NKUBAP.00.17.AR.14.11 nolu proje
POLİESTER LİFLERİNİN DOĞAL BOYALARLA BOYANABİLME OLANAKLARININ İNCELENMESİ
Yürütücü: Doç. Dr. Rıza ATAV
Araştırmacı: Yük. Teks. Müh. Osman NAMIRTI
2015
vii ÖNSÖZ
Bilindiği gibi sentetik boyaların keşfinden önce tekstil materyallerinin renklendirilmesinde doğal boyalar kullanılıyordu. Daha sonraları sentetik boyaların keşfiyle birlikte, bunların daha ucuz, kolay erişilebilir, standart özellikte olması gibi nedenlerle doğal boyalar yerlerini sentetik boyalara bıraktılar. Ancak son yıllarda, çevreye gösterilen hassasiyet ve getirilen sınırlamalar sentetik boyalara göre daha çevre dostu olan doğal boyalara karşı yeniden ilgi yaratmıştır. Doğal boyaların endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki engeller aşılamamış olduğundan günümüz tekstil endüstrisinde doğal boyaların önemli bir yeri bulunmamaktadır. Bu nedenle, bu projede doğal boyamacılığın endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki sorunlara çözüm getirecek bir yaklaşım ortaya konulmuş ve poliester materyallerin endüstriyel ölçekli boyanmasında kullanılabilecek bir doğal boya gamı oluşturulmuştur.
Bu araştırma projesinin yapılmasını destekleyen Namık Kemal Üniversitesi Rektörlüğü’ne teşekkürü bir borç bilirim. Ayrıca Proje kapsamında ihtiyaç duyduğumuz her konuda laboratuvar imkânlarını bize açan Denge Kimya ve Tekstil Sanayi Ticaret Limited Şirketi’nden başta firma sahibi Sayın Halil AKSOY, Teknik genel müdür yardımcısı Sayın Refik GÜLBAHAR ve laboratuvar şefi Sayın Selen ESER olmak üzere tüm firma çalışanlarına teşekkür ederim. Bunun ötesinde, laboratuvarda yürütülen yoğun çalışmalardaki yardımlarından dolayı Namık Kemal Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü lisans öğrencileri Uğur ERGÜNAY ve Tolga CAN’a en içten teşekkürlerimizi sunarım.
Bu proje kapsamında elde edilen bulguların hem akademik alanda literatürdeki ilgili eksikliği gidermede katkı sağlayacağı hem de tekstil alanında poliester liflerinin boyanması konusunda faaliyet gösteren sanayicilere yararlı olacağını ümit ederim.
Doç.Dr. Rıza ATAV Aralık 2015
viii İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖNSÖZ ... i
İÇİNDEKİLER ... ii
ŞEKİLLER DİZİNİ ... iii
ÇİZELGELER DİZİNİ ... iv
ÖZET ... v
ABSTRACT ... vi
1.GİRİŞ ... 1
2. LİTERATÜR ÖZETİ ... 2
2.1 Doğal Boyaların Sınıflandırılması ... 2
2.2 Doğal Boya Eldesinde Kullanılan Çeşitli Bitkiler ... 3
2.3 Doğal Boyalarla İlgili Önceki Çalışmalar ... 8
3. GEREÇ VE YÖNTEM ... 9
3.1 Poliesteri Boyamaya Elverişli Bitkilerin Belirlenmesi ... 9
3.2 Bitkilerden Toz Boya Eldesi ve Bunlarla Boyama ... 11
3.3 Değerlendirmelerde Kullanılan Test Yöntemleri ... 12
4. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 13
4.1 Poliesteri Boyamaya Elverişli Bitkilerin Belirlenmesine İlişkin Sonuçlar ... 13
4.2 Bitkilerden Toz Boya Eldesi ve Bunlarla Yapılan Boyamalara İlişkin Sonuçlar .... 18
5. SONUÇ ... 22
6. KAYNAKLAR ... 23
ix ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa Şekil 3.1: Doğal boyalarla poliester kumaşları boyama grafiği……….……….11 Şekil 4.1: Çeşitli bitkilerin poliester liflerini boyayıp-boyamama durumuna göre sınıflandırılması……….14 Şekil 4.2: Poliesteri boyayabilen bitkilerin içerdiği ana renklendiricilerin kimyasal formülleri……….15 Şekil 4.3: Zerdeçal, kök boya, indigo, kına ve kat-hindiden elde edilmiş toz boyalar ile boyanmış numuneler……….……...19 Şekil 4.4: Zerdeçal, kök boya ve indigo kullanılarak yapılan ikili karışım boyamalara ait numuneler……….21
x TABLOLAR DİZİNİ
Sayfa Tablo 3.1: Denemelerde kullanılan bitkilerin genel ve latince adları ile ekstraktlarının pH’ları………9 Tablo 3.2: Denemelerde kullanılan bitkilerin fotoğrafları………10 Tablo 4.1: 30 farklı bitkiyle yapılan boyama işlemlerine ait renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b* sonuçları ile boyanmış numunelere ait fotoğraflar………..13 Tablo 4.2: Poliesteri boyayabilen bitkilerin içerdiği ana renklendiriciler………..15 Tablo 4.3: Poliesteri boyadığı tespit edilen 17 farklı bitkiyle yapılan boyama işlemlerine ait yıkama, sürtme ve ışık haslığı değerleri.……….16 Tablo 4.4: Zerdeçal, kök boya, indigo, kına ve kat-hindiden elde edilen toz boyalar………18 Tablo 4.5: Yüksek renk verimi sağlayan bitkilerin içerdiği boyaların kimyasal sınıfları ve C.I. noları………..18 Tablo 4.6: Zerdeçal, kök boya, indigo ve kat-hindi bitkilerinden elde edilen toz boyalar ile yapılan %2,5-5-10-20’lik boyamalara ait renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b*
değerleri………..19 Tablo 4.7: Zerdeçal, kök boya, indigo, kına ve kat-hindi bitkilerinden elde edilen toz boyalar ile yapılan boyamalara ait yıkama, sürtme ve ışık haslığı değerleri………...20 Tablo 4.8: Zerdeçal, kök boya ve indigo bitkilerinden elde edilen toz boyalarla yapılan ikili karışım boyamalara ait renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b* değerleri……...21 Tablo 4.9: Zerdeçal, kök boya ve indigo bitkilerinden elde edilen toz boyalarla yapılan ikili karışım boyamalara ait yıkama, sürtme ve ışık haslığı değerleri……….22
xi ÖZET
Sentetik boyaların üretiminde kullanılan bazı kimyasal bileşiklerin kanserojen, mutajen ve alerjik olduğu saptanmış olduğundan, “çevre-dostu tekstiller” konsepti günümüzde artan bir önem kazanmaktadır. Bu nedenle toksik olmayan, kolay ve güvenli bir şekilde elde edilebilen doğal boyaların sentetik boyalara iyi bir alternatif olabileceği söylenmektedir. Tüm bunlara rağmen, doğal boyamacılığın endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki engeller halen aşılamamış olduğundan günümüz tekstil endüstrisinde doğal boyaların önemli bir yeri bulunmamaktadır.
Doğal boyamacılığın endüstriyel üretimde kullanılmasının önündeki en önemli iki engel ise elde edilen renklerin tekrarlanabilirliğinin düşük olması ve yeterli haslık eldesi için çevre açısından sorun yaratan mordan adı verilen ağır metal tuzlarının kullanılmasıdır. Bu proje kapsamında öncelikle poliester liflerinin boyanmasında doğal boyaların seri üretimde kullanılmasının önündeki bu iki soruna çözüm aranmıştır. Bu durum projeyi önceki çalışmalardan ayıran ve özgün kılan en önemli unsurlardan birisidir.
Doğal boyadan elde edilen rengin tekrarlanabilirliğinin kötü olmasının nedeni şu an için mevcut çalışmalarda bitkinin alınıp kaynatılarak doğal boya içeren çözeltinin elde edilmesi ve bunun boyamada flotte olarak kullanılmasıdır. Bu durumda, seri üretimde bugün elde edilebilen bir rengin tekrar istenildiğinde aynen tutturulabilmesi pek mümkün olamamaktadır. Oysa söz konusu çalışmada poliester lifleri üzerinde mordan kullanılmadan da iyi haslık veren bitkiler tespit edildikten sonra, bu bitkilerden toz halde boyarmadde elde edilmiş ve sonraki çalışmalar toz formdaki boyalarla gerçekleştirilmiştir. Dolayısı ile ileride bu boyaların boyarmadde üreticisi firmalar tarafından seri üretimi gerçekleştirildiğinde tekrarlanabilirlik sorununun önüne geçilmiş olacaktır. Çünkü boya üreticisi belirli bir bölgede büyük ölçeklerde yetiştirilen bitkileri satın alarak hep aynı kaynaktaki bitkilerden boya elde edecektir.
Mordan kullanımı sorununa çözüm bulmak için ise 30 farklı bitki ile poliester lifleri mordansız olarak boyanmış ve mordan kullanılmadan da yeterli haslık sağlayan bitkiler tespit edilmeye çalışılmıştır. Bitkilerdeki renk veren etken maddelerin kimyasal yapıları incelendiğinde aslında bazı doğal boyaların mordan kullanılmadan da liflere sağlam bir şekilde bağlanabileceği anlaşılmıştır.
Sağladıkları renk verimi ve haslık özellikleri dikkate alındığında poliester materyaller üzerinde; sarı renk için zerdeçal, kırmızı renk için kök boya, mavi renk için indigo, yeşil renk için kına ve kahverengi eldesi için kat-hindinin uygun birer alternatif olduğu söylenebilir.
Anahtar kelimeler: Poliester, doğal boya, haslık, ekoloji, mordan
xii ABSTRACT
As certain chemical compounds used in synthetic dyes have been found to be carcinogenic, mutagenic and allergic, the concept of “eco-friendly textiles” is gaining a rising importance nowadays. For this reason it is said that natural dyes which are not toxic and can be obtained easily and safely could be a good alternative to synthetic dyes. Despite all these, because of obstacles related to the adaptation of natural dyeing to the industrial application are still not overcome, there is no important role of natural dyes in today’s textile industry.
Two of the most important obstacles to the use of natural dyeing in industrial production are the low reproducibility of colors obtained and the environmental problem due to the use of heavy metal salts, named as mordant, in order to obtain sufficient fastness. Within the scope of this project firstly solutions for these two problems, which impede the use of natural dyes in dyeing of polyester fibers in mass production, was searched. This situation is one of the most important factors which distinguishes this project from the previous studies and makes it original.
The reason of the poor reproducibility of the color obtained from natural dye is that at current studies solution containing natural dye is obtained via boiling the plant and this extract is used as dyeing liquor. In this case, it is not possible to obtain a same color that is produced today when it is desired again in mass production.
However, in the study after the determination of plants giving good fastness on polyester fiber without the use of mordant, dyes in powder form were produced by extraction of these plants and further studies were carried out with these dyes in powder form. Therefore, in the future reproducibility problem will be prevented when the mass production of these dyes is carried out by dye manufacturers. Because dye manufacturer will produce dye from the plants obtained from the same source by buying the plants cultivated in a certain area in large quantities.
To find a solution for the mordant usage, polyester fibers have been dyed with 30 different plants without mordant and plants giving sufficient fastness even without the mordant usage were determined. When chemical structures of active ingredients of plants which give color, it is understood that in fact some natural dyes could bind to fibers strongly without using mordant.
When their color yield and fastness properties are taken into consideration, it can be said that turmeric, madder, indigo, henna and cutch are suitable alternatives for obtaining yellow, red, blue, green and brown colors on polyester materials.
Keywords: Polyester, natural dye, fastness, ecology, mordant
1 1. GİRİŞ
Bilindiği gibi sentetik boyaların keşfinden önce tekstil materyallerinin renklendirilmesinde doğal boyalar kullanılıyordu. Daha sonraları sentetik boyaların keşfiyle birlikte, bunların daha ucuz, kolay erişilebilir, standart özellikte olması gibi nedenlerle doğal boyalar yerlerini sentetik boyalara bıraktılar. Ancak son yıllarda, çevreye gösterilen hassasiyet ve getirilen sınırlamalar sentetik boyalara göre daha çevre dostu olan doğal boyalara karşı yeniden ilgi yaratmıştır. Doğal boyaların endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki engeller aşılamamış olduğundan günümüz tekstil endüstrisinde doğal boyaların önemli bir yeri bulunmamaktadır. Bu nedenle, bu projede doğal boyamacılığın endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki sorunlara çözüm getirecek bir yaklaşım ortaya konulmuştur. Doğal boyamacılığın sanayide kullanılmasını kısıtlayan nedenler şu şekilde sıralanabilir;
Doğal boyaların maliyeti sentetiklere göre genelde oldukça daha pahalıdır.
Doğal boyadan elde edilen rengin tekrarlanabilirliği iyi değildir, çünkü şu an için mevcut çalışmalar bitkinin alınıp kaynatılarak doğal boya içeren çözeltinin elde edilmesi ve bunun boyamada flotte olarak kullanılması şeklindedir. Ancak bir bitkiden elde edilecek rengin tekrarlanabilirliği sınırlıdır. Zira; aynı bitkinin farklı yörelerden temini veya aynı yerden farklı zamanlarda temini durumunda elde edilecek rengin nüansında farklılıklar olabilmektedir. Bunun yarattığı sorun seri üretimde bugün elde edilebilen bir rengin tekrar istenildiğinde aynen tutturulmasının mümkün olmamasıdır.
Doğal boyalarla boyamada yeterli haslık eldesi için mordan adı verilen ağır metal tuzları kullanılmaktadır. Bu durumda ya ön mordanlama ya da sonradan mordanlama gibi yöntemler kullanılmakta olup, boyama süresi çok uzundur. Her ne kadar tek adımlı mordanlama mümkün olsa da, boyaların boya banyosunda mordanla kompleks oluşturarak çökmesi ve sürtme haslıklarının düşmesi gibi bir risk mevcut olduğundan kısa süreli olan bu yöntem kullanılamamaktadır.
Kullanılan mordan nedeniyle boya atık flottesi ekolojik açıdan sorun yaratmaktadır.
Bir yandan daha ekolojik diye doğal boyaları kullanırken öte yandan çevre açısından sakıncalı ağır metal tuzlarını kullanmak çok da uygun bir yaklaşım değildir.
Doğal boyaların ışık haslıkları, özellikle mordan kullanılmadığında, sorunludur.
Söz konusu proje kapsamında poliester lifleri 30 farklı bitki ile mordansız olarak boyanarak boyamalarda elde edilen rengin cinsi, renk verimi ve haslıklar test edilmiş ve mordan kullanımına gerek olmadan poliester lifleri üzerinde iyi haslıklarda doygun renk veren bitkiler tespit edilmiştir. Aynı zamanda tespit edilen alternatifler içerisinden ekonomik açıdan da endüstriyel uygulamaya daha elverişli olanlar saptanmıştır.
Daha sonra standart üretim olabilmesi için bu boyaların aynı sentetik boyalar gibi toz halde elde edilmesi gerekliliği düşüncesiyle bu bitkilerden toz boyalar üretilmiştir. Işık haslığı ise doğal boyamacılığın temel sorunlarından birisidir, bu bilinçle proje kapsamında ışık haslığının çok sıkı bir kriter olmadığı lif cinsi ve ürün grubu hedeflenmiştir. Proje kapsamında hedeflenen ürün grubu kışlık giysi üretiminde kullanılacak poliester lifleridir. Yapılan uzun soluklu çalışmalar sonucunda poliester liflerinin de doğal boyalarla boyanma imkânları ortaya konulmuştur.
2 2. LİTERATÜR ÖZETİ
Doğadan elde edilen maddeleri kullanarak boya yapımı, tarihin çok eski dönemlerinden beri bilinen bir sanattır. Sentetik boyarmaddelerin keşfedildiği zaman olan 19. yüzyılın ortalarına kadar, tüm renkli materyaller bitkisel ya da hayvansal kaynaklardan elde edilen doğal boyalardan sağlanıyordu. M.Ö. 3000’lere ait bir Çin kaynağında doğal boyalardan söz edilmektedir. Buna dayanarak, boyacılıkla ilgili bilgilerin daha da eski tarihlerde Doğu’da geliştirilmiş olduğunu kabul edebiliriz (Eyüboğlu ve ark. 1983, Özturk 1999). 1856’da William Henry Perkin tarafından mauveinin rastlantı sonucu bulunmasından ve ardından ticarileştirilmesinden sonra doğal boyaların kullanımı gerilemiştir (Atav 2010). Ancak son yıllarda, çevreye gösterilen hassasiyet, sentetik boyalara göre daha çevre dostu olan doğal boyalara karşı artan bir ilgi yaratmıştır (Bhattacharya ve Shah 1999).
Sentetik boyaların üretiminde kullanılan bazı kimyasal bileşiklerin kanserojen, mutajen ve alerjik olduğu saptanmış olduğundan (Ramakrishna 1999), “çevre-dostu tekstiller” konsepti günümüzde artan bir öneme sahip olmuştur (Dheeraj ve ark.
2003). Ulusal ve uluslararası alanda çevre, ekoloji ve kirlilik kontrolüne verilen önem de dikkate alındığında; toksik olmayan, kolay ve güvenli bir şekilde elde edilebilen doğal boyaların iyi bir alternatif olabileceği söylenmektedir. Doğal boyalara olan ilginin artmasının bir diğer sebebi de güzel görünümleri ve kendine özgü farklı bir havalarının olmasıdır (Atav 2010). Tüm bunlara rağmen, doğal boyamacılığın endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki engeller halen aşılamamış olduğundan günümüz tekstil endüstrisinde doğal boyaların önemli bir yeri bulunmamaktadır.
2.1 Doğal Boyaların Sınıflandırılması
Doğal boyaları çeşitli şekillerde sınıflandırmak mümkün olsa da, kimyasal yapı bakımından substantif boyalar (mordanlama işlemine gerek olmadan uygulanabilenler) ve mordan boyaları (metalik tuzlarla mordanlama işlemi yapılmış materyallere uygulananlar) olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadırlar (Sekar 1999).
Doğal boyaların büyük bir kısmı mordanlama boyaları olup, az bir kısmı ise substantif boyalardır. Substantif boyalar içerisinde direkt, küp, asit ve bazik boyalar yer almakta olup, kükürt, reaktif ve dispers esaslı doğal boya bulunmamaktadır (Gupta 2000).
Substantif doğal boyaların genel özellikleri aşağıda açıklanmaktadır.
Direkt boyalar: Bu boyalar lifler tarafından direk olarak alınabilmektedir. Bu sınıfa giren birçok doğal boya vardır. Bunlara örnek olarak zerdeçal ve aspir verilebilir.
Küp boyaları: Bu boyaların başlangıç formları suda çözünmez oldukları için öncelikle küpleme işlemi ile boyarmadde indirgenip suda çözülür leyko forma dönüştürülür. Bu formun liflere karşı affinitesi vardır. Daha sonra boya, hava oksidasyonu ile tekrar başlangıç formuna çevrilerek boyanın lif içinde kalması sağlanır. İndigo, bu sınıfın tipik bir örneğidir.
Asit boyaları: Asit boyaları yün, ipek ve poliamid liflerine mordanlama işlemine gerek duyulmaksızın direk olarak uygulanabilmektedir. Bu boyalar asidik ortamda
3
liflere aplike edilmekte olup, yapılarında çözünürlük sağlayan grup olarak sentetik boyalardaki sülfonikasit grubu yerine karboksilik asit grubu içermektedirler. İki adet karboksilikasit grubu içeren safran asit boya esaslı doğal boyalara örnek gösterilebilir. Asit boyaları kumaşlar tanen ve tararemetrik ile ard işleme tabi tutulursa haslıklarda artış meydana gelmektedir.
Bazik boyalar: Bunlar iyonize olduklarında renkli katyon verdikleri için, katyonik karakterli boyalardır. Bu boyalar yün, ipek ve poliamid liflerinin nötral veya zayıf asidik ortamda boyanmasında kullanılabilmektedir. Bu boyalar aynı zamanda tannic asit ve tartaremetrik ile mordanlanmış pamuk liflerine de uygulanabilmektedir. Bu boyalar çok düşük ışık haslığına sahiptir. Bu sınıfa dâhil olan tek bir boya bulunmakta olup, o da karamuktur (Gupta 2000).
Elde edildikleri kaynaklara göre ise, bitkisel, hayvansal ve madensel (mineral) boyalar olarak sınıflandırılabilmektedirler (Özturk 1999). Bitkiler doğal boya ve pigmentlerin ana kaynağıdırlar. Boyalar bunların gövde, kök, yaprak, tohum ve kabuklarından elde edilmektedir (Mishra 1999).
2.2 Doğal Boya Eldesinde Kullanılan Çeşitli Bitkiler
Doğal boya eldesinde kullanılan çok sayıda bitki olmakla birlikte aşağıda sadece bu proje kapsamında kullanılmış olan boya bitkileri ve bunlardan yün boyamada hangi renklerin elde edilebileceği hakkında özet bilgi verilmektedir.
1. Adaçayı (Salvia officinalis): Ballıbabagiller (Lamiaceae) familyasından Salvia cinsini oluşturan kokulu bitkilere verilen addır. 30-70 cm boyunda olan bitkinin menekşe renkli çiçekleri halka dizilişlidir. Çayır ada çayı (Anadolu adaçayı) batı ve güney-batı Anadolu’da bol miktarda yetişmektedir. Tüylü ve beyazımsı bir renkte olan yapraklarının kurusu (https://tr.wikipedia.org/wiki/Ada 2015) boyama işlemlerinde kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983).
2. Akdiken (Rhamnus cathartica): Bu bitki Cehri, Boyacı Dikeni, Alacehir ve Ebicel gibi isimlerle de anılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983). Genellikle İç Anadolu’da özelikle de Kayseri’de eskiden boya yapımında kullanılmak için özel olarak yetiştirilmiştir (http://www.bitkiseltedavi.net 2015). Mayıs-haziran aylarında sarı-yeşil küçük çiçekler açan, bodur bir ağaçtır. Bezelye büyüklüğündeki tohumları önce yeşilken, daha sonra sararmaktadır. Boyamada sararmaya başlayan tohumları kullanılmaktadır. Bu bitkiyle şapla mordanlanmış yünle limon sarısı, krom mordanlı yünle hardal rengi, demirsülfat mordanlı yünle zeytin yeşili elde edilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983, Öztürk 1999). Yapısında boyarmadde olarak rhamnetin, rhamnezin, quercetin ve kempferol içermektedir (Karadağ 2007).
3. Armut (Pyrus communis): Ahlat gibi isimlerle de anılmakta olan armut, 20 m' ye kadar boylanabilir yumurtamsı-eliptikten, yumurtamsı-dairemsiye kadar değişen şekillerde yapraklara sahip bir ağaç türüdür. Olgunlukta pembemsi sarı renkli küresel meyveleri 2-4 cm çapındadır (http://www.agaclar.org/agac.asp?id=719 2015).
4. Aspir (Carthamus tinctorius L.): Bu bitki Kır Safranı, Yalancı Safran, Papağan Yemi, Boyacı Aspiri, Haspir gibi isimlerle de anılmaktadır. Temmuz-eylül aylarında
4
turuncu çiçekler açan 60 cm boyunda 1-2 senelik bir bitkidir. Aspir çiçeğinin kurutulmuş yaprakları şapla mordanlanmış yünle koyu sarı, krom mordanlı yünle hardal rengi, demirsülfat mordanlı yünle zeytin yeşili, bakır sülfat mordanlı yünle açık haki renk vermektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983, Öztürk 1999). Yapısında carthamin ve corocetin içermektedir (Karadağ 2007).
5. Ceviz (Juglans regia): Boyu 25 metreyi bulabilen geniş tepeli bir ağaç olan cevizin anavatanı Türkiye olup; kökünden, gövde kabuklarından, yapraklarından ve meyvesinin yeşil kabuklarından boya elde edilebilmektedir. Bunların arasında en yaygın olarak kullanılan ve haslıkları en iyi olan meyve kabuklarıdır (Eyüboğlu ve ark.
1983; Öztürk 1999).
6. Ebe Gümeci (Malva sylvestris): Malva türlerine verilen genel addır. Yeşil renkli, tüylü ve uzun saplı yaprakları vardır. Bir veya çok yıllık mor çiçekli ve otsu bir bitkidir (Karadağ 2007). Kuzey, Batı, Doğu, Orta ve Güney Anadolu’da yayılım göstermektedirler (http://www.agaclar.org/agac.asp?id=137 2015). Yapraklarından yeşil renk elde edilmektedir (Mert ve ark. 1992). Yapısında boyarmadde olarak malvin içermektedir (Karadağ 2007).
7. Eğir Kökü (Acorus calamus): Azakeğeri ve Hazambel olarak da bilinen bu su bitkisi, genellikle göllerin, su birikintilerinin ve durgun suların kıyılarında yetişmektedir.
Çok yıllık, otsu bir bitkidir. Yaprakları şerit biçiminde, kenarları kıvırcıklı, kokulu ve boyuna çizgilidir. Çiçekler 5-9 cm uzunlukta bir başak durumunda toplanmışlardır.
Anadolu’da Sapanca, Yeniçağa ve Beyşehir göllerinin kenarlarında yetişmektedir (http://www.bitki 2015).
8. Fındık (Corylus maxima): Fındık (Corylus), Fagales takımının Corylaceae familyasından, monoik bir bitki olup ana vatanı Avrupa’dır. Kışın yaprağını döken çalı veya bodur ağaçlardır. Türkiye’de Corylus’un C. avellana, C. colurna ve C. maximi olmak üzere üç türü yayılmış ve kültüre alınmıştır. Türkiye’de fındık üretimi, en uygun ekolojik şartlara sahip doğal yayılma alanı olan Doğu Karadeniz Bölgesi’nde yoğunlaşmıştır. Zamanla diğer bölgelerde de üretime geçilmiştir. Ülkemizde bol miktarda yetişen ve meyveleriyle en önemli ihraç edilen tarım ürünlerimizden biri olan fındık ağacının, başka bir kullanım alanı bulunmayan sonbahar yaprakları da bitkisel boyacılıkta değerlendirilebilecek kaynaklardandır (Ölmez 2005).
9. Havaciva (Alkanna tinctoria Tausch): Bu bitki Tüylüboya, Yerineği (Elazığ ve Harput bölgelerinde), Ennik, Havlıcan gibi isimlerle de anılmaktadır. Nisan-temmuz aylarında mavi renkli çiçekler açan, 10-30 cm boyunda çok yıllık otsu bir bitkidir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Türkiye’de Akdeniz Bölgesinde ve özellikle İç Anadolu’da Eskişehir, Ankara, Ürgüp, Kayseri ve Divriği’de yetişmektedir (Karadağ 2007).
Boyamada bu bitkinin kökünden yararlanılmakta olup, mordansız yünle mora yakın bir kahverengi, şapla mordanlı yünle ise kızıl kahverengi elde edilmektedir (Öztürk 1999). Yapısında boyarmadde olarak alkannin içermektedir (Karadağ 2007).
10. Helile ağacı meyvesi (Terminalia chebula): Anavatanı Güney Asya, Hindistan, Nepal ve Çin’dir. Çok yıllık, ağaç boyu 30 m, gövde çapı 1 m bulabilen her zaman yeşil olan bir ağaçtır. Helile meyvesi, 3-5 cm uzunluğunda 2-3 cm genişliğinde olup, üzeri boylamasına çizgiler şeklinde girintili ve serttir
5
(http://sifalibitkilervefaydalari.com/ 2015). Hidrolize olabilen tanen esaslı bir bitki olup, boyamada meyveleri kullanılmaktadır (Gulrajani 1999, http://www.sssbiotic 2006).
Yapısında boyarmadde olarak chebulic asit içermektedir (Pateland ve Chattopadhyay 2009).
11. Huş Ağacı (Betula pendula Roth): Huşgiller (Betulaceae) familyasından 30 m’ye kadar boylanabilen ağaç veya ağaççıktır. Yaprakları üç köşeli, yürek biçiminde, sivri uçlu, 3-7 cm uzunlukta, 2,5-4 cm genişliktedir. Çiçekler Mart-Mayıs aylarında açar, meyveler aynı yılın Haziran-Ağustos aylarında olgunlaşmaktadır (https://tr.wikipedia.org/wiki/Adi 2015). Ak Huş ve Salkım Huş gibi isimlerle de anılmaktadır. Türkiye’de Kuzey-Doğu ve Doğu Anadolu’da yetişmektedir (http://www.normbitkisel.com 2015).
12. İndigo (İndigofera tinctoria L.): Anadolu’da indigo çivit boyası olarak da bilinmektedir. İndigofera 60 kadar türü bulunan oval yapraklı, otsu bir bitki cinsidir.
Tinctoria adı verilen türün ve bunun yanı sıra başka birkaç türün yapraklarında bulunan indigotin maddesi, yaklaşık olarak M.Ö. 3000 yıllarından beri boya yapımında mavi renk eldesinde kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983). Anavatanı Hindistan-Asya’dır (https://tr.wikipedia.org/wiki/%C4%B0ndigo 2015).
13. Kathindi (Acacia catechu): Boyu 15 m’yi bulabilen küçük veya orta ölçekli dikenli bir ağaçtır. Kabuk kısmı koyu gri veya grimsi kahverengidir. Hindistan, Myanmar, Nepal, Pakistan ve Tayland’da yetişmektedir. Öz odun kısmı tanen içermekte olup, boyamacılıkta koyu kahverengi eldesinde kullanılmaktadır (http://www.worldagroforestry 2015). Yapısında boyarmadde olarak catechin içermektedir (Savvidis ve ark. 2014)
14. Kekik (Thymus serpyllum): Thymus cinsinin kekik adı ile bilinen birçok türü vardır. Bunların kök dışında kalan kısımları boyamada kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983). Türkiye’de 37 türü vardır. Tekirdağ, Çanakkale, İstanbul, Bursa; Sakarya, Zonguldak, Amasya, Tokat, İzmir, Adana, Antalya, Gaziantep ve Aydın illeri başta olmak üzere hemen her bölgede doğal olarak yetişmektedir (Karadağ 2007).
15. Kestane (Castanea sativa): Kestane, kayıngiller (Fagaceae) familyasından kışın yaprağını döken ağaç türlerinden biridir. Türkiye’de en yoğun olarak görüldüğü yerler Karadeniz sahil kuşağı boyuncadır (Kafalı Yılmaz, 2001). Kestane ağacının yaprakları ve gövde kabukları boyamada kullanılabilmektedir. Kestane ağacının yapraklarından şap mordanlı yünle sarı ve krom mordanlı yünle hardal rengi elde edilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983).
16. Kına (Lawsonia inermis L.): Kına 2 metreye kadar boylanabilen, beyazdan açık kırmızı renklere kadar çiçekler açan bir bitkidir. Kınanın ana vatanı Kuzey ve Doğu Afrika, Madagaskar, Hindistan ve Endonezya’nın Sunda adalarıdır (Karadağ 2007).
Kına, şapla mordanlanmış yünü kızıl kahverengine boyamaktadır. Krom mordanlı yün ise aynı rengin daha koyu tonu vermektdir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Yapısında boyarmadde olarak lawsone, luteolin ve tanen içermektedir (Karadağ 2007).
17. Kırmızı Lahana (Brassica oleracea var. capitata f. rubra): Kırmızı lahana, turpgillerden (Brassicaceae) geniş ve kalınca kat kat yaprakları olan, güz sebzesi
6
olarak yetiştirilen ve yaprakları koyu kırmızı/bordo olan bir lahana çeşididir. Mevsimlik
bir bitkidir baharda ekilir ve güzün toplanır
(https://tr.wikipedia.org/wiki/K%C4%B1rm%C4%B1z%C4%B1_lahana 2015).
18. Kiraz sapı (Cerasus avium L. Moench): Kiraz türünün kurutulmuş meyve sapıdır (http://hermevsimbitki.com 2015). Kiraz dünyada geniş bir yayılım göstermektedir. Ancak ticari anlamda üretimi Türkiye, ABD, İran ve İtalya gibi ülkelerde yapılmaktadır (Demirtaş ve Sarısu 2011).
19. Kökboya (Rubia tinctorum L.): Bu bitki boya çılı, boya kökü, boya pürçü, boya sarmaşığı, boyalık otu, kırmızı boya, kırmızı kök, yapışkan, yumurta boyası gibi isimlerle de anılmaktadır. Haziran-ağustos aylarında küçük beyaz çiçekler açan, 50- 100 cm boyunda çok senelik bir bitkidir. Anadolu’nun hemen her yerinde yetişmekte olan bu bitkiye en çok Ege bölgesinde rastlanmaktadır. Boyamada bitkinin kökleri taze olarak veya kurutulduktan sonra kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983).
Yapısında boyarmadde olarak alizarin, pseudopurpurin, purpurin, munjistin, rubiadin, xanthopurpurin, purpuroxanthin, lucidin, chinizarin, christofin ve antrhagallol içermektedir (Karadağ 2007).
20. Melisa (Mellissa officinalis L.): Oğulotu olarak da bilinen Melisa (Labiatae) 25 ile 100 santimetre boyunda, çok yıllık, otsu, soluk sarı veya beyazımtırak çiçekli bir bitkidir. Bitkinin kurutulmuş yaprakları boyamada kullanılmaktadır. Yapısında boyarmadde olarak Luteolin 3- glikosita içermektedir (Karadağ 2007).
21. Mürver (Sambucus nigra L.): Mürver, halk arasında kara mürver, melesir, mundarağ, mindiraç gibi birçok adlarla bilinir. Mürver 3 ile 5 metreye kadar boylanabilen bir ağaçtır. Gövdesi dik silindir biçiminde açık kahverengi ya da boz renkte olup, derince olukludur. Çiçekleri kısa saplı beyazımsı sarı renkte olup keskin kokuludur. Eylül ayında olgunlaşan meyveleri 5 milimetre çapındadır. Meyveler üzümsü küre şekilli parlak mor-siyah renktedir. Etli bölümleri ise kırmızı renktedir.
Mürverin anavatanı Avrupa, Kuzey Afrika ve Batı Asya’dır. Türkiye’de ise Marmara Bölgesinde, Kuzey Anadolu, Orta Anadolu’nun nemli dere yatakları ve yamaçlarında yetişmektedir (Karadağ 2007). Mürver ağacının meyvelerinden şap mordanlı yünlerde kahverengi ile mor arasında bir renk elde edilirken, krom mordanlı yünde koyu mor bir renk elde edilmektedir. Mürver ağacının yapraklarından ise potasyum alüminyum sülfat mordanlı yünle kirli sarı, krom mordanlı yünle hardal rengi elde edilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Yapısında boyarmadde olarak chysanthemin, sambucin ve quercetin içermektedir (Karadağ 2007).
22. Nar (Punica granatum L.): Ağaç veya çalı durumunda bulunan, kışın yaprağını döken bir bitkidir. 5 ile 6 metre boyunda seyrek dallı, geniş tepeli küçük bir ağaç veya çalıdır. Mayıs - Haziran aylarında al kırmızısı çiçek açmaktadır. Narın anavatanı Güneybatı Asya’dan Hindistan’a, Pakistan’a, İran’a kadar olan alandır. Daha sonra Akdeniz bölgelerinden Asya’ya ve Çin’e kadar bir kültür bitkisi olarak da yetiştirilmiştir. Boyama için meyvenin kabukları taze veya kurutularak kullanılmaktadır (Karadağ 2007). Nar meyvesinin dış kabuklarından genellikle siyah elde etmek için yararlanılmaktadır. Demir sülfatla mordanlanmış yün üzerinde siyah, şap ve krom mordanlı yünlerin üzerinde sarı renk vermektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Yapısında boyarmadde olarak tanen, gallis asit ve egalik asit içermektedir (Karadağ 2007).
7
23. Okaliptus (Eucalyptus camadulensis Dehn.): Okaliptus, Akdeniz bölgesinde yaygın olarak bulunan, bataklıkları kurutmak için de yetiştirilen boyu 150 metreyi bulabilen bir bitkidir. Krom mordanlı yünle okaliptus bitkisinin yaprakları yosun yeşili, gövde kabukları ise yeşile çalan kahverengi vermektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983).
24. Papatya (Anthemis tinctoria L.): Anthemis Tinctoria, ince ve tüysü gövde yaprakları olan sarı çiçekli bir papatyadır. Boyacı papatyası olarak bilinen tür budur.
Ancak, gerek sarı çiçekli gerekse de beyaz çiçekli bütün papatyalar boyarmadde içermektedir. Bitkinin sadece çiçekleri kullanıldığında sıcak sarı renkler elde edilmektedir. Şap mordanlı yünle sarı, krom mordanlı yünle tarçın rengine yakın sarılar, demirsülfat mordanlı yünle zeytin yeşili, kalay (II) klorür mordanlı yünle parlak turuncu elde edilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Yapısında boyarmadde olarak anthemis içermektedir (Karadağ 2007).
25. Ravent (Rheum ribes): Işgın Türkiye’de yabani olarak yetişen tek ravent (Rheum) türüdür. Işgın ya da Işkın, kuzukulağıgiller (Polygonaceae) familyasından 1000-4000 m yüksekliklerde yetişen, mayıs-haziran aylarında sarımsı beyaz çiçek açan, 40-150 cm boyunda, çok yıllık, otsu bir ravent türüdür. Güneybatı Asya’nın ılıman ve subtropikal bölgelerinde yayılım göstermektedir. Türkiye’de en yoğun
yetiştiği yerler Doğu ve Güney Anadolu’dur
(https://tr.wikipedia.org/wiki/I%C5%9Fg%C4%B1n 2015).
26. Sığırkuyruğu (Verbascum sp.): Sığırkuyruğu Verbescum türlerine verilen genel addır. Bir, iki veya çok yıllık, otsu, genellikle sarı ve nadiren mor çiçekli bir bitkidir.
Türkiye’de 250 kadar türü bulunduğu bilinmektedir. Türkiye’nin hemen hemen her yerinde yetişmektedir. Bütün Avrupa’da, Kuzey Afrika’da ve Orta Asya’da sayısız çeşitleri bulunmaktadır. Boyama için bitkinin toprak üstünde kalan kısımlarının tamamı (kurutularak öğütülmüş çiçekleri, yaprakları ve gövdesi) kullanılmaktadır (Karadağ 2007). Şap mordanlı yünle yeşilimsi sarı, krom mordanlı yünle yeşilimsi hardal rengi vermektedir. Bu bitkiyle sarı, yeşil ve kahverengi tonları elde edilebilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983, Öztürk 1999). Yapısında boyarmadde olarak luteolin, apigenin ve luteolin-4’-metileter içermektedir (Karadağ 2007).
27. Soğan (Allium cepa L.): Türkiye’de yoğun olarak İç Anadolu, Akdeniz’in Doğusu, Orta Karadeniz ve Marmara Bölgesi’nde yetiştirilmektedir (http://www.tarimziraat.com 2015). Boyamada soğanın kuru dış kabukları kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark.
1983). Soğan kabukları şap mordanlı yünle sarı, krom mordanlı yünle bakır rengi, göztaşı mordanlı yünle kızıl-kahverengi, demirsülfat mordanlı yünle koyu kahverengi, kalay (II) klorür mordanlı yünle turuncu renk vermektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983).
Yapısında boyarmadde olarak quercetin içermektedir (Karadağ 2007).
28. Yoğurt Otu (Galium verum L.): Yoğurt otu tabandan çok sayıda dallanan, 50 ile 120 santimetreye kadar boylanabilen, çok yıllık otsu bir bitkidir. Anadolu’da çok yaygın bir türdür. Mayıs-Eylül ayları arasında parlak sarı renkli, çiçekler açmaktadır.
Özellikle; Trakya, Uludağ, Kastamonu, Bolu, Ankara, İzmir, Niğde, Sivas Erzincan ve Kars’ta yetişmektedir. Yoğurt otunun üst kısmından sarı renkler köklerinden ise kırmızı renkler elde edilmektedir. Yapısında boyarmadde olarak pseudopurpurin, rubiadin, alizarin, lucidin, purpurin ve purpuroxanthin içermektedir (Karadağ 2007).
8
29. Zerdeçal (Curcuma longa L.): Bu bitki zerdeçöp olarak da bilinmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983). Zerdaçal 90 santimetreye kadar boylanabilen çok yıllık yaprakları mızrak şeklinde ve sarı renk çiçekli bir bitkidir. Afrika’dan Hindistan, Sri Lanka, Endonezya ve Güney Çin’e kadar tropikal ve subtropikal bölgelerde yetişmektedir (Karadağ 2007). Zerdeçalın toz haline getirilmiş kökleri, besin boyası olarak baharatçılarda satılmaktadır. Zerdeçalla mordansız ya da potasyum alüminyum sülfat mordanlı yünle sarı renk elde edilmektedir (Eyüboğlu ve ark. 1983).
Zerdeçal yapısında boyarmadde olarak curcumin içermektedir (Karadağ 2007).
30. Zeytin (Olea europea): Zeytin, 10 metreye kadar boylanabilen, sık dallı, yayvan tepeli, herdem yeşil yapraklı bir ağaçtır. Ülkemizde özellikle Erdek, Ayvalık, Mudanya, Edremit Körfezi, Orhangazi, İznik, Gemlik ve Yalova gibi yerlerde yoğun olarak bulunmaktadır (https://tr.wikipedia.org/wiki/Zeytin 2015). Boyamada zeytin ağacının yaprakları ve dalları kullanılmaktadır (Eyüboğlu ve ark. 1983).
2.3 Doğal Boyalarla İlgili Önceki Çalışmalar
Doğal boyalar pamuk boyamada da kullanılabilmekle beraber, daha çok yün boyamacılığında yaygındır. Çünkü pamuk liflerinin doğal boyalarla boyanması yüne göre daha zordur. Yün boyamada kullanılan bitkilerden özellikle bazıları (Cehri, İndigo, Kökboya vb.) pamuk boyamada iyi sonuçlar vermektedir (Eyüboğlu ve ark., 1983). Sentetik liflerin de doğal boyalarla boyanması mümkündür. Poliamid lifleri yapı olarak yün liflerine benzedikleri için doğal boyalarla en kolay boyanabilen sentetik liflerdir. Buna karşın poliester liflerinin boyanması zordur. Ancak ceviz, kına, kökboya, gibi bitkilerin içerdiği boyalar kinon esaslı (antrakinon veya naftokinon) olduklarından, dispers boya özelliğine sahiptirler. Molekülleri oldukça küçük ve hidrofob karakterde olduğundan sentetik liflerin boyanması için uygundur. Akrilik lifleri ise anyonik karakterli olduklarından bunların boyanması için en elverişli doğal boya bazik boya esaslı renk verici pigment içeren karamuktur (Berberine) (Gupta, 2000).
Yün liflerinin doğal boyalarla boyanması üzerine pek çok çalışma bulunmasına karşın (Eyüboğlu ve ark. 1983, Özturk 1999, Bhattacharya ve Shah 1999, Bechtold ve ark. 2003, Akcakoca ve ark. 2009, Montazer ve ark. 2004, Riva ve ark. 1991, Seventekin ve Gülümser 1987, Seventekin ve Gülümser 1988, Seventekin ve Gülümser 1990, Tsatsaroni ve Liakopoulou 1995, De Santis ve Moresi 2007), bunların büyük bir kısmı çeşitli bitkilerle boyama ve elde edilen renk ve haslıkları değerlendirme şeklindedir. Deney planları genelde boya konsantrasyonu, mordan cinsi ve konsantrasyonuna bağlı elde edilen renk ve haslıkların tespitidir. Bunun dışında bazı makalelerde çeşitli ön işlemlerin (enzimatik ön işlem, ozon, plazma ile yüzey modifikasyonu vb.) doğal boyamadaki etkileri üzerine odaklanılmıştır. Ancak literatürde doğal boyamanın sorunlarına cevap arayan çalışmalara pek rastlanılmamaktadır. Poliester liflerinin doğal boyalarla boyanmasına ilişkin çalışmalar ise oldukça sınırlıdır (Gulrajani ve ark. 1999, Son ve ark. 2004, Kunttou ve ark. 2005, Drivas ve ark. 2011). Dolayısı ile literatürde gerek poliester liflerinin doğal boyalarla boyanabilirliğine ilişkin önemli bir açık bulunmakta, gerekse de doğal boyamacılığın endüstriyel uygulamaya aktarılmasının önündeki engellere çözüm arayan çalışmalar alanında büyük bir eksiklik görülmektedir. Söz konusu proje bu her iki hususa ilişkin literatürdeki eksikliği kapatmaya ve endüstriyel anlamda poliester boyamacılığında doğal boyaların kullanımını sağlamaya yöneliktir.
9 3. GEREÇ VE YÖNTEM
Bu araştırma projesi;
- Poliester kumaşların çeşitli bitkilerle mordan kullanılmadan boyanması yoluyla elde edilebilecek renklerin saptanması ve en uygun renk veren bitkilerin seçilmesi
- En uygun renk veren bitkilerden toz boya üretimi
- Seçilen renklere ait toz boyalarla tekli ve karışım boyamalar yapılması olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır.
3.1 Poliesteri Boyamaya Elverişli Bitkilerin Belirlenmesi
Tüm denemelerde boyamaya hazır %100 poliester örme kumaş kullanılmıştır.
Proje kapsamındaki tüm çalışmalar laboratuvar koşullarında Termal HT boyama makinesinde saf su kullanılarak 1:20 flotte oranında gerçekleştirilmiştir. Poliester kumaşlar öncelikle Tablo 3.1’de genel ve latince adları verilen 30 farklı bitkiden elde edilen ekstraktlarla mordan kullanılmadan bitki ekstraktlarının kendi pH’ında boyanmıştır. Her bitki ekstraktının pH değeri Tablo 3.1’de verilmektedir. Boyanan numunelerin spektrofotometre ile renk verimi (K/S) ve CIEL*a*b* değerleri ölçülmüştür. Ayrıca boyanmış numunelerin renkleri görsel yolla da değerlendirilmiş ve gün ışığı altında fotoğrafları çekilmiştir.
Tablo 3.1: Denemelerde kullanılan bitkilerin genel ve latince adları ile ekstraktlarının pH’ları
No Bitki Adı Latince İsim Kullanılan Kısmı pH
1 Adaçayı Salvia officinalis L. Yaprak 5,3
2 Akdiken Rhamnus cathartica Yaprak 6,1
3 Armut Kabuğu Pyrus communis Dış Kabuk 4,4
4 Aspir Carthamus tinctorius L. Yaprak 5,4
5 Ceviz Kabuğu Juglans regia Dış Kabuk 5,6
6 Ebe Gümeci Malva sylvestris Yaprak 5,7
7 Eğir Kökü Acorus calamus Kök 5,4
8 Fındık Kabuğu Corylus maxima Dış Kabuk 5,9
9 Havaciva Alkanna tinctoria Tausch Kök ve Sap 5,9
10 Helile Terminalia citrina Meyve 3,5
11 Huş Ağacı Betula pendula Roth Yaprak 5,2
12 İndigo Indigofera tinctoria L. Yaprak 7,0
13 Kat-Hindi Acacia catechu Öz odun 4,4
14 Kekik Thymus serpyllum Toprak üstü kısmı 4,4
15 Kestane Castanea sativa Kabuk 4,3
16 Kına Lawsonia inermis L. Yaprak 4,1
17 Kırmızı Lahana Brassica oleracea L. Yaprak 5,3
18 Kiraz Sapı Cerasus avium L. Moench Sap 5,0
19 Kök Boya Rubia tinctorum L. Kök 5,5
20 Melisa Mellissa officinalis L. Yaprak 6,0
21 Mürver Sambucus nigra L. Yaprak 5,7
22 Nar Kabuğu Punica granatum L. Meyve kabuğu 3,8
23 Okaliptüs Eucalyptus camadulensis Dehn. Yaprak 4,8
24 Papatya Anthemis tinctoria L. Çiçek ve Sap 4,9
25 Ravent Rheum ribes Kök 5,9
26 Sığır Kuyruğu Verbascum sp. Yaprak 6,2
27 Soğan Kabuğu Allium cepa L. Dış Kabuk 4,8
28 Yoğurt Otu Galium verum L. Toprak üstü kısmı 5,4
29 Zerdeçal Curcuma longa L. Kök 5,6
30 Zeytin Yaprağı Olea europaea Yaprak 4,6
10
Denemelerde kullanılan bitkiler proje başında topluca temin edilmiş ve böylece her seferinde farklı yerlerden temin edilen bitkilerden kaynaklı tekrarlanabilirlik sorunu yaşanması riski önlenmiştir. Bitkilerin fotoğrafları Tablo 3.2’de verilmektedir.
Tablo 3.2: Denemelerde kullanılan bitkilerin fotoğrafları
Adaçayı Akdiken Armut Kabuğu Aspir
Ceviz Kabuğu Ebe Gümeci Eğir Kökü Fındık Kabuğu
Havaciva Helile Huş Ağacı İndigo
Kat-Hindi Kekik Kestane Kına
Kırmızı Lahana Kiraz Sapı Kök Boya Melisa
Mürver Nar Kabuğu Okaliptus Papatya
Ravent Sığır Kuyruğu Soğan Kabuğu Yoğurt Otu
Zerdeçal Zeytin Yaprağı
11
Boyarmadde ekstraksiyonunun hazırlanması: 100 g. bitki 1 L saf su içerisinde yarım saat süreyle kaynatıldıktan sonra, ekstrakt gaze bezi ile filtre edilmiştir. Filtre edilen bu boya ekstraksiyonları denemelerde boyama flottesi olarak kullanılmıştır.
Doğal boyalarla boyama: 5’er gramlık poliester kumaş numuneleri hazırlanan boya ekstraktları ile 1:20 flotte oranında Termal HT boyama cihazında boyanmıştır.
Filtre edilmiş boya ekstraktları boyama işlemlerinde doğrudan flotte olarak kullanılmıştır. Denemelerde pH ayarı yapılmamış olup, her bitki kendi ekstraktının pH’ında boyanmıştır. Yalnız yukarıda da açıklandığı üzere; indigo boyarmaddesi denemelerde doğrudan kullanılmıştır. İndigo ile boyama yapılabilmesi için boyanın çözünür hale getirilmesi amacıyla küpleme işlemi yapılması gerekmektedir. Bu nedenle, indigo ile yapılan boyama işlemlerinde %1 boyarmaddenin yanı sıra flotteye %10 Na2S2O4 ve %1 NaOH de eklenmiştir. Boyama işlemlerine ait boyama grafiği Şekil 3.1’de verilmektedir. Boyama sonrası numuneler sırasıyla soğuk (5 dak.) - ılık (5 dak.) - soğuk (5 dak.) suyla durulanıp, kurutulmuştur.
Şekil 3.1: Doğal boyalarla poliester kumaşları boyama grafiği
Yapılan denemeler sonucunda akriliği doğrudan boyamaya elverişli bitkiler sarı için zerdeçal, kırmızı için kök boya, mavi için indigo, yeşil için kına, kahverengi için kat-hindi olarak tespit edilmiştir. Elde edilen rengin yanı sıra boyamacılık açısından büyük önem taşıyan bir faktör de haslıklar olduğundan bu bitkilerle mordan kullanılmadan yapılan boyamaların yıkama, sürtme ve ışık haslığı değerleri test edilmiştir.
3.2 Bitkilerden Toz Boya Eldesi ve Bunlarla Boyama
Bitkilerden elde edilen ekstraktların boyamada flotte olarak kullanıldığı denemeler tamamlandıktan sonra, seçilen bitkilerden (zerdeçal, kök boya, indigo, kına, kat-hindi) aşağıda açıklanan yöntemle toz boyalar üretilmiş (indigo hariç) ve bu boyalarla %2,5-5-10-20’lik boyamalar yapılmıştır. Yalnız indigo %5’liğin üzerinde poliester lifleri tarafından daha fazla alınmadığından indigo ile boyamalar %1-2-3-5’lik olacak şekilde yapılmıştır. Tek bir bitkiden elde edilen toz boyalarla yapılan açılım boyamaların yanı sıra, ara renklerin (turuncu, yeşil, mor) eldesi için sarı, kırmızı ve mavi renk veren doğal boyalarla (sırasıyla zerdeçal, kök boya ve indigo) ikili boyamalar da yapılmıştır. Ancak indigonun diğer doğal boyalardan farklı olarak çözülür hale getirilmesi için bazik ortamda indirgeme işlemine ihtiyaç duyması bu boyanın diğerleriyle bir arada karışım halinde kullanılmasını engellemektedir. Bu nedenle, birinci banyoda indigo ile mavi renkte boyama yapılmış, ardından ikinci banyoda yeşil renk eldesi için zerdeçal ve mor renk eldesi için kök boya ile üzerine boyama yapılmıştır. Zerdeçalın renk kuvveti indigoya göre düşük olduğundan yeşil renk eldesi için %1 İndigo → %10 Zerdeçal kullanılmıştır. Benzer nedenle mor renk
12
eldesi için %0,5 İndigo → %5 Kök boya kullanılmıştır. Zerdeçal veya kök boyanın indigoya göre daha yüksek oranda kullanılmaması durumunda indigonun rengi ağır basacak ve istenilen rengin eldesi mümkün olmayacaktır. Turuncu renk eldesi için ise sarı renk veren zerdeçal ile kırmızı renk veren kök boya aynı banyoda tek seferde karıştırılarak boyama işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla %5 Zerdeçal + %5 Kök boya karıştırılarak kullanılmıştır.
Toz boyalarla boyanan numunelerin spektrofotometre ile renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b* değerleri ölçülmüştür. Ayrıca numunelerin renklerini ve boyama düzgünlüğünü görsel yolla da değerlendirmek için boyanmış numunelerin gün ışığı altında fotoğrafları çekilmiştir. Bunun ötesinde numunelere yıkama, sürtme ve ışık haslığı testleri yapılmıştır.
Boya ekstraktlarından toz boya eldesi: Bunun için öncelikle 50 g. bitki 1 L saf su içerisinde yarım saat süreyle kaynatılmış ve ardından ekstrakt gaze bezi ile filtre edilmiştir. Daha sonra filtre edilen bu boya ekstraksiyonlarının suları buharlaştırma yoluyla uzaklaştırılmış ve pasta formunda elde edilen doğal boyaların geri kalan suyu mikrodalga cihazında (Altus Marka ALMD 17 B Model) uzaklaştırılmıştır.
Ardından oda sıcaklığında desikatörde bir gün süreyle bekletilmiş ve elde edilen boyalar öğütücüden geçirilerek toz haline getirilmiştir.
3.3 Değerlendirmelerde Kullanılan Test Yöntemleri
Renk ölçümü: Kumaşların remisyon (%R) değerlerinin ölçümleri Macbeth E700 spektral fotometresi kullanılarak D65 gün ışığı altında, 10° gözlem açısı altında yapılmıştır. 400-700 nm’lik spektral bölgede ve maksimum absorbsiyon (minimum remisyon) dalga boyunda ölçülen remisyon (%R) değerleri ile Kubelka-Munk eşitliğinden faydalanılarak renk verimi (K/S) değerleri hesaplanmıştır.
[1]
R: Maksimum absorbsiyon dalga boyundaki (λmax) reflektans K: Absorsiyon katsayısı
S:Yansıma katsayısı
Spektral fotometre ile numunelerin ayrıca CIE L*a*b* değerleri de ölçülmüştür.
L*: Açıklık/koyuluk değeri (+ daha açık, - daha koyu) a*: Kırmızılık/yeşillik değeri (+ daha kırmızı, - daha yeşil) b*: Sarılık/mavilik değeri (+ daha sarı, - daha mavi)
Yıkamaya karşı renk haslığı tayini: Boyanmış numunelerin yıkama haslığı tayini TS-7584’e (ISO-105 C06) göre yapılmıştır. Yıkama haslığı tayini için bir yüzüne multifiber dikilmiş olan numune, 40°C’da 30 dakika süreyle 4 g/L’lik deterjan (ECE) çözeltisiyle işleme tabi tutulmuştur. Numuneler durulanıp kurutulduktan sonra multifibre kumaşa olan akma değerleri gri skala ile değerlendirilmiştir.
Sürtünmeye karşı renk haslığı tayini: Numunelerin sürtünmeye karşı renk haslığı tayini TS-717’ye (ISO 105-X12) göre sürtünme test cihazı (crockmeter) ile kuru ve yaş olarak yapılmış ve gri skala ile değerlendirilmiştir.
Işığa karşı renk haslığı tayini: Boyalı numunelerin ışığa karşı renk haslığı tayini TS-1008’e (ISO 105 BO2) göre yapılmış ve mavi skala ile değerlendirilmiştir.
13 4. BULGULAR VE TARTIŞMA
4.1 Poliesteri Boyamaya Elverişli Bitkilerin Belirlenmesine İlişkin Sonuçlar 30 farklı bitkiyle mordan kullanılmadan yapılan boyama işlemlerine ait renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b* sonuçları ve boyanmış numunelere ait fotoğraflar Tablo 4.1’de verilmektedir.
Tablo 4.1: 30 farklı bitkiyle yapılan boyama işlemlerine ait renk verimi (K/S) ve CIE L*a*b* sonuçları ile boyanmış numunelere ait fotoğraflar
Grup Bitki Renk L* a* b* C* h %R K/S λ
Boyamayan ya da yalnızca kirletenler Akdiken 85,06 1,19 8,56 8,64 82,08 49,3 0,26 400
Armut Kabuğu 86,90 1,83 7,08 7,31 75,52 52,79 0,21 400 Ebegümeci 80,48 1,45 9,81 9,92 81,61 40,41 0,44 400 Egir Kökü 88,18 1,11 10,1 10,16 83,74 44,97
97
0,34 400 Fındık Kabuğu 83,53 3,09 7,57 8,18 67,79 48,74 0,27 400 Kırmızı Lahana 78,89 2,06 11,88 12,06 80,17 39,66 0,46 400 Kiraz Sapı 77,97 4,12 10,92 11,67 69,34 35,13 0,60 400 Melisa 86,66 -0,17 9,04 9,04 91,06 45,7 0,32 400 Mürver 82,00 1,2 11,14 11,20 83,84 38,59 0,49 400
Papatya 102,6
7
0,96 26,1 26,12 87,9 59,18 0,14 430 Sığır Kuyruğu 84,58 -0,05 15,05 15,05 90,18 40,01 0,45 400 Yoğurt Otu 86,77 -0,3 9,3 9,30 91,87 50,32 0,25 400 Zeytin Yaprağı 87,46 0,69 6,99 7,02 84,37 53,37 0,20 400
Sarı ve tonları
Adaçayı 69,28 3,09 14,32 14,65 77,82 23,34 1,26 400 Aspir 71,87 2,62 18,03 18,22 81,75 23,01 1,29 400 Helile 69,58 2,22 15,17 15,33 81,69 19,92 1,61 400 Huş Ağacı 74,78 3,18 16,85 17,15 79,32 23,4 1,25 400 Nar Kabuğu 69,88 4,65 15,73 16,40 73,52 19,99 1,60 400 Okaliptus 72,50 1,19 13,25 13,30 84,88 21,76 1,41 400 Kekik 75,58 1,88 12,16 12,30 81,20 29,70 0,83 400 Ravent 73,40 5,78 16,36 17,35 70,55 31,06 0,77 440 Zerdeçal 76,07 -3,93 79,79 79,89 92,88 2,38 20,02 430 Kırmız
ı Kök Boya 58,9 22,62 16,08 27,76 35,41 17,77 1,90 440 Mavi Havaciva 66,47 -1,25 0,17 1,26 172,1
3
33,74 0,65 400
İndigo 63,12 -
10,57
14 17,54 232,9 5
19,55 1,66 610 Yeşil Kına 59,11 -1,24 14,92 14,97 94,76 11,98 2,60 400
Bej ve Kahve Tonları
Ceviz Kabuğu 69,20 3,31 10,62 11,12 72,68 29,37 0,85 400 Kat-hindi 44,41 15,89 14,87 21,76 43,09 7,40 5,79 400 Kestane Kabuğu 65,06 7,44 10,11 12,55 53,65 24,39 1,17 400 Soğan Kabuğu 67,29 5,14 21,15 21,77 76,34 10,27 3,92 400
14
Tablo 4.1’de verilen gerek renk verimi (K/S) değerleri gerekse de boyanmış numunelere ait fotoğraflar incelendiğinde bitkilerin poliesteri boyayıp-boyamama özelliklerine göre üç grup altında toplanabileceği söylenebilir. Bazı bitkiler poliesteri hiç boyamaz ya da hafifçe kirletirken (renk verimi değerleri 0,65’den küçük olanlar), bazıları düşük renk verimi (renk verimi değerleri 0,65 ile 1,65 arasında olanlar), bazıları ise oldukça yüksek renk verimi (renk verimi değerleri 1,65’den büyük olanlar) sağlayacak şekilde boyayabilmektedir. Bu gruplandırmaya göre bitkilerin sınıflandırılması Şekil 4.1’de şematik olarak gösterilmektedir.
Şekil 4.1: Çeşitli bitkilerin poliester liflerini boyayıp-boyamama durumuna göre sınıflandırılması
Tablo 4.1’de elde edilen renkler incelendiğinde, poliesteri boyayan bitkileri verdikleri renge göre şu şekilde sınıflandırmak mümkündür;
Sarı ve tonları: adaçayı, aspir, helile, huş ağacı, nar kabuğu, okaliptus, kekik, ravent, zerdeçal
Kırmızı ve tonları: kök boya
Mavi ve tonları: havaciva ve indigo
Yeşil ve tonları: kına
Bej ve kahve tonları: ceviz kabuğu, kat-hindi, kestane ve soğan kabuğu
Söz konusu bitkilerin poliester liflerini neden boyadığını anlamak için bu bitkilerin yapısındaki renk veren grupların neler olduğunun aydınlatılması gerekmektedir. Literatür incelendiğinde bu amaçla çeşitli çalışmalarda yüksek performans sıvı kromotografisi (HPLC), ince tabaka kromotografisi (TLC), yüksek performans ince tabaka kromotografisi (HPTLC), kütle spektroskopisi gibi tekniklerin kullandıldığı görülmektedir. Poliester lifleri üzerinde 30 farklı bitki ile yapılmış boyama denemeleri sonucunda poliester liflerini doğrudan (liflerde kimyasal modifikasyona veya boyamada mordan kullanımına gerek olmadan) boyayabilen bitkilerin yukarıda belirtildiği üzere adaçayı, aspir, helile, huş ağacı, nar kabuğu, okaliptus, kekik, ravent, zerdeçal, kök boya, havaciva ve indigo, kına, ceviz kabuğu, kat-hindi, kestane ve soğan kabuğu olduğu tespit edilmiştir. Kapsamlı bir literatür araştırması yapıldığında bu bitkilerin Tablo 4.2’de verilen ana renklendiricileri içerdiği saptanmıştır.
15
Tablo 4.2: Poliesteri boyayabilen bitkilerin içerdiği ana renklendiriciler
(Cardon 2007, Dweck 2009, Ferreira ve ark. 2004, Ozgokce ve Yılmaz 2003, Räisänen 2002, Sabnis 2007, Savvidis ve ark. 2014, Saxena ve Raja 2014, Shahid ve ark. 2013, Siva 2007)
Poliester liflerini boyayabilen bitkilerin yapısında bulunan ana renklendiricilerin kimyasal formülleri Şekil 4.2’de verilmektedir.
Şekil 4.2: Poliesteri boyayabilen bitkilerin içerdiği ana renklendiricilerin kimyasal formülleri (Cardon 2007, Dweck 2009, Ferreira ve ark. 2004, Ozgokce ve Yılmaz 2003, Räisänen 2002, Sabnis
2007, Savvidis ve ark. 2014, Saxena ve Raja 2014, Shahid ve ark. 2013, Siva 2007)
Şekil 4.2 incelendiğinde poliester liflerini boyamada iyi sonuç veren bitkilerin kimyasal yapılarının dispers boyarmaddelere benzerlik gösterdiği dikkati çekmektedir.
Bilindiği gibi dispers boyalar poliester liflerinin boyanmasına en elverişli boyarmadde sınıfıdır. Bu boyalar ile poliester lifleri arasında van der Waals çekim kuvvetleri ve dipol-dipol etkileşimlerinin yanı sıra, boyaların yapısındaki -OH gruplarının hidrojen atomu ile poliester liflerinin yapısında bulunan ester grubunun O atomu arasında hidrojen köprüleri üzerinden etkileşim oluşacağı söylenebilir. Dolayısıyla bu boyaların poliester liflerini boyamada doğrudan iyi sonuç vermiş olması doğaldır.
Sarı ve tonları
Adaçayı Luteolin Kırmızı Kök Boya Alizarin
Aspir Carthamine Mavi Havaciva Alkannin
Helile Tannik asit İndigo İndigotin
Huş Ağacı Myricetin, Quercetin
Yeşil Kına Lawsone
Nar Kabuğu Ellagic asit
Bej ve Kahve Tonları
Ceviz Kabuğu Juglone Okaliptus Quercetin, Rutin Kat-hindi Catechin
Kekik Thymol Kestane
Kabuğu
Castalagi Ravent Chyrsophanol Soğan Kabuğu Quercetin n Zerdeçal Curcumin
