gelincik çiçeği ile liflerin boyanması

gelincik çiçeği ile liflerin boyanması

İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Yıl:10
Sayı 19
Bahar 2011
s.89-99
GELĠNCĠK (Papaver
rhoeas L.)BĠTKĠ ÇĠÇEKLERĠ ĠLE
BOYANMIġ YÜNLÜ KUMAġLARIN RENK VE HASLIK
ÖZELLĠKLERĠNĠN ARAġTIRILMASI
*Nigar MERDAN, **Kamil ACAR, **Burcu KORKMAZ1
Geliş: 22.06.2011 Kabul: 05.09.2011
ÖZET
Bu araştırmada dünya'da çok geniş bir yayılma alanına sahip olan gelincik çiçeğinden elde edilen doğal
boyanın, yün liflerinin boyanmasında kullanılabilirliği araştırılmıştır. Yünlü malzeme, bilinen mordan
maddeleri ile mordanlandıktan sonra, bitkiden ekstrakte edilmiş boya ile klasik yönteme göre
boyanmıştır. Boyanan yün kumaş numunelerinin CIE L*a*b* renk uzay sistemi kullanılarak L*a*b*
değerleri ölçülerek karşılaştırılmıştır. Ayrıca boyamaların yıkama ve ışık haslık özellikleri incelenmiştir.
Anahtar kelimeler: Papaver rhoeas L., doğal boya, yün, klasik yöntem
INVESTIGATION ON COLOUR AND FASTNESS PROPERTIES OF WOOL
FABRICS DYED WITH Papaver rhoeas L.
ABSTRACT
In this research, which has spread world and a very wide range of natural dye obtained from the papaver
rhoeas
L.
flower,
usability
the
dyeing
of
wool
fibers
was
investigated.
Wool fabrics, mordant substances known were to mordant after , dye extracted from herbs and dyed
according to the classical method. The dyed wool fabric samples in the CIE L * a * b * color space
system using the L * a * b * values were measured. In addition, dyeing , washing and light fastness
properties were investigated
Key words: Papaver rhoeas L., natural dye,wool,coventional method
* İstanbul Ticaret Üniversitesi, Mühendislik ve Tasarım Fakültesi, Moda ve Tekstil Tasarımı Bölümü,
[email protected]
** Ersu Tekstil
Nigar MERDAN, Kamil ACAR, Burcu KORKMAZ
1. GĠRĠġ
Doğal boyarmaddeler bitki ve hayvan orijinli olup, renklendirici olarak, gıda ve
tekstil sanayi gibi çok çeşitli kullanım alanına sahiptir[Green, 1995]. Bitkisel ve
hayvansal boyaların kullanımı ilk çağlara kadar gitmektedir. 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. Doğal boyaların
kaynağı olarak kullanılan gıda olmayan ürünlerden boya bitkilerinin geleceği
parlaktır. Bitkisel boyalar gıda, tekstil, kozmetik ve ilaç hazırlanmasında
kullanılmaktadır.
Ekolojik ve ekonomik kaynakların değerlendirilmesinde doğal boyalara dayanan
eko tekstillerin üretimine ilgi gittikçe artmaktadır. Sarı, kırmızı, yeşil ve koyu gri
renk tonları, çeşitli bitki materyallerinden elde edilebilmektedir[Bechtold, vd. 2002].
Boya bitkilerinde çeşitli pigment renkleri elde etmeye olanak sağlayan indigo,
antrakinon, naftakinon, fenalon,tanin, phenalones, anthocynanins, tannis, carotenoid
ve klorofil gibi doğal kromojenler vardır [Divakar, 2006]. Gelincik ( Papaver
rhoeas L.), gelincikgiller (Papaveraceae) familyasından Dünya'da çok geniş bir
yayılma alanına sahip bir yıllık bir bitki türüdür. Bahar aylarında doğaya kırmızı halı
seren gelincik bitkisi bazı bölgelerde sebze olarak da değerlendirildiği gibi bitkinin
kırmızı çiçekli bölümleri Anadolu’da şurup olarak da tüketilmektedir. Gelincik
çiçeğinden elde edilen kromofor antosiyaninlerin türevi olan mekosiyanin’dir (Şekil
1).
ġekil 1. Papaver rhoeas L yapısında bulunana antosiyaninlerin temel yapısı ve
siyanin-3-glukozidlerin alüminyum kompleksi
90
İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
Bahar 2011
Çeşitli boya bitkilerinden elde edilen boyarmaddeler yün, ipek, pamuk gibi doğal
liflerin boyanmasında kullanılmaktadır[Santis, vd. 2007]. Bitki boyalarının haslık
özellikleri, renk değerleri [Shanker, vd. 2007], işlem parametrelerinin boyamaya
etkileri[Nagia vd. 2007], çevre yükü olabilecek mordanların kullanım miktarlarını
azaltan mordan enzim kompleks uygulamaları[Shanker vd. 2007], doğal boyanın
UV koruma ve antimikrobiyal özelliklerinin incelendiği araştırmalar
mevcuttur[Gupta, vd.. 2008]. Bu çalışmaların dışında Indigo carmin boyasının yün
ve saç boyama için boya kaynağı olabileceği, enerji, su ve kimyasal tüketiminde tek
banyo hybrid boyamanın avantajlı olduğu belirtilmektedir[Komboonchoo, vd.
2009].
Deri ürünü hayvansal elyaf, protein esaslıdır. Bunlarda elyafı oluşturan ana madde
keratindir. Kompleks yapı gösteren yün keratini, lifin fiziko kimyasal doğasında
önemi olan sistin, lisin, arjinin, glutamik asit ve aspartik asit gibi on sekiz amino
asitten oluşmuştur. Keratin makro molekülleri, katyonik, anyonik hidroksil gruplar
ile kükürt içeren, polar ve hidrofob karakter gösteren gruplardan meydana gelir.
Yün, lineer formda olmayıp, uzunluğu boyunca sarmal bir yapıda olan polipeptid
zincirdir. Yün lifini oluşturan aminoasitler; hem asidik karboksil grubu, hem de
bazik hidroksil grubu içerdiklerinden amfoter özellik göstererek, hem asitler hem de
bazlarla tuz oluşturabilmektedirler. Yün lifi çok iyi ısı tutma ve kuru ağırlığının 1/3’i
kadar nem alabilme yeteneğine sahiptir[Carr, 1995].
Bu çalışmada çeşitli mordan maddeleri ile mordanlanmış yünlü materyalin gelincik
çiçeğinden elde edilen doğal boya ile boyanabilme, renk ve haslık özellikleri
araştırılmıştır.
2.MATERYAL ve METOD
2.1. Materyal
Ön terbiye işlemi uygulanmış bezayağı örgüsüne sahip, 110 g/m2 ağırlığında %100
yünlü kumaş,
İzmir bölgesinden Mayıs ayında toplanan gelincik çiçeklerinden elde edilen doğal
boya.
2.2. Metod
2.2.1.Mordanlama
Ön yıkama işlemi uygulanmış yünlü kumaş, Tablo 1’de gösterilmekte olan şartlarda,
boyamadan önce çeşitli mordanlarla ayrı ayrı mordanlanmıştır.
2.2.2. Boya Ekstraktının Hazırlanması
Bu çalışmada kullanılan gelincik çiçeği, Mayıs ayında bitkiye ve tohumlarına zarar
verilmeden sadece kırmızı çiçek bölümleri toplanarak elde edilmiştir. 1000 g kuru
çiçek için 20 litre yumuşak su kullanılmış ve kuru çiçek ağırlığının %10 u kadar
91
Nigar MERDAN, Kamil ACAR, Burcu KORKMAZ
sitrik asit içerisinde bir hafta bekletilerek boya elde edilmiş süre sonunda süzülerek
kullanıma hazır hale getirilmiştir.
Tablo 1. Yünde kullanılan mordanlar (materyal ağırlığına göre)
Kod
1
2
3
4
5
Konsantrasyon
(%)
30
10
5
4
3
6
7
8
4
15
8+5
9
5
Mordan
pH
ÇalıĢma KoĢulu
Kil
Sitrik asit
Tartarik asit
Demir sülfat
Sodyum
dikromat
Bakır sülfat
Şap
Şap + tartarik
asit
Oksalik asit
7
3
5
5
6
10 g materyal
Flotte oranı: 1:20 ( 10 gram
tekstil malzemesi için 20 ml boya
çözeltisi)
Sıcaklık: Kaynama sıcaklığı
Süre 1 saat
Kendi halinde flotte içinde
malzemenin soğutulması
Sıkma
Kurutma
5
4
4
3
2.2.3. Boyama
Ön mordanlama işlemi uygulanmamış ve uygulanmış 10 g yünlü materyal örnekleri
önceden hazırlanmış ekstrakt ile 1/20 flotte oranında bir saat kaynatılmıştır. Süre
sonunda boyanmış ipek ekstrakt içerisinden çıkarılarak kendi halinde soğumaya
bırakılmış ve ardından soğuk su ile durulanmış ve kendi halinde kurutulmuştur.
Boyamaya ait çalışma koşulları Tablo 2’de verilmiştir.
Tablo 2. Örneklerin mordan maddeler ve mordansız boyama koĢulları
Konvansiyonel yöntem
2 g Material
Flotte oranı: 1:300 ( 2 gram tekstil malzemesi için 600 ml boya çözeltisi)
Sıcaklık: Kaynama sıcaklığı
Süre: 1saat
Kendi halinde flotte içinde malzemenin soğutulması
Yıkamalar
Soğuk taşar yıkama (2.5 L su)
Sıcak yıkama (0.5 L kaynar su)
Soğuk yıkama (0.5 L)
92
İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
Bahar 2011
2.2.4. Boyamalarda Elde Edilen Renkler
Farklı mordanlara kullanıldıktan sonra gelincik boyası ile boyanmış örneklerin
renkleri Şekil 2’de gösterilmektedir.
Mordansız
Kil
Sitrik asit
Tartarik asit
Demir sülfat
Sodyum dikromat
Bakır sülfat
Şap
Şap + tartarik asit
Oksalik asit
ġekil 2. Farklı mordanlar kullanılarak elde edilen renkler
2.2.5. Renklerin Objektif Değerlendirilmesi
Boyanmış kumaşların renkleri, CIELab renk koordinatları (L*,a*,b*,C* ve h) ile
değerlendirilmiştir. Örneklerin % reflektans değerlerinin ölçümleri GretaqMacbeth –
ColorEye 2180UV renk ölçüm cihazı ile Dyematch bilgisayar programı kullanılarak
gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde konvansiyonel yöntemle elde edilmiş örnekler
standart olarak kabul edilmiş ve 10° gözlemci değerleri ile D/65 ışık kaynağı
93
Nigar MERDAN, Kamil ACAR, Burcu KORKMAZ
kullanılmıştır. Gerçekleştirilen her bir denemenin doğruluğunu kontrol etmek için
çalışmalar iki kez tekrarlanmıştır. CIELab sistemine göre renk değerlerinin
hesaplanmasında Formül 1 kullanılmıştır[Fairchild, 1997].
ΔE* = [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]1/2
(1)
L*; açıklık-koyuluk, a*; kırmızılık-yeşillik, b*,sarılık-mavilik değerleridir. Düzlem
üzerinde renksiz noktadan rengin bulunduğu noktaya çizilen doğrunun a* ekseni ile
yaptığı h açısı, renk tonu (cinsi) için bir ölçektir.
Örneklerin E* değeri, renk farklılığının ifadesidir. E* < 1 ise, iki renk arasında
fark çok az; E* > 1 ise çok fazladır. L* değerinin (-) olması, örneğin standarda
göre daha koyu olduğunu, (+) olması ise daha parlak olduğunu göstermektedir. C*
değerinin (+) olması ise yüksek kromayı yani doygunluğu ifade eder. a* değeri
arttıkça renk kırmızıya, azaldıkça yeşile, b* değeri arttıkça renk sarıya, azaldıkça
maviye döner. Kırmızıdan sarıya doğru artış gösteren dönme açısı “h” (derece
cinsinden), rengin bir ölçüsüdür. Örneğin, h=0° kırmızı bir renk tonuna, h=90° sarı
bir renk tonuna, h=270° mavi bir renk tonuna karşılık gelmektedir. Renk
değerlendirilmesinde renk farkı için limit değerleri. ΔE* (Toplam renk farkı) : 0.5,
ΔL* (Açıklık-koyuluk farkı) : 0.5, Δa* (Kırmızılık-Yeşillik farkı) : 0.3, Δb* (SarılıkMavilik farkı) : 0.3, ΔC* (Doygunluk farkı) : 0.3, ΔH* (Açısal renk farkı) : 0.3
olarak kabul edilmiştir.
2.2.6. Renk Haslıkları
Boyanmış kumaşların yıkama haslıkları, ISO 105-C06 standardına göre[ISO 105C06 ] yıkama haslığı test makinesinde ( Gyrowash / James H. Heal Co. Ltd.)
gerçekleştirilmiş ve gri skala ile değerlendirilmiştir. 1-5 arasında yıkama haslık
notu değerlendirilmesinde “5” en iyi değeri karşılamaktadır. Işık haslıkları ise ISO
105 – B02ISO standardına göre[TS 1008 EN ISO 105-B02] ışık haslığı test
cihazında (James H. Heal) uygulanmış ve mavi skala referansına göre 1-8 ışık
haslığı not aralığında değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmede “8” en iyi değere
karşılık gelmektedir.
3. ÖLÇÜM SONUÇLARI
3.1. Renk Ölçümleri
Yün kumaş örnekleri dokuz farklı mordan madde ile mordanlandıktan sonra,
anthocynanin yapısındaki kromofor gruba sahip olan
Papaver rhoeas L.
çiçeklerinden elde edilen doğal boya ile konvansiyonel yöntemle boyanmış ve renk
ölçümleri için mordanlanmadan boyanmış örnek standart olarak kabul edilmiştir.
Tablo 3’te spektrofotometrik renk ölçüm değerleri yer almaktadır.
94
İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
Bahar 2011
Tablo 3. Örneklerin spektrofotometrik renk ölçüm değerleri
No
Mordan
L*
a*
b*
C*
H*
E*
1
Kil
2.09
1.56
-0.81
0.74
-1.60
2.52
2
Sitrik asit
3.40
0.83
-0.67
0.20
-1.05
2.26
3
Tartarik asit
1.70
1.52
-0.23
1.01
-1.16
1.99
4
Demir sülfat
0.67
0.48
5.15
4.32
2.86
5.69
5
S.dikromat
-3.26
0.40
-0.66
-0.13
-0.76
1.91
6
Bakır sülfat
-1.59
-1.69
-1.93
-2.55
0.24
1.71
7
Şap
-4.15
1.51
-1.26
0.39
-1.93
3.37
8
Şap – tartarik
asit
-0.45
1.98
-1.04
0.91
-2.04
2.85
9
Oksalik asit
-0.99
2.23
-0.63
1.32
-1.90
2.84
Tablo 4’te örneklere ait L* (açıklık-koyuluk), a*( kırmızılık-yeşillik),
b*( sarılık-mavilik) ve C* (kroma = doygunluk) değerlerinin açıklaması yer
almaktadır.
Şekil 3’te de görüldüğü gibi toplam renk farkı E* değerlerinin kabul edilen
toleransların oldukça dışında olduğu tespit edilmiştir. Burada en büyük E* değeri
5.69 ile demir sülfat mordanı kullanılmış boyamaya aittir. En düşük değer ise 1.71
ile bakır sülfat mordanı ile elde edilmiştir.
Tablo 4. Renk ölçüm değerleri
Mordan
L*
a*
b*
C*
Kil
Daha açık
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
Sitrik asit
Daha açık
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
Tartarik asit
Daha açık
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
95
Nigar MERDAN, Kamil ACAR, Burcu KORKMAZ
Demir sülfat
Daha açık
Daha kırmızı
Daha sarı
Daha canlı
Sodyum dikromat
Daha koyu
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha mat
Bakır sülfat
Daha koyu
Daha yeşil
Daha mavi
Daha mat
ġap
Daha koyu
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
ġap – tartarik asit
Daha koyu
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
Oksalik asit
Daha koyu
Daha kırmızı
Daha mavi
Daha canlı
ΔE* değerleri
5,69
6
5
ΔE*
4
3
3,37
2,52
2,26
2
1,99
2,85 2,84
1,91 1,71
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ġekil 3. Örneklerin E* değerleri
Boyanan yünlü örneklerde renk tonu genellikle kırmızıya dönüşmüştür. a*
değerleri incelendiğinde, tüm denemelerin referansa göre toleransların dışında
değişim gösterdiği tespit edilmiştir(tolerans değer a* = 0.3 CIELab birimi).
Mordan maddeler örneklerin rengini, genellikle mavi tona çektiği görülmektedir.
Örneklerde mordan maddelerin kullanımı rengin doygunluğunu yani yüksek
kromayı sağlamıştır.
3.2. Haslık Sonuçları
Tablo 5’te Papaver rhoeas L. ile boyanmış örneklerin yıkama ve ışık haslıkları
gösterilmektedir. Boyamaların ışık haslık özelikleri kullanılan mordan ve
mordanlama yöntemine bağlıdır. Çünkü ışığa karşı dayanımları farklı olan metal
96
İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
Bahar 2011
boya kompleksleri oluşur. Boyanın fotokimyasal bozunmasında metal, olumlu ya da
olumsuz katalitik etki yapabilir.
Bu araştırmada ışık haslıklarının oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir. Bunun
nedeninin asimetrik boya molekülünden kaynaklandığı düşünülebilir. Ancak mordan
maddelerin ışık haslık değerini arttırdığı belirlenmiştir. Boyamaların yıkama
haslıklarında, özellikle yünlü malzeme için genellikle endüstri için kabul edilebilen
değerler elde edilmiştir.
Tablo 5. BoyanmıĢ Örneklerin Haslık Değerleri
Yıkama Haslıkları
Renk
DeğiĢimi
Örnekler
Mordansız
4
Kil
5
Sitrik asit
5
Tartarik
asit
4
Demir
sülfat
4
Sodyum
dikromat
5
Bakır
sülfat
5
Şap
5
Şaptartarik
5
asit
Oksalik
asit
5
Lekeleme
CA
Co
PA
PES
PAN
Wo
IĢık
Haslığı
2/3
2
2
5
5
5
1/2
5
4/5
4
5
5
5
2
5
4/5
4/5
5
5
5
2
5
4/5
4
5
5
5
2
3
2/3
2
5
5
3
2/3
5
4
4
5
5
5
1/2
5
4/5
5
5
5
3
2
5
4
4/5
5
5
5
2
5
4/5
4
5
5
5
2
3/4
2/3
1/2
5
5
4
2
CA:Asetat Co:Pamuk PA:Poliamid PES:Poliester PAN:Poliakrilonitril Wo:Yün
4. SONUÇ VE DEĞERLENDĠRME
Yünlü kumaşların, gelincik bitkisinin çiçeklerinden elde edilen boyalar ile
konvansiyonel yönteme göre gerçekleştirilen boyama sonuçları genel olarak
değerlendirildiğinde (CIELab L*a*b* kolorimetrik koordinatlar); renk tonunun
genellikle kırmızıya dönüştüğü, mordan maddelerin, örneklerin rengini mavi tona
çektiği görülmektedir. Örneklerde mordan maddelerin kullanılması, rengin
97
Nigar MERDAN, Kamil ACAR, Burcu KORKMAZ
doygunluğunu yani yüksek kromayı sağlamıştır. Toplam renk farklılığı (E*)
değerlerinin kabul edilen toleransların oldukça dışında olduğu tespit edilmiştir.
Boyamaların ışık haslıklarının oldukça düşük olduğu ancak yıkama haslıklarında,
özellikle yünlü malzeme için genellikle endüstri için kabul edilebilen değerler elde
edilmiştir. Çalışmada kullanılan sentetik boyarmaddelere göre, doğal olan gelincik
bitkisinin çiçeklerinden elde edilen doğal boyalar, çevre dostu olarak boyama
uygulamalarında kullanılabilir, ümit verici sonuçlar vermiştir.
KAYNAKLAR
Bechtold, T., Turcanu, A., Geissler, S.,Ganglberger, E., (2002), Process Balance and
Product Quality in the Production of Natural Indigo from Polygonum tinctorium Ait.
Applying low- technology methods, Bioresource Technology 81, pp:171-177.
Carr, C.M. (1995),
Academic&Professional.
Chemistry
of
the
Textile
Industry,
Blackie
Divakar, M.C., (2006), Prospects of Natural Chromogene – A Review,
Pharmaceutical Reviews, Vol:4, Issue 6, 2006.
Fairchild, M.D., Color Appearance Models, (1997), ISBN 0-201-63464-3, Addision
Westley Longman, Inc.
Green, C.L., Natural Colourants and Dyestuffs Non-Wood Forest Products 4, FAO,
Roma (1995) pp:1-3.
Gupta, D., Jain, A., and Panwar, S., Anti-UV and Anti-microbial properties of some
natural dyes on cotton, Ind. J. Fiber Text. Res. 30(6), 190–195 (2005).
Komboonchoo,S., Bechtold,T., Natural dyeing of wool and hair with indigo carmine
(C.I. Natural Blue 2), a renewable resource based blue dye, Journal of Cleaner
Production 17 (2009) 1487–1493.
Nagia F.A., EL-Mohamedy R.S.R., Dyeing of wool with natural anthraquinone dyes
from Fusarium oxysporum Dyes and Pigments 75 (2007) 550-555,
Santis, D. D., Moresi. M. Production of alizarin extracts from Rubia tinctorumand
assessment of their dyeing properties, Industrial Crops and Products 26 (2007) 151–
162.
Shanker,R., Vankar, S.P., Dyeing cotton, wool and silk with Hibiscus mutabilis
(Gulzuba) Dyes and Pigments 74 (2007) 464-469 .
Shanker,R., Vankar, S.P, Verma, A., Enzymatic natural dyeing of cotton and silk
fabrics, without metal mordants Journal of Cleaner Production 15 (2007) 1441-1450.
98
İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
Bahar 2011
ISO 105-C06, Test for Colour Fastness of Textiles-Colour Fastness to Washing.
TS 1008 EN ISO 105-B02; Textiles- Tests for colour fastness- Part B02: Colour
fastness to artificial light: Xenon arc fading test.
99