiş üzüm posalarının çekirdeklerini kullanmışlardır. Antosiyonin, kara üzüm ve böğürtlen
gibi meyvelerde bol miktarda bulunmaktadır ve önemli bir kırmızı-mor renk pigmentidir.
Çalışmada kullanılan üzüm suyu ve şarap proses atıklarının seçilme nedenini, içerdikleri ekstrakte
edilebilir antosiyonin miktarının göz önünde bulundurulması olarak belirtmişlerdir. Ekstraksiyon
solventi olarak suyun kullanıldığı çalışmada, ekstraktlardaki toplam antosiyonin konsantrasyonu
24.5–126mg dm−3 olarak bulunmuş ve bu miktarın üzüm cinsine bağlı olduğu ifade edilmiştir.
Boyama materyali olarak, yün ve pamuk elyaflarının seçildiği çalışmada, pamuk elyafı öncelikle
ön mordonlama yöntemi ile tanin kullanılarak mordanlanmıştır. Mordan olarak alumun (KAl(SO 4)2
12H2O) kullanıldığı makalede, farklı boyama sıcaklıkları, ön-son ve birlikte mordanlama
yöntemleri ve değişik mordan miktarları kullanılarak boyama prosedürünün optimizasyonu
hedeflenmiştir. Deneysel çalışma sonunda boyanan numuneler üzerinde kırmızı-mor renk tonları
elde edilmiştir. Haslık özellikleri değerlendirilirken, yıkama haslıklarında 3-4 ile iyi fakat ışık
9
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
haslıklarında alt sınırda 1, üst sınırda ise 2 değerleriyle kullanım açısından uygun olmayan
sonuçların elde edildiği ifade edilmiştir [2].
Atık zeytin kara suyunu potansiyel doğal boyarmadde kaynağı olarak kullanıldığı bir başka
makalede Meski ve arkadaşları (2012), zeytin karasuyundan boyarmadde ekstraksiyonunda çözücü
olarak hekzan kullanmış, ön-birlikte ve son mordanlama yöntemleriyle yün elyafını boyamışlardır.
Mordan olarak alum (AlK(SO4)212 H2O), potasyum dikromat (K2Cr2O7), demir sülfat hidrat
(FeSO4.H2O), bakır sülfat hidrat(CuSO4.2 H2O), kalay klorid (SnCl2. 2 H2O) ve sodyum klorid
NaCl2 kullanıldığı çalışmada, flottedeki mordan cinsine göre elyaf üzerinde koyu kahverengiden
siyaha kadar farklı tonlarda değişen renkler elde etmişlerdir. Çalışmada sonunda ise, en iyi haslık
sonuçlarının son mordanlama yöntemi ile yapılan boyamalarda elde edildiği belirtilirken, bütün
numunelerde yıkama ve ter haslığı değerinin 4-5 civarında, yaş sürtme haslığının ise 3 ile kabul
edilebilir değerlerin altında olduğu belirlenmiştir. Işık haslığı ise son mordanlama yöntemiyle ve
potasyum dikromatla (K2Cr2O7) yapılan boyama dışında, tüm doğal boyarmaddelerde olduğu gibi
düşük seviyededir [3].
Deo ve Desai (1999), tanen ve başlıca renklendirici bileşenler içeren sulu çay ekstraktıyla pamuk ve
jüt elyafının boyanmasını ele aldıkları çalışmalarında, ön, birlikte ve son mordanlama yöntemlerini
ve demir sülfat(FeSO4), bakır sülfat(CuSO4.2 H2O) ve alum (AlK(SO4)212 H2O) mordanlarını
kullanarak boyama prosesini gerçekleştirmiş, boyanan numunelerin haslık değerlerini
incelemişlerdir. Yıkama ve ışık haslığında en iyi sonuçlar birlikte mordanlama yöntemiyle, demir
sülfat(FeSO4) ve bakır sülfat(CuSO4.2 H2O) mordan türleriyle yapılan boyamalarda alınmıştır [4].
Samanta ve arkadaşları (2009), kırmızı sandal ağacı ve dutgiller familyasına ait tropikal bir meyve
olan jackfruit wood, boya ağacı olarak bilinen sapan wood, hint kökboyası olarak bilinen manjistha,
kadife çiçeği ve mimoza türüne dahil babool bitkilerinden 50:50 alkol-benzen ekstraksiyonuyla
doğal boyarmadde elde etmiş ve ön mordanlama yöntemiyle jüt elyafını boyamışlardır. Mordan
olarak mayroblan ve alüminyum sülfatın kullanıldığı bu çalışmada, boyama sonrasında da haslık
değerlerini yükseltmek için bir katyonik boya fiksatörü olan N-cetyl-N trimethylammonium
bromide (CTAB) ve cetrimide ve Sandofix-HCF kullanılmıştır. %2 CTAB ya da Sandofix-HCF
uygulanmış kumaşların yıkama haslık değerlerinin, bir ünite, %1 benztriazole uygulanmış jüt
kumaşların ise ışık haslığı değerlerinin yarım ile bir seviye arttığı gözlenmiştir. Boyanan
numunelerin hepsinde haslık değerleri yaş ve kuru sürtme haslığında 3-4-5, ışık haslığında 2-3-4,
yıkama haslığında ise en düşük 2 olmakla beraber 2-3-4-5 seviyelerinde seyrettiği ifade edilmiştir
[5].
Raja ve Thilagavathi (2008), gümüş meşe ağacı, kaya armudu, ağaç kabukları ve saz bitkilerinden
çözücü olarak su kullanarak boyarmadde ekstrakte etmiş ve aluminyum sülfat(AlSO 4), kalay
klorid(SnCl2. 2 H2O), demir sülfat(FeSO4) kombinasyonlarıyla dört farklı renk elde etmişlerdir.
Boyanan yün elyafı üzerinde elde edilen renk yelpazesi sarı-kahve, sarı, turuncu ve koyu gri olarak
ifade edilmiştir. Aluminyum sülfat(AlSO4), kullanılarak yapılan boyamalarda yıkama haslığı
değerleri 3-4-5, ışık haslığı değerleri 5-6 seviyelerinde, kalay klorid ile yapılan boyamalarda yıkama
haslığı değerleri 3-4-5, ışık haslığı değerleri 5-6-7 seviyelerinde, demir sülfatla(FeSO4) yapılan
boyamalarda yıkama haslığı değerleri 3-4-5, ışık haslığı değerleri 6-7 seviyelerinde değiştiği tespit
edilmiştir [6].
Kumaresan, Palanisamy ve Kumar 2011 yılındadoğal boya kaynağı olarak Afrika lale ağacı
(spathadea campanulata) bitkisinin çiçeklerini kullanarak, ipek elyafını boyamışlardır. Mordan
olarak, myroblan ve nikel sülfat(NiSO4), alüminyum sülfat(Al2(SO4)), potasyum
dikromat(K2Cr2O7), demir sülfat(FeSO4), kalay klorid(SnCl2.2H2O) kullanmayı tercih etmişlerdir.
Çalışmada boyarmadde ekstraksiyon zamanı 60 dakika, flotte oranı 1:20 ve boyama zamanı da 50
dakika olarak belirlenmiştir. Beş farklı mordan kombinasyonu 1:3, 1:1 ve 3:1 olmak üzere farklı
10
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
oranlarda ve ön mordanlama, birlikte mordanlama ve son mordanlama olmak üzere üç farklı
yöntemle boyama işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda ter haslığında en iyi sonucu demir
sülfat(FeSO4) ve myroblan kombinasyonu verirken, yıkama ve sürtme haslıkları mordanlama
yöntemine bakılmaksızın, potasyum dikromat(K2 Cr2O7) ve alüminyum sülfat(Al2(SO4) dışında her
mordan kombinasyonunda 4-5 ile yüksek seviyede olarak tespit edilmiştir. Işık haslığı denenen
bütün mordanlarda 3-4 seviyesinde olup, bu alanda nispeten en iyi sonuçlar alüminyum sülfat
(Al2(SO4) ve kalay krorid(SnCl2. 2 H2O) ile elde edilmiştir[7].
Bu çalışmada bilinen ve kullanılmakta olan doğal boya bitkilerinin yerine, endüstriyel bir bitkisel
atık olan, melas kullanılmıştır. Melas, şeker üretiminde, fabrikasyon kademesinde şekerin
fabrikasyona geri alınamayan, kahverengimsi renge sahip son şurubudur. Bu araştırmada Burdur
Şeker Fabrikasından temin edilen şeker pancarı melasından sulu ekstraksiyonla doğal boya elde
edilmesi ve bu boyarmaddenin yün elyafını boyama performansı araştırılmıştır. Boyama yöntemi
olarak birlikte mordanlama yöntemi seçilmiş, melas için optimum ekstraksiyon, optimum boyama
zamanı ve optimum mordan miktarları, bunlara ek olarak boyanan numunelerin haslık değerleri
araştırılmıştır.
1. MATERYAL ve METOD
Melas, şeker üretim prosesinde, şuruplardan kristal şeker alındıktan sonra geriye kalan ana
şuruptur. Melasın %45-50’sini toplam şeker (sakaroz) oluşturur, bünyesinde fazla miktarda organik
madde, mikro ve makro iz elementler barındırır[1]. Bileşiminde çeşitli miktarlarda değişik
vitaminler de ihtiva etmektedir. Bu özellikleri nedeniyle bazı sanayi kollarının ana ham maddesi
durumundadır. Melas ülkemizde başlıca maya üretimi, yem sanayi, alkol üretimi, vs. gibi alanlarda
kullanılmaktadır[2].
Çalışmada boyarmadde kaynağı olarak, burdur şeker fabrikasından alınan proses atığı melas
şurubu kullanılmıştır. Çözücü olarak su seçilerek farklı zaman aralıklarında ekstraksiyon yapılmış,
elde edilen boyarmadde çözeltisi ile yün ipliği boyanmıştır. Boyama prosedüründe, boyarmadde
iplik oranı 1:1, flotte oranı ise 1:10 olarak ayarlanmıştır. Bir çok endüstriyel boyama makinesi
minimum su tüketimi için bu oranda çalışmaktadır.
Çalışmada tekstil substratı (materyali ya da) olarak ön terbiyesi yapılmış yün ipliği, mordan olarak,
FeSO4, NaCO3, CaCO3, alum, KNaC4H4O6, AlCl3, MgCl2 ve sitrik asit, kullanılmıştır ve bu
kimyasal maddeler analitik saflıkta olup, Merck ve Fluka markalardır.
Boyarmadde Eldesi ve Optimum Ekstraksiyon Süresi Tayini
Bu çalışmada, boyarmadde ekstraksiyonu için cam balon ve termostatlı ısıtıcı, boyama işlemi için
James H.Heal Gyrowash (model 415), cam malzeme olarak değişik hacimlerde beher, erlenmayer,
cam balon, mezür, huni baget vb. malzemeler kullanılmıştır.
Boyarmadde eldesi için 2 gram melas 20mL su ile 100 0C da ½ , 1, 2, 3, 4, saat kaynatılarak beş
farklı boyarmadde çözeltisi hazırlanmış, elde edilen çözeltilerle 2g yün ipliği numuneleri boyanmış
ve kurutulan numunelerin Macbeth Color Eye 7000 marka spektrofotometre cihazında L*, a* ve b*
renk uzayı değerleri belirlenmiştir. Okunan en düşük L* değerine göre ise optimum ekstraksiyon
zamanı belirlenmiştir.
a. Optimum boyama zamanının belirlenmesi
Belirlenen optimum ekstraksiyon zamanına göre hazırlanan boyarmadde çözeltileri ile 2 gram yün
ipliğine 30dk, 45dk, 60dk, 75dk, 90dk, 120dk süreyle boyama yapılmıştır. Süre bitiminde çözelti
soğutularak süzülmüş numune saf su ile durulanmış, sabunlanıp ve kurutulmuştur.
11
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
Boyanan ve kurutulan numunelerin Macbeth Color Eye 7000 marka spektrofotometre cihazında L*,
a* ve b* renk uzayı değerleri ölçülmüştür. Okunan en düşük L* değerine göre optimum boyama
zamanı belirlenmiştir.
b. Optimum mordan miktarının belirlenmesi
Mordanlar boyama prosesinde lif ve boyarmaddenin yüzey yükünü değiştirerek, tekstil elyafı ile
boyarmadde arasında bir köprü oluşturmak için kullanılır. Bu çalışmada mordan olarak toksik
olmayan metal tuzları ve bazı asidik ve bazik bileşikler seçilmiştir. Söz konusu mordan kimyasalları
Al2(SO4)3·6H2O, KAl(SO4)2·12H2O, FeSO4·7H2O, CaCO3, NaH2PO4’dır. Birlikte mordanlama
yönteminin kullanıldığı çalışmada, mordan kimyasalları boyama öncesinde ekstrakte edilmiş
çözeltilerinin içine ilave edilerek çalkalanmış ve 5 dakika çözünmeleri beklenmiştir. Bu aşamadan
sonra ön terbiyesi yapılmış yün ipliği boya çözeltisine eklenerek, boyama diyagramına göre işlem
gerçekleştirilmiştir. Optimum mordan miktarını belirlemek için, bütün mordan kimyasalları
1g/L’den başlayarak 5g/L’ye kadar boyama çözeltilerine eklenmiş ve numuneler boyanmıştır.
Boyanan numunelerin renkleri CIE lab renk uzayı L*, a* ve b* değerleri ile analiz edilmiş ve
ölçülen en düşük L* değeri göz önünde bulundurularak, optimum mordan miktarları belirlenmiştir.
c. Boyama Diyagramı ve Boyama Prosesi
Bu çalışmada, boyama prosedürü endüstriyel uygulama imkânı göz önünde bulundurularak tek
adımda tasarlanmış ve bu sebeple de birlikte mordanlama yöntemi tercih edilmiştir. Laboratuar
ortamında yapılan boyamalarda,ekstrakte edilen sıvı süzülmüş ve daha sonra mordan eklenen
çözelti mordanın çözünmesi için 5 dakika çalkalanmıştır. Boyama işlemi, çektirme yöntemine göre
1:10 flotte oranında, belirlenen optimum boyama zamanına göre, ve 99oC’ta yapılmıştır. Her bir
mordan kimyasalı 1g/L’den başlanarak 5g/L’ye kadar kullanılmış ve bütün boyama işlemleri 3 kez
tekrarlanmıştır. Şekil 1’de melastan elde edilen boyarmadde çözeltisi ile yapılan deneylerden elde
edilen optimum veriler kullanılarak dizayn edilen boyanma grafiği verilmiştir.
12
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Şekil 1.Boyama
Diyagramı
2. HASLIK TESTLERİ
a. Yıkamaya karşı renk haslığı tayini
Boyanan yün ipliği numunelerinin yıkamaya karşı renk haslığı tayini EN ISO 105-C01 standardına
göre yapılmıştır. Örneklerdeki renk değişimi Gri Skala A02 (solma için) kullanılarak, refakat
kumaşı lekeleme dereceleri de Gri Skala A03 (lekelenme için) kullanılarak değerlendirilmiştir.
Yıkamaya karşı renk haslıkları sayısal olarak 1’den 5’e kadar verilen değerlerle ifade edilir. Burada
1 kötü ile en düşük değeri, 5 çok iyi ile en iyi değeri ifade etmektedir.
b. Sürtme haslığı
Boyanan numunelerde yaş ve kuru sürtme haslığı kontrolleri ISO 105-X 12 standardına göre
yapılmıştır. Deneyde krokmaster test cihazı kullanılmış, pamuk sürtme bezlerinin lekelenme
derecesi Gri Skala kullanılarak (ISO 105-A01:1994) standart ışık altında değerlendirilmiştir. Söz
konusu değerlendirmede 1 kötü ile en düşük değeri, 5 çok iyi ile en iyi değeri ifade etmektedir.
3. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA
Melasın ekstraksiyonu ile elde edilen boyarmadde için optimum ekstraksiyon zamanı şekil 2’den
açıkça görülmektedir. Bilindiği gibi, L* değeri elde edilen rengin koyuluğunu veya parlaklığını
ifade etmektedir, yani en düşük L* değeri bize en koyu renk tonunu vermektedir.
Buradan hareketle grafikte okunan 54,8 L* değerine karşılık gelen 3 saat, melastan elde edilen
boyarmadde için optimum ekstraksiyon zamanıdır.
Şekil 2. Optimum ekstraksiyon zamanı
13
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
Optimum boyama zamanı ise, şekil 3’te açıkça görülmektedir. Grafikte en düşük L* değeri 45.
dakikada ölçülmüştür. Bu nokta aynı zamanda atıktan elde edilen boyarmadde ile boyanan
numunelerdeki mordansız en koyu renk tonunu ifade etmektedir.
Şekil 3. Optimum ekstraksiyon zamanı
Çalışmada optimum ekstraksiyon zamanı 3 saat, optimum boyama zamanı da 45 dakika olarak
belirlenmiştir. Bu aşamadan sonraki laboratuar deneyleri elde edilen bu değerlere göre
ayarlanmıştır.
Boyama proseslerinde optimum mordan miktarını belirlemek amacıyla, her cins mordan için, farklı
miktarlarda mordanlarla, 45 dakikada boyama yapılmıştır. Her bir boyama, boyama şartları sabit
tutularak 3 kez tekrarlanmış ve renk değerleri okutulmuştur. Sonuçlar renk tekrarı ve elde edilen
renklerin arasında istatistiksel olarak önemli bir fark olup olmadığı göz önünde bulundurularak
değerlendirilmiştir. Diğer sonuçlarla benzer olarak, burada da, en düşük L* değeri optimum mordan
miktarını ifade etmektedir. Aşağıdaki tablolarda mordan cinsi, kullanılan mordan miktarları ve
mordan miktarına göre L* değerinin değişimi görülmektedir.
14
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Tablo 1’deki L* değerlerinden açıkça görüldüğü gibi, en düşük L* değeri 4g/L alum kullanılarak
yapılan boyamalarda elde edilmiştir. Bu durumda alum la yapılan boyamalarda optimum mordan
miktarının 4g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma değerleri göz önünde bulundurularak,
renk tekrarı açısından da boyanan numuneler arasında bariz bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 1. Farklı miktarlarda Alum kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan
(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
61,46
4,38
20,23
alum
1b
1
59,81
5,79 21,68
alum
1c
1
60,23
60,50
0,86 5,01 20,40
alum
2a
2
60,35
4,75 20,09
alum
2b
2
59,92
5,59 21,44
alum
2c
2
61,22
60,50
0,66 5,69 20,18
alum
3a
3
59,57
5,22 21,04
alum
3b
3
59,10
5,39 21,74
alum
3c
3
60,02
59,56
0,46
5,36 20,05
alum
4a
4
58,91
5,21 21,00
alum
4b
4
59,19
5,25 20,71
alum
4c
4
59,87
59,32
0,49 5,54 20,95
alum
5a
5
59,51
5,78 20,54
alum
5b
5
59,44
5,16 20,78
alum
5c
5
58,02
58,99
0,84 5,74 22,00
alum
Tablo 2’deki L* değerleri incelendiğinde, en düşük L* değeri 5 g/L sitrik asit kullanılarak yapılan
boyamalarda elde edildiği görülmüştür. Buradan hareketle sitrik asit’le yapılan boyamalarda
optimum mordan miktarının 5 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma değerleri göz
önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı açısından boyanan numuneler arasında önemli bir
farklılığın olmadığı görülmüştür.
15
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
Tablo 2. Farklı miktarlarda Sitrik Asit kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan
(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1b
1c
2a
2b
2c
3a
3b
3c
4a
4b
4c
5a
5b
5c
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
SİTRİK
ASİT
1
58,36
5,34 20,43
1
58,34
5,43 20,91
1
58,12
2
52,77
7,71 23,02
2
55,11
7,55 23,26
2
53,99
3
54,89
7,68 23,01
3
50,74
8,64 25,10
3
50,37
4
51,24
8,42 24,67
4
50,27
8,69 24,12
4
44,19
5
45,44
9,21 24,81
5
44,99
9,24 25,77
5
45,65
58,27
53,96
52,00
48,57
45,36
0,13 5,26 20,15
1,17 7,14 23,99
2,51 8,35 24,47
3,82 8,74 24,38
0,34 9,65 24,01
Tablo 3’deki L* değerlerinden açıkça görüldüğü gibi, en düşük L* değeri 1 g/L CaCO3 kullanılarak
yapılan boyamalarda elde edilmiştir. Bu durumda CaCO3’la yapılan boyamalarda optimum mordan
miktarının 1 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma değerleri göz önünde bulundurularak,
renk tekrarı açısından da boyanan numuneler arasında kayda değer bir farklılığın olmadığı
görülmüştür.
Tablo 3. Farklı miktarlarda CaCO3kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
No
Mordan Mordan(g/L) L* Ortalama SD
a*
b*
1a
1
59,47
5,36 20,61
CaCO3
CaCO3
1b
1
60,89
4,99 20,73
CaCO3
1c
1
59,47
59,94
0,82 4,17 20,55
CaCO3
2a
2
62,67
4,75 20,68
CaCO3
2b
2
63,53
4,77 20,42
CaCO3
2c
2
62,55
62,92
0,53 5,02 20,14
CaCO3
3a
3
59,28
5,07 20,52
CaCO3
3b
3
62,44
4,78 20,76
CaCO3
3c
3
61,14
60,95
1,59 5,31 20,67
CaCO3
4a
4
60,67
5,02 20,99
CaCO3
4b
4
61,79
5,66 20,72
CaCO3
4c
4
61,05
61,17
0,57 5,21 20,88
CaCO3
5a
5
60,40
5,47 21,41
CaCO3
5b
5
60,88
5,89 20,78
CaCO3
5c
5
60,64
60,64
0,24 5,07 20,61
16
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Tablo 4’de KNaC4H4O6 kullanılarak yapılan boyamalarda elde edilen L* değerleri görülmektedir.
Tablo incelendiğinde, en düşük L* değerinin 1 g/L Kabartma Tozu kullanılarak yapılan
boyamalarda elde edildiği görülmüştür. Bu durumda optimum mordan miktarının 1 g/L olduğu
sonucuna varılmış ve standart sapma değerleri göz önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı
açısından boyanan numuneler arasında önemli bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 4. Farklı miktarlarda KNaC4H4O6 kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
No
Mordan Mordan(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
5,03 21,09
61,64
KNa4H4O6
KNa4H4O6
1b
1
4,68 15,44
60,46
KNa4H4O6
1c
1
60,78
0,76 4,43 20,09
60,23
KNa4H4O6
2a
2
63,27
4,25 19,47
KNa4H4O6
2b
2
65,87
3,78 21,01
KNa4H4O6
2c
2
65,21
64,78
1,35 3,66 20,33
KNa4H4O6
3a
3
67,63
3,79 19,40
KNa4H4O6
3b
3
65,79
4,01 19,57
KNa4H4O6
3c
3
66,33
66,58
0,95 3,91 19,69
KNa4H4O6
4a
4
65,71
4,05 19,60
KNa4H4O6
4b
4
66,54
4,11 19,61
KNa4H4O6
4c
4
68,23
66,83
1,28 4,36 19,58
KNa4H4O6
5a
5
63,89
4,01 19,38
KNa4H4O6
5b
5
65,12
3,69 20,25
KNa4H4O6
5c
5
65,23
64,75
0,74 3,87 22,54
Tablo 5’deki L* değerleri incelendiğinde, en düşük L* değerinin2 g/L Sodyum aljinat (NaC6H7O6)
kullanılarak yapılan boyamalarda elde edildiği görülmüştür. Bu durumda sodyum alginatla yapılan
boyamalarda optimum mordan miktarının 2 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma
değerleri göz önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı açısından boyanan numuneler arasında
önemli bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
17
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
Tablo 5. Farklı miktarlarda Sodyum Aljinat kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan mk(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1b
1c
2a
2b
2c
3a
3b
3c
4a
4b
4c
5a
5b
5c
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
Sodyum
aljinat
1
67,06
3,89 19,17
1
65,79
3,66 19,34
1
65,02
2
63,73
3,90 19,56
2
64,32
4,16 19,61
2
64,01
3
66,53
3,62 18,02
3
65,51
3,65 19,35
3
65,47
4
65,84
3,72 19,45
4
65,78
3,56 19,09
4
65,82
5
64,76
3,25 18,21
5
65,62
3,56 19,14
5
65,78
65,96
64,02
65,84
65,81
65,39
1,03 4,01 19,58
0,30 4,20 18,90
0,60 3,18 19,20
0,03 3,61 18,70
0,55 3,88 19,23
Tablo 6’de AlCl3 kullanılarak yapılan boyamalarda elde edilen L* değerleri görülmektedir. Tablo
incelendiğinde, en düşük L* değerinin 3 g/L AlCl3 kullanılarak yapılan boyamalarda elde edildiği
görülmüştür. Bu durumda optimum mordan miktarının 3 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart
sapma değerleri göz önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı açısından boyanan numuneler
arasında kayda değer bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 6. Farklı miktarlarda AlCl3 kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan mk(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
63,22
5,54 22,49
AlCl3
AlCl3
1b
1
62,44
5,79 22,60
AlCl3
1c
1
62,55
62,74
0,42 5,12 23,03
AlCl3
2a
2
63,62
5,88 21,55
AlCl3
2b
2
57,51
7,18 24,61
AlCl3
2c
2
58,22
59,78
3,34 6,56 24,28
AlCl3
3a
3
7,10 24,15
57,86
AlCl3
3b
3
6,86 23,61
60,77
AlCl3
3c
3
59,50
1,49 7,15 23,77
59,88
AlCl3
4a
4
58,99
58,99 23,56
AlCl3
4b
4
62,09
62,09 22,14
AlCl3
4c
4
61,22
60,77
1,60 60,23 23,23
AlCl3
5a
5
57,88
57,88 23,12
AlCl3
5b
5
59,32
59,32 23,78
AlCl3
5c
5
59,01
58,74
0,76 56,12 21,98
18
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Tablo 7’deki L* değerlerinden açıkça görüldüğü gibi, en düşük L* değeri 1 g/L MgCl2 kullanılarak
yapılan boyamalarda elde edilmiştir. Bu durumda MgCl2 ’la yapılan boyamalarda optimum mordan
miktarının 1 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma değerleri göz önünde bulundurularak,
renk tekrarı açısından da boyanan numuneler arasında bariz bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 7. Farklı miktarlarda MgCl2 kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan mk(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
6,56
22,75
57,95
MgCl2
MgCl2
1b
1
6,71 22,36
55,58
MgCl2
1c
1
1,22 6,66 22,12
56,23
56,59
MgCl2
2a
2
57,76
6,88 23,27
MgCl2
2b
2
57,71
6,83 22,67
MgCl2
2c
2
55,98
57,15
1,01 5,65 25,14
MgCl2
3a
3
59,98
4,95 20,83
MgCl2
3b
3
61,14
4,72 20,87
MgCl2
3c
3
61,22
60,78
0,69 4,89 20,14
MgCl2
4a
4
60,94
4,77 20,12
MgCl2
4b
4
59,05
4,72 20,21
MgCl2
4c
4
60,27
60,09
0,96 4,22 19,53
MgCl2
5a
5
54,27
4,69 19,66
MgCl2
5b
5
55,87
5,01 18,44
MgCl2
5c
5
60,45
56,86
3,21 4,55 18,74
Tablo 8’de FeSO4 kullanılarak yapılan boyamalarda elde edilen L* değerleri görülmektedir. Tablo
incelendiğinde, en düşük L* değerinin 5 g/L FeSO4kullanılarak yapılan boyamalarda elde edildiği
görülmüştür. Bu durumda optimum mordan miktarının 5 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart
sapma değerleri göz önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı açısından boyanan numuneler
arasında önemli bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 8. Farklı miktarlarda FeSO4 kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan mk(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
54,28
4,18 18,35
FeSO4
FeSO4
1b
1
53,53
4,38 19,08
FeSO4
1c
1
55,01
54,27
0,74 4,22 21,36
FeSO4
2a
2
43,03
6,37 21,45
FeSO4
2b
2
43,57
6,68 22,41
FeSO4
2c
2
43,56
43,39
0,31 6,02 22,00
FeSO4
3a
3
43,29
6,67 20,98
FeSO4
3b
3
42,19
6,18 20,37
FeSO4
3c
3
41,99
42,49
0,70 6,32 21,36
FeSO4
4a
4
40,67
6,53 21,12
FeSO4
4b
4
39,38
6,14 20,84
FeSO4
4c
4
40,54
40,20
0,71 6,63 21,14
FeSO4
5a
5
38,82
6,72 23,36
FeSO4
5b
5
39,94
6,55 22,89
FeSO4
5c
5
39,65
39,47
0,58 6,98 20,99
19
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
Tablo 9’deki L* değerleri incelendiğinde, en düşük L* değeri 5 g/L FeSO4+ALUM kullanılarak
yapılan boyamalarda elde edildiği görülmüştür. Bu durumda FeSO4+ALUM kullanılarak yapılan
boyamalarda optimum mordan miktarının 5 g/L olduğu sonucuna varılmış ve standart sapma
değerleri göz önünde bulundurulduğunda da, renk tekrarı açısından boyanan numuneler arasında
önemli bir farklılığın olmadığı görülmüştür.
Tablo 9. Farklı miktarlarda FeSO4+ALUM kullanılarak elde edilen renk tonları ve renk farklılıkları
Mordan
No
Mordan mk(g/L)
L*
Ortalama SD
a*
b*
1a
1
50,35
7,64 23,00
FeSo4+ALUM
1b
1
50,47
8,27 23,95
FeSo4+ALUM
FeSo4+ALUM
1c
1
51,02
50,61
0,36 8,02 23,25
FeSo4+ALUM
2a
2
45,82
5,99 21,78
FeSo4+ALUM
2b
2
48,02
4,46 19,71
FeSo4+ALUM
2c
2
48,51
47,45
1,43 5,59 19,56
FeSo4+ALUM
3a
3
45,18
5,22 19,72
FeSo4+ALUM
3b
3
47,50
5,45 17,49
FeSo4+ALUM
3c
3
46,25
46,31
1,16 5,23 18,54
FeSo4+ALUM
4a
4
48,25
7,57 20,90
FeSo4+ALUM
4b
4
45,77
5,53 21,98
FeSo4+ALUM
4c
4
46,21
46,74
1,32 5,95 20,23
FeSo4+ALUM
5a
5
6,38 21,00
47,23
FeSo4+ALUM
5b
5
5,44 19,66
45,66
FeSo4+ALUM
5c
5
46,45
0,79 5,17 19,45
46,47
Tablo 10’da melastan elde edilmiş boyarmadde ile boyanmış numunelerin haslık değerleri
listelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında numunelerin sürtme haslığı değerlerinin 4-4/5 ile iyi
seviyede olduğu, Sodyum aljinat, AlCl3, soydum potasyum tartarat MgCl2 ve FeSO4 mordanlarında,
diğer mordanlara kıyasla daha yüksek sürtme haslığı değerlerinin elde edildiği görülmüştür.
Yıkamaya karşı renk haslığında ise, lekelenme değerleri 3 ile en düşük yün elyafında ve 4 ile
asetatta gözlemlenirken, yine sodyum aljinat, ile AlCl3, Kabartma Tozu, MgCl2 ve FeSO4
mordanlarıyla boyanan numunelerde 4/5 ile en yüksek, diğer mordanlarla ise 3, 3/4, 4 ile daha
düşük yıkama haslığı değerleri gözlenmiştir. Boyanan numunelerin yıkamadan sonra solma
değerlerinde ise, alum, sitrik asit ve CaCO3’la boyanan numuneler 3/4 ile memnun edici bir haslık
değeri vermezken, diğer mordanlarla boyanan numunelerde 4/5 ile daha az solmanın meydana
geldiği görülmüştür.
Tablo 10. Melastan elde edilmiş boyarmadde ile boyanmış numunelerin haslık değerleri
Flote Oranı: 1/10-Birlikte Mordanlama
Atık
Elyaf
Mordan
Melas
Yün
alum
Melas
Yün
CaCO3
Melas
Yün
sitrik asit
Melas
Yün
NaAlg
Melas
Yün
AlCl3
Melas
Yün
kabartma tz
Melas
Yün
MnCl2
Melas
Yün
FeSO4
Yün Akrilik
3
3/4
3
3/4
3
3/4
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
3
4/5
Pes
4
4
4
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
LEKELENME
PA 6.6 Pamuk
4
4
4
4
4
4
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
4/5
20
Asetat Solma
4
3/4
4
3/4
4
3/4
4
4/5
4
4/5
4
4/5
4
4/5
4
4/5
SÜRTME HASLIĞI
Kuru Yaş Solma
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4/5 4/5 4
4/5 4/5 4
4/5 4/5 4
4/5 4/5 4
4/5 4/5 4
Kayahan E., Karaboyacı M.
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
4. SONUÇ
Atık yönetimi, bütün dünyanın gündeminde olan önemli ve güncel konudur. Bu çalışmada, atık
yönetimi piramidinde 2. ve 3. sıradaki tekrar kullanım ve geri dönüşüm maddeleri göz önünde
bulundurularak şeker üretim prosesinde ortaya çıkan melastan boyarmadde elde edilerek yün
elyafının boyanması üzerinde çalışılmıştır[10]. Makalenin farklı kısımlarında da vurgulandığı gibi,
boyama prosesinde, doğal boyarmadde elde edilirken herhangi bir boya bitkisi kullanılmamış
dolayısıyla bir tarım alanı işgal edilememiş ve bir atık değerlendirilmiştir. Ayrıca boyamada
kullanılan mordan kimyasalları toksik sınıfına dahil olmayan tuzlardır. Sonuçlar
değerlendirildiğinde, boyanan numuneler üzerinde açık kahve, sarı, bej ve gri renkleri elde edildiği,
yıkama haslığında 3-4/5, sürtme haslığında da en düşük 4, en yüksek 4/5 haslık değerleri ile yün
halı ipliklerinin boyanmasında kullanılabilecek bir doğal boyarmaddenin literatüre kazandırıldığı
sonucuna varılabilir. Bu araştırmanın, benzer diğer çalışmalar eşliğinde, doğal bitkisel atıkların
tekstil elyaflarının renklendirilmesinde kullanılabilirliği ve proses şartlarının optimizasyonu
konusunda literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
5. KAYNAKLAR
1. Bechtold, T., Mussak, R., Mahmud-Ali, A., Ganglberger E., Geissler S., Extraction of
natural dyes for textile dyeing from coloured plant wastes released from the food and
beverage industry. Journal of The Science of Food and Agriculture, Volume 86, Issue2,
pp. 233-242. 2006.
2. Bechtold T., Mahmud-Ali A., Mussak R., Anthocyanin dyes extracted from grape
pomace for the purpose of textile dyeing, Journal of the Science of Food and
Agriculture, Vol. 87, Issue.14, pp. 2589-2595, 2007.
3. N. Meksia,b,∗, W. Haddara, S. Hammamia, M.F. Mhennia, Olive mill wastewater: A
potential source of natural dyes for textile dyeing, Industrial Crops and Products 40 103–
109, 2012
4. Deo H.T. and Desai B.K. Dyeing Of Cotton And Jute With Tea As Natural Dye Journal
of the Society of Dyers and Colourists, Vol. 115, pp. 227,1999 August
5. Samantaa A.K., Agarwala P., Singheeb D., Dattac S., Application of Single And
Mixtures Of Red Sandalwood And Other Natural Dyes For Dyeing Of Jute Fabric:
Studies On Colour Parameters/Colour Fastness and Compatibility The Journal Of
Textile İnstitute Vol. 100, no:7 pp. 565-587, Octobar 2009
6. A.S.M. Raja ve G. Thilagavathi, Dyes From Leaves Decidous Plants With A High Tanin
Content For Wool, Coloration Technology 23 July 2008
7. Kumaresan, M., Palanisamy, P.N., Kumar, P.E., Dyeing of Cotton and Silk Fabrics
Using Flower of Spathodea Campanulata: Effects of Mordanting and Colour Fastness
Properties, Journal of Applied Sciences Research, Vol. 1(8)933-941, 2011
8. Tosun A., Ergun, M., Klinoptilolit Ve Tween-20’nin Etanol Üretimi Üzerine Etkisinin
Biyokütle Gelişimi Ve Metal İyonu Değişimiyle İncelenmesi, Gazi Üniv. Müh. Mim.
Fak. Der., Cilt 21, No 3, 483-488, 2006
9. Tarım Ve Organik Gübre Ansiklopedisi
10. Entegre Atık Yönetimi, Süreko Atık Yönetimi Nakliye Lojistik Sanayi ve Ticaret A.Ş.
21
Teknolojik Araştırmalar: TTED 2014 (1) 8-22
Melastan Elde Edilen Boyarmadde ile Ekolo……
22

Download Report