TARIFNAME NYLON (NAYLON) KUMASLARIN BOYANMASINDA METALIK MORDAN TUZLARININ KULLANILDIGI BIR REAKTIF BOYAMA YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, tekstil sektöründe kullanim süresi boyunca renk degisiminin olmamasi ve renklerin yikama sonrasinda, terleme sonrasinda, ütüleme sirasinda ve isik altida kullanimdan sonra degismemesi için nylon (naylon) kumaslarin metalik mordan ve biyo-mordan tuzlari varliginda reaktif boyarmaddelerle boyanmasi yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Naylon kumasin bilinen bir diger ismi ile polyamid kumas, sentetik kumas kategorisinde yer almakta olup, yüksek isi basincinda belli basli kimyasal maddelerin bir araya gelerek eriyik akiskandan üretimi saglanmaktadir. Teknikte sentetik kumaslar arasinda yogun olarak kullanilan popüler bir kumastir. Dünyada üretilen ilk sentetik lif, naylon (polyamid) lifidir. Tekstil sektöründe en çok tercih edilen naylon lifleri nylon 6,6 ve nylon 6,dir. Reaktif boyar maddeler diger bütün boyar maddelerden farkli olarak lif makro molekülleriyle reaksiyona girebilen ve liflere gerçek kovalent baglarla baglanabilen boyar maddelerdir. Direkt boyar maddeler gibi yüksek ölçüde suda çözünen anyonik boyar maddelerdir.Teknikte pamuklu mamullerin boyanmasinda kullanilan, istenen hasliklari yeterli sekilde veren ve en yaygin olarak kullanilan boyar madde çesididir. Parlak renkleri ile genis renk paleti, koyu renkler, mükemmel yas hasliklar ve normal boyama cihazlarinda uygulanabilen basitlestirilmis boyama yöntemidir. Bir reaktif boyar maddede dört grup bulunmakta olup, bunlar asagida verilmektedir; Çözünürlük saglayan grup (8).' Bu grup boyar maddenin suda çözünmesini saglar. Kromofor qrup (Renk verici) (C): Boyar madde molekülüne renklilik veren grup. Köprü qrubu (Reaktif qrubu tasiyan kisim) (B): Moleküldeki renkli grup ile reaktif grubu birbirine baglayan -NH, -CO, -802 gibi gruplardir. Reaktif grup (R): Lifteki fonksiyonel grup ile kovalent bag yapan gruptur. Lif ile iliskiye girerek lif-boyar madde arasinda kovalent bag olusturur. Boyanmis ve kullanima hazir tekstil materyallerinde ve özellikle de giyim amaçli kullanilacak olanlarda kullanim süresi boyunca renk degisiminin olmamasi ve renklerin yikama sonrasinda, terleme sonrasinda, ütüleme sirasinda ve isik altida kullanimdan sonra degismemesi beklenmektedir. Teknikte Nylon kumaslar daha çok asit boyarmaddelerle boyanmakta olup boyama sicakligi 120°Clye kadar çikabilmektedir. Boyama pH,I olarak pH 5-7 araligi tercih edilmektedir. Nylon kumaslarin boyanmasinda kullanilan diger boyarmaddeler 1:2 metal-kompleks ve reaktif boyalar olup, bu boyarmaddelerle yapilan deneysel çalismalar ve endüstriyel boyamalar mevcuttur. Fakat bu çalismalarda kullanilan reaktif boyarmaddenin fonksiyonel grubu farklilik göstermektedir. Nylon liflerinde asit boyarmaddeler kullanimi disindaki diger boyarmaddeler boyali mamullerden beklenen yikama, ter, ütüleme ve isik hasliklarini tam olarak verememektedir. Mordan bazi boyarmaddelerin liflere baglanmasini saglayan metal tuzlar olup, boyama isleminde renk sabitlestirici olarak kullanilan maddelere denir. Kumas boyamaciliginda renkleri sabitleme maddesi olarak kullanilan, boyalarin solmaz sekilde liflere baglanmasini saglayan ve genellikle degisik renkler elde etmeye yarayan yardimci maddelerdir. Bazi boyarmaddelerin liflere baglanmasini saglamak için boyamadan önce, sonra ya da boyama sirasinda mordanlarla yapilan isleme de mordanlama denir. Boyanin daha iyi tutmasi için iplik ya da kumaslar önce mordan çözeltisine, sonra boyama çözeltisine batirilir. Mordanlama uygulamasi dogal veya sentetik mordan kimyasallariyla yapilmakta olup mordan kullanimindaki amaç lif yüzeyinde veya lif içindeki boyarmadde molekülünü daha büyüterek ve suda çözünmez hale getirerek daha sonraki islemlerde lifte bulundugu yeri terk etmemesini saglamaktir. Nylon kumaslarin asit boyarmaddelerle boyanmasinda yeterli hasliklarin elde edilemeyecegi düsüncesiyle boyama islemi tamamlandiktan sonra boyamada kullanilan asit boyarmaddelerin özelligine göre genel olarak tannik asit ile veya sintan adi verilen sentetik mordan kimyasallari ile sulu ve asidik çözelti içinde islem yapilarak, lif bünyesindeki boyarmaddelerin suda çözünürlükleri engellenmeye çalisilmakta ve bunun sonucunda da yas hasliklarda (yikama, su, ter vb) iyilesme elde edilmesi amaçlanmaktadir. Bu islemler her zaman basarili sonuçlar vermemekte, elde edilmis olan materyale renginde degisimler görülmekte ve hedeflenen haslik degerlerindeki iyilesme sinirli olmaktadir. Nylon kumaslarin reaktif boyarmaddelerle boyanmasinda ise daha farkli düzgünlük, renk eldesi ve benzer haslik problemleri ile karsilasilmaktadir. Literatürde, konu ile ilgili yapilan arastirmada asagidaki basvurulara rastlanmistir: TR2019/04848 numarali patent dokümani çalisma ve yasam alanlarinda ortam, vücut sivilari ve kirlenme kaynakli olusan pH degisimini gözlemleme, kontrol etme ve önlem almasini saglayan pH degisimi ile renk degistiren poliamid (naylon) tekstil ürünü boyama yöntemi ile ilgilidir. Bahsedilen yöntem; fikse islemi, poliamid boyama prosesi ve bromfenol mavisi-indikatör kullanimi islem basamaklarini içermektedir. Poliamid boyama prosesinin 40-120 (C araliklarinda gerçeklestirildigi, boya banyosuna pH4 olacak sekilde asit ilave edildigi ve boyarmadde olarak bromfenol mavisi kullanimini açiklanmaktadir. Bununla birlikte reaktif boyarmadde kullanimi ve mordan tuzlarinin kullanimina dair herhangi bir bilgi içermemektedir. W09845527A1 numarali dokümaninda bir tekstil malzemesinin bir direnç maddesi ile ön isleme tabi tutulmasi; ve bahsedilen tekstil malzemesinin renkle yikanmis kumasi üretmek için renklendirilmesi adimlarini içeren renkle yikanmis (colorwashed ) bir kumasin üretilmesi için bir yöntem açiklanmaktadir. Burada direnç maddesinin metalik mordanlarinda bulundugu bir gruptan seçildigi ve bahsedilen tekstil ürününün pamuk, keten, keten, yün, polyester, naylon ve akrilikten olusan gruptan seçilen liflerden olustugu belirtilmektedir. Ilgili dokümanda bahsedilen renklendirme isleminde pigment, küp, reaktif, direkt, dispers, asit, kükürt, azoik, ftalosiyanin, kinakridon ve bunlarin kombinasyonlarindan olusan gruptan seçilen boya; atmosferik ve jet boyama, haspel boyama, jigger boyama, emdirme boyama, levent boyama, yildiz çerçeve boyama, dikey infrared boyama ve döner tamburlu yikayici / boyamadan olusan gruptan seçilen bir islem ile uygulanmaktadir. Ancak spesifik olarak es zamanli ve son mordanlama proseslerinden, monoklortriazin, trifloropirimidin ve monoklortriazin+vinilsülfon fonksiyonel gruplari içeren reaktif boyarmadde kullanimina ve potasyum alüminyum sülfat dodekahidrat, demir(ll) sülfat heptahidrat ve tannik asit mordan olarak kullanimina dair bilgi mevcut degildir. CN101906255A numarali Çin patent dokümaninda bir dogal ahsap boya hazirlama yöntemi ve metalik alüminyum tuzundan veya metal demir tuzunun mordanlama islemi ya da mordanlama olmadan bu dogal ahsap boyasi ile kumas boyama yöntemi açiklanmaktadir. Ilgili dokümanda bahsedilen 7. Yapilanma ile bu yöntemin naylon kumasa uygulanmasi açiklanmaktadir. Ancak spesifik olarak reaktif boyarmadde, özellikle monoklortriazin, trifloropirimidin ve monoklortriazin+viniIsüIfon fonksiyonel gruplari içeren reaktif boyarmadde kullanimina ve potasyum alüminyum sülfat dodekahidrat, demir(II) sülfat heptahidrat ve tannik asit mordan olarak kullanimina dair bilgi mevcut degildir. Literatürde yapilmis olan mevcut boyama çalismalari incelendiginde nylon kumaslarin reaktif boyarmaddelerle boyanmasinda metalik tuzlarin mordan olarak kullanilmadigi görülmektedir. Ayni zamanda boyama çözelti pH,I olarak sadece pH 4,ün kullanildigi, diger pH araliklarinda deneme çalismalarinin yapilmadigina rastlanmistir. Bu durumla boyama sonucunda elde edilen özellikle yas haslik degerlerinin arttirilmasi ve bunun sonucunda da boyanmis tekstil materyallerinin kullanicilar tarafindan kullanim ömrünün uzatilmasini saglayan bir yöntem ihtiyaci dogmaktadir. Sonuç olarak, yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren, nylon (naylon) kumaslarin metalik mordan tuzlari varliginda reaktif boyarmaddelerle boyanmasi için bir yöntem ile ilgilidir. Bulusun ana amaci, sentetik bir lif olan nylon kumaslarin boyanmasinda nylon lifleri ile hem kovalent bag hem de iyonik bag yapma kabiliyetinde olan reaktif boyarmaddelerin metalik tuz mordan kimyasallari varliginda uygulanmasi içeren bir yöntem gelistirmektir. Bulusun bir amaci, yas haslik degerleri arttirilmis ve bunun sonucunda da kullanim ömrü uzatilmis boyanmis tekstil materyalleri elde edilmesini saglayan bir yöntem gelistirmektir. Bulusun diger amaci, üç farkli fonksiyonel gruba sahip reaktif boyarmadde ile pH 2, pH 4 ve pH 6 olarak üç farkli pH degerinde boyama yapilabilen bir yöntem saglamaktir. Bulusun bir diger amaci, reaktif boyarmaddelerle nylon kumaslarin boyanmasinda ön mordanlama, es zamanli mordanlama ve son mordanlama proseslerinden birinin uygulanmasidir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, tekstil alaninda polyamid (naylon) tekstil ürünlerinin reaktif boyalarla boyanmasi için bir yöntem olup, özelligi; i. boyama çözeltisinin pH 2 ila pH 6 araliginda hazirlanmasi, ii. polyamid tekstil ürünün boyama çözeltisi içerisine batirilmasi iii. reaktif boyarmaddelerin boyama çözeltisine ilave edilmesi, iv. polyamid tekstil ürünün boyama çözeltisinde 60-90 dakika araliginda bekletilmesi, v. boyama islemi sonunda ürünün yikanip, durulanip, kurutulmasi islem adimlarini ve ii) islem adimindan önce veya iii) islem adimi sirasinda veya iii) islem adimi sonrasinda boyama çözeltisine mordan kimyasalinin ilave edilmesi ile mordanlama islemi uygulanmasi islem adimini ihtiva etmektedir. Bulus konusu yöntemde, mordan kimyasalinin ii) islem adimindan önce ilave edilmesi ile ön mordanlama isleminin uygulanmaktadir Bulus konusu yöntemde, mordan kimyasalinin iii) islem adimi ile birlikte ilave edilmesi ile es zamanli mordanlama isleminin uygulanmaktadir. Bulus konusu yöntemde mordan kimyasalinin iii) islem adimindan sonra ilave edilmesi ile son mordanlama isleminin uygulanmaktadir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil-1, ön mordanlama islemi uygulanmasi prosesidir. Sekil-2, es zamanli mordanlama islemi uygulanmasi prosesidir. Sekil-3, son mordanlama islemi uygulanmasi prosesidir. Çizimlerin mutlaka ölçeklendirilmesi gerekmemektedir ve mevcut bulusu anlamak için gerekli olmayan detaylar ihmal edilmis olabilmektedir. Bundan baska, en azindan büyük ölçüde özdes olan veya en azindan büyük ölçüde özdes islevleri olan elemanlar, ayni numara ile gösterilmektedir. Referanslarin Açiklamasi M: Mordan RB: Reaktif Boyarmadde Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulus konusu yöntem, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak açiklanmaktadir. Bulus, tekstil alaninda polyamid (naylon) tekstil ürünlerinin reaktif boyalarla boyanmasi için bir yöntem olup, i. boyama çözeltisinin pH 2 ve pH 6 araliginda hazirlanmasi, ii. polyamid tekstil ürünün boyama çözeltisi içerisine batirilmasi iii. reaktif boyarmaddelerin boyama çözeltisine ilave edilmesi, iv. polyamid tekstil ürünün boyama çözeltisinde 60-90 dakika araliginda bekletilmesi, v. boyama islemi sonunda ürünün yikanip, durulanip, kurutulmasi islem adimlarini ve ii) islem adimindan önce veya iii) islem adimi sirasinda veya iii) islem adimi sonrasinda boyama çözeltisine mordan kimyasalinin ilave edilmesi ile mordanlama islemi uygulanmasini içermektedir. Bahsedilen reaktif boyarmaddeler monoklortriazin, trifloropirimidin ve monoklortriazin+vinilsülfon fonksiyonel gruplari içeren reaktif boyarmaddeler arasindan seçilmektedir. Bahsedilen yöntemde mordanlama; mordan kimyasalin reaktif boyarmadde öncesinde ilave edilmesi ile ön mordanlama islemi, reaktif boyarmadde ile birlikte ilave edilmesi es zamanli mordanlama islemi ve reaktif boyarmadde sonrasinda ilave edilmesi ile son mordanlama islemi olarak uygulanabilmektedir. Bahsedilen kullanilacak mordan kimyasali potasyum alüminyum sülfat dodekahidrat, demir II sülfat heptahidrat ve tannik asit arasindan seçilmektedir. Bulus konusu yöntemde boyama islemi polyamid tekstil ürünün boyama çözeltisine bekletilmesi ile gerçeklestirilmektedir. Bulusun konusu yöntemde, naylon lifleri ile hem kovalent bag hem de iyonik bag yapma kabiliyetinde olan reaktif boyarmaddelerin metalik tuz mordan kimyasallari varliginda uygulanmasi ile boyama sonucunda elde edilen özellikle yas haslik degerlerinin arttirilmakta ve bunun sonucunda da boyanmis tekstil materyallerinin kullanicilar tarafindan kullanim ömürleri uzatilmaktadir. Bunu saglamak için; üç farkli fonksiyonel gruba sahip reaktif boyarmadde ile boyama yapilabilmektedir. Bu fonksiyonel reaktif gruplar monoklortriazin, triroropirimidin ve monoklortriazin+viniIsüIfon gruplaridir. Bu boyarmaddeler ile mordan olarak potasyum alüminyum sülfat dodekahidrat, demir II sülfat heptahidrat ve tannik asit metalik tuzlari varliginda ön mordanlama veya es zamanli mordanlama veya son mordanlama olarak üç farkli proses boyama islemleri yapilabilmektedir. Sekil 1-3 proses grafikleri verilmektedir. Sekil 1 bulus konusu yöntemin ön mordanlama uygulamasi gösterilmektedir. Tercihen "C de olan boyama çözeltisine naylon kumasin batirilmakta ve mordan kimyasali eklenmektedir. Ardindan çözelti sicakligi dakikada 2 (C hizla 80"Ciye yükseltilmekte ve reaktif boya ilave edilmektedir. Reaktif boya ilave edilen çözelti 102(C*ye yükseltilmekte naylon kumasin 60 dakika süresince bu çözeltide bekletilerek boyanmasi tamamlanmaktadir. Ardindan dakikada 4"C düsüsle çözelti 50"C dü sürülerek kumas yikama çözeltisi ile yikandiktan sonra su ile durulanmaktadir. Sekil 2 bulus konusu yöntemin es zamanli mordanlama uygulamasi gösterilmektedir. Tercihen 30"C de olan boyama çözeltisine naylon kum asin batirilmakta ve reaktif boya ve mordan kimyasali ayni anda ilave eklenmektedir. Ardindan çözelti sicakligi dakikada 2 CC hizla 102C,ye yükseltilmektedir. 102"C sicakl ikta naylon kumasin 60 dakika süresince bu çözeltide bekletilerek boyanmasi tamamlanmaktadir. Ardindan dakikada 4 (C dü süsle çözelti 50 ile durulanmaktadir. Sekil 3 bulus konusu yöntemin son mordanlama uygulamasi gösterilmektedir. Tercihen "C de olan boyama çözeltisine naylon kumasin batirilmakta ve reaktif boya eklenmektedir. Ardindan çözelti sicakligi dakikada 2 (C hizla 80"Clye yükseltilmekte ve mordan kimyasali ilave edilerek 30 dakika bekletilmektedir. Mordan kimyasali ilave edilen çözelti 102(C*ye yükseltilmekte naylon kumasin 60 dakika süresince bu çözeltide bekletilerek boyanmasi tamamlanmaktadir. Ardindan dakikada 4 CC düsüsle çözelti 50 durulanmaktadir. Bulus konusu yöntem ile yapilan çalismada her bir boyarmadde için alüminyum potasyum sülfat, demir (II) sülfat ve tannik asit mordan kimyasallari olarak kullanilmistir. Kullanilan bu kimyasallar laboratuvar safliginda olarak miktarlari tartim yolu ile alinmistir. Ayni zamanda kullanilan mordan miktari %0,1 ve %1 araliginda tutularak düsük oranlarda boyama çalismalari gerçeklestirilmistir. Kullanilan mordan miktarlari %5* e kadar arttirilabilir. Mordan türlerinin boyamadaki etkisi incelenmistir. Çalismada monoklortriazin, trifloropirimidin ve monoklortriazin+vinilsülfon fonksiyonel gruplari içeren reaktif boyarmaddeler kullanilmistir. Bu boyarmaddeler endüstriyel olarak kullanilan boyarmaddelerdir ve boyama için herhangi bir saflastirma yapilmamistir. Boyarmaddeler %0,5, %1 ve %2 olarak seçilmistir. Reaktif gruba bagli fonksiyonel yapilarin boyama davranisi incelenmistir. Boyarmadde çözeltilerinde sirasiyla pH 2, pH 4 ve pH 6 degerlerinde çalisilmistir. Ön mordanlama, es zamanli mordanlama ve son mordanlama olarak üç farkli proses gelistirilmistir. Üç farkli boyama prosesi için 102°C*de 60 dk boyama islemi yapilmistir. Üç ayri proses için her boyarmadde yüzdesinde, farkli pH degeri ve farkli mordan kimyasali ile boyama islemi yapilmistir. Ön mordanlama, es zamanli mordanlama ve son mordanlama metotlarinin birbirlerinden farki mordan kimyasalinin boyarmadde ilavesine göre ne zaman yapilacagidir. Ön mordanlama metodunda uygun pH ve süre sartlari altinda çözeltiye boyarmaddeden önce mordan kimyasali ilave edilir. Es zamanli mordanlama metodunda boyarmadde ve mordan uygun pH ve süre sartlari altinda art arda ve sürenin geçmesi beklenmeden ilave edilir. Son mordanlama metodunda uygun pH ve süre sartlari altinda mordan kimyasali boyarmaddeden sonra ilave edilir. Asagidaki tablo 1-3 de verilen sonuçlar; (K/S)1 kumasin boyamadan sonraki renk kuvveti, (K/S)2 boyanan kumasin %201ik piridin çözeltisi ile ekstraksiyonundan sonraki renk kuvveti, %E yüzde boyarmadde çekimi ve %T yüzde ortalama çekilen boyarmadde fiksasyonu çalismasina aittir. Tablo 1 % 0.5 Boyarmadde kullanilan çalisma sonuçlari Boyarmadde Mordanlama Mordan pH (K/S)1 (K/S)2 %E %T MCT : monoklortriazin VS+MCT :monoklortriazin+vinilsülfon TFP : trifloropirimidin Tablo 2 % 1 Boyarmadde kullanilan çalisma sonuçlari Boyarmadde Mordanlama Mordan pH (K/S)1 (K/S)2 %E %T MCT : monoklortriazin VS+MCT :monoklortriazin+vinilsülfon TFP : trifloropirimidin Tablo 3 % 2 Boyarmadde kullanilan çalisma sonuçlari Boyarmadde Mordanlama Mordan pH (K/S)1 (K/S)2 %E %T MCT : monokIortriazin VS+MCT :monokIortriazin+viniIsüIfon TFP : trifloropirimidin Tablo 4 Boyanan tekstil materyalinin agirligina göre kuIIaniIan boyarmadde ve mordan miktarlari Unsur Adi Agirlikça Agirlikça Tercih Kullanilabilir edilen miktar miktar (%) Boyarmadde 055 0.55 Mordan 0.1-5 0,1-5 Tablo 4 de bulus konusu yöntemde boyanan kumas agirligina göre kuIIaniIabiIir ve tercih edilen boyarmadde ve mordan miktarlari verilmektedir. Burada boyanacak tekstil materyalinin agirliginin (kütlesinin) yüzde (%) oranina göre aIinmaktadir. Bulusun örnek bir uygulamasinda; boyarmadde miktari (konsantrasyonu) %5 olarak seçilmis olup, 100 kg tekstiI materyalinin boyanmasi için boyama çözeltisine 5 kg boyarmadde konuImaktadir. Kullanilacak tekstiI materyalinin agirligi 200 kg oldugunda ise kullanilacak boyarmadde miktari 10 kg olmaktadir. Mordan miktari (konsantrasyonu) %3 olarak seçilmis olan farkli bir uygulamada; 100 kg tekstiI materyalinin boyanmasinda boyama çözeltisine 3 kg mordan konuImaktadir. Kullanilacak tekstiI materyalinin agirligi 300 kg oldugunda ise kullanilacak mordan miktari 9 kg olmaktadir. TR TR TR TR TR