Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmadde Kaynağı Olarak Kullanımı. Textile Usage of Bromus Tectorum Plant As A Natural Dye Source

Transkript

1 Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 5, No: 1, 2011 (40-47) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 5, No: 1, 2011 (40-47) TEKNOLOJĠK ARAġTIRMALAR e-issn: Makale (Article) Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmadde Kaynağı Olarak Kullanımı Görkem GEDĠK*, Osman Ozan AVĠNÇ*, Arzu YAVAġ* *Pamukkale Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü DENİZLİ Özet İnsanlar tekstil ürünlerinin renklendirilmesi amacıyla, yüzyıllar boyunca doğal boyarmadde kaynaklarını kullanmışlardır. Günümüzde ekolojik kaygıların artmasıyla birlikte doğal boyamacılık giderek yükselen bir şekilde önem kazanmaktadır. Çevresel açıdan avantajları olmasına rağmen bu boyama yöntemi sınırlı doğal kaynaklara dayanmaktadır. Bu nedenle kaynakların çeşitlendirilmesi ve boyama dışında kullanım alanı olmayan bitkilerin seçilmesi önemlidir. Bu çalışmada yabani ot olarak bilinen ve modern insan yaşantısında kullanım alanı bulmamış olan bromus tectorum bitkisi doğal boyarmadde kaynağı olarak kullanılmıştır. Bu bitkiden elde edilen ekstrakt ile çeşitli mordanlar kombine edilerek boyanan ipek kumaş numunelerinin kolorimetrik özellikleri ve haslık performansları yeterli seviyededir. Sonuçlar doğrultusunda, bromus tectorum bitkisinin doğal boyamacılığa uygun olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Doğal boyama, doğal boyarmadde, bromus tectorum, ipek, ekolojik tekstiller Textile Usage of Bromus Tectorum Plant As A Natural Dye Source Abstract Humankind has been using natural resources as textile colorants since ancient times. Natural dyeing has an increasing importance due to the growing ecological concerns in the recent times. In spite of its environmental benefits, natural dyeing unfortunately depends on limited resources. Therefore, natural dyeing resources should be diversified. Moreover, it is also important to choose such plants which have no other beneficial use. In the present study, bromus tectorum plant was chosen as a natural dyestuff source for dyeing woven silk fabric in company with different natural and chemical mordants. Fastness and color properties were investigated after dyeing. It was found that bromus tectorum plant is suitable as a natural colorant for silk dyeing. Keywords: Natural dyeing, natural dye, bromus tectorum, silk, ecological textiles Bu makaleye atıf yapmak için Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmadde Kaynağı Olarak Kullanımı, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2011, 5(1) How to cite this article Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Textile Usage of Bromus Tectorum Plant As A Natural Dye Sources, Electronic Journal of Textile Technologies, 2011, 5 (1) 40-47

2 Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) GĠRĠġ 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. ġekil 1. Bromus tectorum [10] 41

3 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmad 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 o C 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. ġekil 2. İpeğin bromus tectorum ile boyama grafiği 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 10 o 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 h o (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 boyanan ipek kumaş numuneleri Şekil 3 de görülmektedir. 42

4 Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) ġekil 3. 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. Tablo 1. Bromus tectorum ile boyanan ipek kumaşların kolorimetrik renk verileri Mordan f(k) L* a* b* C* h o Mordansız ġap Kalay (II) klorür Potasyum bikromat Bakır (II) sülfat Demir (II) sülfat MeĢe odunu külü Mazı Mordansız veya farklı mordanlar eşliğinde boyanan ipek kumaş numunelerinin renk tonlarının farklı olduğu Şekil 3 de, Tablo 1 de h o (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. 43

5 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmad ġekil 4. Bromus tectorum bitkisiyle yapılan boyamalarda elde edilen renk özellikleri 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 Yıkama Haslığı Değerleri Tablo 2 te yıkama haslığı değerleri görülmektedir. Tablo 2. Yıkama haslığı değerleri Mordan Maddesi Yıkama Haslığı Değerleri Yün Akrilik Poliester Naylon Pamuk Asetat Mordansız Şap Kalay (II) klorür Potasyum bikromat Bakır (II) sülfat Demir (II) sülfat Meşe odunu külü Mazı /5 5 44

6 Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) Tablo 2 den görülebileceği üzere yıkama haslığı değerleri, mazının mordan olarak kullanıldığı boyama dışında 5 çıkmıştır. Mazı ile yapılan boyamanın yıkama haslığı testi pamuğu hafifçe kirletmiş ve haslık değeri 4/5 olarak saptanmıştır. Fakat bu haslık değeri de kullanım performansı için kabul edilebilir bir değerdir Sürtme Haslığı Değerleri Sürtme haslığı değerleri Tablo 3 te görülmektedir. Tablo 3. Sürtme haslığı değerleri Mordan Sürtme Haslığı Değerleri Kuru Yaş Mordansız 5 4/5-5 Şap 4/5-5 4/5 Kalay (II) klorür 4/5 4/5 Potasyum bikromat 5 4/5-5 Bakır (II) sülfat 4/ /5 Demir (II) sülfat 3/4 3/4 Meşe odunu külü 4 4/5-5 Mazı 4/5 4/5 Tablo 3 değerlendirildiğinde, sürtme haslığı değerlerinin genel olarak 4 5 arasında değiştiği görülmektedir. Bu değerler kullanım performansı açısından tatmin edici düzeydedir. Sürtme haslığını etkileyen en önemli faktörün lif yüzeyinde kalan fikse olmamış boyarmaddeler olduğu düşünülürse, bromus tectorum bitkisiyle yapılan boyamada, boyarmaddenin liflere fiksesinin oldukça iyi olduğu anlaşılmaktadır. Boyamadan sonra yapılan 5 dakikalık soğuk suyla durulama işlemi yüzeyde kalan boyarmaddelerin uzaklaştırılması için yeterli olmuştur. Bu durum, ard işlemler açısından önemli enerji, su ve kimyasal tasarrufu sağlamaktadır. Demir (II) sülfatın mordan olarak kullanıldığı boyamanın sürtme haslık değerleri, diğer mordanlarla kıyaslandığında biraz düşüktür. Bu mordan ile yapılacak boyamalarda, biraz daha agresif bir durulama işlemi yapılmasının veya sabunlu bir ard yıkama uygulanmasının sürtme haslığı değerlerini yükselteceği tahmin edilmektedir IĢık Haslığı Değerleri Tablo 4 te ışık haslığı değerleri görülmektedir. Tablo 4.Işık haslığı değerleri Mordan Maddesi Haslık Değeri Mordansız 2 Şap 2.5 Kalay (II) klorür 1.5 Potasyum bikromat 2.5 Bakır (II) sülfat 5 Demir (II) sülfat 6 Meşe odunu külü 2,5 Mazı 5 45

7 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) Bromus Tectorum Bitkisinin Tekstilde Doğal Boyarmad Mordansız boyamanın ışık haslığı 2 olarak tespit edilmiştir. Diğer mordanların aksine kalay (II) klorür ışık haslığını olumsuz yönde etkileyerek en düşük ışık haslığı değerini (1.5) vermiştir. Diğer ışık haslığı değerleri mordan cinsine göre farklılıklar göstermesine rağmen özellikle bakır (II) sülfat, demir (II) sülfat ve mazı mordanlarında yüksek ışık haslıkları elde edilmiştir. Daha önce de belirtildiği gibi, bu mordanlarla boyanmış numunelerin f(k) değerleri, yani renk kuvvetleri, diğer numunelerin f(k) değerlerinden de yüksektir. En iyi ışık haslığı değerini (6) demir (II) sülfat kullanılarak boyanmış numune vermiştir. 4. SONUÇ Tekstil ürünlerinin doğal boyarmaddelerle boyanması, günümüzde artan çevre sorunlarına paralel olarak yükselen bir ilgi görmektedir. Doğal boyamacılık henüz tekstil sanayisinin yüksek üretim kapasitesinin taleplerini karşılayamasa da özellikle atölye tipi özel boyamalarda artan bir taleple karşılaşmaktadır. Bu noktada, doğal boyarmaddelerle elde edilen renk çeşitliliğinin darlığı ve kaynakların sınırlı oluşu, yeni doğal boyarmadde kaynakları bulunmasının önemini ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışmada, yabani bir ot olan bromus tectorum bitkisi boyarmadde kaynağı olarak kullanılmıştır. Yapılan literatür araştırmasında bu bitkinin söz konusu amaçla kullanıldığına dair bir bilgiye rastlanmamıştır. Ayrıca geleneksel boyamalarda bu bitkinin kullanıldığına dair bir bilgi de yoktur. Bu sebeple bu bitkinin başarılı bir şekilde tekstil boyamacılığında kullanımı renk çeşitliliğinin arttırılması ve kaynakların genişletilmesi açısından önem taşımaktadır. İpek kumaşların bromus tectorum bitkisiyle boyanmasında, yüksek renk verimi değerlerine ulaşılan demir (II) sülfat, bakır (II) sülfat ve mazının mordan olarak kullanımı tatmin edici sonuçlar vermektedir. Bu mordanlarla yapılan boyamalarda boyanan numunelerin ışık haslığı değerleri de diğer numunelerden yüksektir. Fakat demir (II) sülfat ile yapılan boyamanın sürtme haslığı değerleri diğerlerine göre daha düşüktür (3/4). Meşe odunu külünün mordan olarak kullanıldığı boyamanın renk verimi oldukça düşüktür ve bu doğal mordanın bromus tectorum bitkisiyle ipek boyamacılığında kullanılması bir fayda sağlamamıştır. Bununla birlikte, çalışmada kullanılan diğer doğal mordan olan mazı, hem ekolojik olması hem de yüksek renk verimi ve yüksek haslık değerleri elde edilmesi sebebiyle öne çıkmaktadır. Gerçekleştirilen başarılı boyamalar ve elde edilen yüksek haslık değerleri, bromus tectorum bitkisinin tekstil ürünlerinin doğal boyamacılığı için boyarmadde kaynağı olarak pratikte kullanılabileceği sonucunu ortaya çıkarmaktadır. Uygulanan boyama prosesinin ve ard işlemlerin kolaylığı da diğer avantajlarıdır. Bilindiği üzere doğal boyarmaddeler farklı mordanlarla farklı renkler verebilmektedir. Bu çalışmada 7 adet mordan kullanılmıştır. Farklı mordanlarla elde edilebilecek renkler ve diğer lifleri kullanarak yapılacak uygulamalar araştırmaya açık konulardır. Ayrıca bitkinin içerdiği boyarmadde bilinmemektedir, bundan sonra yapılacak çalışmalarda bu konunun irdelenmesi yararlı olacaktır. 46

8 Gedik, G., Avinç, O., O., Yavas, A., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2011 (1) KAYNAKLAR [1] Thomas Bechtold, Rita Mussak Handbook of Natural Colorants - John Wiley & Sons, Ltd 2009 [2] Ashis Kumar Samanta, Priti Agarwal, Deepali Singhee, Siddhartha Datta 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 The Textile Institute Vol. 100, No. 7, October 2009 [3] Ashis Kumar Samanta, Priti Agarwal Aplication Of Natural Dyes To Textiles Indian Journal of Fiber & Textile Research Vol 34 Dec [4] Nilani.P, Duraisamy.B, Dhamodaran.P, Kasthuribai.N, Alok Semwol Suresh.B A Study On The Effect Of Marigold Flower Dye With Natural Mordant On Selected Fibers - Journal of Pharmacy Research Vol.1.Issue 2. Oct- December 2008 [5] A. K. Roy Choudhury Textile Preperation And Dyeing Science Publishers 2006 [6] İsmail Öztürk Doğal Bitkisel Boyalarla Yün Boyama Dokuz Eylül Yayınları 1999 [7] Ester S. B. Ferreira, Alison N. Hulme, Hamish McNab, Anita Quye The Natural Constituents of Historical Textile Dyes The Royal Society Of Chemistry July 2004 [8] 182.php [9] en.wikipedia.org/wiki/drooping_brome [10] [11] Berns, R.S. Billmeyer and Saltzman s Principles of Color Technology, 3rd Edition John Wiley and Sons