TR2023006580A2 - Nylon (naylon) teksti̇l ürünleri̇ni̇n di̇rekt boyar maddelerle boyanmasinda metali̇k mordan tuzlarinin kullanildiği yeni̇ bi̇r boyama yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, tekstil sektöründe, poliamid (nylon) kumaş, lif vb. tekstil ürünlerin metalik mordanlar (kimyasal mordanlar) ve biyo-mordanlar varlığında direkt boyar maddeler ile boyanması için geliştirilmiş yeni bir boyama yöntem ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME NYLON (NAYLON) TEKSTIL ÜRÜNLERININ DIREKT BOYAR MADDELERLE BOYANMASINDA METALIK MORDAN TUZLARININ KULLANILDIGI YENI BIR BOYAMA YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, tekstil sektöründe, poliamid (nylon) kumas, lif vb. tekstil ürünlerin metalik mordanlar (kimyasal mordanlar) ve biyo-mordanlar varliginda direkt boyar maddeler ile boyanmasi için gelistirilmis yeni bir boyama yöntem ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Naylon (polyamid) lif/kumas, sentetik yapida olup, yüksek isi basincinda belli basli kimyasal maddelerin bir araya gelmesiyle poliamid polimerinden üretilmektedir. Dünyada üretilen ilk sentetik lif olan naylon (polyamid) lif, en fazla kullanilan sentetik ürünlerdendir. Tekstil sektöründe en çok tercih edilen naylon lifleri de nylon 6,6 ve nylon 6,dir. Naylon lifleri anyonik yapidaki boyar maddelerle boyanmaktadir. Bu boyar maddeler sunlardir; asit boyar maddeler , Metal kompleks boyar maddeler, krom boyar maddeler, reaktif boyar maddeler, direkt boyar maddeler ve iyonik olmayan dispers boyar maddeler. Nylon (naylon) kumaslarin boyanmasinda öncelikle asit ve metal-kompleks boyar maddeler kullanilmaktadir. Metal-kompleks boyar maddeler gerçekte asit boyar madde molekülleri olup, boya üretimi sirasinda krom gibi bir metal ile kompleks olusturularak üretilmektedir. Metal-kompleks boyar maddeler metal ile kompleks halde üretilmis asit boyalardir. Fakat normal asit boyalardan farkli olarak boyar madde molekülleri bir metal ile kompleks yapmis halde bulunur ve kullanilirlar. 1:1 metal-kompleks boyalarda bir asit boya molekülü bir metal ile komplekslesmis ve 12 (veya 2:1) metal-kompleks boyalarda iki adet asit boya molekülü yine bir adet metal ile komplekslesmis durumdadir. Metal olarak en fazla krom kullanilmaktadir. Bu boyar maddelere "asit boyar maddeler" denmesinin nedeni boyama uygulamalarinin mutlaka asidik sartlar altinda yapilmasidir. Literatürde nylon (naylon) kumaslarin boyanmasinda asit boyar maddelerin kullanildigi çalismalar mevcuttur. Fakat bu çalismalarda asit boyar maddelerin nylon (naylon) kumaslara uygulanmasinda özellikle boyama sonrasi yas haslik özelliklerinin arttirilmasi için sintan (syntan) genel terimiyle verilen sentetik-kimyasal mordanlar kullanilmaktadir. Yapilan boyama çalismalari incelendiginde sentetik mordan (sintan) kullaniminin asit boyar maddelerle boyamada sadece boyama sonrasinda kullanildigi görülmektedir. Boyamanin ardindan uygulanan sintan mordani pH 3-7 araliginda uygulanmaktadir. Boyamanin ardindan yapilan sentetik mordan (sintan) uygulamalari boyama sonrasi elde edilen yas haslik degerlerinde her zaman beklenen iyilesmeleri vermemektedir. Metal-kompleks boyar maddeleri boyamadan sonra sintan kullanimini ortadan kaldirmak ve dogrudan metal ile komplekslesmis boyayi degisikliklerinde kritiktir ve lif içinde istenen kuwetli baglari yapma konusunda basarili olamamaktadir. Teknikte uygulanan nylon (naylon) Iiflerinden mamul kumaslarin asit boyar maddelerle boyanmasi sonrasinda yapilan sintan uygulamasi, öncelikle lif yüzeyinde kalip Iifin içine girememis ve lif yüzeyinin hemen altina yerleserek lif iç yapisi ile iyonik bag yapamamis boya moleküllerinin metal içeren renksiz bir molekül ile birlestirilmesini saglamak üzeredir. Burada yapilan uygulama sonucunda kompleks yapilan boya molekülleri ya lif yüzeyinde ya da lif yüzeyinin hemen altindaki moleküllerdir. Boya molekülü sintan ile kompleks olusturdugunda iyonikligini ve suda çözünürlügünü kaybetmektedir. Bunun sonucunda yas islemler sirasinda lif bünyesinde kalma olasiligi artmaktadir. Ancak nylon (naylon) uygulamasi öncelikle yas hasliklar konusunda hedeflenen iyilesmeyi her zaman saglayamamaktadir. Direkt boyar maddeler nylon (naylon) Iiflerinin boyanmasinda kullanilan anyonik fonksiyonel gruplu boyar maddelerdir. Kimyasal olarak moleküler yapilari genellikle asit boya moleküllerinden daha büyüktür. Direkt boyar maddeler tarihsel olarak öncelikle pamuk ve viskoz rayonu gibi selülozik esasli Iiflerin boyanmasinda kullanilmislardir. Fakat 1950," yillarin ortalarinda bu Iiflerin boyanmasina yönelik olarak piyasaya çikan reaktif boyar maddelerin kullaniminin giderek artmasi sonucu pazarda daha az önemli hale gelmislerdir. Bunun en büyük nedeni direkt boyar maddelerin lif yapisi içinde kuvvetli baglar olusturamamasi ve sadece hidrojen baglari ve van der Waals gibi zayif kuwetler ile lif içinde tutunabilmeleridir. Bunun sonucunda direkt boyar madde uygulamalarinin yas hasliklari daha düsük olmaktadir. Bu boyalarin avantaji ise lif içinde moleküler büyüklükleri daha da büyütüldügünde yas islemlerde lif disina çikislarinin çok zorlasmasi ve bunun sonucunda da yas hasliklari daha yüksek boyamalar verebilmeleridir. Direkt boyar maddeleri özellikle çözelti içinde asidik pH sartlarina karsi hassastir. Nylon lifleri ise özellikle anyonik fonksiyonel gruplu boyalar ile asidik pH degerlerinde boyanabilmektedir. Endüstriyel pratik sartlar altinda nylon (naylon) liflerinden mamul kumaslarin boyanmasinda öncelikle elde edilen yas haslik sonuçlari kötü oldugu ve direkt boyalar belli asidik sartlara hassas olduklari için direkt boyalar kullanilmamaktadir. Bu nedenle teknigin bilinen durumunda söz konusu sorunlarin ortadan kaldirilmasini saglayan naylon tekstil ürünlerinin fazla boya kullanilmadan, istenilen rengin tam olarak elde edildigi, yas hasliklari arttirildigi verimli bir direkt boyama yöntemine ihtiyaç dogmustur. Literatürde yapilan arastirmada teknigin bilinen durumuna bir örnek olarak TR2019/04848 numarali doküman gösterilebilir. Bahsi geçen doküman, bulus, 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. Ancak söz konusu yöntem ile direkt boyar madde uygulamalarinin verimli hale getirilmesi ve yas hasliklari arttirimina yönelik bir çözüm getirilememistir kumaslarin boyanmasinda metalik mordan tuzlarinin kullanildigi bir reaktif boyama yöntemi ile ilgilidir. Söz konusu basvuruda tekstil sektöründe kullanim süresi boyunca renk degisiminin olmamasi ve renklerin yikama sonrasinda, terleme sonrasinda, ütüIeme sirasinda ve isik altida kullanimdan sonra degismemesi için nylon (naylon) kumaslarin metalik mordan ve biyo-mordan tuzlari varliginda reaktif boyar maddelerle boyanmasi için bir yöntem açiklanmaktadir. Ancak bahsedilen basvuruda direkt boyar madde uygulamalarinin verimli hale getirilmesinden bahsedilmemektedir. Ayrica söz konusu yöntemle direkt boyar maddelerin kullanimi mümkün degildir. 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, poliamid (nylon) tekstil ürünlerin metalik mordanlar (kimyasal mordanlar) ve biyo-mordanlar varliginda direkt boyar maddeler ile boyanmasi için gelistirilmis boyama yöntemi ile ilgilidir. Bulusun öncelikli amaci, naylon tekstil ürünlerinin metalik mordanlar (kimyasal mordanlar) ve biyo-mordanlar kullanilarak direkt boyar maddeler ile verimli bir sekilde boyanmasi için gelistirilen bir yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun amaci, direkt boyar maddelerin kullanildigi mevcut yöntemlerde basarisiz boyamalarin önüne geçen, fazla boyar madde kullanimini önleyen ve hedef rengin tam olarak elde edilmesini saglayan bir direkt boyama yöntemi gelistirmektir. Bqusun bir amaci, direkt boyar maddeler ile boyanan tekstil ürünlerinin, boyama sonrasinda renklerinin ütüIeme, isik vb. dis etkenler karsisinda ve kullanima bagli olarak (ter vb.) degismemesi için gelistirilen yöntemi ortaya koymaktir. Bqusun diger amaci, moleküler büyüklüklerine göre "A sinifi boyalar", "B sinifi boyalar" ve uygulanabildigi bir yöntem gelistirmektir. Bulusun bir diger amaci 98-105°C boyama sicakligi araliginda, zayif asidik sartlar altinda uygulanan bir boyama yöntemi ortaya koymaktir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, nylon (naylon) tekstil ürünlerinin direkt boyar maddeler ile boyanmasinda, boyama sonrasi kullanim ve dis etken kaynakli renk degisimini önlemek, yas hasliklarini iyilestimek amaciyla biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin kullanildigi bir boyama yöntemi olup, a. Boyama çözeltisinin pH 5-7 araliginda hazirlanmasi ve b. Naylon tekstil ürününün boyama çözeltisi içerisinde batirilmasi, c. Direkt boyar maddelerin boyama çözeltisine ilave edilmesi, içerisinde bekletilmesiyle boyama isleminin gerçeklestirilmesi e. Boyama islemi ardindan ürüne yikama ve kurutma islemlerinin uygulanmasi islem adimlarini ve biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin ilavesinden önce veya sonrasinda veya boyar maddeler ile birlikte ilave edilmesiyle mordanlama islemi uygulanmasini ihtiva etmektedir. Bulus konusu boyama yönteminde; biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin ilavesinden 5 ila 45 dakika önce ilave edilmesiyle naylon tekstil ürünlerine ön mordanlama islemi uygulanabilmektedir. Bulus konusu boyama yönteminde; biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddeler ile birlikte ilave edilmesiyle naylon tekstil ürünlerine es zamanli mordanlama islemi uygulanabilmektedir. Bulus konusu boyama yönteminde; biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin ilavesinden 60 ila 95 dakika sonra ilave edilmesiyle naylon tekstil ürünlerine son mordanlama islemi uygulanabilmektedir. 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 isleminin sematik gösterimidir. Sekil 2: Es zamanli mordanlama isleminin sematik gösterimidir. Sekil 3: Son mordanlama isleminin sematik gösterimidir. Referanslarin Açiklanmasi 1. Direkt Boyar maddeler 2. Mordan tuzu Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada bulus konusu yöntem sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulusa konu yöntem ile fazla boyar madde kullaniminin önlendigi, hedef rengin tam olarak elde edildigi, boyama sonrasi kullanim ve dis etken kaynakli renk degisiminin önlendigi, kullanim ömrünün uzatildigi ve yas hasIikIarinin iyiIestiriIdigi direkt boyar maddeler ile boyanmis poliamid (naylon) tekstil ürünleri ortaya koyulmaktadir. Bu yöntemimizle daha uzun süreli kullanim ömrüne sahip, maliyeti azaltilmis, maksimum faydanin alinabilecegi ürünler elde edilmektedir. Bulus konusu nyIon (naylon) tekstil ürünlerinin direkt boyar maddeler ile boyanmasinda, boyama sonrasi kullanim ve dis etken kaynakli renk degisimini önlemek, haslik degerini yükseltmek amaciyla biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin kullanildigi bir boyama yöntemi olup, asagidaki islem adimlarini içermektedir. a. Boyama çözeltisinin pH 5-7 araliginda hazirlanmasi ve b. Naylon tekstil ürününün boyama çözeltisi içerisinde batiriImasi, c. Direkt boyar maddelerin boyama çözeltisine iIave edilmesi, içerisinde bekletilmesiyle boyama isleminin gerçeklestirilmesi e. Boyama islemi ardindan ürüne yikama ve kurutma islemlerinin uygulanmasi islem adimlarini ve biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin iIavesinden önce veya sonrasinda veya boyar maddeler ile birlikte iIave edilmesiyle mordanlama islemi uygulanmasi. Söz konusu yöntemde; biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin iIavesinden tercihen 5 ila 45 dakika önce iIave edilmesiyle nayIon tekstil ürünlerine ön mordanlama islemi veya biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddeler ile birlikte iIave edilmesiyle naylon tekstil ürünlerine es zamanli mordanlama islemi veya biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin boyama çözeltisine direkt boyar maddelerin iIavesinden tercihen 60 ila 95 dakika sonra iIave edilmesiyle nayIon tekstil ürünlerine son mordanlama islemi uyguIanmaktadir. Bahsedilen boyama çözeltisi genel olarak; su, direkt boyar madde, zayif asit, metalik ve/veya biyo-mordan içermektedir. Bulus konusu yöntemimizde boyama pH 5-7 araliginda gerçeklestirilmektedir. Boyamada kuIIaniIan pH deger araligi zayif asitIerIe ile elde edilmektedir. Bu belirtilen pH araliginda nayIon Iifin içyapisi asit iyonu (H+) absorpsiyonu sonucu pozitif yüklü hale gelmektedir. Bu sartlar altinda boyama çözeltisi içindeki eksi yüklü direkt boyar madde molekülleri Iif içyapisi ile iyonik (elektrostatik) baglar yapabilmektedir. Ancak burada Iif içine giren her boya molekülünün Iif içinde kuvvetli iyonik bag yapmadan çevresiyle zayif hidrojen ve van der WaaIs baglari yapmasi oIasidir. Bu sekilde Iif içinde özellikle de Iif yüzey tabakasina yakin duran boyar madde molekülleri daha sonraki kullanim sirasinda olan yikamalarda veya su ile temasta çözünerek kolaylikla lif disina çikmakta ve çevrelerini kirletmektedir. Bu problemlere karsi bulus konusu yöntemin sundugu çözüm nylon (naylon) kumaslarin direkt boyar maddelerle boyanmasinda biyo-mordan ve/veya metalik (kimyasal) mordan kullanimidir. Bu biyo-mordan ve/veya metalik (kimyasal) mordanlarin kullanimi ile boyama çözeltisi içindeki bütün boyar maddenin lifler tarafindan çözeltiden alinmasi saglanmakta ve asidik ortamda lif içinde olusabilecek iyonik baglar, hidrojen baglari ve van der Waals baglarina ek olarak lif içindeki bütün direkt boya moleküllerinin mordan molekülleri ile kenetlenerek suda çözünmeyen kompleksler olusturmaktadir. Bu kompleks boya molekülünün eksi yükünün metalik mordan molekülünden gelen arti yükle birlesmesi sonucu olusmaktadir. Böylece boya molekülleri suda çözünürlüklerini kaybetmektedir. Bunun sonucunda öncelikle boyama çözeltisi içinden bütün boya molekülleri lif içine çekilmekte ve yas haslik sonuçlari yükselmektedir. Direkt boyalar moleküler büyüklüklerine göre "A sinifi boyalar", "B sinifi boyalar" ve "C sinifi boyalar" olarak siniflandirilirlar. Bütün bu moleküler büyüklük siniflari bulus konusu yöntemimizde kullanilabilmektedir. Bulusumuz konusu yöntemimizde, nylon (naylon) tekstil ürünlerinin boyanmasinda tekstil materyali (iplik, kumas vb.) kütlesinin (agirliginin) %0.5 - boyama; 100 kg kumasin (tekstil materyalinin) 6 kg boyar madde ilave edilen boyama çözeltisi içinde boyanacagini ifade etmektedir (%6 owf (kumas agirligina göre) ayni anlami tasimaktadir). Nylon (naylon) kumaslarin boyanmasinda standart tuz kullanimi olmadan tekstil materyali kütlesinin %0,1-5 araligindaki miktari kadar metalik mordan tuzlari kullanilarak renklendirme saglanmakta, bu renklendirme sonucunun yaninda yapilan boyamanin yas hasliklari yüksek olup renk kaybinin azaltilmasi saglanmaktadir. Örnegin %5,IIk mordan ilavesi; 100 kg kumasin (tekstil materyalinin) 5 kg mordan tuzu içeren boyama çözeltisi içinde bulunacagini ifade etmektedir. Çözeltinin asitlik-baziklik özelliklerini çözelti içindeki hidrojen (H+) ve hidroksil (OH_) iyonlari konsantrasyonlari ile verilir. pH skalasi olarak ifade edilen aralikta hem asidik hem de bazlik özellikleri için evrensel olarak hep *pH* terimi kullanilir. 1-7 arasindaki pH degerleri çözeltinin asidik özelliklerini, 7-14 arasindaki pH degerleri çözeltinin bazik özelliklerini ifade eder. Bulus konusu yöntemimizin bir uygulamasinda, boyama çözeltisi pH 5-7 araliginda hazirlanmakta ardindan naylon tekstil ürünü boyama çözeltisi içerisinde batirilmaktadir. Sonrasinda boyama çözeltisine biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin ilave edilmesiyle ön mordanlama isleminin uygulanmaktadir. (Örn: Sekil 1) Mordan tuzlarinin ilavesinden tercihen 5 ila 45 dakika sonrasinda direkt boyar maddenin boyama çözeltisine içerisinde bekletilerek boyama isleminin gerçeklestirilmektedir. Boyama islemi ardindan ürüne yikama ve kurutma islemleri uygulanarak proses tamamlanmaktadir. Bulus konusu yöntemimizin bir uygulamasinda, boyama çözeltisi pH 5-7 araliginda hazirlanmakta ardindan naylon tekstil ürünü boyama çözeltisi içerisinde batirilmaktadir. Sonrasinda boyama çözeltisine direkt boyar maddeler ve biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin ilave edilmesiyle es zamanli mordanlama isleminin uygulanmaktadir. (Örn: Sekil 2) Ardindan tekstil ürünü 98-105"C sicaklik araliginda, renk koyuluguna göre -120 dakika araliginda çözelti içerisinde bekletilerek boyama isleminin gerçeklestirilmektedir. Boyama islemi ardindan ürüne yikama ve kurutma islemleri uygulanarak proses tamamlanmaktadir. Bulus konusu yöntemimizin bir uygulamasinda, boyama çözeltisi pH 5-7 araliginda hazirlanmakta ardindan naylon tekstil ürünü boyama çözeltisi içerisinde batirilmaktadir ve boyama çözeltisine direkt boyar maddeler ilave edilmektedir. Direkt boyar maddelerin ilavesinden 60 ila 95 dakika sonrasinda boyama çözeltisine biyo-mordan ve/veya metalik mordan tuzlarinin ilave edilmesiyle son mordanlama isleminin uygulanmaktadir. (Örn: Sekil bekletilerek boyama isleminin gerçeklestirilmektedir. Boyama islemi ardindan ürüne yikama ve kurutma islemleri uygulanarak proses tamamlanmaktadir. Bulusumuz konusu yöntemde e) adiminda bahsedilen yikama islemleri; tercihen 4 g/L anyonik yüzey aktif madde içeren çözelti içinde 50°C*de sicaklikta 40 dakika süresince gerçeklestirilmekte ve yikama ardindan duru su banyosunda tercihen çesme suyu sicakliginda 20 dakika durulama yapilmaktadir. Bahsedilen boyanmis ve yikanmis tekstil ürününün kurutma Islemleri ise tercihen Ramöz veya benzeri bir kurutma makinasindan geçirilmesiyle gerçeklesmektedir. Tercihen 70-90 (C sicaklik araliginda 60-90 saniye süresince kurutma gerçeklesmektedir. Nylon (naylon) kumaslarin direkt boyar maddelerle boyanmasinda metalik mordan tuzlari olarak Potasyum Aluminyum Sülfat Dodekahidrat [KAI(SO4)2 - 12H20], Demir II Sülfat Heptahidrat (FeSO4 -7H20) ve Çinko Sülfat Pentahidrat (ZnSO4- 5H20) kullanilabilmektedir. Nylon (naylon) kumaslarin direkt boyar maddelerle boyanmasinda biyo-mordan olarak Tannik asit kullanilabilmektedir. Bulusumuzu konusu yöntemle elde edilen ürünlere yikama hasligi için analiz uygulanmistir. Örnek olarak naylon kumas boyama tamamlandiktan sonra herhangi bir yikama yapilmadan, ISO 105 C06 B1M yikama hasligi standardina göre yikama hasligi testi uygulanmistir ardindan kumaslar kurutulmustur. Reflektans spektrofotometrede renk ölçümü yapilarak kumaslarin yikama hasligi testi öncesi ve yikama hasligi testi sonrasi L*, a*, b*, C* ve K/S degerleri tespit edilmistir. Tablo 1 de yikama hasligi testi öncesi standart direkt boyar maddelerin kullanildigi ve farkli mordan tuzlarinin ilave edildigi direkt boyar maddelerin kullanildigi çalisma sonuçlari verilmektedir. Tablo 2 de ise Tablo 1lde verilen ve direkt boya ve farkli mordan tuzlari ile boyama sonrasi elde edilen kumaslarin yikama hasligi testi sonrasi renk ölçüm sonuçlari verilmektedir. TR TR TR