Investigation of color deepening agents for reducing dye consumption in cotton fabric dyeing
Pamuklu kumaşların boyanmasında boya tüketimini azaltmaya yönelik renk derinleştiricilerin incelenmesi
- Tez No: 946227
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT KIVANÇ ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yenilikçi Teknik Tekstiller Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Tekstil endüstrisi, küresel ölçekte ekonomik ve teknolojik önemi büyük olan en dinamik sektörlerden biridir. Elyaf formundan nihai ürüne kadar uzanan birçok işlem adımı içerir ve bunların arasında, boyama işlemi estetik değer kazandırması ve tüketici beklentilerini karşılaması açısından önemli bir role sahiptir. Bununla beraber, yüksek miktarda boya kullanımı gerektiren geleneksel boyama yöntemleri; su, enerji ve kimyasal tüketimi bakımından hem çevresel hem de ekonomik dezavantajlar getirmektedir. Sektörde yaygınlaşan sürdürülebilirlik kriterleri ve uygulanan standartlar, üreticileri kaynak tüketimini optimize ederek aynı performansı sağlayacak yenilikçi çözümler geliştirmeye teşvik etmektedir. Boyar maddelerin tekstil yüzeyiyle etkileşimi, boyama prosesini belirleyen temel unsurlardan biridir. Bu çalışmada kullanılan kumaş, %100 pamuk içeriğine sahip örme kumaştır. Pamuk liflerini boyanmasında sıklıkla reaktif boyalar tercih edilir çünkü selülozik yapıları ve hidroksil grupları sayesinde reaktif boyar maddelerle kovalent bağ oluşturlar. Pamuk liflerinin fiziksel özellikleri ve kimyasal yapısı boyar maddenin nüfuzu ve sabitlenmesini etkiler. Pamuklu kumaşların üretim süreci, iplik üretiminden başlar ve örme veya dokuma işlemleriyle devam eder. Bu çalışmada kullanılan kumaş örme teknolojisiyle üretilmiştir. Boyama öncesinde kumaşa uygulanan ön işlemler de, renk verimini ve boyar maddenin kumaşa tutunmasını doğrudan etkiler. Ağartma işlemi, kumaş üzerindeki yabancı maddeleri uzaklaştırarak, boyama için uygun bir zemin hazırlar. Böylece hem renk haslığı hem de rengin devamlılığı sağlanmış olur. Boyar maddelerin yapısı, boyama prosesini belirleyen diğer önemli unsurdur. Boyar maddenin yapısı, lif ile olan kimyasal etkileşimi ve uygulama koşullarını belirler. Yaygın olarak kullanılan reaktif boyalar, selüloz zincirindeki hidroksil gruplarıyla kovalent bağ oluşturlar. Reaktif boyalar, içerdiği reaktif grupların yapısına ve kromofor birimlerine göre sınıflandırılabilir. Boyama işleminin başarısı; boyama sıcaklığı, tuz tipi ve konsantrasyonu, boyama süresi, çözeltideki flotte oranı ve pH gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu değişkenler, renk şiddeti (K/S değeri), homojenlik ve haslık gibi performans kriterlerini doğrudan etkiler. Ayrıca renk değerlendirme sürecinde kullanılan spektrofotometre değerlendirmeleri, objektif ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edilmesine olanak tanır. Renk ölçümleri, özellikle K/S, ΔE, L*, a*, b* gibi değerler üzerinden yapılmaktadır. Son olarak, boyama sonrası bitim işlemleri, kumaşın hem fonksiyonel hem de görsel özelliklerini iyileştirmek amacıyla yapılır. Renk derinleştirici kimyasallar, boyar madde miktarını artırmadan kumaşın daha koyu ve zengin bir renk ton kazandırır. Bu amaçla kullanılan ürünler genellikle su bazlı silikon emülsiyonlardır ve partikül boyutuna göre makro, mikro ve nano olarak sınıflandırılır. Silikon bazlı derinleştiriciler, kumaş yüzeyinde ince bir film tabakası oluşturarak ışığın yansımasını azaltır, saçılmasını artırır ve böylece rengin daha derin algılanmasını sağlar. Bu optik etki sayesinde, daha az boya kullanılarak koyu tonlar elde edilebilir. Bu kimyasalların tuşe, hava geçirgenliği, mukavemet gibi kumaşın diğer fiziksel özelliklerine etkisi olduğu da söylenebilir. Uygulama yöntemleri arasında çektirme, emdirme ve sprey teknikleri yer almakta olup, emülsiyonun partikül boyutu ve kimyasal yapısı, performans üzerinde belirleyici rol oynamaktadır. Bu çalışma, pamuklu kumaş boyamasında kullanılan boya miktarını azaltmak amacıyla yürütülmüştür. Geleneksel boyama yöntemlerinde, açık renkler haricinde istenilen renge ulaşmak için genellikle yüksek miktarda boyar madde kullanımı gerekmektedir. Bu durum, çevresel yükü artırır ve yüksek üretim maliyetlerine sebep olur. Bunun yanında, tekstil firmaları boyama sonrası bitim işlemi olarak kumaşa tuşe ve yumuşaklık kazandırmak amacıyla genellikle silikon bazlı yumuşatıcılar kullanmaktadır. Bu noktada, geleneksel silikon yumuşatıcısı yerine renk derinleştirici özellik taşıyan silikon emülsiyonlarının kullanımı bir çözüm önerisi olarak sunulmuştur. Böylece, boyama reçetelerinde daha düşük boyar madde kullanımıyla benzer renk derinliği elde edilebilmesi hedeflenmiştir. Öncelikli olarak, silikon bazlı renk derinleştirici kimyasalların kumaşın algılanan renk derinliğine etkisi araştırılmıştır. Çalışmada, makro ve semi-makro partikül boyutuna sahip iki farklı silikon emülsiyonu kullanılmıştır. Laboratuvar çalışmalarında en başarılı boyar madde azaltma reçetesi belirlendikten sonra büyük ölçekte üretim (scale-up) gerçekleştirilmiş ve iki farklı silikon emülsiyonu uygulaması yapılmıştır. Elde edilen bu kumaşlar fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Bu çalışmada, %100 pamuk içerikli pike kumaşlar kullanılmıştır. BIODYE Kimya Sanayi firmasına ait üç farklı reaktif boyar madde (Reactive Blue 221, Reactive Blue 21 ve Reactive Yellow 161) kullanılarak turkuaz renk elde edilmiştir. İlk olarak, bu üç boyar maddenin tam haliyle standart bir boyama reçetesi uygulanmış; ardından, boyar madde miktarları farklı oranlarda azaltılarak 17 alternatif reçete oluşturulmuştur. Tüm boyama işlemleri, laboratuvar tipi Termal marka HT boyama cihazında, 1:12 flotte oranı ile ve 80°C sıcaklıkta 60 dakika süresince gerçekleştirilmiştir. Boyama sonrası kumaşlara Rudolf Duraner firmasından temin edilen“Rucofin Moon”adlı makro yapıdaki silikon ve Triochem firmasından temin edilen“Trio Deep Color”adlı semi-makro yapıdaki silikon olmak üzere iki farklı renk derinleştirici silikon emülsiyonu uygulanmıştır. Kimyasalların katı madde oranları, nem analiz cihazı ile belirlenmiştir ve sonucunda uygulama miktarları, sırasıyla 4 g/L ve 2 g/L olarak belirlenmiştir. Renk ölçümleri spektrofotometre ile yapılmıştır. En başarılı boya azaltma reçetesi belirlendikten sonra, bu reçete kullanılarak büyük ölçekte üretim (scale-up) gerçekleştirilmiş ve burada da hem makro hem de semi makro silikon uygulamaları yapılmıştır. Üretilen kumaşlar hava geçirgenliği, sertlik, patlama mukavemeti, boncuklanma gibi fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Boyar madde miktarlarının azaltıldığı reçetelerin spektrofotometre sonuçları gruplara ayrılarak incelenmiştir. İlk grupta, her boyar maddenin %10 oranında azaltıldığı üç farklı reçeteye aittir. Her üç reçetede de silikon uygulanmayan kumaşların renk farkı bu haliyle kabul edilebilir sınırlar içindedir. İkinci grupta, iki farklı boyar maddenin %10 oranında azaltıldığı reçeteler değerlendirilmiştir. Reactive Blue 21 ve Reactive Yellow 161 boyalarının %10 azaltıldığı reçetede ise makro silikon uygulaması en başarılı sonucu vererek hem ΔE hem de ΔK/S bakımından hedefe en yakın sonuçları sağlamıştır. Üçüncü grupta, her üç boyar maddenin eşit oranlarda azaltıldığı dört farklı reçete değerlendirilmiştir. Bu sonuçlar, makro silikonların hafif oranlı boya azaltımlarında etkili olduğunu (her birinin %5 ve %10), daha yüksek azaltım oranlarında (her birinin %15 ve %20) hedef renge ulaşmanın zorlaştığı görülmektedir. Dördüncü grupta, boyar maddelerin farklı oranlarda (%5 ve %10) azaltıldığı üç farklı reçete değerlendirilmiştir. Bu grup sonuçları, başlangıç rengine çok yakın formüllerde makro silikonun başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir. Son grupta, önceki analizlerden elde edilen sonuçlara dayanarak daha büyük oranda boyar madde azaltımı yapılmıştır. %15 + %15 + %5 oranlarında yapılan reçete sonrası makro silikon uygulaması ile hem renk farkı sınırın altına çekilmiş hem de renk derinliği başarılı şekilde geri kazanılmıştır. Semi-makro silikon uygulamaları makro silikona göre bu gruptaki reçetelerde yetersiz kalmıştır. Çalışmanın scale-up kısmında %15 + %15 + %5 azaltma oranına göre üretilen dört farklı kumaş örneği (silikon uygulanmamış, makro silikon uygulanmış, semi makro silikon uygulanmış ve geleneksel silikon uygulanmış kumaşlar) çeşitli fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Ağırlık ölçümlerinde, konvansiyonel silikon uygulamasının kumaş gramajını artırdığı, semi makro silikonun ise en düşük gramajı verdiği gözlenmiştir. Boncuklanma testinde semi makro silikon, diğerlerine göre daha düşük performans sergileyerek tüylenme eğilimini artırmıştır. Hava geçirgenliği testlerinde ise en yüksek değer semi makro silikonla elde edilmiştir. Sertlik testlerinde geleneksel silikon uygulaması kumaşı belirgin şekilde sertleştirirken, semi makro silikon uygulaması kumaşın daha yumuşak hale gelmesini sağlamıştır. Patlama mukavemeti testinde, uygulanan silikonların belirgin bir etkisi gözlenmemiştir.
Özet (Çeviri)
The textile industry is a dynamic sector with major economic and environmental impacts on a global scale. Dyeing plays an important role in meeting consumer expectations by adding aesthetic value. However, high amounts of dye use create a disadvantage in terms of sustainability by increasing water, energy and chemical consumption. In this study, it was aimed to reduce the amount of dye used in cotton fabrics, and the effect of color deepening silicone emulsions was examined for this purpose. The success of the dyeing process is closely related to the structure of the textile surface used and the dyestuff selected. The surface used in this study is 100% cotton knitted fabric, which has a high affinity for reactive dyes due to its cellulose structure. Reactive dyes provide permanent and durable color by forming covalent bonds with the primary hydroxyl groups in cotton fibers. Therefore, dyeing cotton with reactive dye is preferred due to its high color fastness and wide color scale. In the study, 100% cotton pique fabrics were used and turquoise color was obtained with three different reactive dyes (Reactive Blue 221, Reactive Blue 21 and Reactive Yellow 161). A total of 17 different recipes were prepared and the dye ratios were reduced in different ways, then two different silicones,“Rucofin Moon”(macro structure) and“Trio Deep Color”(semi-macro structure), were applied. The solid matter ratios of the silicones were determined with a moisture analyzer and the application doses were adjusted according to these values. In spectrophotometric analyses, the effect of silicone applications on ΔE (color difference) and K/S (color intensity) values were evaluated in groups. The most successful results were obtained with macro silicone application in recipe number 14; and thus scale-up production was carried out with this recipe. The colored fabrics were subjected to physical tests such as air permeability, hardness, pilling and bursting strength. The results show that macro silicone is more successful in providing color depth and improving some physical properties; while semi-macro silicone provides more softening, it is not as successful as macro silicone in closing the color difference. This study offers an alternative finishing approach that can reduce the environmental burden by achieving the target color with lower dye usage.
Benzer Tezler
- Lipozomların tekstil terbiyesinde kullanım olanaklarının incelenmesi
The investigation of the usage possibilities of liposomes in textile finishing processes
GÜLŞAH EKİN KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE MERİH SARIIŞIK
- Azo boyası içeren tekstil arıksuyunun anaerobik olarak arıtılması ve renk giderimi
Başlık çevirisi yok
FİLİZ TAKIMCI
- Investigating the antioxidant and antibacterial properties of propolis and its potential use in some food products
Propolisin antioksidan ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi ve gıda ürünlerinde potansiyel kullanımı
TUĞBA ÖZDAL
Doktora
İngilizce
2017
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLEK BOYACIOĞLU
- Antosiyaninlerin renk özelliklerinin farklı kopigmentasyon ajanlarıyla değişiminin incelenmesi
Investigation of the color properties of anthocyanins with different copigmentation agents
BENGİSU ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH MEHMET YILMAZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET GÖRGÜÇ
- Meropenem ile kaplı altın nanopartiküllerin antimikrobiyal ve sitotoksik etkisinin in vitro olarak araştırılması
Investigation of in vitro antimicrobial and cytotoxic effect of gold nanoparticles capped with meropenem
NURULLAH ÇİFTÇİ
Doktora
Türkçe
2023
MikrobiyolojiSelçuk ÜniversitesiTıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ARSLAN